DE60113488T2

DE60113488T2 - Vorrichtung zur Regenerierung eines Partikelfilters in einer selbstgezündeten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60113488T2
Application number: DE60113488T
Authority: DE
Inventors: Yvan Agliany
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2021-07-14
Also published as: EP1178186A1; ES2244569T3; EP1178186B1; ATE305085T1; FR2812689B1; DE60113488D1; FR2812689A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hilfssystem für die Regeneration eines Teilchenfilters, der in eine Auspuffleitung eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs integriert ist.
Man weiß, daß die Verringerung der Verschmutzungsemissionen, die mit dem Betrieb der Motoren der Kraftfahrzeuge und insbesondere der Dieselmotoren verbunden sind, eine dauerhafte Sorge der Konstrukteure ist.
Im Stand der Technik wurden bereits verschiedene Systeme entwickelt, um das Niveau dieser Verschmutzungsemissionen zu verringern, insbesondere unter Verwendung eines Teilchenfilters, der in die Auspuffleitung integriert ist.
Man kann sich beispielsweise auf das Dokument LANGKABEL G.I: LA PLUS GRANDE INVENTION DEPUIS LE MOTEUR DIESEL, REVUE AUTOMOBILE, CH, HALLWAG S.A. BERN, Band 94, Nr. 19, 6. Mai 1999 (06.05.1999), Seite 21, das ein System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschreibt, und auf das Dokument JP-A-1133 6530, das ein Hilfssystem für die Regeneration eines derartigen Teilchenfilters beschreibt, beziehen.
Die Steuerung der Funktion von diesem und insbesondere die Steuerung seiner Regeneration erzeugen jedoch noch Schwierigkeiten.
Das Ziel der Erfindung ist folglich deren Lösung.
Dazu hat die Erfindung als Gegenstand ein Hilfssystem zur Regeneration eines Teilchenfilters, der in eine Auspuffleitung eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs integriert ist, mit verschiedenen mit dem Motor verbundenen Einrichtungen, unter denen sich folgende befinden:

– Mittel zum Einlassen von Luft in den Motor,
– Mittel zur Rückführung von Abgas des Motors zum Eingang von diesem,
– ein Turbolader,
– ein Oxidationskatalysator, der vor dem Teilchenfilter in der Auspuffleitung angeordnet ist;
– ein System zur Versorgung der Zylinder des Motors mit Kraftstoff, welches Einspritzdüsen mit elektrischer Steuerung, die mit diesen Zylindern verbunden sind, umfaßt;
– Mittel zum Senken der Verbrennungstemperatur der im Filter aufgefangenen Teilchen,
– Mittel zur Erfassung von Informationen bezüglich verschiedener Betriebsparameter des Motors und der mit diesem verbundenen Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem umfaßt:
– Mittel zur Steuerung der Funktion der Einlaßmittel, der Rückführungsmittel, des Turboladers und/oder des Versorgungssystems zum Steuern des Betriebs des Motors, wobei diese Mittel außerdem dazu ausgelegt sind, eine Regenerationsphase des Teilchenfilters durch Verbrennung der in diesem aufgefangenen Teilchen auszulösen, indem eine Phase mehrerer Einspritzungen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während ihrer Entspannungsphase ausgelöst wird, und daß die Steuermittel mit Mitteln zur Bestimmung des Aktivitätsniveaus des Katalysators durch einen Rechner der Steuermittel ausgehend von Informationen der Temperatur, die von Sensoren geliefert werden, die vor dem Katalysator bzw. zwischen diesem Katalysator und dem Teilchenfilter angeordnet sind, und einer numerischen Modellbeschreibung des Katalysators verbunden sind, um stets die Phasensynchronisation und/oder die Menge an bei den mehreren Einspritzungen eingespritztem Kraftstoff zu steuern, um stets die Menge an Kohlenwasserstoffen, die vom Motor erzeugt wird, an das Aktivitätsniveau des Katalysators anzupassen und die Funktion von diesem zu optimieren.

Die Erfindung wird bei der Lektüre der Beschreibung besser verstanden, die folgt, die nur als Beispiel gegeben wird und die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung durchgeführt wird, die ein synoptisches Diagramm darstellt, das einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs und die verschiedenen mit diesem verbundenen Einrichtungen darstellt.
Man hat in dieser Figur nämlich einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs dargestellt, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 1 bezeichnet ist.
Dieser Dieselmotor ist mit Mitteln zum Einlassen von Luft am Eingang von diesem verbunden, die mit der allgemeinen Bezugsziffer 2 bezeichnet sind.
Am Ausgang ist dieser Motor mit einer Auspuffleitung verbunden, die mit der allgemeinen Bezugsziffer 3 bezeichnet ist.
Mittel zur Rückführung von Abgas des Motors am Eingang von diesem sind auch vorgesehen und sind mit der allgemeinen Bezugsziffer 4 bezeichnet.
Diese Mittel sind folglich beispielsweise zwischen den Ausgang des Motors und die Mittel 2 zum Einlassen von Luft in diesen eingefügt.
Die Auspuffleitung kann auch mit einem Turbolader, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 5 bezeichnet ist, und insbesondere mit dem Turbinenteil von diesem in klassischer Weise verbunden sein.
Schließlich umfaßt die Auspuffleitung einen Oxidationskatalysator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 6 bezeichnet ist und der vor einem Teilchenfilter angeordnet ist, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 7 bezeichnet ist und der in der Auspuffleitung angeordnet ist.
Der Motor ist auch mit einem System zur beispielsweise gemeinsamen Versorgung der Zylinder von diesem mit Kraftstoff versehen. Dieses System ist in dieser Figur mit der allgemeinen Bezugsziffer 8 bezeichnet und umfaßt beispielsweise Hochdruck-Einspritzdüsen mit elektrischer Steuerung, die mit diesen Zylindern verbunden sind.
Andere Hochdruck-Versorgungssysteme wie beispielsweise mit Pumpeneinspritzdüsen können natürlich in Erwägung gezogen werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor ein Vier-Zylinder-Motor und umfaßt folglich vier Einspritzdüsen mit elektrischer Steuerung 9, 10, 11 bzw. 12.
Diese verschiedenen Einspritzdüsen sind beispielsweise mit einem Verteilerstück zur gemeinsamen Versorgung mit Kraftstoff verbunden, das mit der allgemeinen Bezugsziffer 13 bezeichnet ist und mit Mitteln zur Versorgung mit Kraftstoff verbunden ist, die mit der allgemeinen Bezugsziffer 14 bezeichnet sind und beispielsweise eine Hochdruckpumpe umfassen.
Diese Versorgungsmittel sind mit einem Kraftstoffbehälter verbunden, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 15 bezeichnet ist und beispielsweise mit Mitteln zum Hinzufügen eines Additivs zu diesem Kraftstoff verbunden ist, das sich auf dem Teilchenfilter abscheiden soll, um die Verbrennungstemperatur der in diesem aufgefangenen Teilchen zu senken.
Dieses Additiv kann tatsächlich beispielsweise in einem Hilfsbehälter enthalten sein, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 16 bezeichnet ist und mit dem Kraftstoffbehälter 15 verbunden ist, um die Einleitung einer gewissen Menge dieses Additivs in den Kraftstoff zu ermöglichen.
Weitere Mittel zum Senken dieser Temperatur können auch verwendet werden, wie beispielsweise ein katalysierter Teilchenfilter.
Schließlich sind dieser Motor und die verschiedenen Einrichtungen, die gerade beschrieben wurden, auch mit Mitteln zur Steuerung ihrer Funktion verbunden, die in dieser Figur mit der allgemeinen Bezugsziffer 17 bezeichnet sind und die beispielsweise jeglichen geeigneten Rechner 18 umfassen, der mit Mitteln 19 zur Speicherung von Informationen verbunden ist und am Eingang mit verschiedenen Mitteln zur Erfassung von Informationen bezüglich verschiedener Betriebsparameter dieses Motors und dieser Einrichtungen verbunden ist, wobei dieser Rechner folglich zum Steuern der Funktion der Einlaßmittel, der Rückführungsmittel, des Turboladers und/oder des Versorgungssystems ausgelegt ist, um den Betrieb des Motors und insbesondere das von diesem erzeugte Drehmoment in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs in klassischer Weise zu steuern.
Deshalb ist dieser Rechner beispielsweise mit einem Druckdifferenzsensor 20 an den Anschlußklemmen des Katalysators und des Teilchenfilters 6 bzw. 7, mit Temperatursensoren 21, 22 und 23 vor dem Katalysator, zwischen diesem Katalysator und dem Teilchenfilter bzw. hinter diesem Teilchenfilter in der Auspuffleitung verbunden.
Der Drucksensor 20 kann auch mit den Anschlußklemmen nur des Filters verbunden sein.
Der Rechner kann auch eine Information über den Sauerstoffgehalt der Abgase von einer Lambdasonde λ empfangen, die in dieser Figur mit der allgemeinen Bezugsziffer 24 bezeichnet ist und in die Auspuffleitung integriert ist.
Am Ausgang ist dieser Rechner dazu ausgelegt, die Lufteinlaßmittel, die Mittel zur Rückführung von Abgas, den Turbolader, die Mittel zum Hinzufügen des Additivs zum Kraftstoff, die Mittel zur Versorgung des gemeinsamen Verteilerstücks mit Kraftstoff und die verschiedenen Einspritzdüsen, die mit den Zylindern des Motors verbunden sind, zu steuern.
Insbesondere ist dieser Rechner dazu ausgelegt, eine Regenerationsphase des Teilchenfilters durch Verbrennung der in diesem aufgefangenen Teilchen auszulösen, indem eine Phase mehrerer Einspritzungen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während ihrer Entspannungsphase ausgelöst wird.
Die vom Motor während seines Betriebs emittierten Teilchen werden nämlich im Teilchenfilter aufgefangen. Es ist folglich angebracht, diesen regelmäßig durch Verbrennung dieser Teilchen zu regenerieren.
Die Steuermittel 17 sind auch mit Mitteln zum Bestimmen des Aktivierungszustandes des Oxidationskatalysators 6 verbunden, die aus dem Rechner 18 dieser gebildet sind, um bei der Regeneration des Filters, die Bedingungen des Ablaufs der Phase mehrerer Einspritzungen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors kontinuierlich anzupassen, um den Aktivierungszustand des Katalysators zu berücksichtigen.
Dies wird durch Steuern der Phasensynchronisation und/oder der Menge an Kraftstoff, der bei den mehreren Einspritzungen eingespritzt wird, ausgeführt, um die Menge an Kohlenwasserstoffen, die in dieser Phase vom Motor erzeugt wird, durch Steuerung des Systems 8 zur Versorgung mit Kraftstoff kontinuierlich an das Aktivitätsniveau des Katalysators anzupassen und die Funktion von diesem zu optimieren.
Eine kontinuierliche Überwachung des Aktivitätsniveaus des Katalysators ermöglicht es folglich, die Phasensynchronisation und/oder die Menge an eingespritztem Kraftstoff stets zu steuern, um die Funktion des Katalysators und folglich die Temperatur innerhalb dieses Katalysators kontinuierlich zu steuern, indem jegliche Verschlechterung von diesem, des Teilchenfilters oder auch des Motors und jegliche Erzeugung von Rauchgasen oder Gerüchen vermieden werden.
Der Aktivierungszustand des Katalysators 6 kann durch den Rechner 18 beispielsweise aus Informationen bestimmt werden, die von den Temperatursensoren 21 am Eingang des Katalysators und 22 am Ausgang von diesem in klassischer Weise geliefert werden.
Vorzugsweise ist der Rechner 18 mit einer numerischen Modellbeschreibung verbunden, die in den Katalysator integriert ist, um seinen Aktivitätszustand aus Informationen, die von den Sensoren geliefert werden, zu kennen.
Weitere Mittel können natürlich verwendet werden, wie beispielsweise Mittel zur Analyse der chemischen Zusammensetzung der Abgase am Eingang und am Ausgang dieses Katalysators.

Claims

Hilfssystem zur Regeneration eines Teilchenfilters, der in eine Auspuffleitung eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs integriert ist, mit verschiedenen mit dem Motor verbundenen Einrichtungen, unter denen sich folgende befinden: – Mittel (2) zum Einlassen von Luft in den Motor, – Mittel (4) zur Rückführung von Abgas des Motors zum Eingang von diesem, – ein Turbolader (5), – ein Oxidationskatalysator (6), der vor dem Teilchenfilter (7) in der Auspuffleitung angeordnet ist; – ein System (8) zur Versorgung der Zylinder des Motors mit Kraftstoff, welches Einspritzdüsen (9, 10, 11, 12) mit elektrischer Steuerung, die mit diesen Zylindern verbunden sind, umfaßt; – Mittel (16) zum Senken der Verbrennungstemperatur der im Filter aufgefangenen Teilchen, – Mittel (20, 21, 22, 23, 24) zur Erfassung von Informationen bezüglich verschiedener Betriebsparameter des Motors und der mit diesem verbundenen Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem umfaßt: – Mittel (17) zur Steuerung der Funktion der Einlaßmittel, der Rückführungsmittel, des Turboladers und/oder des Versorgungssystems zum Steuern des Betriebs des Motors, wobei diese Mittel außerdem dazu ausgelegt sind, eine Regenerationsphase des Teilchenfilters durch Verbrennung der in diesem aufgefangenen Teilchen auszulösen, indem eine Phase mehrerer Einspritzungen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während ihrer Entspannungsphase ausgelöst wird, und daß die Steuermittel (17) mit Mitteln (18, 21, 22) zur Bestimmung des Aktivitätsniveaus des Katalysators (6) durch einen Rechner (18) der Steuermittel (17) ausgehend von Informationen der Temperatur, die von Sensoren (21, 22) geliefert werden, die vor dem Katalysator bzw. zwischen diesem Katalysator (6) und dem Teilchenfilter (7) angeordnet sind, und einer numerischen Modellbeschreibung des Katalysators verbunden sind, um stets die Phasensynchronisation und/oder die Menge an bei den mehreren Einspritzungen eingespritztem Kraftstoff zu steuern, um stets die Menge an Kohlenwasserstoffen, die vom Motor erzeugt wird, an das Aktivitätsniveau des Katalysators anzupassen und die Funktion von diesem zu optimieren.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungssystem ein Hochdruck-Versorgungssystem mit gemeinsamem Verteilerstück der Zylinder des Motors ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungssystem Pumpeneinspritzdüsen umfaßt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Senken der Verbrennungstemperatur der Teilchen Mittel zum Hinzufügen eines Additivs zum Kraftstoff umfassen, welches sich auf dem Teilchenfilter abscheiden soll.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchenfilter ein katalysierter Filter ist.