DE602004004416T2

DE602004004416T2 - System zur unterstützung der regenerierung von im abgassystem eines fahrzeugdieselmotors angeordneten abgasentgiftungsmitteln

Info

Publication number: DE602004004416T2
Application number: DE602004004416T
Authority: DE
Inventors: Christophe Colignon
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-10-05
Also published as: JP2007510841A; DE602004004416D1; WO2005049994A1; ES2281023T3; EP1682760B1; US20070130916A1; JP4564497B2; FR2862097B1; ATE351976T1; FR2862097A1; US7584606B2; EP1682760A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln, die einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln zugeordnet und in eine Auspuffleitung eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs integriert sind.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System, bei dem der Motor Mitteln mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung von Zylindern des Motors zugeordnet ist, die ausgelegt sind, um bei gleichmäßigem Drehmoment eine Strategie der Regenerierung durch Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung anzuwenden.
Bei der Regenerierung von Entgiftungsmitteln, wie zum Beispiel einem Partikelfilter, sind die Phasen des Abhebens des Fußes vom Gaspedal des Fahrzeugs (keine Kraftstoffeinspritzung im normalen Betrieb) und des Leerlaufs des Motors (Auspufftemperatur sehr gering) problematisch, da sie die Auspufftemperatur, d.h. die Temperatur der Leitung und der in diese integrierten Elemente, sinken lassen.
Die Verwendung einer oder mehrerer Nacheinspritzungen während dieser Betriebsphasen des Motors ermöglicht es, den Temperaturabfall der Auspuffleitung zu begrenzen, indem man sich auf die katalytische Umwandlung der durch die Verbrennung der Nacheinspritzung(en) in den Motor erzeugten HC (Kohlenwasserstoffen) stützt.
Ein solches System ist zum Beispiel in der Druckschrift EP 1 174 612 beschrieben.
Diese Strategien beruhen aber auf der von den einen Katalysator bildenden Mittel erzeugten exothermen Reaktion, wobei diese Mittel, die zum Beispiel einen Oxidationskatalysator oder eine Nox-Falle mit einer CO/HC-Oxidationsfunktion aufweisen, als aktiviert angesehen werden.
In den Phasen der Rückkehr des Motors in den Leerlauf nach einem Abheben des Fußes vom Gaspedal gibt es weder eine Haupteinspritzung noch eine Piloteinspritzung, und die oder jede Nacheinspritzung verbrennt also nicht im Zylinder, da sie den Kraftstoff nur in Form von HC verdampfen lässt, die dann von den einen Katalysator bildenden Mitteln umgewandelt werden.
Die Temperatur am Eingang der einen Oxidationskatalysator bildenden Mittel ist also sehr niedrig, und trotz der exothermen katalytischen Reaktion, die von der Verbrennung der von der oder jeder Nacheinspritzung stammenden HC erzeugt wird, kühlt die Vorderseite der einen Katalysator bildenden Mittel progressiv ab, und ihre Umwandlungsaktivität wird progressiv abgeschaltet.
In einer verlängerten Phase der Rückkehr zum Leerlauf kann es vorkommen, dass die einen Katalysator bildenden Mittel dann nicht aktiv genug sind, um alle HC umzuwandeln, was sich in HC-Spitzen hinter diesen einen Katalysator bildenden Mitteln und sogar in blauem Rauch und/oder Gerüchen am Auspuff äußert.
Außerdem erzeugt die Verwendung von Nacheinspritzungen ein Verdünnen des Schmieröls durch den Kraftstoff, was dessen Schmiereigenschaften verschlechtert, und insbesondere ein Absinken der Viskosität verursacht, und kann, wenn diese Viskosität zu niedrig ist, zu einem Bruch des Motors führen.
Ziel der Erfindung ist es also, diese Probleme zu lösen.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln zum Gegenstand, die einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln zugeordnet und in eine Auspuffleitung eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs integriert sind, und bei dem der Motor Mitteln mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung von Zylindern des Motors zugeordnet ist, die ausgelegt sind, um bei gleichmäßigem Drehmoment eine Strategie der Regenerierung durch Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung anzuwenden, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:

– Mittel zur Erfassung einer Anforderung einer Regenerierung und folglich einer Nacheinspritzung;
– Mittel zur Erfassung eines Zustands des Abhebens des Fußes vom Gaspedal des Fahrzeugs;
– Mittel zur Erfassung der Temperatur hinter den einen Katalysator bildenden Mitteln;
– Mittel zur Bestimmung einer maximalen Anwendungsdauer der Nacheinspritzungen während der Phase der Rückkehr in den Leerlauf nach einem Abheben des Fußes vom Gaspedal, ausgehend von dieser Temperatur; und
– Mittel zur direkten Unterbrechung der oder jeder Nacheinspritzung, sobald die Nutzungsdauer der Nacheinspritzungen die vorbestimmte maximale Anwendungsdauer erreicht hat.

Gemäß weiteren Merkmalen:

– enthalten die Entgiftungsmittel ein Partikelfilter;
– enthalten die Entgiftungsmittel eine Nox-Falle;
– enthält der Kraftstoff ein Additiv, das dazu bestimmt ist, sich mit den Partikeln, denen es beigemischt ist, auf den Entgiftungsmitteln abzusetzen, um ihre Regenerierung zu vereinfachen;
– enthält der Kraftstoff ein Additiv, das eine Nox-Falle bildet; und
– ist der Motor einem Turbokompressor zugeordnet.

Die Erfindung wird besser verstanden werden anhand der nachfolgenden Beschreibung, die nur als Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in denen:
1 einen Funktionsplan darstellt, der den allgemeinen Aufbau eines Systems zur Unterstützung der Regenerierung gemäß der Erfindung wiedergibt; und
2 ein Ablaufdiagramm darstellt, das dessen Betrieb wiedergibt.
In 1 ist der allgemeine Aufbau eines Systems zur Unterstützung der Renegenierung von Entgiftungsmitteln dargestellt, die in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 versehen sind, zugeordnet zu einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 versehen und in eine Auspuffleitung 3 eines Dieselmotors 4 eines Kraftfahrzeugs integriert sind.
Der Motor kann einem Turbokompressor zugeordnet sein, und in diesem Fall ist dessen Turbinenteil 5 ebenfalls dieser Auspuffleitung zugeordnet, während der Kompressorteil 6 des Turbokompressors vor dem Motor angeordnet ist.
Außerdem ist dieser Motor ebenfalls Mitteln 7 mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung der Zylinder dieses Motors zugeordnet, die ausgelegt sind, um bei gleichmäßigem Drehmoment eine Strategie der Regenerierung durch Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung in klassischer Weise anzuwenden.
Diese Mittel werden von einer Steuereinheit mit dem allgemeinen Bezugszeichen 8 gesteuert, die ausgelegt ist, um eine Anforderung einer Regenerierung req.RG, die zum Beispiel von einem Betriebssystem der Entgiftungsmittel geliefert wird, und somit einer Nacheinspritzung zu erfassen, und die mit Mitteln 9 zur Erfassung eines Zustands des Abhebens eines Fußes vom Gaspedal des Fahrzeugs verbunden ist.
Diese Mittel können jeden geeigneten Aufbau aufweisen.
Außerdem ist diese Steuereinheit 8 ebenfalls mit Mitteln zur Erfassung der Temperatur hinter den einen Katalysator bildenden Mitteln 2 verbunden, wobei diese Erfassungsmittel mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 bezeichnet sind.
Diese Mittel umfassen jeden geeigneten Temperaturmessfühler.
Dies ermöglicht dann nach der Erfassung einer Anforderung einer Regenerierung und somit einer Nacheinspritzung in dieser Steuereinheit 8 die Erfassung eines Zustands des Abhebens eines Fußes vom Gaspedal des Fahrzeugs, wie dies durch den Schritt 12 in 2 dargestellt ist.
Die Einheit 8 ist dann ausgelegt, um die Temperatur hinter den einen Katalysator bildenden Mitteln im Schritt 13 zu erfassen, und um eine maximale Anwendungsdauer der Nacheinspritzungen während der Phase der Rückkehr in den Leerlauf nach einem Abheben des Fußes vom Gaspedal ausgehend von dieser Temperatur im Schritt 14 zu bestimmen.
Die Einheit 8 überwacht dann in 15 und 16 die Dauer der Nutzung der Nacheinspritzungen und erfasst den Moment, in dem diese Nutzungsdauer die vorbestimmte maximale Anwendungsdauer erreicht hat.
Sobald die Nutzungsdauer die vorbestimmte maximale Anwendungsdauer in der Phase der Rückkehr in den Leerlauf nach einem Abheben des Fußes vom Gaspedal erreicht hat, wie dies in 17 dargestellt ist, ist die Steuereinheit 8 ausgelegt, um sofort die oder jede Nacheinspritzung zu unterbrechen, wie dies durch den Schritt 18 dargestellt ist.
Man stellt ebenfalls fest, dass ein solches System mit Entgiftungsmitteln arbeiten kann, die von einem Partikelfilter, einer Nox-Falle gebildet werden, und dass ein Additiv, das dazu bestimmt ist, sich mit den Partikeln, mit denen es vermischt wird, auf den Entgiftungsmitteln abzusetzen, um ihre Regegerierung zu erleichtern, ebenfalls in klassischer Weise mit dem Kraftstoff vermischt werden kann, um die Verbrennungstemperatur von Ruß zu senken, der in diesem eingeschlossen ist.
In klassischer Weise ist dieses Additiv tatsächlich in den Partikeln nach der Verbrennung des additivierten Kraftstoffs im Motor vorhanden.
Ein eine Nox-Falle bildendes Additiv kann ebenfalls in Betracht gezogen werden.
Man versteht dann, dass mit Hilfe eines solchen Aufbaus eine maximale Anwendungsdauer der Nacheinspritzungen für die Phase des Fußanhebens erlaubt wird.
Diese maximale Dauer liegt in Form eines Zeitzählers vor, der sich im Lauf der Phase des Fußanhebens während der Regenerierungsphase leert, d.h. abnimmt/dekrementiert. Dieser Zähler wird am Ende dieser Phase rückgestellt.
Dieses System ermöglicht es nämlich, die Mengen an während der Phase des Abhebens des Fußes vom Gaspedal nacheingespritztem Kraftstoff zu begrenzen, wenn die Wärmepegel der Auspuffleitung am ungünstigsten sind.
Indem auf diese Weise die Gesamtmenge an nacheingespritztem Kraftstoff während dieser Phase begrenzt wird, die aus der Sicht der Regenerierung der Entgiftungsmittel nicht die wirksamste ist, optimiert man den Anteil der wirksamen Nacheinspritzungszeit und begrenzt die Verdünnung des Schmieröls des Motors durch den Kraftstoff.
Schließlich ermöglicht dies ebenfalls, die Gefahr zu verringern, dass die Oxidationsfunktion sich plötzlich abschaltet, was sich durch einen Umwandlungsdefizit der HC und somit einem HC-Stoß am Auspuff äußern würde, der Rauch und/oder Gerüche erzeugen könnte.
Natürlich können andere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden.
So können zum Beispiel die Entgiftungsmittel und die einen Oxidationskatalysator bildenden Mittel in das gleiche Element eingesetzt sein, insbesondere auf das gleiche Substrat.
Zum Beispiel kann ein Partikelfilter, das die Oxidationsfunktion umfasst, in Betracht gezogen werden.
Es kann auch eine Nox-Falle, die eine solche Oxidationsfunktion umfasst, in Betracht gezogen werden, unabhängig davon, ob diese additiviert ist oder nicht.
Diese Funktion der Oxidation und/oder als Nox-Falle kann zum Beispiel durch ein mit dem Kraftstoff vermischtes Additiv erfüllt werden.

Claims

System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln (1), die einen Oxidationskatalysator (2) bildenden Mitteln zugeordnet und in eine Auspuffleitung (3) eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs integriert sind, und bei dem der Motor (4) Mitteln (7) mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung von Zylindern des Motors zugeordnet ist, die ausgelegt sind, um bei gleichmäßigem Drehmoment eine Strategie der Regenerierung durch Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung anzuwenden, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: – Mittel (8) zur Erfassung einer Anforderung einer Regenerierung (req.RG) und folglich einer Nacheinspritzung; – Mittel (9) zur Erfassung eines Zustands des Abhebens des Fußes vom Gaspedal des Fahrzeugs; – Mittel (11) zur Erfassung der Temperatur hinter den einen Katalysator (2) bildenden Mitteln; – Mittel (8) zur Bestimmung einer maximalen Anwendungsdauer der Nacheinspritzungen während der Phase der Rückkehr in den Leerlauf nach einem Abheben des Fußes vom Gaspedal, ausgehend von dieser Temperatur; und – Mittel (7, 8) zur direkten Unterbrechung der oder jeder Nacheinspritzung, sobald die Nutzungsdauer der Nacheinspritzungen die vorbestimmte maximale Anwendungsdauer erreicht hat.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgiftungsmittel (1) ein Partikelfilter enthalten.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgiftungsmittel (1) eine Nox-Falle enthalten.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ein Additiv enthält, das dazu bestimmt ist, sich mit den Partikeln, denen es beigemischt ist, auf den Entgiftungsmitteln (1) abzusetzen, um ihre Regenerierung zu erleichtern.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ein Additiv enthält, das eine Nox-Falle bildet.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor einem Turbokompressor (5, 6) zugeordnet ist.