DE3829491A1 - Fuel feed to a regenerating burner - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der einem Regenerationsbrenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brennstoffmenge gemäß den Patentansprüchen 1 und 2.The invention relates to a method and a Device for regulating a regeneration burner a quantity of fuel to be supplied to a diesel particle filter according to claims 1 and 2.
Es ist bekannt (DE-OS 36 32 696), im abgasseitigen Einlaß bereich eines Dieselpartikelfilters einen Brenner anzuord nen, der zur Abgastemperaturerhöhung in dem Filter und somit zum Einleiten des Abbrennvorganges mit Brennstoff beschickt wird. Bei der bekannten Einrichtung kann die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner unterbrochen oder freige geben werden. Die in unterschiedlichen Lastbereichen einer den Dieselpartikelfilter beschickenden Brennkraftmaschine sich ändernden Abgasströme müssen durch ein aufwendiges Drosselklappensystem dem Brenner geregelt zugeführt wer den, damit sich an dem Brenner ein brennfähiges Brenn stoff-Luft-Gemisch bildet. Weiterhin wird das Filter immer mit der gleichen Flammenintensität des Brenners beauf schlagt, während der durchgesetzte Abgasmassenstrom stark variiert. Dadurch ändert sich beispielsweise die Abbrenn temperatur, was nachteilig für das Filter ist.It is known (DE-OS 36 32 696), in the exhaust-side inlet area of a diesel particulate filter to arrange a burner nen to increase the exhaust gas temperature in the filter and thus to initiate the burning process with fuel is loaded. In the known device, the Fuel supply to the burner interrupted or released will give. The one in different load ranges the internal combustion engine feeding the diesel particle filter changing exhaust gas flows have to be complicated Throttle valve system fed to the burner in a controlled manner so that there is a combustible burner on the burner mixture of air and air. Furthermore, the filter always with the same flame intensity of the burner strikes while the exhaust gas mass flow is strong varies. For example, this changes the burn temperature, which is disadvantageous for the filter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der einen Regenerations brenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brenn stoffmenge anzugeben, mit dem (der) eine den Regelungsan forderungen genügende Dosierungsgenauigkeit bei einfachem Aufbau und bei hoher Zuverlässigkeit erreichbar ist.The invention has for its object a method and a device for regulating the one regeneration burner of a diesel particulate filter to be fed to specify the amount of substance with which the regulation dosing accuracy with simple requirements Structure and achievable with high reliability.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren dadurch gelöst, daß mittels unterschiedlich kalibrierter Dosiereinrichtungen, die hydraulisch parallel geschaltet in der Brennstoffzu fuhrleitung zu dem Brenner eingesetzt und einzeln zu- und abschaltbar sind, die Brennstoffmenge regelbar ist. Durch das Zu- und Abschalten von unterschiedlich kalibrierten Dosiereinrichtungen sind beispielsweise beim Einsatz von drei unterschiedlich kalibrierten Dosiereinrichtungen sieben unterschiedliche Mengensteuerungen erreichbar. Dabei ist der Verfahrensaufwand zur Regelung sehr gering, da nur drei einfache Ein-Aus-Schaltzustände ermöglicht werden müssen. Andererseits ist mit sieben unterschiedlich bemessenen Brennstoffmengen eine allen Abgasmengenströmen einer Brennkraftmaschine entsprechende Brennstoffmenge zum Einleiten und Aufrechterhalten eines möglichst gleichmäßi gen Abbrennvorganges gewährleistet. Die entsprechende Vorrichtunq beinhaltet zumindest zwei unterschiedlich kalibrierte Dosiereinrichtungen, die hydraulisch parallel geschaltet in der Brennstoffzufuhrleitung zu dem Brenner eingesetzt sind, wobei der Durchgang durch die Dosierein richtungen von einer Steuereinrichtung einzeln schaltbar ist. Mit den unterschiedlich kalibrierten Dosiereinrich tungen sind mechanisch und schaltungstechnisch solide und einfache Bauteile nötig, die bei hoher Zuverlässigkeit wartungsarm aufgebaut sind. Ebenfalls ist die entsprechen de Steuereinrichtung unkompliziert, da diese nur einfache Ein-Aus-Schaltungen beherrschen muß. This object is achieved according to the method in that by means of differently calibrated dosing devices, which are hydraulically connected in parallel in the fuel supply guide line used to the burner and individually to and can be switched off, the amount of fuel is adjustable. By the switching on and off of differently calibrated Dosing devices are for example when using three differently calibrated dosing devices seven different quantity controls can be reached. The procedural effort for regulation is very low, because only three simple on-off switching states are possible Need to become. On the other hand, is different with seven measured fuel quantities an all exhaust gas flows an internal combustion engine corresponding amount of fuel Initiate and maintain as uniform as possible guaranteed burning process. The corresponding Device contains at least two different calibrated metering devices that are hydraulically parallel switched in the fuel supply line to the burner are used, the passage through the dosing directions can be switched individually by a control device is. With the differently calibrated dosing device are mechanically and technically solid and simple components necessary with high reliability are constructed with low maintenance. It is also the same de Control device straightforward, since it is only simple Must master on-off circuits.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Dosiervorrich tungen 2/2-Magnetventile. Derartige Ventile sind handels üblich und können daher in der gewünschten Ausführung problemlos bezogen werden.In a further development of the invention, the dosing device 2/2 solenoid valves. Such valves are commercial usual and can therefore in the desired version can be easily obtained.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Kalibrierungen der Dosiereinrichtungen steigend nach dem Binärsystem gestuft. Das heißt, die erste Dosiereinrichtung ist auf eine Do siermenge 2 0, die zweite Dosiervorrichtung auf eine Dosiermenge 2 1, die dritte Dosiervorrichtung auf eine Dosiermenge 2 2 usw. eingestellt. Durch wechselweises oder additives Zu- und Abschalten von einzelnen Dosiervor richtungen lassen sich entsprechend der Anzahl der einge setzten Dosiervorrichtungen sehr feinfühlige Dosiermengen verstellungen einstellen.In a further development of the invention, the calibrations of the metering devices are graded according to the binary system. That is, the first dosing device is set to a dosing amount 2 0 , the second dosing device to a dosing amount 2 1 , the third dosing device to a dosing amount 2 2 and so on. By alternately switching on or off individual dosing devices, very sensitive dosing quantities can be adjusted according to the number of dosing devices used.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Steuereinrichtung zumindest einen Digital-Analog-Wandler auf. Damit können in einer einfachen Schaltung direkt analoge Steuersignale in die Steuervorrichtung eingegeben werden, die dann ent sprechend von dem Wandler in Befehle zum Öffnen und Schließen der Dosiervorrichtungen umgesetzt werden. Dabei weist die Steuereinrichtung in Weiterbildung zumindest einen Speicher auf, in dem ein Vergleichswert der Regel größe abspeicherbar ist. Als Regelgröße wird in vorteil hafter Weiterbildung zumindest ein Temperaturmeßwert her angezogen. Dieser Temperaturmeßwert wird vorteilhaft in dem Dieselpartikelfilter stromabwärts des Regenerations brenners ermittelt.In a development of the invention, the control device at least one digital-to-analog converter. So that can analog control signals directly in a simple circuit can be entered into the control device, which then ent speaking of the converter in commands to open and Closing the dosing devices are implemented. Here has the control device in training at least a memory in which a comparison value usually size can be saved. As a controlled variable is advantageous After further education at least one temperature measurement dressed. This temperature measurement is advantageous in the diesel particulate filter downstream of the regeneration burner determined.
Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschrei bung zu entnehmen, in der ein in der Zeichnung dargestell tes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist. Further developments of the invention are the description of the drawings exercise can be seen in the one shown in the drawing tes embodiment of the invention is described.
Die Regeneration von beladenen Dieselpartikelfiltern kann prinzipiell durch die Abgastemperatur der Brennkraftma schine bei Temperaturen oberhalb von ca. 550 Grad Celsius erfolgen. Aufgrund des typischen Lastkollektivs erreichen viele in der Praxis eingesetzte Dieselbrennkraftmaschinen jedoch nicht diese Freibrenntemperatur. Dadurch bedingt sind externe zusätzliche Heizquellen erforderlich.The regeneration of loaded diesel particulate filters can in principle by the exhaust gas temperature of the internal combustion engine shine at temperatures above about 550 degrees Celsius respectively. Reach based on the typical load spectrum many diesel internal combustion engines used in practice however not this free burning temperature. Because of this additional external heat sources are required.
Wird diese Regeneration während des Brennkraftmaschinenbe triebs durchgeführt, so ist es sinnvoll, additiv zur Ab gastemperatur nur soviel an Wärmeenergie zuzuführen, daß die Abgastemperatur auf die Freibrenntemperatur angehoben wird. Die dabei erforderlichen Brennerleistungen variieren im Verhältnis von ca. 1 : 3 bis 1 : 4.Will this regeneration during the internal combustion engine be drive, it makes sense to add to the Ab to supply only enough thermal energy to the gas temperature that the exhaust gas temperature is raised to the free burning temperature becomes. The burner capacities required vary in a ratio of approx. 1: 3 to 1: 4.
Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.In the following the invention with reference to the drawing illustrated embodiments described in more detail.
Es zeigen im einzelnen:The individual shows:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Regenerationsbrenn vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of the regenerative combustion apparatus,
Fig. 2a u. 2b in Diagrammform Abstufungsmöglichkeiten der Brennstoffzufuhr. Fig. 2a u. 2b in diagram form, gradation options for the fuel supply.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet einen Regene rationsbrenner 1, dessen Flammenfront 2 sich in einer primären Brennkammer 3 ausbreitet, um dann über einen Durchtritt 4 in eine nicht weiter dargestellte sekundäre Brennkammer zu gelangen, in der auch das Dieselpartikelfilter angeordnet ist. Dem Regenerationsbrenner 1 wird zu einer guten Durchmischung des Brennstoffs, der in aller Regel Dieselbrennstoff ist, über eine Zufuhrleitung 5 Luft zuge führt. Dabei kann die Luft Frischluft oder Abgas oder eine Mischung aus beidem sein. Über die Zuführung 5 a wird aus schließlich das Abgas der Brennkraftmaschine dem Diesel partikelfilter zugeführt.The device according to the invention includes a regeneration burner 1 , the flame front 2 of which spreads in a primary combustion chamber 3 , in order to then pass through a passage 4 into a secondary combustion chamber, not shown, in which the diesel particle filter is also arranged. The regeneration burner 1 leads to a good mixing of the fuel, which is usually diesel fuel, via a supply line 5 air. The air can be fresh air or exhaust gas or a mixture of both. Finally, the exhaust gas from the internal combustion engine is fed to the diesel particle filter via the feed 5 a .
Die Brennstoffzufuhrleitung 6 a, 6 b, 6 c, 6 d zu dem Regene rationsbrenner 1 wird aus einem Brennstofftank 7 gespeist, wobei in der Brennstoffzufuhrleitung 6 c, 6 d eine Brenn stoff-Förderpumpe 8 angeordnet ist. In der Regel wird die Brennstoff-Förderpumpe 8 die Niederdruckvorpumpe zu einer Hochdruckeinspritzpumpe eines Einspritzsystems einer Diesel-Brennkraftmaschine sein, so daß die erfindungsge mäße Vorrichtung nur mit einer Leitung 6 c an die vorhan dene Brennstoffpumpe 8 angeschlossen werden braucht. Die Dosiervorrichtungen 9 a, 9 b, 9 c bestehen aus 2/2-Magnetven tilen 10 a, 10 b, 10 c mit vorgeschalteten oder integrierten unterschiedlich kalibrierten Düsen oder Kapillaren 11 a, 11 b, 11 c. Die Düsen/Kapillare 11 a, 11 b, 11 c sind nach dem Primärsystem gestuft. Das heißt, die Düse/Kapillar 11 a ist auf die Dosiermenge 2 entsprechend 1, die Düse/Kapillar 11 b auf die Dosiermenge 2 1 entsprechend 2 und die Düse/Kapillar 11 c auf die Dosiermenge 2 2=4 einge stellt. Auf diese Weise kann die durch die Dosiervorrich tungen 8 a, 8 b, 9 c durchgesetzte Brennstoffmenge durch entsprechende Ansteuerung der 2/2-Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c fast beliebig variiert werden (im vorliegenden Aus führungsbeispiel ergeben sich 8 unterschiedliche Brenn stoff-Fördermengen incl. der Fördermenge 0). Angesteuert werden die Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c von einer Steuer einrichtung 12. Als Eingangsgröße wird der Steuereinrich tung 12 zumindest ein Temperaturmeßwert 13 zugeführt, der von einem Thermoelement 14 in der primären Brennkammer 13 gemessen wird. Über weitere Eingänge 15 können der Steuer einrichtung 12 weitere Meßwerte oder Befehle zugeführt werden. Beispielsweise können weitere Temperaturmeßwerte, Drehzahlsignale, Lastwerte und Betriebszeitwerte der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Diese Werte, insbe sondere aber der Temperaturmeßwert 13, werden mit dem in einem Speicher in der Steuereinrichtung abgespeicherten Wert verglichen und bei sich ergebender zu hoher oder zu niedriger Temperatur entsprechend der jeweiligen Diffe renz Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c geöffnet oder geschlos sen. In der Brennstoffzufuhrleitung 6 a, 6 b kann noch ein zusätzliches Absperrventil 16 eingesetzt sein.The fuel supply line 6 a , 6 b , 6 c , 6 d to the regeneration burner 1 is fed from a fuel tank 7 , wherein a fuel feed pump 8 is arranged in the fuel supply line 6 c , 6 d . In general, the fuel-supply pump 8 is the Niederdruckvorpumpe to a high pressure injection pump of an injection system to be a diesel internal combustion engine so that the erfindungsge Permitted apparatus c with a line 6 need to be connected to the EXISTING dene fuel pump. 8 The dosing devices 9 a , 9 b , 9 c consist of 2/2-Magnetven valves 10 a , 10 b , 10 c with upstream or integrated differently calibrated nozzles or capillaries 11 a , 11 b , 11 c . The nozzles / capillaries 11 a , 11 b , 11 c are graded according to the primary system. That is, the nozzle / capillary 11 a is the dosage 2 corresponding to 1, the nozzle / capillary 11 b to the dosage 2 1 corresponding to 2 and the nozzle / capillary 11 c to the dosage 2 2 = 4 is set. In this way, the throughput through the Dosiervorrich lines 8 a , 8 b , 9 c fuel amount by appropriate control of the 2/2-solenoid valves 10 a , 10 b , 10 c can be varied almost arbitrarily (in the present exemplary embodiment, there are 8 different firing flow rates including flow rate 0 ). The solenoid valves 10 a , 10 b , 10 c are controlled by a control device 12 . As an input variable of the processing Steuereinrich is 12 supplied to at least a temperature value 13, which is measured by a thermocouple 14 in the primary combustion chamber. 13 The control device 12 can be supplied with further measured values or commands via further inputs 15 . For example, further temperature measurement values, speed signals, load values and operating time values can be supplied to the internal combustion engine. These values, but in particular the temperature measurement value 13 , are compared with the value stored in a memory in the control device and, if the temperature is too high or too low, the solenoid valves 10 a , 10 b , 10 c are opened or closed in accordance with the respective difference . An additional shut-off valve 16 can also be used in the fuel supply line 6 a , 6 b .
Alternativ ist erfindungsgemäß auch möglich, das Absperr ventil 16 zwischen den Brennstoffzuführleitungen 6 a und 6 b auf jeden Fall vorzusehen und hydraulisch parallel zu den Düsen/Kapillaren 11 a, 11 b, 11 c eine weitere Düse/Kapillar 11 d anzuordnen.Alternatively, it is also possible according to the invention to provide the shut-off valve 16 between the fuel supply lines 6 a and 6 b in any case and to arrange a further nozzle / capillary 11 d hydraulically parallel to the nozzles / capillaries 11 a , 11 b , 11 c .
Damit wird im Unterschied zu den in Fig. 2a dargestellten Abstufungsmöglichkeiten der Brennstoffzufuhr eine kon stante Brennstoffmenge a nach Öffnen des Absperrventils 16 über die Düse/Kapillar 11 d dem Regenerationsbrenner 1 zugeführt. Additiv zu dieser Brennstoffgrundmenge a wird durch entsprechendes Öffnen der 2/2-Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c die den einzelnen Stufen der Diagramme entspre chende, sich steigernde Brennstoffmenge b, c, d, e, f, g, h zugeführt.Thus, the regenerative burner 1 is supplied in contrast to the d in Fig. Possibilities gradation of the fuel supply a con stant amount of fuel a to opening the stop valve 16 illustrated 2a via the nozzle / capillary. 11 Additive to this basic fuel quantity a , by appropriately opening the 2/2-solenoid valves 10 a , 10 b , 10 c, the corresponding increasing amounts of fuel b , c , d , e , f , g , h supplied to the individual stages of the diagrams.
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