DE3834850A1

DE3834850A1 - Brennstoffzufuhr zu einem regenerationsbrenner eines dieselpartikelfilters

Info

Publication number: DE3834850A1
Application number: DE3834850A
Authority: DE
Inventors: Hans Houben; Thomas Nagel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1990-04-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern der einem Regenerationsbrenner eines Dieselparti kelfilters zuzuführenden Brennstoffmenge gemäß den unab hängigen Patentansprüchen.

Eine gattungsgemäße Brennstoffzufuhr ist aus der DE-OS 36 32 696 bekannt. Bei der aus dieser Schrift be kannten Steuereinrichtung für die dem Regenerationsbrenner zuzuführenden Brennstoffmenge wird nur zwischen einer freigegebenen und einer unterbrochenen Kraftstoffzufuhr zu dem Regenerationsbrenner unterschieden. Eine Berücksichti gung des stark unterschiedlichen Abgasstromes bei ver schiedenen Betriebsfällen der Brennkraftmaschine auf das dadurch resultierende unterschiedliche Abbrennverhalten des Regenerationsfilters geschieht nicht. Lediglich wird versucht, den Regenerationsbrenner eine konstante Abgas menge zuzuführen, um somit überhaupt ein brennbares Brenn stoff-Luft-Gemisch zu erzeugen. Eine Anpassung dieses Gemisches an die unterschiedlichen Abgasströme erfolgt nicht. Somit kann der Dieselpartikelfilter nur bei einer fest vorgegebenen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine abgebrannt werden, da bei allen anderen Betriebsbedingun gen der Dieselpartikelfilter entweder bei zu geringem Abgasstrom zu heiß wird und somit beschädigt wird oder bei einem zu hohen Abgasstrom der Dieselpartikelfilter nicht genügend erhitzt wird, so daß der angesammelte Ruß nicht entzündet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einem Rege nerationsbrenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführende Brennstoffmenge während eines Abbrennvorgangs mit mög lichst unkomplizierten, zuverlässigen Mitteln den aktuel len Betriebsparametern der Brennkraftmaschine anzupassen.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren dadurch gelöst, daß ein Steuergerät über einen Steuerausgang ein Stellglied regelt, daß die dem Regenerationsbrenner zuzuführende Brennstoffmenge in Abhängigkeit eines instationären Brenn kraftmaschinenverhaltens bestimmt. Dadurch, daß das Steu ergerät die dem Regenerationsbrenner zuzuführende Brenn stoffmenge in Abhängigkeit eines instationären Brennkraft maschinenverhaltens bestimmt, kann der Abbrennvorgang jederzeit eingeleitet werden, da sichergestellt ist, daß die Abbrenntemperatur durch Variation der dem Regenera tionsbrenner zugeführten Brennstoffmenge innerhalb vorgeb barer Toleranzen gehalten wird. Gemäß einer ersten erfin dungsgemäßen Vorrichtung werden dazu einem Steuergerät Signale zugeführt, die Augenblickswerte eines instationä ren Brennkraftmaschinenverhaltens erfassen bzw. festlegen, und wobei das Steuergerät ein analoges Ausgangssignal abgibt, das von einem Stellglied in einen zu dem Ausgangs signal proportionalen Stellwert umgesetzt wird. Durch diese Vorrichtung wird in einfacher Weise beispielsweise aus der Drehzahl und der Stellung der Regelstange einer Einspritzpumpe ein Signal für einen bestimmten Betriebszu stand hergeleitet, daraus ein analoges Ausgangssignal beispielsweise in Form einer Spannung oder Frequenz abge leitet, das wiederum von einem Stellglied in einen zu dem zuvor bestimmten Betriebspunkt proportionalen Stellwert umgesetzt wird. Dieser Stellwert bestimmt dann die Brenn stoffmenge, die entsprechend dem zuvor festgestellten Lastzustand dem Regenerationsbrenner zuzuführen ist. Gemäß einer weiteren Vorrichtung kann das Steuergerät alternativ auch ein Ausgangssignal konstanter Frequenz mit einem variablen Tastverhältnis abgeben, das dann wieder von einem entsprechenden Stellglied in einem zu dem Ausgangs signal proportionalen Stellwert umgesetzt wird. Diese Vorrichtung arbeitet dann vorzugsweise quasi analog; sie kann aber auch bei Bedarf analog wie die erste Vorrichtung arbeiten. Gemäß einer Weiterbildung der zweiten Vorrich tung ist als Stellglied ein Magnetventil vorgesehen, das mit hoher Frequenz auf- und zugetaktet wird. Diese Weiter bildung arbeitet dann digital.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen abhängigen Patentansprüchen abgeführt. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit analoger Steuerung der Brennstoffzufuhr;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit quasi analoger Steuerung der Brennstoffzufuhr und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem digital angesteuerten Ventil zur Steuerung der Brennstoffzufuhr.

An dem Steuergerät 1 der Fig. 1 steht eine analoge Aus gangsgröße beispielsweise in Form einer Spannung oder Frequenz zur Verfügung. Dem Steuergerät 1 werden Eingangs signale zugeführt, aus denen der Betriebszustand der Brennkraftmaschine herleitbar ist. Diese Signale können z. B. Drehzahl der Brennkraftmaschine, Regelstangenstel lung der Einspritzpumpe, Temperaturen im Bereich des Brennraums oder der Abgase und ähnlich sinnvolle Parameter sein. Weiterhin wird dem Steuergerät vorteilhaft ein Sig nal über den Belastungszustand des Dieselpartikelfilters zugeführt oder aber aus entsprechenden Meßwerten von dem Steuergerät 1 selbst ermittelt. Als Maß für den Beladungs grad kann beispielsweise die Betriebszeit der Brennkraft maschine unter Berücksichtigung der dabei auftretenden Lastzustände herangezogen werden. Auch kann der Beladungs zustand direkt beispielsweise über den Druckabfall in dem Dieselpartikelfilter bestimmt werden.

Die von dem Steuergerät 1 abgegebene Ausgangsgröße wird von einem Elektromotor 2 in eine proportionale Drehzahl umgesetzt. Der Elektromotor 2 treibt dann eine Brennstoff pumpe 3 an, so daß ein zu dem Ausgangssignal des Steuerge rätes 1 proportionaler Kraftstoffstrom, der durch den Pfeil 4 dargestellt ist, erzeugt wird.

In dem Diagramm gemäß Fig. 1a ist über der Brennerleistung des Regenerationsbrenners der Verlauf der Ausgangsgröße des Steuergerätes in Form einer elektrischen Spannung bzw. Frequenz aufgetragen. Dabei nimmt die Spannung bzw. Fre quenz mit zunehmender Brennerleistung gemäß der dargestell ten Kennlinie zu.

Die quasi analoge Lösung gemäß Fig. 2 sieht am Ausgang des Steuergerätes 1 ein digitales Signal vor, dessen Frequenz konstant und dessen Tastverhältnis proportional zum ge wünschten Kraftstoffstrom 4 ist. Dieses digitale Signal wird von einer Spule 5 mit einem federbelasteten Zuganker 6 in eine dem Tastverhältnis entsprechende Stellung des Zugankers 6 gewandelt. Über ein angekoppeltes Proportio nalventil 7 erfolgt dann die Umwandlung in einen entspre chenden Kraftstoffstrom 4.

In Fig. 2a ist die von dem Steuergerät 1 abgegebene Aus gangsspannung bzw. deren Tastverhältnis über der Brenner leistung aufgetragen. Dabei kann das Tastverhältnis gemäß der ausgezogenen Linie zur Veränderung der Brennerleistung stufenlos bis zu der strichpunktierten Linie verändert werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den feder belasteten Zuganker 6 mit einem analogen Ausgangssignal anzusteuern. Dabei würde dann der federbelastete Zuganker 6 beispielsweise entsprechend der an der Spule 5 anliegen den Spannung mehr oder weniger weit zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Kraftstoffstroms 4 bewegt.

Bei der digitalen Lösung gemäß Fig. 3 wird ein Ventil 8 mit hoher Frequenz auf- und zugetaktet. Die Kraftstoffzu messung erfolgt proportional zum Tastverhältnis. Eine Glättung des pulsierenden Kraftstoffstroms 4 erfolgt ein mal durch entsprechende Wahl der Taktfrequenz und zum anderen durch eine dem Ventil nachgeschaltete, nicht darge stellte Drossel.

In Fig. 3a ist das Tastverhältnis über der Brennerleistung analog zu Fig. 2a aufgetragen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der einem Regenerationsbren ner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brennstoff menge, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät (1) über einen Steuerausgang ein Stellglied regelt, das die dem Regenera tionsbrenner zuzuführende Brennstoffmenge in Abhängigkeit eines instationären Brennkraftmaschinenverhaltens bestimmt.

2. Vorrichtung zum Steuern der einem Regenerations brenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brenn stoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß einem Steuergerät (1) Signale zugeführt werden, die Augenblickswerte eines instationären Brennkraftmaschinenverhaltens festlegen, und wobei das Steuergerät (1) ein analoges Ausgangssignal abgibt, das von einem Stellglied in einen zu dem Ausgangssignal pro portionalen Stellwert umgesetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal eine Span nung oder Frequenz ist, die von dem als Elektromotor (2) ausgebildeten Stellglied in eine zu der Spannung oder Frequenz proportionale Drehzahl umgesetzt wird und wobei von dem Elektromotor (2) eine Brennstoffpumpe (3) antreib bar ist, deren Fördermenge drehzahlabhängig änderbar ist.

4. Vorrichtung zum Steuern der einem Regenerations brenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brenn stoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß einem Steuergerät (1) Signale zugeführt werden, die Augenblickswerte eines instationären Brennkraftmaschinenverhaltens festlegen, und wobei das Steuergerät (1) ein Ausgangssignal konstanter Frequenz mit einem variablen Tastverhältnis abgibt, das von einem Stellglied in einen zu dem Ausgangssignal proportionalen Stellwert umgesetzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als Spule (5) mit federbelastetem Zuganker (6) ausgebildet ist, dem ein Proportionalventil (7) angekoppelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als Spule (5) ausgebildet ist, die ein Ventil (8) mit hoher Frequenz auf- und zutaktet.