DE602004005361T2

DE602004005361T2 - Hilfssystem zur regenerierung eines in einer kraftfahrzeugabgasleitung integrierten abgasbehandlungsmittels

Info

Publication number: DE602004005361T2
Application number: DE602004005361T
Authority: DE
Inventors: Christophe Colignon
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: EP1685319B1; FR2862096A1; EP1685319A1; JP4499108B2; US7340885B2; ES2281024T3; DE602004005361D1; JP2007510845A; WO2005047678A1; FR2862096B1; US20070056269A1; ATE356928T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln, die einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln zugeordnet und in eine Auspuffleitung eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors integriert sind.
Genauer bezieht sich die Erfindung auf ein System, bei dem der Motor Mitteln mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung der Zylinder 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 (Kohlenwasserstoffe) stützt.
Diese Strategien beruhen aber auf der von den einen Katalysator bildenden Mitteln erzeugten exothermen Reaktion, wobei diese Mittel, die zum Beispiel einen Oxidationskatalysator oder eine NOx-Falle mit einer CO/HC-Oxidationsfunktion enthalten, 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 von den einen Katalysator bildenden Mitteln umgewandelt werden.
Die Temperatur am Eingang der einen Oxidationskatalysator bildenden Mittel ist also sehr gering, 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.
Während der Leerlaufphasen des Motors ist trotz der Verwendung einer oder mehrerer Nacheinspritzungen die Temperatur am Eingang der einen Katalysator bildenden Mittel relativ gering. Die Strategie der Nacheinspritzung im Leerlauf beruht ebenfalls auf der katalytischen Umwandlung der HC, die durch die Verbrennung der Nacheinspritzung(en) in den Motor erzeugt werden. Trotz dieser exothermen katalytischen Reaktion kühlt die Vorderseite der einen Katalysator bildenden Mittel sich progressiv ab, und ihre Umwandlungsaktivität wird progressiv abgeschaltet.
Das in der Druckschrift EP 1 281 852 A2 beschriebene System enthält eine Regulierung der Menge des bei den Nacheinspritzungen während der Leerlaufphase einzuspritzenden Kraftstoffs in Abhängigkeit von einer Temperatur hinter einem Oxidationskatalysator, der einem Partikelfilter zugeordnet ist.
Bei einer längeren Leerlaufphase kann es vorkommen, dass die einen Katalysator bildenden Mittel also nicht aktiv genug sind, um alle HC umzuwandeln, was sich in HC-Spitzen hinter diesen einen Katalysator bildenden Mitteln oder sogar in blauem Rauch und/oder Gerüchen am Auspuff äußert.
Außerdem erzeugt die Verwendung von Nacheinspritzungen eine Verdünnung des Schmieröls durch den Kraftstoff, was dessen Schmiereigenschaften verschlechtert, und insbesondere ein Absinken der Viskosität, und kann, wenn diese Viskosität zu niedrig ist, zu einem Bruch des Motors führen.
Ziel der Erfindung ist es, 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 Kraftfahrzeug-Dieselmotors integriert sind, und bei dem der Motor Mitteln mit gemeinsamem Verteilungsrohr 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, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:

– Mittel zur Erfassung einer Anforderung zur Regenerierung und folglich einer Nacheinspritzung;
– Mittel zur Erfassung einer Phase des Motorleerlaufs desselben;
– Mittel zur Erfassung der Temperatur hinter den einen Katalysator bildenden Mitteln;
– Mittel zur Bestimmung einer maximalen Kraftstoffmenge, die bei den Nacheinspritzungen während der Leerlaufphase ausgehend von dieser Temperatur einzuspritzen ist; und
– Mittel zur progressiven Reduzierung der oder jeder Nacheinspritzung, sobald die Menge von eingespritztem Kraftstoff die maximale vorbestimmte Menge erreicht hat.

Gemäß weiteren Merkmalen:

– sind die Reduzierungsmittel ausgelegt, um die oder jede Nacheinspritzung gemäß einer kalibrierbaren Rampe zu reduzieren;
– enthalten die Entgiftungsmittel einen Partikelfilter;
– enthalten die Entgiftungsmittel eine NOx-Falle;
– enthält der Kraftstoff ein Additiv, das dazu bestimmt ist, sich mit den Partikeln, mit denen es vermischt ist, auf den Entgiftungsmitteln abzusetzen, um ihre Regenerierung zu erleichtern;
– enthält der Kraftstoff ein Additiv, das eine NOx-Falle bildet;
– ist der Motor einem Turbokompressor zugeordnet.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Beschreibung, die nur als Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, besser verständlich. Es zeigen:
1 einen Funktionsplan, der den allgemeinen Aufbau eines Systems zur Unterstützung der Regenerierung gemäß der Erfindung darstellt; und
2 ein Ablaufdiagramm, das dessen Betrieb darstellt.
In 1 ist nun der allgemeine Aufbau eines Systems zur Unterstützung der Regenerierung 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 Kraftfahrzeug-Dieselmotors 4 integriert sind.
Der Motor kann einem Turbokompressor zugeordnet sein, und in diesem Fall ist dessen Turbinenabschnitt 5 ebenfalls dieser Auspuffleitung zugeordnet, während der Kompressorabschnitt 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 in klassischer Weise bei gleichmäßigem Drehmoment eine Strategie der Regenerierung durch Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung 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 mit Mitteln 9 zur Erfassung einer Leerlaufphase des Motors 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, dieser Steuereinheit 8 die Erfassung einer Leerlaufphase des Motors, 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 Menge des bei den Nacheinspritzungen während der Leerlaufphase einzuspritzenden Kraftstoffs ausgehend von dieser Temperatur im Schritt 14 zu bestimmen.
Die Einheit 8 überwacht dann in 15 und 16 die Menge des bei den Nacheinspritzungen eingespritzten Kraftstoffs und erfasst den Moment, in dem diese eingespritzte Kraftstoffmenge die maximale Menge erreicht hat.
Sobald die eingespritzte Kraftstoffmenge die vorbestimmte maximale Menge in der Leerlaufphase des Motors erreicht hat, wie dies durch den Schritt 17 dargestellt ist, ist die Steuereinheit ausgelegt, um progressiv die oder jede Nacheinspritzung zu reduzieren, gemäß einer zum Beispiel kalibrierbaren Rampe in 18.
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 Renegerierung 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 Kraftstoffmenge bei der Nacheinspritzung für die Leerlaufphase erlaubt wird.
Diese maximale Menge liegt in Form eines Reservoirs vor, das sich im Lauf der Leerlaufphase während der Regenerierungsphase leert. Dieses Reservoir wird am Ende der Phase zurückgesetzt.
So ermöglicht es dieses System, die Mengen des während der Leerlaufphase nacheingespritzten Kraftstoffs zu begrenzen, wenn die Wärmepegel der Auspuffleitung am ungünstigsten sind.
Indem die Gesamtmenge des nacheingespritzten Kraftstoffs 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 integriert sein, insbesondere in das gleiche Substrat.
Zum Beispiel kann ein Partikelfilter, der 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 bildenden Mitteln (2) zugeordnet und in eine Auspuffleitung (3) eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors (4) integriert sind und bei dem der Motor (4) Mitteln (7) mit gemeinsamem Verteilungsrohr 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, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: – Mittel (8) zur Erfassung einer Anforderung zur Regenerierung (req.RG) und folglich einer Nacheinspritzung; – Mittel (9) zur Erfassung einer Phase des Motorleerlaufs desselben; – Mittel (11) zur Erfassung der Temperatur hinter den einen Katalysator bildenden Mitteln (2); – Mittel (8) zur Bestimmung einer maximalen Kraftstoffmenge, die bei den Nacheinspritzungen während der Leerlaufphase ausgehend von dieser Temperatur einzuspritzen ist; und – Mittel (7, 8) zur progressiven Reduzierung der oder jeder Nacheinspritzung, sobald die Menge von eingespritztem Kraftstoff die maximale vorbestimmte Menge erreicht hat.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierungsmittel (7, 8) ausgelegt sind, um die oder jede Nacheinspritzung gemäß einer kalibrierbaren Rampe (18) zu reduzieren.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgiftungsmittel (1) einen Partikelfilter enthalten.
System nach Anspruch 1, 2 oder 3, 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, mit denen es vermischt ist, auf den Entgiftungsmitteln (1) abzusetzen, um ihre Regenerierung zu erleichtern.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.