DE60105886T2 - System für die Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters enthalten in der Auspuffslinie eines Dieselfahrzeugmotors - Google Patents

System für die Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters enthalten in der Auspuffslinie eines Dieselfahrzeugmotors Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Unterstützen der Regeneration eines in der Auspuff-Linie eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors enthaltenen Partikel-Filters.
  • Es ist bekannt, dass das Reduzieren von verunreinigenden Emissionen, welche mit dem Betrieb von Motoren von Kraftfahrzeugen und insbesondere von Dieselmotoren einhergehen, eine permanente Besorgnis von Konstrukteuren ist.
  • Verschiedene Systeme wurden im Stand der Technik bereits entwickelt, um das Niveau dieser verunreinigenden Emissionen, insbesondere unter Verwendung eines in der Auspuff-Linie enthaltenen Partikel-Filters, zu reduzieren.
  • Allerdings erzeugt die Steuerung seines Betriebs und insbesondere die Steuerung seiner Regeneration noch Schwierigkeiten.
  • Das Ziel der Erfindung ist daher, diese aufzulösen.
  • Hierzu hat die Erfindung ein System zum Unterstützen der Regeneration eines in der Auspuff-Linie eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors enthaltenen Partikel-Filters zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor mit verschiedenen Organen verbunden ist, aufweisend:
    • – Vorrichtungen zum Einlassen von Luft in den Motor,
    • – Vorrichtungen zum Rückführen von Auspuff-Gas des Motors zu dessen Eingang,
    • – einen Turbo-Kompressor,
    • – einen Oxidations-Katalysator, welcher in der Auspuff-Linie in Flussrichtung vor dem Partikel-Filter angeordnet ist;
    • – ein gemeinsames System, welches mit den Zylindern verbundene elektrisch gesteuerte Einspritz-Vorrichtungen aufweist, zum Versorgen der Zylinder des Motors mit Brennstoff, in Form von wenigstens einer Pilot-Einspritzung und einer Haupt-Einspritzung von Brennstoff.
    • – Vorrichtungen zum Zusetzen eines Additivs zum Brennstoff, dazu vorgesehen, sich auf dem Partikel-Filter niederzuschlagen, um die Verbrennungs-Temperatur der von diesem aufgefangenen Partikel zu erniedrigen.
    • – Vorrichtungen zum Gewinnen von Informationen bezüglich verschiedener Betriebs-Parameter des Motors und mit diesem verbundenen Organen, und
    • – Vorrichtungen zum Steuern des Betriebs der Einlass-Vorrichtungen, der Rückführ-Vorrichtungen, des Turbo-Kompressors und/oder des Versorgungs-Systems zum Steuern des Betriebs des Motors, wobei diese Vorrichtungen außerdem dazu geeignet sind, eine Phase der Regeneration des Partikel-Filters durch Verbrennen der von diesem aufgefangenen Partikel in diesem auszulösen, indem eine Phase von Mehrfach-Einspritzungen von Brennstoff in die Zylinder des Motors während ihrer Expansions-Phase in Gang gesetzt wird, und dadurch, dass die Steuer-Vorrichtungen dazu geeignet sind, das genannte Pilot-Einspritzen von Brennstoff in einem Bereich des Motor-Zyklus auszulösen, welcher sich zwischen 40° vor dem oberen Todpunkt und 10° nach diesem erstreckt, die Haupt-Einspritzung zwischen 25° vor dem oberen Todpunkt und 20° nach diesem auszulösen, und die Mehrfach-Einspritzungen zwischen 10° nach dem oberen Todpunkt und 180° nach diesem auszulösen.
  • Ein guter Stand der Technik ist im Patent DE 198 36 053 beschrieben.
  • Die Erfindung wird durch das Lesen der folgenden Beschreibung besser verstanden werden, welche nur als Beispiel angegeben wird, und welche unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung angefertigt wurde, welche ein Übersichts-Schema wiedergibt, welches einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeuges und der verschiedenen hiermit verbundenen Komponenten illustriert.
  • In dieser Figur ist daher ein Kraftfahrzeug-Dieselmotor wiedergegeben, welcher mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
  • Dieser Dieselmotor ist an seinem Eingang mit Vorrichtungen zum Einlassen von Luft verbunden, welche mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 bezeichnet sind.
  • Am Ausgang ist dieser Motor mit einer Auspuff-Linie verbunden, welche mit dem allgemeinen Bezugszeichen 3 bezeichnet ist.
  • Vorrichtungen zum Zurückführen von Auspuff-Gas des Motors zu dessen Eingang sind gleichermaßen vorgesehen, und sind mit dem allgemeinen Bezugszeichen 4 bezeichnet.
  • Diese Vorrichtungen sind beispielsweise zwischen den Ausgang des Motors und den Vorrichtungen 2 zum Einlassen von Luft in diesen zwischengeschaltet.
  • Die Auspuff-Linie kann gleichermaßen mit einem mit dem allgemeinen Bezugszeichen 5 bezeichneten Turbo-Kompressor verbunden sein, und insbesondere in herkömmlicher Weise mit dem Turbinen-Abschnitt von diesem.
  • Schließlich weist die Auspuff-Linie einen in der Auspuff-Linie angeordneten, mit dem allgemeinen Bezugszeichen 6 bezeichneten Oxidations-Katalysator auf, welcher in Flussrichtung vor einem mit dem allgemeinen Bezugszeichen 7 bezeichneten Partikelfilter angeordnet ist.
  • Der Motor ist gleichermaßen mit einem seinen Zylindern gemeinsamen Brennstoff-Versorgungs-System verbunden. Dieses System ist in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 8 bezeichnet, und weist beispielsweise mit diesen Zylindern verbundene, elektrisch gesteuerte Einspritz-Vorrichtungen auf.
  • In herkömmlicher Weise wird der Brennstoff in Form von wenigstens einer Pilot-Einspritzung und einer Haupt-Einspritzung von Brennstoff im Motor-Zyklus versetzt in jeden Zylinder eingespritzt.
  • In dem dargestellten Ausführungs-Beispiel ist der Motor ein Vier-Zylinder-Motor und weist daher vier elektrisch gesteuerte Einspritz-Vorrichtungen auf, nämlich 9, 10, 11 und 12.
  • Diese verschiedenen Einspritz-Vorrichtungen sind mit einer gemeinsamen Brennstoff-Versorgungs-Rampenvorrichtung verbunden, welche mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet ist, und welche mit den mit dem allgemeinen Bezugszeichen 14 bezeichneten Brennstoff-Versorgungs-Vorrichtungen verbunden ist, welche beispielsweise eine Hochdruck-Pumpe aufweisen.
  • Diese Versorgungs-Vorrichtungen sind mit einem Brennstoff-Reservoir verbunden, welches mit dem allgemeinen Bezugszeichen 15 bezeichnet ist, und mit Vorrichtungen zum Zuführen eines Additivs zum Brennstoff, welches dazu vorgesehen ist, sich auf dem Partikel-Filter niederzuschlagen, um die Verbrennungs-Temperatur der dort aufgefangenen Partikel zu erniedrigen.
  • Dieses Additiv kann beispielsweise in einem mit dem allgemeinen Bezugszeichen 16 bezeichneten Hilfs-Reservoir enthalten sein, welches mit dem Brennstoff-Reservoir 15 verbunden ist, um das Einspritzen einer bestimmten Menge dieses Additivs in den Brennstoff zu ermöglichen.
  • Schließlich sind der Motor und die verschiedenen Vorrichtungen, welche nachfolgend beschrieben werden, gleichermaßen mit Vorrichtungen zum Steuern ihres Betriebs verbunden, welche in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 17 bezeichnet sind, aufweisend insgesamt als Beispiele einen geeigneten Rechner 18, verbunden mit Vorrichtungen zum Speichern von Informationen 19, und am Eingang verbunden mit verschiedenen Vorrichtungen zum Aufnehmen von Informationen bezüglich unterschiedlicher Betriebs-Parameter dieses Motors und seiner Organe, wobei dieser Rechner daher dazu geeignet ist, den Betrieb der Einlass-Vorrichtungen, der Rückführ-Vorrichtungen, des Turbo-Kompressors und/oder des Versorgungs-Systems zu steuern, um den Betrieb des Motors und insbesondere das von ihm erzeugte Drehmoment gemäß den Bedingungen der Fahrzeug-Fahrt in herkömmlicher Weise zu steuern.
  • Auf diese Weise ist beispielsweise dieser Rechner mit einem differenziellen Druck-Aufnehmer 20 an den Anschlüssen des Katalysators und des Partikel-Filters 6 beziehungsweise 7, mit den Temperatur-Aufnehmern 21, 22 beziehungsweise 23 in Flussrichtung vor dem Katalysator, zwischen dem Katalysator und dem Partikel-Filter und in Flussrichtung hinter diesem Partikel-Filter in der Auspuff-Linie verbunden.
  • Der Rechner kann von einer in der Auspuff-Linie angeordneten λ-Sonde, welche in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 24 bezeichnet ist in gleicher Weise Informationen über den Sauerstoff-Gehalt der Abgase empfangen.
  • Am Ausgang ist dieser Rechner dazu eingerichtet, die Luft-Einlass-Vorrichtungen, die Auspuff-Gas-Rückführ-Vorrichtungen, den Turbo-Kompressor, die Vorrichtungen zum Zuführen von Additiv zum Brennstoff, die Vorrichtungen zum Versorgen der gemeinsamen Rampenvorrichtung mit Brennstoff und die verschiedenen mit den Zylindern des Motors verbundenen Einspritz-Vorrichtungen zu steuern.
  • Insbesondere ist dieser Rechner dazu geeignet, eine Regenerations-Phase des Partikel-Filters mittels Verbrennens der von diesem aufgefangenen Partikel in diesem auszulösen, indem er eine multiple Phase des Einspritzens von Brennstoff in die Zylinder des Motors während ihrer Expansions-Phase in Gang setzt.
  • Die von dem Motor während seines Betriebs emittierten Partikel werden von dem Partikel-Filter aufgefangen. Es ist daher angemessen, diesen regelmäßig durch Verbrennen dieser Partikel zu regenerieren.
  • Die Steuer-Vorrichtungen 17 sind daher dazu geeignet, das genannte Pilot-Einspritzen von Brennstoff während eines Bereiches des Motor-Zyklus, welcher sich zwischen 40° vor dem oberen Todpunkt und 10° nach diesem erstreckt, die Haupt-Einspritzung zwischen 25° vor dem oberen Todpunkt und 20° nach diesem, und die multiplen Einspritzungen zwischen 10° nach dem oberen Todpunkt des Motors und 180° nach diesem hervorzurufen.
  • Es sei angemerkt, dass die Pilot-Einspritzungen und die Haupt-Einspritzungen im Motor-Zyklus verzögert oder nicht verzögert sein können, je nachdem, ob eine Regenerations-Phase des Partikel-Filters ausgelöst ist oder nicht.
  • Im Falle, dass eine Regenerations-Phase des Partikel-Filters ausgelöst ist, können die Pilot-Einspritzung und die Haupt-Einspritzung daher im Motor-Zyklus gegenüber einem Betrieb ohne Regeneration außer Phase sein. Darüber hinaus kann der Abstand zwischen der Pilot-Einspritzung und der Haupt-Einspritzung in Abhängigkeit davon, ob die Regenerations-Phase ausgelöst ist oder nicht, konstant sein oder nicht.
  • Diese verzögerten Einspritzungen erlauben es daher, die Temperatur der Auspuff-Gase zu erhöhen, um das Auslösen der Regeneration des Filters zu erleichtern.

Claims (3)

  1. System zum Unterstützen der Regeneration eines in die Auspuff-Linie eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors integrierten Partikel-Filters, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Motor (1) mit verschiedenen Organen verbunden ist, aufweisend: – Vorrichtungen (2) zum Einlassen von Luft in den Motor, – Vorrichtungen (4) zum Rückführen von Auspuff-Gas des Motors zu dessen Eingang, – einen Turbo-Kompressor (5), – einen Oxidations-Katalysator (6), welcher in Flussrichtung vor dem Partikel-Filter (7) in der Auspuff-Linie angeordnet ist; – ein gemeinsames System (8) zum Versorgen der Zylinder des Motors mit Brennstoff, in Form von wenigstens einer Pilot-Einspritzung und einer Haupt-Einspritzung von Brennstoff, aufweisend mit seinen Zylindern verbundene elektrisch gesteuerte Einspritz-Vorrichtungen (9, 10, 11, 12). – Vorrichtungen (16) zum Zuführen eines Additivs zum Brennstoff, dazu vorgesehen, sich auf dem Partikel-Filter (7) niederzuschlagen, um die Verbrennungs-Temperatur der von diesem aufgefangenen Partikel zu erniedrigen. – Vorrichtungen (20, 21, 22, 23, 24) zum Gewinnen von Informationen bezüglich verschiedener Parameter des Betriebs des Motors und von mit diesem verbundenen Organen, und – Vorrichtungen (17) zum Steuern des Betriebs der Einlass-Vorrichtungen, der Rückführ-Vorrichtungen, des Turbo-Kompressors und/oder des Versorgungs-Systems zum Steuern des Betriebs des Motors, wobei diese Vorrichtungen andererseits dazu geeignet sind, eine Phase der Regeneration des Partikel-Filters durch Verbrennen der in diesem aufgefangenen Partikel auszulösen, indem eine Phase von Mehrfach-Einspritzungen von Brennstoff in die Zylinder des Motors während ihrer Expansions-Phase in Gang gesetzt wird, und dadurch, dass die Steuer-Vorrichtungen (17) dazu geeignet sind, die genannte Pilot-Einspritzung von Brennstoff in einem Bereich des Motor-Zyklus, welcher sich zwischen 40° vor dem oberen Todpunkt und 10° nach diesem erstrecket, die Haupt-Einspritzung zwischen 25° vor dem oberen Todpunkt und 20° nach diesem, und die Mehrfach-Einspritzungen zwischen 10° nach dem oberen Todpunkt und 180° nach diesem auszulösen.
  2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilot-Einspritzung und die Haupt-Einspritzung in dem Motor-Zyklus bei einer ausgelösten Regenerations-Phase gegenüber einem Betrieb ohne Regeneration versetzt sind.
  3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Pilot-Einspritzung und der Haupt-Einspritzung konstant ist, unabhängig davon, ob eine Regeneration ausgelöst ist oder nicht.
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