DE4425018C1 - Abgasreinigungssystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für einen mit
tels einer Motorelektronik regelbaren Verbrennungsmotor, insbe
sondere einen Dieselmotor, mit einer Einrichtung zur Nachbehand
lung der Abgase mit Hilfe einer Zugabevorrichtung von Reduk
tionsmittel, das in einem Speichertank gespeichert ist.
Zur Reduzierung von Stickoxyden in Abgasen eines Fahrzeugdiesel
motors ist es bekannt, den Abgasen vor einem Katalysator Ammo
niak zuzugeben, wobei zur Erkennung der Füllstandsgrenzen im Ka
talysator zwei Ammoniaksensoren vorgesehen sind (DE 42 17 552
C1). Mittels dieser Sensoren erfolgt die Steuerung der Zugabe
von Ammoniak aus einem Speichertank, indem die Ammoniakkonzen
tration im Katalysator gemessen wird. Die Reinigung der Abgase
erfolgt daher durch eine Nachbehandlung in Form einer Zugabe von
Ammoniak als Reduktionsmittel.
Aus der DE 40 03 515 A1 ist es bekannt, in Abgasen eines Fahr
zeugdieselmotors enthaltene Stickoxyde durch die Zugabe eines
Reduktionsmittels Harnstoff zu reduzieren. Dieses Verfahren wird
in Strömungsrichtung der Abgase vor einem zeolithhaltigen Kata
lysator durchgeführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abgasreinigungssystem der ein
gangs genannten Art zu schaffen, das auch bei einem Ausfall der
Nachbehandlungseinrichtung keine unzulässig hohen Stickoxydemis
sionen aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Mittel zum Erfassen des
Füllstandes des Speichertankes vorgesehen sind, die an eine
Steuereinrichtung angeschlossen sind, die bei leerem Speicher
tank die Regelung der Motorelektronik derart ändert, daß eine
späte Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Die späte Kraftstoffein
spritzung vermindert die Stickoxydemission, auch wenn dadurch
der Kraftstoffverbrauch erhöht wird. Durch den unverbrannten
Kraftstoff ergibt sich zwar eine erhöhte Kohlenwasserstoffemis
sion, die jedoch durch die bei Dieselmotoren üblichen Edelme
tallkatalysatoren in ausreichender Weise reduzierbar ist. Da die
Kraftstoffeinspritzung durch eine Motorelektronik geregelt ist,
wird in einfacher Weise bei leerem Speichertank die Regelung der
Motorelektronik derart umgeschaltet, daß die Kraftstoffeinsprit
zung jeweils entsprechend verspätet erfolgt. Sobald der Fahrer
des Fahrzeugs den erhöhten Kraftstoffverbrauch erkennt, wird er
den Speichertank erneut mit Reduktionsmittel auffüllen, wodurch
die Steuereinrichtung die Motorelektronik wieder auf normale
Kraftstoffeinspritzung umstellt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Sichtanzeige zum Erken
nen eines leeren Speichertanks vorgesehen. Diese Sichtanzeige
befindet sich zweckmäßig im Bereich der Armaturentafel des
Kraftfahrzeugs, so daß der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Nach
füllbedarf des Speichertanks schnell erkennen kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnung
dargestellt ist.
Die einzige Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems, das mit einer
Nachbehandlungseinrichtung zur Reduzierung von Stickoxy
den im Abgas versehen ist.
Ein Dieselverbrennungsmotor (1) ist Teil eines nicht dargestell
ten Kraftfahrzeugs und weist eine Ansaugleitung (2) auf. Der
Dieselverbrennungsmotor (1) ist außerdem mit einer Abgasanlage
(3) versehen, in deren weiteren Verlauf ein Katalysator (4) an
geordnet ist. Die Kraftstoffzufuhr zu dem Dieselverbrennungsmo
tor (1) erfolgt durch eine Motorelektronikregelung (6), die eine
gezielte Kraftstoffeinspritzung bewirkt.
Um die Konzentration von Stickoxyden im Abgasstrom der Abgasan
lage (3) zu reduzieren, ist in Strömungsrichtung vor dem Kataly
sator (4) eine Nachbehandlungseinrichtung (5, 7, 8) vorgesehen,
die einen Speichertank (5) zur Speicherung eines Reduktionsmit
tels, beim Ausführungsbeispiel Harnstoff, aufweist. In gleicher
Weise ist als Reduktionsmittel auch Ammoniak einsetzbar. Das Re
duktionsmittel wird aus dem Speichertank (5) mittels einer Pump
einrichtung (7) einer Zugabeeinheit (8) zugeführt, die das Re
duktionsmittel mit dem Abgasstrom in der Abgasanlage (3) mischt.
Die Steuerung der Zugabe von Reduktionsmittel erfolgt mittels
einer Steuerleitung (13), die an die Pumpeinrichtung (7) ange
schlossen ist und von einer zentralen Steuereinheit (10) aus
geht. Die Fördermenge der Pumpeinrichtung (7) wird durch die
zentrale Steuereinheit (10) mit Hilfe verschiedener gespeicher
ter Daten aus einem Datenspeicher (11) gesteuert, die der zen
tralen Steuereinheit (10) mittels einer Speiseleitung (12) zuge
speist werden.
Sobald eine Förderung durch die Pumpeinrichtung (7) nicht mehr
möglich ist, da im Speichertank (5) kein Reduktionsmittel mehr
vorhanden ist, schaltet die zentrale Steuereinheit (10) die Mo
torelektronikregelung (6) derart um, daß die Kraftstoffeinsprit
zung in den Dieselverbrennungsmotor (1) verspätet erfolgt. Da
durch erfolgt eine innermotorische Verminderung der Stickoxydem
mission, gleichzeitig jedoch eine Erhöhung des Kraftstoffver
brauchs, der Partikel- und der Kohlenwasserstoffemissionen. Zur
Verringerung der letzteren Emissionen ist es möglich, als Kata
lysator (4) eine Kombination aus einem Stickoxidkatalysator und
einem nachgeschalteten Oxidationskatalysator einzusetzen.
Um ein Umschalten der Motorelektronikregelung (6) von einer nor
malen auf eine verspätete Kraftstoffeinspritzung zu gewährlei
sten, sobald kein Reduktionsmittel mehr im Speichertank (5) vor
handen ist, ist dem Speichertank (5) ein Füllstandsensor (9) zu
geordnet, der mittels einer Signalleitung (14) an die zentrale
Steuereinheit (10) angeschlossen ist. Der Füllstandsensor (9)
übermittelt der zentralen Steuereinheit (10) bei Erreichen eines
minimalen Füllstandes im Speichertank (5) ein Signal, worauf die
zentrale Steuereinheit (10) über eine Steuerleitung (15) ein
Steuersignal zur Umschaltung der Motorelektronikregelung (6) auf
eine verspätete Kraftstoffeinspritzung zuleitet. Sobald der
Speichertank (5) erneut mit Reduktionsmittel aufgefüllt ist,
gibt der Füllstandsensor (9) über die Signalleitung (14) ein
entsprechendes Signal an die zentrale Steuereinheit (10), die
daraufhin über die Steuerleitung (15) die Motorelektronikrege
lung (6) derart ansteuert, daß eine erneute Umschaltung von der
verspäteten zu der zuvor eingestellten normalen Kraftstoffein
spritzung erfolgt. Bei dem beschriebenen Abgasreinigungssystem
wird daher in allen Fällen eine Reduzierung der Stickoxyde im
Abgasstrom erzielt, wobei diese Reduzierung entweder durch eine
Nachbehandlung in Form einer Zugabe von Reduktionsmittel oder
durch eine innermotorische Stickoxydverminderung aufgrund ver
späteter Kraftstoffzufuhr erreicht wird. Um dem Fahrer des
Kraftfahrzeugs das Fehlen von Reduktionsmittel im Speichertank
(5) sichtbar zu machen, ist im Bereich der Armaturentafel des
Kraftfahrzeugs eine Sichtanzeige (17) vorgesehen, die mittels
einer gestrichelten Leitung (16) von der zentralen Steuereinheit
(10) abhängig von dem jeweils übermittelten Signal des Füll
standsensors (9) aktiviert wird.
Durch die beschriebene einfache Überwachung des Reduktionsmit
teltankes läßt sich der Bauteileaufwand verringern, indem der
Dieselmotor durch Softwaremaßnahmen die gesetzlich geforderten
Abgas-Grenzwerte innermotorisch einhalten kann.
Um den erhöhten Kraftstoffverbrauch zeitlich zu beschränken, muß
das Nachfüllen des Reduktionsmitteltankes vom Betreiber so rasch
wie möglich erfolgen. Durch die Sichtanzeige (17) wird der Be
treiber des Kraftfahrzeugs auf das fehlende Reduktionsmittel
hingewiesen. Sollte er die Notwendigkeit eines nachzufüllenden
Reduktionsmitteltankes über einen längeren Zeitraum ignorieren,
so kommt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung zur Gel
tung. Ein an den Füllstandssensor gekoppelter Zeitschalter ist
nämlich derart an die Motorelektronik gekoppelt, daß ein Betrieb
des Kraftfahrzeugs ohne Reduktionsmittel lediglich über einen
begrenzten Zeitraum ermöglicht wird. Nach Ablauf der vorgegebe
nen Zeitspanne ohne eine Nachfüllung wird die Motorelektronik
blockiert, so daß ein weiterer Betrieb des Kraftfahrzeugs ver
hindert wird.
Claims (3)
1. Abgasreinigungssystem mit einem mittels einer Motorelektronik
regelbaren Verbrennungsmotor, insbesondere einem Dieselmotor,
mit einer Einrichtung zur Nachbehandlung der Abgase mit Hilfe
einer Zugabevorrichtung von Reduktionsmittel, das in einem Spei
chertank gespeichert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel (9) zum Erfassen des Füllstandes des Speichertanks
(5) vorgesehen sind, die an eine Steuereinrichtung (10) ange
schlossen sind, die bei leerem Speichertank (5) die Regelung der
Motorelektronik (6) derart ändert, daß eine späte Kraftstoffein
spritzung erfolgt.
2. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Sichtanzeige (17) zum Erkennen eines leeren Speicher
tanks (5) vorgesehen ist.
3. Verfahren zur Reinigung der Abgase eines mittels einer Kraft
stoffzufuhr steuerbaren Verbrennungsmotors, wobei Stickoxyde der
Abgase mittels einer Zugabe von Reduktionsmittel aus einem Spei
chertank reduziert werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kraftstoff verspätet eingespritzt wird, sobald kein Reduk
tionsmittel mehr vorhanden ist.
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