DE60100715T2 - Vorrichtung zur Regeneration einens Partikelfilters in einem Dieselmotor - Google Patents

Vorrichtung zur Regeneration einens Partikelfilters in einem Dieselmotor Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hilfssystem zur Regeneration eines Partikelfilters, welcher in einer Auspufflinie eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors integriert ist. Das Dokument FR 2774421 beschreibt die Merkmale des Oberbegriffes des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Es ist bekannt, dass die Reduktion von Schadstoffemissionen in Verbindung mit dem Betrieb von Kraftfahrzeugmotoren und insbesondere Dieselmotoren eine permanente Sorge von Konstrukteuren ist.
  • Im Stand der Technik sind schon unterschiedliche Systeme entwickelt worden, um das Niveau dieser Schadstoffemissionen zu verringern, insbesondere durch Einsatz eines in die Auspufflinie integrierten Partikelfilters.
  • Jedoch verursacht dessen Betriebsführung und insbesondere dessen Regenerationsbetrieb noch Schwierigkeiten.
  • Es ist daher ein Ziel der Erfindung, diese Probleme zu lösen.
  • Daher hat die Erfindung ein Hilfssystem zur Regeneration eines Partikelfilters zum Ziel, welcher in einer Auspufflinie eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors integriert ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Motor zu unterschiedlichen Vorrichtungen zugehörig ist, zu denen gehören:
    • – Mittel zum Einlassen von Luft in den Motor,
    • – Mittel zum Rückführen von Abgas des Motors zu seinem Einlass,
    • – einen Turbokompressor,
    • – einen Oxydationskatalysator, welcher vor dem Partikelfilter in der Auspufflinie angeordnet ist,
    • – ein System zur gemeinsamen Treibstoff-Versorgung der Motorzylinder, aufweisend elektrisch betriebene Einspritzdüsen, welche zu den Zylindern zugehörig sind,
    • – Treibstoffzusatzmittel eines Additivs, welches bestimmt ist, sich auf dem Partikelfilter abzusetzen, um die Verbrennungstemperatur der darin eingefangenen Partikel zu verringern,
    • – Mittel zur Erfassung von Relativ-Informationen zu unterschiedlichen Betriebsparametern des Motors und der zu ihnen zugehörigen Vorrichtungen, und
    • – Steuermittel zum Betrieb der Einlassmittel, der Rückführmittel, des Turbokompressors und/oder des Versorgungssystems zum Steuern des Motorbetriebs, wobei die Mittel unter anderem angepasst sind, eine Regenerationsphase des Partikelfilters durch Verbrennung der darin eingefangenen Partikel auszulösen, indem eine Phase mehrfacher Treibstoffeinspritzungen in die Motorzylinder während ihrer Entspannungsphase begonnen wird, und dass die Mittel zum Rückführen des Abgases ein Proportional-Elektroventil aufweisen, dessen Betrieb durch die Steuermittel gesteuert wird, in Abhängigkeit von den Informationen, welche durch eine Proportional-Lambdasonde abgegeben werden, welche im Motoreingang angeordnet ist, um die Rückführung des Abgases in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt des Gases am Motoreingang während der Regenerationsphase des Filters zu regeln.
  • Die Erfindung wird besser durch das Lesen der nachfolgenden Beschreibung verstanden, welche nur als Beispiel dient und sich auf die angehängte Zeichnung bezieht, welche ein Übersichtsschema darstellt, welches einen Kraftfahrzeugdieselmotor und die dazu gehörigen Vorrichtungen illustriert.
  • In dieser Figur ist ein Kraftfahrzeugdieselmotor dargestellt, welcher mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
  • Dieser Dieselmotor ist zugeordnet zu den Mitteln zum Einlassen von Luft in den Motor, welche mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet sind.
  • Am Ausgang ist der Motor zu einer Auspufflinie zugeordnet, welche mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist.
  • Mittel zum Rückführen von Abgas des Motors zu seinem Einlass sind ebenso vorgesehen und sind mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet.
  • Diese Mittel sind dann zum Beispiel zwischen dem Ausgang des Motors und den Mitteln 2 zum Einlassen von Luft in den Motor angeordnet.
  • Die Auspufflinie kann auch zu einem Turbokompressor zugeordnet sein, welcher mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist, und in der klassischen Ausführung insbesondere zu seinem Turbinenabschnitt.
  • Schließlich weist die Auspufflinie einen Oxidationskatalysator auf, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 6, welcher in der Auspufflinie vor einem Partikelfilter, mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet, angeordnet ist.
  • Der Motor ist ebenso zu einem System zur gemeinsamen Treibstoff-Versorgung der Motorzylinder assoziiert. Dieses System ist in der Figur mit Bezugszeichen 8 bezeichnet, und weist zum Beispiel elektrisch betriebene Einspritzdüsen, welche zu den Zylindern zugehörig sind, auf.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor ein Motor mit vier Zylindern und weist noch vier elektrisch betriebene Einspritzdüsen auf, welche jeweils mit 9, 10, 11 und 12 bezeichnet sind.
  • Diese unterschiedlichen Einspritzdüsen sind mit einer gemeinsamen Treibstoff-Versorgungsschiene assoziert, welche mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet ist und mit Treibstoffversorgungsmitteln verbunden ist, welche mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sind, aufweisend zum Beispiel eine Hochdruckpumpe.
  • Die Versorgungsmittel sind verbunden mit einem Treibstoffbehälter, welcher mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist, und mit Treibstoffzusatzmittel eines Additivs, welches bestimmt ist, sich auf dem Partikelfilter abzusetzen, um die Verbrennungstemperatur der darin eingefangenen Partikel zu verringern.
  • Das Additiv kann somit zum Beispiel in einem Hilfsbehälter enthalten sein, welcher mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist, welcher zu dem Treibstoffbehälter 15 zugeordnet ist, um das Einspritzen einer bestimmten Menge dieses Additivs in den Treibstoff zu erlauben.
  • Schließlich sind der Motor und die unterschiedlichen Vorrichtungen, die beschrieben werden, gleichermaßen zu den Betriebssteuermitteln zugeordnet, welche in der Figur mit 17 bezeichnet sind, welche zum Beispiel jeglichen geeigneten Rechner 18 aufweisen, welcher zu Informationsspeichermitteln 19 zugeordnet ist, und am Eingang verbunden ist mit unterschiedlichen Mitteln zum Erfassen von Relativinformationen zu unterschiedlichen Betriebsparametern des Motors und seiner Vorrichtungen, wobei der Rechner angepasst ist, um zu steuern den Betrieb der Einlassmittel, der Rückführmittel, des Turbokompressors und/oder des Versorgungssystems zum Steuern des Motorbetriebes und besonders das durch ihn verursachte Paar in Abhängigkeit von den Fahrzeugfahrbedingungen.
  • Zum Beispiel ist der Rechner verbunden mit einem Aufnehmer 20 des Differenzdruckes an dem Ende des Katalysators 6 und dem Ende des Partikelfilters 7 in der Auspufflinie, und mit dem Temperaturaufnehmer 21 vor dem Katalysator, dem Temperaturaufnehmer 22 zwischen dem Katalysator und dem Partikelfilter, und dem Temperaturaufnehmer 23 nach dem Partikelfilter.
  • Der Rechner empfängt auch eine Information des Sauerstoffgehaltes des Gases am Eingang des Motors, welche zu einer Proportional-Lamdasonde geleitet wird, in der Figur mit Bezugszeichen 24 bezeichnet und am Eingang des Motors angeordnet.
  • Der Rechner kann auch eine Information des Sauerstoffgehaltes des Motorabgases empfangen, welches zu einer anderen Proportional-Lambdasonde 25 geleitet wird, welche in der Auspufflinie des Motors integriert ist.
  • Am Ausgang ist der Rechner angepasst, um zu steuern: die Mittel zum Einlassen von Luft, die Mittel zum Rückführen von Abgas, den Turbokompressor, die Treibstoffzusatzmittel des Additivs, die Mittel zur Treibstoffversorgung der gemeinsamen Versorgungsschiene und die den Motorzylindern zugeordneten unterschiedlichen Einspritzdüsen.
  • Insbesondere ist der Rechner angepasst, um eine Regenerationsphase des Partikelfilters durch Verbrennung der darin eingefangenen Partikel auszulösen, indem eine Phase mehrfacher Treibstoffeinspritzungen in die Motorzylinder während ihrer Entspannungsphase begonnen wird.
  • Die von dem Motor emittierten Partikel werden während seines Betriebes somit in dem Partikelfilter eingefangen. Es empfiehlt sich, diesen durch Verbrennung der Partikel regelmäßig zu zu regenerieren.
  • Vorzugsweise weisen die Mittel 4 zum Rückführen von Abgas des Motors zu seinem Einlass ein Proportional-Elektroventil auf, welches durch die Steuermittel 17 gesteuert ist in Abhängigkeit von den Informationen, welche durch die Proportional-Lambdasonde 24 abgegeben werden, und eventuell von den Informationen, welche durch die Lambdasonde 25 abgegeben werden, um die Rückführung des Abgases am Motoreingang in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt des Gases am Motoreingang während der Regenerationsphase des Partikelfilters zu regulieren.
  • Dies erlaubt besonders, die Regenerationsentwicklung des Filters durch Partikelverbrennung besser zu steuern.
  • Der Rechner 18 kann auch angepasst sein, um den Betrieb des Turbokompressors 5 und besonders seinen Einstelldruck der Aufladung zu steuern, um den Sauerstoffgehalt des Gases am Motoreingang und/oder den Betrieb des Steuermittels 26 der Gastemperatur am Motoreingang zu regulieren, welches zum Beispiel jeglichen geeigneten klassischen Austauscher aufweist, welcher am Motoreingang angeordnet ist.

Claims (5)

  1. Hilfssystem zur Regeneration eines Partikelfilters, welcher in einer Auspufflinie eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors integriert ist, aufweisend: Mittel (2) zum Einlassen von Luft in den Motor, Mittel (4) zum Rückführen von Abgas des Motors zu seinem Einlass, einen Turbokompressor (5), ein System (8) zur gemeinsamen Treibstoff-Versorgung der Motorzylinder, aufweisend elektrisch betriebene Einspritzdüsen (9, 10, 11, 12), welche zu den Zylindern zugehörig sind, Mittel (20, 21, 22, 23, 24) zur Erfassung von Relativ-Informationen zu unterschiedlichen Betriebsparametern des Motors und der zu ihnen zugehörigen Organe, dadurch gekennzeichnet, dass es unter anderem aufweist: einen Oxydationskatalysator (6), welcher vor dem Partikelfilter (7) in der Auspufflinie angeordnet ist, Treibstoffzusatzmittel (16) eines Additivs, welches bestimmt ist, sich auf dem Partikelfilter (7) abzusetzen, um die Verbrennungstemperatur der darin eingefangenen Partikel zu verringern, und Steuermittel (17) zum Betrieb der Einlassmittel, der Rückführmittel, des Turbokompressors und/oder des Versorgungssystems zum Steuern des Motorbetriebs, wobei die Mittel unter anderem angepasst sind, eine Regenerationsphase des Partikelfilters durch Verbrennung der darin eingefangenen Partikel auszulösen, indem eine Phase mehrfacher Treibstoffeinspritzungen in die Motorzylinder während ihrer Entspannungsphase begonnen wird, und dass die Mittel (4) zum Rückführen des Abgases ein Proportional-Elektroventil aufweisen, dessen Betrieb durch die Steuermittel (17) gesteuert wird, in Abhängigkeit von den Informationen, welche durch eine Proportional-Lambdasonde (24) abgegeben werden, welche im Motoreingang angeordnet ist, um die Rückführung des Abgases in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt des Gases am Motoreingang während der Regenerationsphase des Filters zu regeln.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (17) auch angepasst sind, um den Betrieb von Mitteln (26) zum Steuern der Gastemperatur am Motoreingang zu steuern, um den Sauerstoffgehalt des darin eingetretenen Gases zu regulieren.
  3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (17) auch angepasst sind, um den Betrieb des Turbokompressors (5) zu steuern, um den Sauerstoffgehalt des in den Motor eingetretenen Gases zu regulieren, indem der Einstelldruck der Aufladung des Turbokompressors gesteuert wird.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine andere Proportional-Lambdasonde (25) zugehörig ist zur Auspufflinie (3) des Motors und mit den Steuermitteln (17) verbunden ist, um an diese eine Information des Sauerstoffgehaltes des Motorabgases abzugeben.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführmittel (4) ein Proportional-Elektroventil aufweisen.
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