DE3728006A1 - Geblaeseantrieb fuer die regeneriervorrichtung eines russfilters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Vorrichtungen dieser Art dienen dazu, die im Abgasfilter eines Dieselmotors abgelagerten Rußpartikel durch Zuführen eines Heißgases thermisch zu oxydieren, wie dies beispielsweise in der EP O 21 80 047 A1 beschrieben ist. Zur Erzeugung des Heißgases wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verwendet, welchem über ein Gebläse Zusatzluft zugeführt werden muß, damit die Veraschungstemperatur von etwa 593°C erreicht werden kann. Die normale Abgastemperatur eines Dieselmotors liegt im Fahrbetrieb erheblich tiefer. Durch die Heißgase werden die den üblicherweise verwendeten Keramikfilter verstopfenden Rußpartikel in Zeitintervallen verascht, die vom Fahrbetrieb des von dem Dieselmotor angetriebenen Fahrzeuges abhängig sind. Gemäß der vorbekannten Ausführungsform erfolgt die Regenerierung des Filters in Abhängigkeit des Staudruckes der Abgase. Danach ist es weiterhin bekannt, einen Zusatzbrenner zur Heißgaserzeugung vorzusehen, dessen Brennstoff- und Luftversorgung mittels elektromotorisch angetriebener Pumpen erfolgt. Die dazu benötigte Energie wird der Fahrzeugbatterie entnommen.

Der Betrieb eines solchen Brenners unterliegt zwei wesentlichen Bedingungen:

• a) Die für die thermische Oxydation der Rußpartikel erforderliche Temperatur muß erreicht werden,
• b) Eine Überschreitung dieser Temperatur hätte die Zerstörung des Brenners und ggf. des Filters zu Folge.

Die Einhaltung dieser Bedingungen ist überwiegend von der vom Verdichter geförderten Zusatzluftmenge abhängig, da Brennstoff und Luftmenge in einem stöchiometrischen Verhältnis zueinander stehen und ein optimaler Betrieb die Regelung der Zufuhr mindestens einer der beiden Stoffe erfordern. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, Ventile zur Regelung der Luftmenge zu benutzen, jedoch erfordert dies einen relativ hohen materiellen und regelungstechnischen Aufwand. Hinzu kommt, daß eine solche Regelung zur Erreichung der geforderten Gastemperatur immer einen Luftüberschuß benötigt, der bereitgestellt werden muß.

Das Bordnetz eines mittels Dieselmotor angetriebenen Kraftfahrzeuges unterliegt Spannungsschwankungen, die insbesondere von der Generatorleistung, dem Ladezustand der Batterie und der Zahl der angeschlossenen Verbraucher abhängen. Somit ist auch die Drehzahl eines Elektromotors unmittelbar von diesen Spannungsschwankungen abhängig und in gleicher Weise die Luftleistung eines elektromotorisch angetriebenen Verdichters, die folglich erheblichen Schwankungen unterliegen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zufuhr einer dem Verbrennungsprozeß angepaßten Luftmenge für den Zusatzbrenner unabhängig vom momentanen Spannungswert im Fahrzeug-Bordnetz sicherzustellen sowie eine zweckmäßige Bauart für eine Motor-Gebläse-Einheit anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. 6 aufgeführten Maßnahmen gelöst, während in den weiteren Ansprüchen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß bei einem Nebenschluß- Kommutatormotor mit gewickeltem Feld - im Gegensatz zu permanentmagneterregten Motoren - die Erregerspannung und damit das Erregerfeld veränderbar sind, so daß dadurch eine Drehzahlkonstanthaltung ermöglicht ist. Dadurch wiederum ergibt sich der Vorteil, daß die Regelung nicht mehr in Abhängigkeit von veränderlichen Parametern wie Druck, Temperatur oder dergl. erfolgt, sondern nur noch abhängig von einem festen Sollwert ist. Dadurch wird die erforderliche Regelelektronik erheblich vereinfacht.

Die Feldregelung bringt darüber hinaus den Vorteil mit sich, daß nicht - wie im Falle der permanentmagnetisch erregten Motoren - durch den großen Leistungsbedarf des Gebläses bzw. Verdichters hohe Motorströme in schneller Folge durch Halbleiterschalter geschaltet werden müssen. Dieser Nachteil entstünde auch bei einem über Umrichter gesteuerten Synchronmotor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung und

Fig. 2 eine im Schnitt gezeichnete Darstellung der Motor-Gebläse-Einheit.

Gemäß der Fig. 1 liegt am Läufer des Kommutatormotors 1 die Bordnetzspannung 2 an. Die Erregerfeldwicklung 3 des Motors 1 wird über eine Steuerschaltung 4 beaufschlagt. Der Motor 1 treibt den Drehzahlsensor 5 und das Gebläse bzw. den Verdichter 6 an. Der Drehzahlsensor 5 kann als Tachogenerator oder ähnliches Bauteil mit einer drehzahlabhängig beeinflußbaren Induktivität oder aber auch als magnetisch beeinflußbarer Halbleiter ausgebildet sein. Die vom Drehzahlsensor 5 abgegebenen Impulse beaufschlagen die Steuerschaltung 4. Zur Spannungsverstellung an der Erregerwicklung 3 kann die Steuerschaltung als elektronischer Schalter (sog. "Schaltnetzteil") ausgebildet sein, welcher als Impulswandler bzw. Durchflußwandler die anliegende Bordspannung in Rechteckimpulse der erforderlichen Breite umwandelt. Ein solcher Schalter arbeitet nahezu verlustfrei. Andererseits kann ein kontinuierlich arbeitender elektronischer Spannungsregler (sog. "Längsregler") eingesetzt werden, mit dem Vorteil eines wesentlich reduzierten Bürstenverschleißes. In beiden Fällen ist der Drehzahlsollwert vorgegeben durch den Widerstand 8. In der Steuerspaltung 4 werden in vorteilhafter Weise die Nulldurchgänge der abgegebenen Spannung des Drehzahlsensors 5 für die Drehzahlinformation ausgewertet, so daß eine Temperaturkompensation für die Spannungsamplitude entfallen kann.

Gemäß der Fig. 2 sind der die Erregerwicklung 3 tragende Ständer 9 und der Läufer 10 des Kommutatormotors 1 in einem Gehäuse 7 angeordnet, welches mehrteilig ausgebildet ist. In einer Erweiterung des A-seitigen Lagerschildes ist das Gebläse 6 angeordnet, welches vorzugsweise als Flügelzellenverdichter ausgebildet ist. B-seitig ist ein Kommutatorgehäuse 11 angeordnet, welches außer dem Kommutator selbst noch die Bürstenbrücken 12 mit den daran angeordneten Bürstenhaltern 13 aufnimmt und noch eine Schaltplatine 14 für die Regelelektronik trägt. Im B-seitigen Lagerschild ist auch der Tachogenerator 15 direkt auf der Motorwelle angeordnet. Schließlich befindet sich noch der Ansaugstutzen 16 für die Gebläseluft am Lagerschild. Die B-seitige Motorausgestaltung hat einerseits den Vorteil, daß die durch den Stutzen 16 angesaugte Frischluft über die Schaltplatine 14 hinweg durch das Motorgehäuse hindurchgeführt wird und somit eine optimale Kühlung erreicht wird. Dadurch und auch wegen der Auslegung des Motors für Kurzzeitbetrieb - je Regenerierungsphase wird eine Betriebsdauer von max. 15 min. veranschlagt - kann das Bauvolumen des Motors relativ klein gehalten werden. Auch für die elektronischen Bauteile ist eine optimale Kühlung somit gewährleistet. Die erwärmte Kühlluft wird dem Gebläse zugeführt. Andererseits besteht der Vorteil, daß infolge der Unterbringung der Regelelektronik unmittelbar im Motor nur sehr kurze energiebehaftete Leitungsverbindungen vorhanden sind, wodurch wiederum die Gefahr davon ausgehender Störfrequenzen z. B. im Rundfunkbereich erheblich vermindert ist.

Die verdichtete Luft verläßt das Gebläse durch den Ablaufstutzen 17.

In vorteilhafter Weise erfolgt die Regelung der Erregerspannung der Feldwicklung auf einen Wert, der niedriger bzw. max. gleich der Hälfte des Wertes der Bordnetzspannung ist. Bei niedrigen Außentemperaturen wird darüber hinaus vorgeschlagen, die Erregerspannung beim Anlauf des Motors auf ca. ¼ der zur Verfügung stehenden Bordnetzspannung abzusenken. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das Gebläse auch unter schwierigen Bedingungen sich die zur Inbetriebsetzung des Zusatzbrenners benötigte Luftmenge liefern kann.

Durch die Erfindung werden nicht nur die Spannungsschwankungen sondern auch die Leistungstoleranzen des Elektromotors und des Gebläses kompensiert.

Claims (8)

1. Durch einen Elektromotor angetriebene Gebläseanordnung zur Versorgung eines Regenerierbrenners für den Rußfilter eines Dieselmotors mit zusätzlicher Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Nebenschluß-Kommutatormotor (1) ausgebildet ist, dessen Ständer (9) eine Erregerwicklung (3) trägt und daß eine Steuerschaltung (4) vorgesehen ist, durch die das Feld in Anpassung an Spannungsschwankungen der Bordnetzbatterie derart aussteuerbar ist, daß eine oder mehrere vorherbestimmbare konstante Läuferdrehzahlen erzielbar sind.

2. Gebläseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (4) von einem Tachogenertor (15) beaufschlagt wird, der mit dem Läufer (10) des Elektromotors (1) umläuft.

3. Gebläseanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerschaltung (4) eine elektronische Schaltung Verwendung findet, durch welche die an der Erregerwicklung (3) anliegende Spannung in Rechteckimpulse zerhackbar ist (sog. "Schaltnetzteil").

4. Gebläseanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerschaltung (4) eine elektronische Schaltung Verwendung findet, durch welche die Höhe der an der Erregerwicklung (3) anliegenden Spannung kontinuierlich regelbar ist (sog. "Längsregler").

5. Gebläseanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (4) innerhalb des den Elektromotor (1) und den Tachogenerator (15) umschließenden Gehäuses (7, 11) angeordnet ist.

6. Gebläseanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (6) als Flügelzellenverdichter ausgebildet ist und koaxial mit dem Elektromotor (1) angeordnet ist, daß der Luftansaugstutzen (16) für das Gebläse (6) auf der gebläseabseitigen Seite des Motorgehäuses (11) angeordnet ist und die Ansaugluft das Motorgehäuse (7, 11) durchströmt.

7. Gebläseanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (6) im A-seitigen Lagerschild des Elektromotors (1) angeordnet ist.

8. Gebläseanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwertgeber für die Steuerschaltung (4) ein einstellbarer Widerstand (8) vorgesehen ist.