DE602005003956T2

DE602005003956T2 - System zur unterstützung der regenerierung von entgiftungsmitteln

Info

Publication number: DE602005003956T2
Application number: DE602005003956T
Authority: DE
Inventors: Christophe Colignon
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: ATE381665T1; US20080041039A1; WO2006005864A1; FR2872203A1; FR2872203B1; US7631490B2; DE602005003956D1; EP1774144A1; EP1774144B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln, die in eine Auspuffleitung eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors integriert sind.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System, bei dem der Motor Mitteln mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung von dessen Zylindern gemäß mindestens einer Nacheinspritzung zugeordnet ist.
Eine solche Nacheinspritzung ist üblicherweise eine Kraftstoffeinspritzung nach dem oberen Totpunkt des betrachteten Zylinders.
Diese Versorgungsmittel sind geeignet, um bei Iso-Drehmoment durch Veränderung von Betriebskontrollparametern des Motors verschiedene Regenerierungsstrategien anzuwenden, die es ermöglichen, verschiedene Wärmepegel in der Auspuffleitung zu erhalten.
So wurden bereits Versorgungsmittel vorgeschlagen, die eine erste Regenerierungsstrategie gemäß einer so genannten Strategie der Ebene 1 und eine zweite Regenerierungsstrategie gemäß einer so genannten Strategie der Ebene 2 und/oder eine Strategie der überkalibrierten Ebene 2 anwenden. Das Patent FR 2 804 170 und die Anmeldung EP-A-1 281 852 sind Beispiele dafür.
Es ist nämlich bekannt, dass zur Gewährleistung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln, wie eines Partikelfilters, die in diesem eingeschlossenen Ruße mit Hilfe der vom Motor gelieferten Thermik und der exothermen Reaktion verbrannt werden, die von der Umwandlung der HC und des CO in einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln realisiert wird, die zum Beispiel vor dem Partikelfilter angeordnet sind.
Diese Verbrennung kann von einem mit den Rußen vermischten Katalysatorelement, das zum Beispiel von einem Zusatz zur Unterstützung der Regenerierung stammt, der mit dem Versorgungskraftstoff des Motors vermischt ist, oder von einem Katalysator unterstützt werden, der direkt auf die Wände des Partikelfilters aufgebracht ist (katalysierter Partikelfilter).
Je höher die Wärmepegel in der Auspuffleitung am Eingang des Partikelfilters sind, desto kürzer ist die Regenerierungsdauer des Filters.
Unter kritischen Fahrbedingungen, wie zum Beispiel in der Stadt oder in Staus, können die Pegel, die mit den üblichen Strategien der Unterstützung der Regenerierung des Partikelfilters erreicht werden, sich nämlich als unzureichend erweisen, um die korrekte Regenerierung des Filters zu gewährleisten, was sich in sehr langen und somit viel Kraftstoff verbrauchenden und sogar unvollständigen Regenerierungen äußern kann.
Jede Strategie der Erhöhung von Wärmepegeln bei diesen kritischen Fahrten ermöglicht es dann, vollständige Regenerierungen zu gewährleisten, den Mehrverbrauch aufgrund dieser Regenerierung des Partikelfilters zu reduzieren und insbesondere die Sicherheitsmarge bezüglich der Rissbildung oder des Brechens dieser Filter zu erhöhen.
Es ist dass Ziel der Erfindung, eine solche Strategie vorzuschlagen.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln (1) zum Gegenstand, zugeordnet zu einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln, die in eine Auspuffleitung (3) eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors (4) integriert sind, die am Ausgang des Auspuffkrümmers des Motors angeordnet ist, bei dem der Motor (4) Versorgungsmitteln (7) mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffeinspritzung in dessen Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung zugeordnet ist, und die geeignet sind, um mit Iso-Drehmoment durch Veränderung von Kontrollparametern des Betriebs des Motors mindestens zwei Regenerierungsstrategien anzuwenden, von denen eine erste Regenerierungsstrategie so genannte Strategien der Ebene 1 und der Ebene 2 aufweist, und eine zweite Regenerierungsstrategie Strategien der Ebene 1 und eine abwechselnde Sequenz der Strategien der Ebene 2 und der überkalibrierten Ebene 2 aufweist, wobei die Strategie der Ebene 2 die folgenden Kriterien erfüllt:

– maximale Temperatur Auspuffkrümmer = 800°C
– maximale exotherme Reaktion Katalysator = 150°C
– maximale Ausgangstemperatur Katalysator = 710°C
– maximale innere Temperatur Katalysator = 760°C
– minimaler Sauerstoffgehalt der Gase am Katalysatorausgang = 3%

– maximale Temperatur Auspuffkrümmer = 830°C
– maximale exotherme Reaktion Katalysator = 200°C
– maximale Ausgangstemperatur Katalysator = 730°C
– maximale innere Temperatur Katalysator = kein maximaler Wert
– minimaler Sauerstoffgehalt der Gase am Katalysatorausgang = 2%, was es ermöglicht, unterschiedliche Wärmepegel in der Auspuffleitung zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel (8) zur Analyse von Fahrbedingungen des Fahrzeugs und Mittel (8) zu deren Vergleich mit vorbestimmten Schwellwerten aufweist, um die erste Regenerierungsstrategie für die Fahrbedingungen über den Schwellwerten oder die zweite Strategie für die Fahrbedingungen unter den Schwellwerten anzuwenden.
Gemäß weiteren Merkmalen:

– weisen die Entgiftungsmittel ein Partikelfilter auf;
– ist das Partikelfilter katalysiert;
– enthalten die Entgiftungsmittel eine Stickoxidfalle;
– enthält der Kraftstoff einen Zusatz, der dazu bestimmt ist, sich mit den Partikeln, mit denen er vermischt ist, auf den Entgiftungsmitteln abzusetzen, um ihre Regenerierung zu erleichtern;
– enthält der Kraftstoff einen Zusatz, der eine Stickoxidfalle bildet;
– sind die Entgiftungsmittel mit einer SCR-Formulierung getränkt, die eine CO/HC-Oxidationsfunktion gewährleistet;
– ist der Motor einem Turbolader zugeordnet;
– werden die Fahrbedingungen bestimmt ausgehend von:
– der Last des Motors,
– dessen Drehzahl,
– der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und/oder
– dem Wärmepegel in der Auspuffleitung des Fahrzeugs.

Die Erfindung wird besser verstanden anhand der nachfolgenden Beschreibung, die nur als Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in denen zeigen:
1 ein Schaltschema, das den Aufbau eines Unterstützungssystems gemäß der Erfindung veranschaulicht; und
2 dessen Betrieb.
In 1 ist nämlich ein System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln gezeigt, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet sind, zugeordnet zu einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 bezeichnet und in einer Auspuffleitung 3 eines Wärmemotors wie eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
Dieser Motor trägt das allgemeine Bezugszeichen 4 und kann zum Beispiel einem Turbolader zugeordnet werden, dessen Turbinenteil 5 der Auspuffleitung zugeordnet ist und dessen Kompressorteil 6 vor dem Motor angeordnet ist.
Der Motor ist Mitteln mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung von dessen Zylindern zugeordnet, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 7 versehen sind, deren Betrieb von einem Ablaufüberwacher 8 überwacht wird.
Erfindungsgemäß weist dieses System ebenfalls Mittel zur Analyse der Fahrbedingungen des Fahrzeugs und Mittel für deren Vergleich mit vorbestimmten Schwellwerten auf, um den Betrieb des Motors zu überwachen.
Die Analysemittel, die zum Beispiel von dem Ablaufüberwacher 8 gebildet werden, sind dann mit das allgemeinen Bezugszeichen 9 tragenden Erfassungsmitteln dieser Fahrbedingungen verbunden, die diese an den Ablaufüberwacher 8 liefern, um es ihm zu erlauben, sie mit Schwellwerten zu vergleichen, wie sie von Erzeugungsmitteln 10 geliefert werden, die alle geeigneten Mittel aufweisen, die es ermöglichen, diese Schwellwerte zu erstellen.
Diese Fahrbedingungen können zum Beispiel ausgehend von der Last des Motors, dessen Drehzahl, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Wärmepegel in der Auspuffleitung dieses Fahrzeugs bestimmt werden.
Tatsächlich sind der Ablaufüberwacher und die Mittel mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffversorgung geeignet, um den Motor gemäß verschiedenen Regenerierungsstrategien zu steuern, die es ermöglichen, unterschiedliche Wärmepegel in der Auspuffleitung zu erhalten, und insbesondere einer ersten Regenerierungsstrategie, die Strategien der Ebene 1, S1, wie sie mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 in dieser Figur bezeichnet ist, und der Ebene 2, S2 aufweist, wie sie mit dem allgemeinen Bezugszeichen 12 in dieser 1 bezeichnet ist, und eine zweite Regenerierungsstrategie zu erhalten, die Strategien der Ebene 1, S1 und eine wechselnde Sequenz der Strategien der Ebene 2, S2, und einer überkalibrierten Ebene 2, S2 aufweist, wie sie durch das allgemeine Bezugszeichen 13 in dieser Figur bezeichnet ist.
Tatsächlich verwendet man im erfindungsgemäßen System und in Abhängigkeit von den Ergebnissen des Vergleichs, der von den Vergleichsmitteln der Fahrbedingungen des Fahrzeugs mit den vorbestimmten Schwellwerten durchgeführt wird, eine Regenerierungsstrategie gemäß einem Betriebsmodus in der Ebene 1 und in der Ebene 2 für die Fahrbedingungen über den vorbestimmten Schwellwerten oder gemäß einem Betriebsmodus in der Ebene 1 zugeordnet zu einer wechselnden Sequenz der Betriebsmodi in der Ebene 2 und in der überkalibrierten Ebene 2 für die Fahrbedingungen des Fahrzeugs unter den vorbestimmten Schwellwerten.
Dies ermöglicht es dann, die Erfolgschancen der Regenerierung insbesondere unter kritischen Fahrbedingungen wie zum Beispiel in der Stadt oder in Staus zu maximieren.
Zum Beispiel kann man von den folgenden Kriterien für eine klassische Kalibrierung der Unterstützung der Regenerierung eines Partikelfilters der zweiten Ebene:

– maximale Temperatur Auspuffkrümmer = 830°C
– maximale exotherme Reaktion Katalysator = 200°C
– maximale Ausgangstemperatur Katalysator = 730°C
– maximale innere Temperatur Katalysator = kein maximaler Wert
– minimaler Sauerstoffgehalt der Gase am Katalysatorausgang = 2%;

Mit den folgenden Ergebnissen:

Zyklen EUDC	– Temperatur am Eingang des Partikelfilters von 600°C erreicht in 200 sec. anstatt in 600 sec. mit der Hilfe der Standard-RG
Zyklen EUDC	– Temperatur am Eingang des Partikelfilters von 650°C erreicht in 220 sec., während diese Temperatur mit Hilfe der Standard-RG nie erreicht wird
Zyklus Stadt	– Temperatur am Eingang Partikelfilter von 500°C erreicht in 100 sec. anstatt in 150 sec. mit Hilfe der Standard-RG
	– Temperatur am Eingang Partikelfilter von 550°C erreicht in 105 sec. anstatt in 300 sec. mit Hilfe der Standard-RG
	– Temperatur am Eingang Partikelfilter von 600°C erreicht in 150 sec., während diese Temperatur mit der Standard-RG nie erreicht wird

In 2 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, das den Betrieb dieses Systems zur Unterstützung der Regenerierung darstellt.
Dieser beginnt mit einer Phase der Erfassung der Fahrbedingungen des Fahrzeugs ausgehend von den verschiedenen oben erwähnten Informationen, d. h. zum Beispiel ausgehend von der Last des Motors, dessen Drehzahl, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Wärmepegel in der Auspuffleitung des Fahrzeugs, in üblicher Weise.
Diese Fahrbedingungen werden anschließend vom Ablaufüberwacher in 20 mit Schwellwerten verglichen.
Wenn die Fahrbedingungen über den Schwellwerten liegen, verwendet die Regenerierungsstrategie eine so genannte Strategie der Ebene 1, in 21, zugeordnet zu einer so genannten Strategie der Ebene 2, in 22, bis zum Ende der Regenerierung, wie sie in 23 bestimmt wird.
Wenn dagegen die Fahrbedingungen unter den Schwellwerten liegen, verwendet der Ablaufüberwacher eine zweite Regenerierungsstrategie, die eine Strategie der Ebene 1, in 21, zugeordnet zu einer abwechselnden Sequenz der Strategien der Ebene 2 und der überkalibrierten Ebene 2 aufweist, wie sie mit 24 und 25 in dieser Figur bezeichnet sind, bis zum Ende der Regenerierung, wie sie in 26 erfasst wird.
Selbstverständlich können verschiedene Ausführungsformen dieses Systems in Betracht gezogen werden, und die Entgiftungsmittel können ein Partikelfilter aufweisen, wie zum Beispiel ein katalysiertes Partikelfilter, oder auch eine Stickoxidfalle.
Außerdem kann der Kraftstoff ebenfalls einen Zusatz enthalten, der dazu bestimmt ist, sich mit den Partikeln, mit denen er vermischt ist, auf den Entgiftungsmitteln zur Vereinfachung ihrer Regenerierung abzusetzen.
Diese Entgiftungsmittel können ebenfalls mit einer SCR-Formulierung getränkt sein, die in klassischer Weise eine Oxidationsfunktion CO/HC gewährleistet.
Es können andere einen Oxidationskatalysator bildende Mittel in Betracht gezogen werden, und die einen Oxidationskatalysator bildenden Mittel können in ein einziges Element integriert sein, insbesondere auf dem gleichen Substrat.
Zum Beispiel kann ein Partikelfilter in Betracht gezogen werden, das die Oxidationsfunktion enthält.
Desgleichen kann eine Stickoxidfalle, die eine solche Oxidationsfunktion enthält, ebenfalls in Betracht gezogen werden, unabhängig davon, ob sie mit einem Zusatz versehen ist oder nicht.
Diese Funktion der Oxidation und/oder einer Stickoxidfalle kann zum Beispiel von einem dem Kraftstoff zugemischten Zusatz erfüllt werden.

Claims

System zur Unterstützung der Regenerierung von Entgiftungsmitteln (1), zugeordnet zu einen Oxidationskatalysator bildenden Mitteln, die in eine Auspuffleitung (3) eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors (4) integriert sind, die am Ausgang des Auspuffkrümmers des Motors angeordnet ist, bei dem der Motor (4) Versorgungsmitteln (7) mit gemeinsamem Verteilerrohr zur Kraftstoffeinspritzung in dessen Zylinder gemäß mindestens einer Nacheinspritzung zugeordnet ist, und die geeignet sind, um mit Iso-Drehmoment durch Veränderung von Kontrollparametern des Betriebs des Motors mindestens zwei Regenerierungsstrategien anzuwenden, von denen eine erste Regenerierungsstrategie Strategien der Ebene 1 und der Ebene 2 und eine zweite Regenerierungsstrategie Strategien der Ebene 1 und eine abwechselnde Sequenz der Strategien der Ebene 2 und der überkalibrierten Ebene 2 aufweist, wobei die Strategie der Ebene 2 die folgenden Kriterien erfüllt: – maximale Temperatur Auspuffkrümmer = 800°C – Exotherme Katalysator maximal = 150°C – maximale Ausgangstemperatur Katalysator = 710°C – maximale innere Temperatur Katalysator = 760°C – minimaler Sauerstoffgehalt der Gase am Katalysatorausgang = 3% und die Strategie der überkalibrierten Ebene 2 die folgenden Kriterien erfüllt: – maximale Temperatur Auspuffkrümmer = 830°C – Exotherme Katalysator maximal = 200°C – maximale Ausgangstemperatur Katalysator = 730°C – maximale innere Temperatur Katalysator = kein maximaler Wert – minimaler Sauerstoffgehalt der Gase am Katalysatorausgang = 2%, was es ermöglicht, unterschiedliche Wärmepegel in der Auspuffleitung zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel (8) zur Analyse von Fahrbedingungen des Fahrzeugs und Mittel (8) zu deren Vergleich mit vorbestimmten Schwellwerten aufweist, um die erste Regenerierungsstrategie für die Fahrbedingungen über den Schwellwerten oder die zweite Strategie für die Fahrbedingungen unter den Schwellwerten anzuwenden.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgiftungsmittel ein Partikelfilter aufweisen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelfilter katalysiert ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgiftungsmittel eine Stickoxidfalle enthalten.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff einen Zusatz enthält, der dazu bestimmt ist, sich mit den Teilchen, mit denen er vermischt ist, auf den Entgiftungsmitteln abzusetzen, um ihre Regenerierung zu erleichtern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff einen Zusatz enthält, der eine Stickoxidfalle bildet.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgiftungsmittel mit einer SCR-Formulierung getränkt sind, die eine CO/HC-Oxidationsfunktion gewährleistet.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (4) einem Turbolader (5, 6) zugeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungen bestimmt werden ausgehend von: – der Last des Motors, – dessen Drehzahl, – der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und/oder – dem Wärmepegel in der Auspuffleitung des Fahrzeugs.