WO2020000009A1 - Verfahren und ottomotoranordnung mit einer verbesserten partikelfilterung i - Google Patents

Verfahren und ottomotoranordnung mit einer verbesserten partikelfilterung i Download PDF

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particle
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Rolf Dreisbach
Günter Fraidl
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Definitions

  • the invention relates to a method and a gasoline engine arrangement according to the preambles of the independent claims.
  • Particle layer of ash and / or soot especially one for the
  • Gasoline particle filter relevant small or very small amount of stress - a so-called filter cake - which, although an increase in flow resistance, but also a significant improvement in cleaning performance and / or particle separation performance.
  • the filter walls of the exhaust gas filter can consist of different porous materials and can be constructed, for example, of fibers or powder.
  • the fibers or the powder itself consist in particular of ceramics or of metals.
  • Classic ceramics are mullite, cordierite, silicon carbide (SiC) and aluminum titanate.
  • the deposition of the particles on the surface or inside the filter wall of the exhaust gas filter increases the flow resistance and thus also the differential pressure generated by the exhaust gas volume flow through the exhaust gas filter.
  • a differential pressure threshold value is reached - for example if a certain particle mass is deposited on the filter wall of the exhaust gas filter - the
  • the natural regeneration potential is increased by active measures and / or special measures for the regeneration of the exhaust gas filter are reached when a certain particle mass which is deposited on the filter wall of the exhaust gas filter is reached.
  • the regeneration of the exhaust gas filter takes place through the combustion of or of parts of the combustible components of the deposited particles.
  • the active introduction Measures to promote regeneration become necessary at the latest when the particle loading causes a high exhaust gas back pressure to excessively impede exhaust gas emissions, especially if component limits of the engine or the exhaust system are exceeded.
  • the exothermic potential in the event of a fire that is, in the presence of oxygen and a corresponding temperature level, can be taken into account.
  • the measurable parameter that can be used and is easy to record and which allows the filter load to be recognized is the absolute pressure before or the differential pressure before and after the exhaust gas filter. Since this absolute pressure or this differential pressure varies as a function of engine speed, load condition and load quantity, these parameters are recorded in a characteristic diagram, in particular in an exhaust gas filter characteristic diagram, in conventional methods.
  • the monitoring of the absolute pressure or the differential pressure as well as the detection of passive and possibly active initiation and the control of the regeneration of the exhaust gas filter are carried out by the engine control system
  • the exhaust gas filter has a reduced state in the fresh state, in particular in the regenerated state or in the new state
  • the invention relates to a method for operating a gasoline engine arrangement, the gasoline engine arrangement comprising a gasoline engine and an exhaust gas aftertreatment system with a gasoline engine particle filter, the gasoline engine particle filter being loaded with the particles emitted by the gasoline engine in its normal operating phase, in particular with soot and / or with ash, the Gasoline engine particulate filter in the state loaded with particles has its normal filtration efficiency, and wherein the
  • Petrol engine particle filter in a fresh state in particular in a regenerated state or in a new state, has a reduced filtration efficiency.
  • the gasoline engine is operated in a filling operation phase when the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter is reduced, that the gasoline engine is operated in the filling operation phase in such a way that it emits higher particle emissions than in the normal operating phase, that in the
  • Filling operation phase particles are introduced into the gasoline engine particle filter in order to increase the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter and, if necessary, that the filling operation phase after reaching a sufficient or desired
  • the gasoline engine arrangement can be the gasoline engine arrangement
  • the method according to the invention is used with particular advantage for the regeneration of a particle filter.
  • Use in a system that requires large amounts of soot is not intended.
  • One goal should always be one in total to achieve a positive emissions balance in the sense of as low emissions as possible. This is in a system in which large amounts of soot are in the
  • Particle filters can not be reached.
  • the gasoline engine particle filter when loaded with particles, is the maximum normal in terms of sustainability
  • the filtration efficiency is increased in particular in such a way that during the filling operation phase it is even lower
  • Filtration efficiency results in particle emissions after the particle filter in a negligible ratio to the to be achieved
  • the gasoline engine can be operated in the normal operating phase and in the filling operation phase, whereby in the normal operating phase and in the filling operation phase, fuel and air can be introduced into the combustion chambers of at least one cylinder of the gasoline engine and converted to exhaust gas by combustion.
  • This means that the gasoline engine is optionally operated in a manner oscillating around a lambda value l of 1.0, and in particular is operated and / or regulated with a lambda value l in the range from 0.9 to 1.1, preferably from 0.95 to 1.05 becomes.
  • the gasoline engine is operated and / or regulated in its normal operating phase in phases or permanently under or over stoichiometric, or rich or lean.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises at least one gasoline engine particle filter.
  • the exhaust gas generated in the gasoline engine flows through the gasoline engine particle filter of the exhaust gas aftertreatment system.
  • the particles emitted by the gasoline engine in its normal operating phase and in its filling operation phase, in particular the soot emitted by the gasoline engine and / or the ash emitted by the gasoline engine, are removed by the
  • Filtered petrol engine particulate filter is used with the gasoline engine particulate filter.
  • the exhaust gas aftertreatment system can optionally include a fluff catalyst, a pre-catalyst and / or a secondary catalyst and / or a pickling catalyst and / or a gasoline particulate filter and / or a NOx storage catalyst and / or an SCR system and / or appropriately coated exhaust gas aftertreatment component and / or an exhaust gas aftertreatment coating that is particularly effective in terms of gas. or include a secondary air injection.
  • the gasoline engine particle filter only after a certain particle loading, especially after a so-called basic loading, has its preferably in the sense of
  • the particle residue is the particle residue that forms during filtration on the gasoline engine particle filter
  • the gasoline engine particle filter has its normal filtration efficiency with a particle load of over 0g / l,
  • Soot loading quantity increases significantly even with the smallest quantities of soot.
  • the lower the necessary basic loading of the gasoline engine particle filter the shorter the duration in which the gasoline engine is operated in the filling operation phase. This can make it possible, on the one hand, the
  • the particle loading which is required by the gasoline engine particle filter in order to be able to have its maximum normal filtration efficiency, preferably in terms of sustainability may be product-specific and in particular as a function of the basic substrate data, such as in particular the porosity, the wall thickness, the cell density and the like , and the coating that may be applied to the substrate, such as the so-called washcoat with its characterizing parameters, optionally supplemented by a
  • Precious metal loading is to be defined.
  • the gasoline engine particle filter has a filtration efficiency that is largely independent of the soot loading, in particular a permanently high filtration efficiency or permanently its normal filtration efficiency after a certain runtime. These are permanently high or permanently normal
  • Filtration efficiency can be increased by increasing ash deposits in the
  • Petrol engine particle filters over the running time, which are particularly dependent on the oil consumption and / or an oil specification of the engine. As soon as the gasoline engine particle filter is loaded with a certain amount of ash, the operation of the gasoline engine in the filling operation phase may no longer be necessary, since the gasoline engine particle filter has its normal filtration efficiency, for example, even after its regeneration, in particular complete regeneration.
  • the gasoline engine particle filter has a reduced state when it is fresh, in particular when it is in a regenerated state or in a new state
  • the gasoline engine particle filter faces one its normal filtration efficiency reduced filtration efficiency at a
  • a fresh state is understood to mean, in particular, a state of the gasoline engine particle filter in which the gasoline engine particle filter is essentially not loaded with any particles, in particular unloaded, and none or one which is insufficiently effective in terms of filtration in terms of filtration
  • the fresh condition of the gasoline engine particle filter is understood to mean the fully regenerated condition or the brand new, not retracted condition of the gasoline engine particle filter.
  • This difference in filtration efficiency can essentially arise from the fact that no filter cake has yet been formed in or on the gasoline engine particle filter when it is fresh.
  • the gasoline engine is operated in the filling operation phase when the filtration efficiency of the gasoline particle filter is reduced.
  • the gasoline engine may be operated in the filling operation phase when the gasoline engine particle filter is in its fresh state.
  • the gasoline engine can be operated in the filling operation phase after the
  • Gasoline engine particulate filter has been exposed to regeneration conditions or if the gasoline engine particulate filter is new, especially brand new.
  • the gasoline engine In the filling operation phase, the gasoline engine is operated in such a way that higher particle raw emissions are emitted by the gasoline engine than in the normal operating phase, so that, in the filling operation phase, more soot and / or more ash is expelled from the gasoline engine than in the normal operating phase.
  • the particles expelled from the gasoline engine during the filling operation phase are filtered by the gasoline engine particle filter and increase the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter.
  • the soot and / or ash are filtered by the gasoline engine particle filter and increase the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter.
  • Filtration efficiency, in particular the cleaning performance and / or particle separation performance, of the gasoline engine particle filter is increased by the fact that the particle residue formed on the gasoline engine particle filter during filtration results from the
  • Gasoline engine particle filter is installed and / or forms a particle layer, in particular a filter cake, on the gasoline engine particle filter, which itself becomes effective in filtration and thus increases that of the gasoline engine particle filter
  • the filling operation phase of the gasoline engine is ended after a sufficient or desired loading of the gasoline particle filter with particles has been reached.
  • the filling operating phase of the gasoline engine is ended after a sufficient or desired loading of the gasoline particle filter with particles has been reached.
  • Gasoline engine is terminated when the gasoline particle filter is sufficient or the desired, preferably maximum in terms of sustainability
  • the method is automated, in particular in a control unit of a motor vehicle and / or by a control unit of a
  • Motor vehicle controlled and / or regulated is executed.
  • the decision whether a filling operation phase is carried out or not is made by the engine control of the internal combustion engine, in particular by the control unit of the internal combustion engine, and this decision is based on the engine control, which is preferably stored in the engine control. preferably maximum in terms of sustainability
  • Filtration efficiency information as a function of soot and / or ash loading.
  • Particles introduced into the gasoline engine particle filter are generated by the gasoline engine.
  • Particles introduced into the gasoline engine particle are generated by the gasoline engine.
  • Combustion chamber walls and / or the piston take place with the fuel introduced into the at least one combustion chamber of the gasoline engine, and / or that the increase in the particle output of the gasoline engine takes place in the filling operation phase by increasing the droplet size of the fuel introduced into at least one combustion chamber of the gasoline engine, and / or that the increase in the particle emission of the gasoline engine in the filling operation phase by changing the injection timing or the
  • Injection points of the fuel introduced into at least one combustion chamber of the gasoline engine occur, and / or that the increase in the particle output of the gasoline engine in the filling operation phase is achieved by multiple injection, in particular with a high proportion in the very early stage, in particular for the purpose of the filling operation phase Suction stroke and / or very late compression stroke phase of the fuel introduced into at least one combustion chamber of the gasoline engine, and / or that
  • the fuel pressure of the fuel introduced into at least one combustion chamber of the gasoline engine is reduced, and / or that the increase in the particle output of the gasoline engine in the filling operation phase is caused by an increased active wetting of the combustion chamber walls and / or the piston, which is proportional to the injection quantity, in particular the load level by a shift in the load point, in particular an increase in the load point, preferably by measures to reduce engine efficiency, such as, for example, a retardation of the ignition angle, which is or are caused by the fuel introduced into the at least one combustion chamber of the gasoline engine, and / or that the increase in the particle emission of the gasoline engine in the
  • Fuel ratio is preferably sub-stoichiometric, the change in air-fuel ratio in particular after one
  • Thrust shutdown phase in combination with a targeted emptying of the
  • parameters such as the injection timing, the injection mode and / or the fuel pressure in the fuel lines, the air-fuel ratio or the piston spray nozzle flow rate are used to increase the injection timing, the injection mode and / or the fuel pressure in the fuel lines, the air-fuel ratio or the piston spray nozzle flow rate are used to increase the injection timing, the injection mode and / or the fuel pressure in the fuel lines, the air-fuel ratio or the piston spray nozzle flow rate are used to increase the
  • This can lead to inadequate fuel homogenization or combustion of locally rich mixture in the combustion chambers of the at least one cylinder of the gasoline engine.
  • more particles, in particular more soot can be produced in the gasoline engine in the filling operating phase than in the normal operating phase.
  • Fuel blasting is facilitated and as a result more particles, in particular more soot, can be produced in the filling operating phase in contrast to the normal operating phase. If necessary, it is intended to cause the same effect by increasing the load.
  • Gasoline engine in the filling operation phase is carried out by an active increased wetting of the combustion chamber walls and / or the piston which is proportional to the injection quantity, in particular the load level. This increased use of the proportional to the load level
  • Combustion chamber walls and / or the piston can be caused by shifting the load point, in particular increasing the load point, preferably by measures to reduce engine efficiency, such as, for example, retarding the ignition angle, with the fuel introduced into the at least one combustion chamber of the gasoline engine.
  • Gasoline engine in the filling operation phase by wetting a surface with the fuel introduced into the at least one combustion chamber of the gasoline engine, at a reduced surface temperature of the combustion chamber walls and / or the piston, and in particular by wetting the piston crown with an oil film.
  • This can preferably be caused by a specifically activated piston spray nozzle.
  • Otto engine in the filling operation phase by changing the air-fuel ratio to preferably substoichiometric.
  • the oxygen storage of a fluff, a secondary catalyst and / or the gasoline engine particle filter, in particular coated with an oxidation catalyst coating is emptied.
  • the oxygen contained in a catalytic converter can thus be reduced, in particular eliminated.
  • the oxygen store of a pre-catalyst, fluff catalyst and / or secondary catalyst and / or the one previously coated in the oxygen-rich thrust is coated in particular with an oxidation catalyst coating
  • Petrol engine particulate filter is emptied.
  • the oxygen contained in a catalytic converter can thus be reduced, in particular eliminated.
  • the change in the engine operating parameters can be adapted to the amount of particles to be produced, in particular the amount of soot.
  • the gasoline engine is operated in the filling operating phase in a lambda window, which essentially corresponds to the lambda window
  • the gasoline engine arrangement for regeneration of the gasoline engine particle filter is operated in a regeneration mode in which combustible components of the particles are burned in the gasoline engine particle filter.
  • the gasoline engine arrangement can be operated in the regeneration mode in such a way that the oxygen content and the temperature level of the exhaust gas result in regeneration, active or passive regeneration, of the gasoline engine particle filter.
  • the regeneration of the gasoline engine particle filter takes place in the regeneration mode by burning combustible components of the particles in the gasoline engine particle filter.
  • regeneration, in particular active regeneration, of the gasoline engine particle filter may be necessary if the particle loading means that a high exhaust gas counterpressure impairs the exhaust gas emission too strongly or component limit values are exceeded.
  • regeneration of the gasoline engine particle filter may be necessary if the particle loading means that a high exhaust gas counterpressure impairs the exhaust gas emission too strongly or component limit values are exceeded.
  • Gasoline engine particulate filter may be necessary if, for example
  • Gasoline particle filter specific characteristic such as a
  • Differential pressure threshold or a load quantity is exceeded.
  • the regeneration can, on the one hand, reduce the exhaust gas back pressure caused by the particle loading in the gasoline engine particle filter. On the other hand, the burning of combustible constituents leads to the
  • Particles attached to the gasoline engine particle filter reduce or remove the particle residue and thus significantly reduce the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter.
  • the gasoline engine arrangement for the regeneration of the gasoline engine particle filter is operated in a regeneration mode
  • Gasoline engine arrangement for increasing the soot burn-up and the regeneration potential of the gasoline engine particle filter is operated in the regeneration mode in such a way that a temperature above 500 ° C prevails in the gasoline engine particle filter or the exhaust gas flowing through the gasoline engine particle filter has a temperature of over 500 ° C and such that the gasoline particle filter flowing gas or exhaust
  • Gasoline particle filters are usually required to have a certain minimum temperature.
  • the regeneration is preferably an exothermic oxidation.
  • the gasoline engine is preferably operated in the regeneration mode in such a way that the gasoline particle filter which is passed through the
  • Exhaust gas flowing through the gasoline engine particle filter and / or particles located in the gasoline engine particle filter has or have a temperature greater than the regeneration temperature and in particular a temperature above 500 ° C. Furthermore, the gasoline engine can be operated in the regeneration mode in such a way that the
  • Gasoline engine particulate filter flowing exhaust gas contains oxygen.
  • the gasoline engine arrangement for increasing the soot burn-up and / or the regeneration potential of the gasoline engine particle filter is operated in the regeneration mode in such a way that oxygen is present in the gasoline engine particle filter and the gasoline engine particle filter has a temperature of over 500 ° C.
  • the gasoline engine can be operated in such a way that the condition conditions mentioned, in particular the temperature of the Gasoline engine particle filter, the temperature of the exhaust gas flowing through the gasoline engine particle filter, the temperature of the particles in the gasoline engine particle filter and / or the oxygen content in the gasoline engine particle filter, individually or in combination, are positively influenced.
  • the regeneration of the gasoline engine particle filter can occur in particular temporarily, particularly preferably in oxygen-rich overrun phases, but also continuously or actively and / or favorably.
  • the gasoline engine is operated in its filling operation phase after regeneration of the gasoline particle filter, in particular active or passive.
  • Regeneration can be activated.
  • Filling operating phase on the one hand to load the gasoline engine particle filter with particles and on the other hand to remove the oxygen stored in the catalysts of the exhaust gas aftertreatment system in the unfired overrun operating phase.
  • control unit of the gasoline engine arrangement detects or calculates an efficiency parameter that allows conclusions to be drawn about the filtration efficiency, the efficiency parameter in particular the loading quantity of the
  • Gasoline engine particle filter the distance traveled by the gasoline engine particle filter since the last regeneration of the gasoline engine particle filter and / or by the
  • Gasoline particle filter caused pressure difference before and after
  • Gasoline engine particle filter and / or the back pressure upstream of the gasoline particle filter is, and and that the control unit regenerates the gasoline engine particle filter when the filtration efficiency is above a defined one
  • the filling operation phase is carried out after the petrol engine arrangement has been set to freeze, in particular in the course of the end-of-band test of vehicle manufacture or after a service regeneration in a motor vehicle workshop.
  • the invention relates to a gasoline engine arrangement
  • Gasoline engine arrangement is suitable and / or set up for carrying out the method according to the invention.
  • Flow direction of the exhaust gas in the respective exhaust aftertreatment component is flowed through earlier by the exhaust gas.
  • this can be the area through which the exhaust gas enters the respective exhaust gas aftertreatment component.
  • a rear area is one
  • Flow direction of the exhaust gas in the respective exhaust aftertreatment component is later flowed through by the exhaust gas.
  • this can be the area through which the exhaust gas emerges from the respective exhaust gas aftertreatment component.
  • FIG. 1 shows a schematic graphic representation of a first embodiment of the gasoline engine arrangement according to the invention.
  • Gasoline engine 1 Gasoline engine 1, exhaust gas aftertreatment system 2, main catalytic converter 3,
  • FIG. 1 shows a schematic graphic representation of a first embodiment of a gasoline engine arrangement according to the invention, which is suitable and / or set up for carrying out the method according to the invention.
  • the gasoline engine arrangement comprises a gasoline engine 1 and an exhaust gas aftertreatment system 2.
  • the exhaust gas aftertreatment system 2 comprises a main catalytic converter 3 and a subordinate to the main catalytic converter 3
  • the main catalytic converter 3 is designed as a 3-way catalytic converter and is directly connected to the turbine 8 of the
  • Exhaust gas aftertreatment system 2 only one gasoline engine particle filter 4. In a further embodiment, not shown, the exhaust gas aftertreatment system 2 is formed only from one gasoline engine particle filter 4. In another, not shown
  • the exhaust gas aftertreatment system 2 comprises a main catalytic converter 3, a gasoline engine particle filter 4.
  • 1 also includes a turbocharger 5
  • Throttle valve 6 and a high-pressure EGR line 9 of a high-pressure EGR system of the gasoline engine arrangement The turbocharger 5 comprises a compressor 7 and a turbine 8.
  • the gasoline engine arrangement is in a normal operating phase and in one
  • Lambda value 1 in the range from 0.9 to 1.1, preferably from 0.95 to 1.05, operated and / or is regulated. According to this embodiment, it can be provided that the gasoline engine 1 is operated and / or regulated in phases or permanently, rich or lean in its normal operating phase.
  • this is in the normal operating phase and in the
  • the gasoline engine particle filter 4 is particularly loaded with soot and / or ash from the particles emitted by the gasoline engine 1. Only after the gasoline engine particle filter 4 has a sufficient load, in particular a sufficient particle residue or a sufficient particle residue thickness, does the gasoline engine particle filter 4 have its normal, in the sense of FIG.
  • the gasoline engine particulate filter 4 has its normal filtration efficiency when the
  • Gasoline engine particulate filter has reached its specific minimum load to achieve its normal filtration efficiency, the so-called basic load. If the gasoline engine particle filter has a particle load that is smaller than its
  • the gasoline engine particle filter 4 in the fresh state that is to say in the regenerated or in the new state, has a filtration efficiency which is lower than the normal filtration efficiency.
  • This difference in the filtration efficiency, in particular in the cleaning performance and / or particle separation performance of the gasoline engine particle filter 4 can be attributed to an insufficiently formed particle residue.
  • the gasoline engine particle filter 4 has no or only a very thin particle residue, at least in sections, since the combustible
  • Otto engine particle filter 4 was caused.
  • the combustion of combustible constituents of the particles attached to the gasoline engine particle filter 4 reduces or removes the particle residue at least in sections, as a result of which the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter 4 is significantly reduced.
  • Gasoline engine particle filter 4 no particle residue.
  • the gasoline engine 1 is operated in the regeneration mode in such a way that the gasoline engine particle filter 4, the exhaust gas flowing through the gasoline engine particle filter 4 and / or particles located in the gasoline engine particle filter have a temperature higher than the regeneration temperature, and in particular a temperature above or above 500 ° C. Furthermore, the gas flowing through the gasoline engine particle filter contains oxygen during regeneration of the gasoline engine particle filter.
  • the gasoline engine 1 is immediately after one
  • Regeneration mode is operated, is operated in the filling operation phase.
  • the gasoline engine 1 is operated in the filling operation phase when the filtration efficiency of the gasoline engine particle filter 4 is reduced. This means that the gasoline engine 1 is operated in the filling operation phase when the gasoline engine particle filter 4 is in its fresh state and is in particular regenerated or brand new.
  • the gasoline engine 1 is operated such that the gasoline engine 1 ejects more particles than in the normal operation phase.
  • the particles expelled by the petrol engine 1 in the filling operation phase in particular the expelled soot and / or the expelled ash, are introduced into the petrol engine particle filter 4 to increase the filtration efficiency.
  • a particle residue is formed by the introduced or filtered particles in the gasoline engine particle filter 4, which increases the filtration efficiency.
  • the increase in the particle output of the gasoline engine 1 in the filling operation phase is carried out by active adjustment of which deviates from the normal operation phase
  • the particle emission of the gasoline engine 1 is increased in the filling operation phase according to this embodiment by increasing the drop size of the fuel introduced into at least one combustion chamber of the gasoline engine 1.
  • the filling operation phase is ended.
  • the exhaust gas generated in the gasoline engine in the normal operating phase and in the filling operation phase first flows through the turbine 8 of the turbocharger 5, then through the fluff catalyst 3 and then through the gasoline particle filter 4, and possibly further
  • Filtered gasoline engine particle filter 4 and accumulate on this. Due to the accumulation of the particles, a particle residue is built up in the gasoline engine particle filter 4, which significantly increases the filtration efficiency, in particular the cleaning and the particle separation performance.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes any method and any gasoline engine arrangement according to the

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung und eine Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) mit einem Ottomotorpartikelfilter (4) umfasst, wobei der Ottomotorpartikelfilter (4) mit den vom Ottomotor (1) in seiner Normalbetriebsphase emittierten Partikeln beladen wird, wobei der Ottomotorpartikelfilter (4) in mit Partikeln beladenem Zustand seine normale Filtrationseffizienz aufweist, wobei der Ottomotorpartikelfilter (4) in frischem, insbesondere im regenerierten Zustand oder in neuem, Zustand eine herabgesetzte Filtrationseffizienz aufweist, wobei der Ottomotor (1) in einer Füllbetriebsphase betrieben wird, wenn die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters (4) herabgesetzt ist, wobei der Ottomotor (1) in der Füllbetriebsphase derart betrieben wird, dass er höhere Partikelemissionen ausstößt als in der Normalbetriebsphase, wobei in der Füllbetriebsphase Partikel in den Ottomotorpartikelfilter (4) eingebracht werden, um die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters (4) zu erhöhen, und wobei gegebenenfalls die Füllbetriebsphase nach dem Erreichen einer ausreichenden oder gewünschten Beladung, insbesondere einer ausreichenden oder gewünschten resultierenden Filtrationseffizienz, des Ottomotorpartikelfilters (4) beendet wird.

Description

Verfahren und Ottomotoranordnung mit einer verbesserten Partikelfilterung I
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ottomotoranordnung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bekannt.
Beispielsweise sind Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors bekannt, bei denen das partikelbeladene Abgas bei der Durchdringung einer porösen Filterwand eines Abgasfilters gefiltert wird. Während des Filtrationsvorganges werden Partikel vom Filtermedium des Abgasfilters zurückgehalten und lagern sich auf diesem ab. Mit zunehmender Filtrationsdauer bildet sich eine die Filtration beeinflussende
Partikelschicht aus Asche und/oder Ruß, insbesondere eine für den
Ottomotorpartikelfilter relevante Klein- oder Kleinststrußmenge - ein sogenannter Filterkuchen - aus, die zwar eine Erhöhung des Strömungswiderstandes, aber auch eine deutliche Verbesserung der Reinigungsleistung und/oder Partikel- Abscheidungsleistung bewirkt.
Die Filterwände des Abgasfilters können aus unterschiedlichen porösen Werkstoffen bestehen, und beispielsweise aus Fasern oder Pulver aufgebaut sein. Die Fasern oder das Pulver selbst bestehen insbesondere aus Keramiken oder aus Metallen. Klassische Keramiken sind Mullit, Cordierit, Siliziumcarbid (SiC) und Aluminiumtitanat.
Durch die Ablagerung der Partikel an der Oberfläche bzw. im Inneren der Filterwand des Abgasfilters steigen der Strömungswiderstand und somit auch der durch den Abgasvolumenstrom erzeugte Differenzdruck über den Abgasfilter an. Bei Erreichen eines Differenzdruck-Schwellenwertes - wenn also zum Beispiel eine bestimmte Partikelmasse, an der Filterwand des Abgasfilters angelagert ist - wird die
Regeneration des Abgasfilters eingeleitet. Gegebenenfalls wird oder werden beim Erreichen einer bestimmten Partikelmasse, die an der Filterwand des Abgasfilters angelagert ist, das natürliche Regenerationspotential durch aktive Maßnahmen erhöht und/oder Sondermaßnahmen zur Regeneration des Abgasfilters eingeleitet.
Die Regeneration des Abgasfilters erfolgt durch die Verbrennung der oder von Teilen der brennbaren Bestandteile der angelagerten Partikel. Die aktive Einleitung regenerationsbegünstigender Maßnahmen wird spätestens notwendig, wenn durch die Partikelbeladung ein hoher Abgasgegendruck den Abgasausstoß zu stark behindert, insbesondere wenn Bauteilgrenzwerte des Motors oder der Abgasanlage überschritten werden.
Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass durch das Abbrennen der Partikel im Ottomotorpartikelfilter dieser thermisch nicht beschädigt wird. Um eine nachhaltige Bauteilschädigung zu vermeiden, kann dabei das Exotherm iepotenzial im Abbrandfall, also bei Vorhandensein von Sauerstoff und einem entsprechenden Temperaturniveau, berücksichtigt werden.
Eine, neben der Rohemissionsmodellierung/Filtrationseffizienzmodellierung
heranziehbare, einfach zu erfassende Messgröße, die es erlaubt, die Beladung des Filters zu erkennen, ist der Absolutdruck vor oder der Differenzdruck vor und nach dem Abgasfilter. Da dieser Absolutdruck oder dieser Differenzdruck in Abhängigkeit von Motordrehzahl, Lastzustand und Beladungsmenge variiert, werden diese Parameter bei herkömmlichen Verfahren in einem Kennfeld, insbesondere in einem Abgasfilter- Kennfeld, erfasst. Die Überwachung des Absolutdrucks oder des Differenzdrucks sowie die Erkennung passiver und gegebenenfalls aktiver Einleitung und die Steuerung der Regeneration des Abgasfilters werden durch die Motorsteuerung der
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere durch das Steuergerät der
Verbrennungskraftmaschine, durchgeführt.
Gemäß dem Stand der Technik weist der Abgasfilter in frischem Zustand, insbesondere in regeneriertem Zustand oder in neuem Zustand, eine herabgesetzte
Filtrationseffizienz auf, da in diesem Zustand noch kein Filterkuchen bzw. keine in der Filterwand eingelagerte Klein/Kleinst-Rußmenge vorhanden ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Ottomotoranordnung zu schaffen, mit welchem eine hohe Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters, insbesondere im Sinne der Nachhaltigkeit und Emissionsminimierung über eine Fahrzeuglebensdauer ermöglicht wird.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Überdies ist es Aufgabe der Erfindung, der sogenannten Vision der„Zero Impact Emission“ näherzukommen, um dem Endkunden einerseits eine im Treibstoffverbrauch sparsame Ottomotoranordnung zur Verfügung zu stellen und andererseits die Umwelt durch Unterschreitung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoff-Emissionsgesetze, insbesondere der vorgeschriebenen Partikel- Emissionen, zu schonen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der
unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage mit einem Ottomotorpartikelfilter umfasst, wobei der Ottomotorpartikelfilter mit den vom Ottomotor in seiner Normalbetriebsphase emittierten Partikeln, insbesondere mit Ruß und/oder mit Asche, beladen wird, wobei der Ottomotorpartikelfilter in mit Partikeln beladenem Zustand seine normale Filtrationseffizienz aufweist, und wobei der
Ottomotorpartikelfilter in frischem Zustand, insbesondere in regeneriertem Zustand oder in neuem Zustand, eine herabgesetzte Filtrationseffizienz aufweist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ottomotor in einer Füllbetriebsphase betrieben wird, wenn die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters herabgesetzt ist, dass der Ottomotor in der Füllbetriebsphase derart betrieben wird, dass er höhere Partikelemissionen ausstößt als in der Normalbetriebsphase, dass in der
Füllbetriebsphase Partikel in den Ottomotorpartikelfilter eingebracht werden, um die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters zu erhöhen, und gegebenenfalls dass die Füllbetriebsphase nach dem Erreichen einer ausreichenden oder gewünschten
Beladung, insbesondere einer ausreichenden oder gewünschten resultierenden
Filtrationseffizienz, des Ottomotorpartikelfilters beendet wird.
Die Ottomotoranordnung kann die Ottomotoranordnung einer
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Ottomotoranordnung eines
Kraftfahrzeugs, sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderem Vorteil zur Regeneration eines Partikelfilters verwendet. Eine Verwendung in einem System, welches große Mengen an Ruß braucht, ist nicht vorgesehen. Ein Ziel soll es immer sein, in Summe eine positive Emissionsbilanz im Sinne von so geringen Emissionen wie möglich zu erreichen. Dies ist bei einem System, in welchem große Mengen an Ruß in den
Partikelfilter eingebracht werden (müssen) nicht erreichbar.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter in mit Partikeln beladenem Zustand seine im Sinne einer Nachhaltigkeit maximal hohe normale
Filtrationseffizienz aufweist. Darüber hinaus wird die Filtrationseffizienz insbesondere derart erhöht, dass die während der Füllbetriebsphase mit noch niedriger
Filtrationseffizienz entstehenden Partikelemissionen nach dem Partikelfilter in vernachlässigbar geringem Verhältnis zum zu erreichenden
Partikelemissionsreduktionspotenzial des damit beladenen Filters mit folglich erhöhter Filtrationseffizienz durch die Füllbetriebsphase im Sinne der Nachhaltigkeit und
Emissionsminimierung stehen. Besonders bevorzugt wird dies in Folge
vorangegangener Regenerationsbedingungen und/oder als Resultat gegebenenfalls herabgesetzter Filtrationseffizienz durchgeführt.
Der Ottomotor kann in der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase betrieben werden, wobei in der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase Treibstoff und Luft in den Brennräumen mindestens eines Zylinders des Ottomotors eingebracht und durch Verbrennung zu Abgas umgesetzt werden können. Der Ottomotor wird in der Normalbetriebsphase, und insbesondere in der Füllbetriebsphase, vorzugsweise in einem Lambdafenster um l = 1 betrieben und/oder geregelt. Das heißt, dass der Ottomotor gegebenenfalls um einen Lambdawert l von 1 ,0 pendelnd betrieben wird und insbesondere mit einem Lambdawert l im Bereich von 0,9 bis 1 ,1 , vorzugsweise von 0,95 bis 1 ,05, betrieben und/oder geregelt wird. Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotor in seiner Normalbetriebsphase phasenweise oder dauerhaft unter- oder überstöchiometrisch, bzw. fett oder mager betrieben und/oder geregelt wird.
Voraussetzung hierfür kann sein, dass die Abgasnachbehandlungskomponenten der Ottomotoranordnung unter diesen Bedingungen eine weitestgehende
Rohemissionskonvertierung erlauben. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotor in der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase ein im
Wesentlichen sauerstoffarmes Abgas ausstößt. Je nach Ausprägung kann damit in der Normalbetriebsphase eine ungewollte Regeneration des Ottomotorpartikelfilters verhindert werden. Die Abgasnachbehandlungsanlage umfasst zumindest einen Ottomotorpartikelfilter. Insbesondere strömt das im Ottomotor erzeugte Abgas durch den Ottomotorpartikelfilter der Abgasnachbehandlungsanlage. Die vom Ottomotor in seiner Normalbetriebsphase und in seiner Füllbetriebsphase emittierten Partikel, insbesondere der vom Ottomotor emittierte Ruß und/oder die vom Ottomotor emittierte Asche, werden durch den
Ottomotorpartikelfilter gefiltert. Dabei wird der Ottomotorpartikelfilter mit den vom
Ottomotor emittierten Partikeln beladen.
Ferner kann die Abgasnachbehandlungsanlage einen Flauptkatalysator gegebenenfalls einen Vorkatalysator und/oder einen Nebenkatalysator und/oder einen Fleizkatalysator und/oder einen insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten Ottopartikelfilter und/oder einen NOx-Speicherkatalysator und/oder ein SCR-System und/oder zweckmäßig beschichtete Abgasnachbehandlungskomponente und/oder eine Sekundärlufteindüsung umfassen.
Da durch den sich bei der Filtration auf dem Ottomotorpartikelfilter bildende
Partikelrückstand aus den zurückgehaltenen Partikeln die Reinigungsleistung und/oder die Partikel-Abscheideleistung des Ottomotorpartikelfilters erhöht wird, verfügt der Ottomotorpartikelfilter erst nach einer gewissen Partikelbeladung, insbesondere nach einer sogenannten Grundbeladung, über seine vorzugsweise im Sinne der
Nachhaltigkeit maximal hohe normale Filtrationseffizienz. Ferner kann sich im
Ottomotorpartikelfilter ein sogenannter Filterkuchen ausbilden, insbesondere wenn der Ottomotorpartikelfilter mit großen Partikel- oder großen Aschemengen beladen ist.
Als Partikelrückstand wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der sich bei der Filtration auf dem Ottomotorpartikelfilter bildende Partikelrückstand aus den
zurückgehaltenen Partikeln bezeichnet. Insbesondere weist der Ottomotorpartikelfilter seine normale Filtrationseffizienz bei einer Partikelbeladung von über 0g/l,
beispielsweise bei über 0, 1 g/l, insbesondere bei einer Partikelbeladung im Bereich zwischen 0,1 g/l bis 3g/l, vorzugsweise bei einer Partikelbeladung im Bereich zwischen 0,5g/l bis 3g/l, auf.
Je geringer die Partikelbeladung bzw. die notwendige Grundbeladung ist, die benötigt wird, damit der Ottomotorpartikelfilter seine vorzugsweise im Sinne der Nachhaltigkeit maximal hohe normale Filtrationseffizienz aufweist, desto effizienter kann das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden. Insbesondere
niedrigstem issionsorientierte, wenig poröse Ottomotorpartikelfilter weisen eine sehr niedrige Grundbeladung auf, wobei ferner auch die Filtrationseffizienz bei solchen Ottomotorpartikelfilter über die Partikelbeladung, insbesondere über die
Rußbeladungsmenge, bereits bei kleinsten Rußmengen signifikant ansteigt. Mit anderen Worten kann die Dauer, in welcher der Ottomotor in der Füllbetriebsphase betrieben wird, umso kürzer sein, je geringere die notwendige Grundbeladung des Ottomotorpartikelfilters ist. Dadurch kann es möglich sein, einerseits die
Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters zu erhöhen und andererseits die
Schadstoffemissionen zu verringern.
Hierbei wird angemerkt, dass die Partikelbeladung, welche vom Ottomotorpartikelfilter benötigt wird, um seine vorzugsweise im Sinne der Nachhaltigkeit maximal hohe normale Filtrationseffizienz aufweisen zu können, gegebenenfalls produktspezifisch und insbesondere als Funktion der Substrateckdaten, wie insbesondere der Porosität, der Wandstärke, der Zelldichte und dergleichen, und der gegebenenfalls auf dem Substrat aufgebrachten Beschichtung, wie beispielsweise der sogenannten Washcoat mit dessen charakterisierenden Parameter, gegebenenfalls ergänzt durch eine
Edelmetallbeladung, zu definieren ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter nach einer gewissen Laufzeit eine weitgehend von der Rußbeladung unabhängige Filtrationseffizienz, insbesondere eine permanent hohe Filtrationseffizienz bzw. permanent seine normale Filtrationseffizienz, aufweist. Diese permanent hohe bzw. permanent normale
Filtrationseffizienz kann durch die zunehmende Ascheeinlagerungen in den
Ottomotorpartikelfilter über die Laufzeit, welche insbesondere vom Ölverbrauch und/oder einer Ölspezifikation des Motors abhängig sind, verursacht sein. Sobald der Ottomotorpartikelfilter mit einer bestimmten Aschemenge beladenen ist, kann der Betrieb des Ottomotors in der Füllbetriebsphase nicht mehr erforderlich sein, da der Ottomotorpartikelfilter beispielsweise auch nach seiner, insbesondere vollständigen, Regeneration seine normale Filtrationseffizienz aufweist.
Im Gegensatz dazu weist der Ottomotorpartikelfilter in frischem Zustand, insbesondere in regeneriertem Zustand oder in neuem Zustand, eine herabgesetzte
Filtrationseffizienz auf. Insbesondere weist der Ottomotorpartikelfilter eine gegenüber seiner normalen Filtrationseffizienz herabgesetzte Filtrationseffizienz bei einer
Partikelbeladung auf welche kleiner als die Grundbeladung des jeweiligen
Ottomotorpartikelfilters ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter frischem Zustand insbesondere ein Zustand des Ottomotorpartikelfilters verstanden, in welcher der Ottomotorpartikelfilter im Wesentlichen mit keinen Partikeln beladen, insbesondere unbeladen, ist und keinen oder einen im Sinne der Filterung unzureichend effektiv filtrationswirksamen
Partikelrückstand aus den zurückgehaltenen Partikeln aufweist. Insbesondere wird unter frischem Zustand des Ottomotorpartikelfilters der voll regenerierte Zustand oder der fabrikneue, nicht eingefahrene Zustand des Ottomotorpartikelfilters verstanden.
Das heißt, dass die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters im frischen Zustand geringer ist als die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters im beladenen
Zustand. Dieser Unterschied in der Filtrationseffizienz kann im Wesentlichen dadurch zustande kommen, dass im oder am Ottomotorpartikelfilter im frischen Zustand noch kein Filterkuchen ausgebildet ist.
Um nun die Filtrationseffizienz zu erhöhen, wird der Ottomotor in der Füllbetriebsphase betrieben, wenn die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters herabgesetzt ist. Das heißt, dass gegebenenfalls der Ottomotor in der Füllbetriebsphase betrieben wird, wenn der Ottomotorpartikelfilter in seinem frischen Zustand ist. Insbesondere kann der Ottomotor in der Füllbetriebsphase betrieben werden, nachdem der
Ottomotorpartikelfilter Regenerationsbedingungen ausgesetzt wurde oder wenn der Ottomotorpartikelfilter neu, insbesondere fabrikneu, ist.
In der Füllbetriebsphase wird der Ottomotor derart betrieben, dass von dem Ottomotor höhere Partikelrohemissionen ausgestoßen werden als in der Normalbetriebsphase, sodass gegebenenfalls in der Füllbetriebsphase mehr Ruß und/oder mehr Asche vom Ottomotor ausgestoßen wird als in der Normalbetriebsphase. Wichtig ist jedoch immer, dass eine Gesamtbilanz der Partikelemissionen trotz der kurzfristigen höheren
Emissionen niedrig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die
Partikelemissionen also nur kurzfristig erhöht, um über einen normalen Zeitraum
(durchschnittlicher Betrieb eines Motors im Fährbetrieb oder am Prüfstand) niedrigere Emissionen zu erzielen. Es wird folglich die Nachhaltigkeit von Ottomotoren erhöht. Wichtig ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt wird, dass eine Gesamtbilanz der Partikelemissionen trotz der temporär höheren Rohemissionen deutlich reduziert ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die
Partikelemissionen nur kurzfristig erhöht, um in Summe von Füll- und
Normalbetriebsphase im Kundenrealbetrieb bedeutend niedrigere Absolutemissionen der Ottomotoranordnung nach der Abagsnachbehandlung zu erzielen. Es wird folglich die Nachhaltigkeit der Ottomotoranordnung im Sinne der Erfindung erhöht.
Die in der Füllbetriebsphase vom Ottomotor ausgestoßenen Partikel, insbesondere der Ruß und/oder die Asche, werden vom Ottomotorpartikelfilter gefiltert und erhöhen die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters. Insbesondere wird die
Filtrationseffizienz, insbesondere die Reinigungsleistung und/oder Partikel- Abscheideleistung, des Ottomotorpartikelfilters dadurch erhöht, dass der bei der Filtration auf dem Ottomotorpartikelfilter bildende Partikelrückstand aus den
zurückgehaltenen Partikeln die offenen Poren und/oder Kanäle des
Ottomotorpartikelfilters verlegt und/oder eine Partikelschicht, insbesondere einen Filterkuchen, am Ottomotorpartikelfilter bildet, welche/r selbst filtrationswirksam wird und damit die des Ottomotorpartikelfilters erhöht
Gegebenenfalls wird die Füllbetriebsphase des Ottomotors nach dem Erreichen einer ausreichenden oder gewünschten Beladung des Ottomotorpartikelfilters mit Partikeln beendet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Füllbetriebsphase des
Ottomotors beendet wird, wenn der Ottomotorpartikelfilter eine ausreichende oder die gewünschte, vorzugsweise im Sinne der Nachhaltigkeit maximal hohe
Filtrationseffizienz aufweist. Dadurch kann die Filtrationseffizienz des
Ottomotorpartikelfilters gesteuert, geregelt und/oder eingestellt werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren automatisiert, insbesondere in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs und/oder durch ein Steuergerät eines
Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt ausgeführt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Entscheidung ob eine Füllbetriebsphase durchgeführt wird oder nicht von der Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere durch das Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine, entschieden wird und sich diese Entscheidung auf die vorzugsweise in der Motorsteuerung hinterlegten, vorzugsweise im Sinne der Nachhaltigkeit maximal hohe
Filtrationseffizienzinformationen als Funktion von Ruß- und/oder Aschebeladung stützt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die in der Füllbetriebsphase in den
Ottomotorpartikelfilter eingebrachten Partikel durch den Ottomotor erzeugt werden.
Das heißt, dass gegebenenfalls die in der Füllbetriebsphase in den
Ottomotorpartikelfilter eingebrachten Partikel vom Ottomotor erzeugt werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des
Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch aktive, von der Normalbetriebsphase abweichende Verstellung von Motorbetriebsparametern erfolgt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, den Partikelausstoß des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine insbesondere temporäre aktive Verstellung von
Motorbetriebsparametern im Sinne der nachhaltigen emissionsoptimalen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter geeigneten Betriebsbedingungen zu erhöhen. Die während der Füllbetriebsphase mit noch niedriger Filtrationseffizienz entstehenden Partikelemissionen stehen folglich insbesondere nach dem Partikelfilter in vernachlässigbar geringem Verhältnis zum zu erreichenden
Partikelemissionsreduktionspotenzial des Filters mit erhöhter Filtrationseffizienz durch die Füllbetriebsphase im Sinne der Nachhaltigkeit und Emissionsminimierung.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des
Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine aktiv erhöhte Benetzung der
Brennraumwände und/oder des Kolbens mit dem in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch Vergrößerung der Tropfengröße des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch Änderung des Einspritzzeitpunkts oder der
Einspritzpunkte des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch, insbesondere zum Zwecke der Füllbetriebsphase gezielt veränderten, Mehrfacheinspritzung, insbesondere mit hohen Anteilen in der sehr frühen Saughub und/oder sehr späten Kompressionshubphase, des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die
Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch
Senkung des Treibstoffdrucks des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine der Einspritzmenge, insbesondere dem Lastniveau, proportional aktive erhöhte Benetzung der Brennraumwände und/oder des Kolbens erfolgt, welche durch eine Lastpunktverschiebung, insbesondere eine Lastpunkterhöhung, vorzugsweise durch motoreffizienzabsenkende Maßnahmen, wie beispielsweise einer Zündwinkelspätverstellung, mit dem in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs verursacht wird oder werden, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der
Füllbetriebsphase durch eine Benetzung einer Oberfläche mit dem, in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten, Treibstoff, bei abgesenkter
Oberflächentemperatur der Brennraumwände und/oder des Kolbens, und insbesondere durch Benetzung des Kolbenbodens mit einem Ölfilm, erfolgt, und vorzugsweise durch eine gezielt aktivierte Kolbenspritzdüse verursacht wird, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine Änderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses auf vorzugsweise unterstöchiometrisch erfolgt, wobei die Änderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses insbesondere nach einer
Schubabschaltphase in Kombination mit einem gezielten Leeren des
Sauerstoffspeichers eines Haupt-, eines Nebenkatalysators und/oder des, insbesondere mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter, Ottomotorpartikelfilters erfolgt.
Insbesondere werden in der Füllbetriebsphase Parameter, wie der Einspritzzeitpunkt, der Einspritzmodus und/oder der Treibstoffdruck in den Treibstoffleitungen, das Luft- Treibstoff-Verhältnis oder der Kolbenspritzdüsendurchfluss zur Erhöhung des
Partikelausstoßes des Ottomotors aktiv verstellt, und/oder sein Betriebspunkt in
Richtung höherer Last und damit höherer Treibstoffmenge verschoben.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, in der Füllbetriebsphase des Ottomotors einfach oder mehrfach Treibstoff in die Zylinder des Ottomotors einzuspritzen und den vorzugsweise ersten der Einspritzzeitpunkt/e insbesondere in Richtung früh zu verstellen, um den vorzugsweise noch nahe dem oberen Totpunkt befindlichen Kolben und insbesondere die Brennraumwände aktiv mit Treibstoff zu benetzen und/oder den vorzugsweise letzten der Einspritzzeitpunkt/e insbesondere in Richtung spät zu verstellen, um gezielt unvollständige Diffusionsverbrennung unter zeitpunktbedingtem Sauerstoffmangel herbeizuführen. Dadurch kann es zu einer unzureichenden Treibstoffhomogenisierung bzw. zu einer Verbrennung von lokal fettem Gemisch in den Brennräumen des mindestens einen Zylinder des Ottomotors kommen. Dadurch können im Ottomotor in der Füllbetriebsphase mehr Partikel, insbesondere mehr Ruß, produziert werden als in der Normalbetriebsphase.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, in der Füllbetriebsphase des Ottomotors den
Treibstoffdruck in den Treibstoffleitungen, welche dem Ottomotor Treibstoff zuführen, zu senken. Dadurch kann es zu längeren Einspritzzeiten kommen, wodurch die Benetzung der Oberflächen im Brennraum mit Treibstoff durch erhöhte Eindringtiefe der
Treibstoffstrahlen erleichtert wird und wodurch in der Füllbetriebsphase mehr Partikel, insbesondere mehr Ruß, im Gegensatz zur Normalbetriebsphase produziert werden kann. Gegebenenfalls ist vorgesehen, durch die Erhöhung der Last denselben Effekt zu verursachen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des
Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine der Einspritzmenge, insbesondere dem Lastniveau, proportionale aktive erhöhte Benetzung der Brennraumwände und/oder des Kolbens erfolgt. Diese zum Lastniveau proportionale erhöhte Benützung der
Brennraumwänden und/oder des Kolbens kann durch eine Lastpunktverschiebung, insbesondere eine Lastpunkterhöhung, vorzugsweise durch motoreffizienzabsenkende Maßnahmen, wie beispielsweise einer Zündwinkelspätverstellung, mit dem in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten Treibstoffs verursacht werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des
Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine Benetzung einer Oberfläche mit dem, in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors eingebrachten, Treibstoff, bei abgesenkter Oberflächentemperatur der Brennraumwände und/oder des Kolbens, und insbesondere durch Benetzung des Kolbenbodens mit einem Ölfilm, erfolgt. Vorzugsweise kann dies durch eine gezielt aktivierte Kolbenspritzdüse verursacht werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des
Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch eine Änderung des Luft-Treibstoff- Verhältnisses auf vorzugsweise unterstöchiometrisch erfolgt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in der Füllbetriebsphase der Sauerstoffspeicher eines Flaupt-, eines Nebenkatalysators und/oder des, insbesondere mit einer Oxidationskatalysator- Beschichtung beschichteter, Ottomotorpartikelfilters geleert wird. Durch den Betrieb des Ottomotors in der Füllbetriebsphase kann somit der in einem Katalysator enthaltene Sauerstoff verringert, insbesondere getilgt, werden. Durch den Betrieb des Ottomotors in der Füllbetriebsphase kann es möglich sein, einerseits den Wirkungsgrad eines Katalysators zu erhöhen und andererseits den Ottomotorpartikelfilter mit Partikeln zu beladen.
Gegebenenfalls ist im Sinne der nachhaltigen emissionsoptimalen Anwendung der erfindungsgemäßen Strategie vorgesehen, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors in der Füllbetriebsphase durch Änderung von Motorbetriebsparametern, zumindest aber in Kombination mit einer Änderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses auf vorzugsweise unterstöchiometrisch, insbesondere nach sauerstoffreichen Schubphasen erfolgt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass parallel zur und/oder respektive in der Füllbetriebsphase der zuvor im sauerstoffreichen Schub gefüllte Sauerstoffspeicher eines Vor-, Flaupt-, und/oder Nebenkatalysators und/oder des insbesondere mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteten
Ottomotorpartikelfilters geleert wird. Durch den Betrieb des Ottomotors in der
Füllbetriebsphase kann somit der in einem Katalysator enthaltene Sauerstoff verringert, insbesondere getilgt, werden. Durch den Betrieb des Ottomotors in der
Füllbetriebsphase, insbesondere nach sauerstoffreichen Schubphasen, kann es so möglich sein, in Kombination den Wirkungsgrad eines Katalysators im Sinne der Nachhaltigkeit schnell wieder zu erhöhen und gleichzeitig den Ottomotorpartikelfilter mit Partikeln zu beladen und damit auch seinen Wirkungsgrad zu erhöhen, sodass die im Sinne der Nachhaltigkeit maximal hohe normale Filtrationseffizienz schnell
wiederhergestellt wird. Gegebenenfalls kann die Veränderung der Motorbetriebsparameter, wie beispielsweise die Treibstoffeinspritzung und/oder der Einspritzungsmodus, an die zu produzierende Partikelmenge, insbesondere Rußmenge, angepasst werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotor in der Füllbetriebsphase in einem Lambdafenster betrieben wird, das im Wesentlichen dem Lambdafenster der
Normalbetriebsphase entspricht, und dass der Ottomotor in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um l=1 betrieben wird.
Dadurch kann es möglich sein, dass das vom Ottomotor erzeugte Abgas in der
Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase im sauerstoffreduziert ist und allenfalls nur geringe Mengen an Sauerstoff enthält. Insbesondere wird durch das im sauerstoffreduzierte Abgas eine ungewollte Regeneration des Ottomotorpartikelfilters in der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase verhindert.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung zur Regeneration des Ottomotorpartikelfilters in einem Regenerationsmodus betrieben wird, in dem brennbare Bestandteile der Partikel im Ottomotorpartikelfilter verbrannt werden.
Insbesondere kann die Ottomotoranordnung im Regenerationsmodus derart betrieben werden, dass der Sauerstoffgehalt und das Temperaturniveau des Abgases eine Regeneration, eine aktive oder passive Regeneration, des Ottomotorpartikelfilters zur Folge haben.
Die Regeneration des Ottomotorpartikelfilters erfolgt im Regenerationsmodus durch die Verbrennung von brennbaren Bestandteilen der im Ottomotorpartikelfilter befindlichen Partikel. Insbesondere kann eine Regeneration, insbesondere aktive Regeneration, des Ottomotorpartikelfilters notwendig werden, wenn durch die Partikelbeladung ein hoher Abgasgegendruck den Abgasausstoß zu stark behindert oder Bauteilgrenzwerte überschritten werden. Insbesondere kann eine Regeneration des
Ottomotorpartikelfilters notwendig werden, wenn beispielsweise
Abgasnachbehandlungsanlagenspezifische Kennwerte wie insbesondere ein
Ottomotorpartikelfilterspezifischer Kennwert, wie beispielsweise eine
Differenzdruckschwelle oder eine Beladungsmenge überschritten wird. Durch die Regeneration kann einerseits der Abgasgegendruck gesenkt werden, der durch die Partikelbeladung im Ottomotorpartikelfilter verursacht wurde. Andererseits wird durch die Verbrennung von brennbaren Bestandteilen der an dem
Ottomotorpartikelfilter angelagerten Partikel der Partikelrückstand verkleinert oder entfernt und somit die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters maßgeblich gesenkt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung zur Regeneration des Ottomotorpartikelfilters in einem Regenerationsmodus betrieben wird, wobei die
Ottomotoranordnung zur Erhöhung des Rußabbrands und des Regenerationspotentials des Ottomotorpartikelfilters in dem Regenerationsmodus derart betrieben wird, dass im Ottomotorpartikelfilter eine Temperatur über 500°C vorherrscht oder das durch den Ottomotorpartikelfilter strömende Abgas eine Temperatur von über 500°C aufweist und derart, dass das durch den Ottomotorpartikelfilter strömende Gas oder Abgas
Sauerstoff enthält.
Zur Verbrennung brennbarer Bestandteile der angesammelten Partikel im
Ottomotorpartikelfilter wird in der Regel eine bestimmte Minimaltemperatur benötigt. Bei der Regeneration handelt es sich bevorzugt in allen Ausführungsformen um eine exotherme Oxidation.
Zur Durchführung der Regeneration wird der Ottomotor im Regenerationsmodus bevorzugt derart betrieben, dass der Ottomotorpartikelfilter, das durch den
Ottomotorpartikelfilter strömende Abgas und/oder im Ottomotorpartikelfilter befindlichen Partikel eine Temperatur größer als die Regenerationstemperatur und insbesondere eine Temperatur über 500°C, aufweist oder aufweisen. Ferner kann der Ottomotor im Regenerationsmodus derart betrieben werden, dass das durch den
Ottomotorpartikelfilter strömende Abgas Sauerstoff enthält.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung zur Erhöhung des Rußabbrands und/oder des Regenerationspotentials des Ottomotorpartikelfilters im Regenerationsmodus derart betrieben wird, dass im Ottomotorpartikelfilter Sauerstoff vorhanden ist und der Ottomotorpartikelfilter eine Temperatur von über 500°C aufweist. Im Regenerationsmodus kann der Ottomotor derart betrieben werden, dass die genannten Zustandsbedingungen, insbesondere die Temperatur des Ottomotorpartikelfilters, die Temperatur des durch den Ottomotorpartikelfilter strömenden Abgases, die Temperatur der im Ottomotorpartikelfilter befindlichen Partikel und/oder der Sauerstoffgehalt im Ottomotorpartikelfilter, einzeln oder in Kombination positiv beeinflusst werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Füllbetriebsphase unmittelbar an eine
Regeneration des Ottomotorpartikelfilters anschließt.
Die Regeneration des Ottomotorpartikelfilters kann insbesondere temporär, besonders bevorzugt in sauerstoffreichen Schubphasen aber auch kontinuierlich Vorkommen oder aktiv durchgeführt und/oder begünstigt werden.
Gegebenenfalls wird der Ottomotor nach einer, insbesondere aktiven oder passiven, Regeneration des Ottomotorpartikelfilters in seiner Füllbetriebsphase betrieben.
Insbesondere kann die Füllbetriebsphase im Sinne der Maximierung der
Emissionsrobustheit einer aktiven oder passiven Regeneration des
Ottomotorpartikelfilters folgen und/oder durch die Erkennung einer solchen
Regeneration aktiviert werden. Insbesondere kann die an die Regeneration
anschließende Füllbetriebsphase integraler Bestandteil eines Regenerationsablaufs des Ottomotorpartikelfilters sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, durch den Betrieb des Ottomotors in der
Füllbetriebsphase einerseits den Ottomotorpartikelfilter mit Partikeln zu beladen und andererseits den in den Katalysatoren der Abgasnachbehandlungsanlage in der unbefeuerten Schubbetriebsphase eingespeicherten Sauerstoff zu entfernen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Steuergerät der Ottomotoranordnung einen auf die Filtrationseffizienz Rückschlüsse erlaubenden Effizienzparameter erfasst oder errechnet, wobei der Effizienzparameter insbesondere die Beladungsmenge des
Ottomotorpartikelfilters mit Ruß und/oder Asche, die Betriebsdauer des
Ottomotorpartikelfilters seit den letzten Regenerationsbedingungen des
Ottomotorpartikelfilters, die zurückgelegte Strecke des Ottomotorpartikelfilters seit der letzten Regeneration des Ottomotorpartikelfilters und/oder die durch den
Ottomotorpartikelfilter hervorgerufene Druckdifferenz vor und nach dem
Ottomotorpartikelfilter und/oder der Gegendruck vor dem Ottopartikelfilter ist, und und dass von dem Steuergerät eine Regeneration des Ottomotorpartikelfilters durchgeführt wird, wenn die Filtrationseffizienz oberhalb eines definierten
Regenerationsschwellenwertes liegt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Füllbetriebsphase im Anschluss an die Fierstellung der Ottomotoranordnung, insbesondere im Zuge des Band-Ende-Tests der Fahrzeugherstellung oder nach einer Service Regeneration in einer Kfz-Werkstätte, durchgeführt wird.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ottomotoranordnung wobei die
Ottomotoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem vorderen Bereich einer
Abgasnachbehandlungskomponente der Bereich zu verstehen, welcher in
Strömungsrichtung des Abgases in der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente vom Abgas früher durchströmt wird. Insbesondere kann dies jener Bereich sein, durch welchen das Abgas in die jeweilige Abgasnachbehandlungskomponente eintritt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem hinteren Bereich einer
Abgasnachbehandlungskomponente der Bereich zu verstehen, welcher in
Strömungsrichtung des Abgases in der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente vom Abgas später durchströmt wird. Insbesondere kann dies jener Bereich sein, durch welchen das Abgas aus der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente austritt.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich gegebenenfalls aus den
Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren.
Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher und/oder nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung.
Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden
Komponenten: Ottomotor 1 , Abgasnachbehandlungsanlage 2, Hauptkatalysator 3,
Ottomotorpartikelfilter 4, Turbolader 5, Drosselklappe 6, Verdichter 7, Turbine 8 und Hochdruck-AGR-Leitung 9.
Fig. 1 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist.
In dieser Ausführungsform umfasst die Ottomotoranordnung einen Ottomotor 1 und eine Abgasnachbehandlungsanlage 2. Die Abgasnachbehandlungsanlage 2 umfasst einen Hauptkatalysator 3 und einen dem Hauptkatalysator 3 nachgeordneten
Ottomotorpartikelfilter 4. In dieser Ausführungsform ist der Hauptkatalysator 3 als 3- Wege-Katalysator ausgebildet und direkt im Anschluss an die Turbine 8 des
Turboladers 5, insbesondere motornahe, angeordnet.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform umfasst die
Abgasnachbehandlungsanlage 2 nur einen Ottomotorpartikelfilter 4. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist die Abgasnachbehandlungsanlage 2 nur aus einem Ottomotorpartikelfilter 4 gebildet. In einer weiteren nicht dargestellten
Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einen Hauptkatalysator 3, einen Ottomotorpartikelfilter 4.
Ferner umfasst die Ottomotoranordnung der Fig. 1 einen Turbolader 5, eine
Drosselklappe 6 und eine Hochdruck-AGR-Leitung 9 eines Hochdruck-AGR-Systems der Ottomotoranordnung. Der Turbolader 5 umfasst einen Verdichter 7 und eine Turbine 8.
Die Ottomotoranordnung wird in einer Normalbetriebsphase und in einer
Füllbetriebsphase betrieben. In der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase wird dem Ottomotor 1 Treibstoff zugeführt. Der Treibstoff wird in der
Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase mit Luft zu einem Abgas umgesetzt.
In der Normalbetriebsphase wird der Ottomotor 1 in einem Lambdafenster um l=1 betrieben und/oder geregelt. Das heißt, dass der Ottomotor gegebenenfalls um einen Lambdawert l von 1 ,0 pendelnd betrieben wird und insbesondere mit einem
Lambdawert l im Bereich von 0,9 bis 1 ,1 , vorzugsweise von 0,95 bis 1 ,05, betrieben und/oder geregelt wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Ottomotor 1 in seiner Normalbetriebsphase phasenweise oder dauerhaft fett oder mager betrieben und/oder geregelt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das in der Normalbetriebsphase und in der
Füllbetriebsphase vom Ottomotor 1 ausgestoßen Abgas sauerstoffreduziert, im
Wesentlichen sauerstofffrei. Dadurch wird in der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase eine Regeneration, insbesondere eine aktive Regeneration, des Ottomotorpartikelfilters 4 verhindert.
In der Normalbetriebsphase wird der Ottomotorpartikelfilter 4 von den vom Ottomotor 1 emittierten Partikeln insbesondere mit Ruß und/oder mit Asche beladen. Erst nachdem der Ottomotorpartikelfilter 4 eine ausreichende Beladung, insbesondere einen ausreichenden Partikelrückstand oder eine ausreichende Partikelrückstanddicke, aufweist, verfügt der Ottomotorpartikelfilter 4 über seine normale, im Sinne der
Nachhaltigkeit maximal hohe Filtrationseffizienz. Gemäß dieser Ausführungsform weist der Ottomotorpartikelfilter 4 seine normale Filtrationseffizienz auf, wenn der
Ottomotorpartikelfilter seine spezifische Mindestbeladung zur Erreichung seiner normalen Filtrationseffizienz, sie sogenannte Grundbeladung, erreicht hat. Wenn der Ottomotorpartikelfilter eine Partikelbeladung aufweist, welche kleiner als seine
Grundbeladung ist, ist die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters gegenüber der normalen Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters herabgesetzt.
Im Gegensatz dazu weist der Ottomotorpartikelfilter 4 im frischen Zustand, das heißt in regeneriertem oder in neuem Zustand, eine gegenüber der normalen Filtrationseffizienz herabgesetzte Filtrationseffizienz auf. Dieser Unterschied in der Filtrationseffizienz, insbesondere in der Reinigungsleistung und/oder Partikel-Abscheideleistung des Ottomotorpartikelfilters 4, kann auf einen unzureichend ausgebildeten Partikelrückstand zurückgeführt werden.
Im regenerierten Zustand weist der Ottomotorpartikelfilter 4 zumindest abschnittsweise keinen oder nur einen sehr dünnen Partikelrückstand auf, da die brennbaren
Bestandteile der im Ottomotorpartikelfilter 4 angelagerten Partikel durch die
Regeneration verbrannt wurden. Durch die Regeneration des Ottomotorpartikelfilters 4 wird einerseits der Abgasgegendruck gesenkt, welcher durch die Partikelbeladung im
Ottomotorpartikelfilter 4 verursacht wurde. Andererseits wird durch die Verbrennung von brennbaren Bestandteilen der an dem Ottomotorpartikelfilter 4 angelagerten Partikel der Partikelrückstand zumindest abschnittsweise verkleinert oder entfernt, wodurch sich die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters 4 maßgeblich verringert.
Im neuen, insbesondere fabrikneuen, nicht eingefahrenen Zustand, weist der
Ottomotorpartikelfilter 4 keinen Partikelrückstand auf.
Zur Durchführung der Regeneration des Ottomotorpartikelfilters 4 wird gemäß dieser Ausführungsform der Ottomotor 1 im Regenerationsmodus derart betrieben, dass der Ottomotorpartikelfilter 4, das durch den Ottomotorpartikelfilter 4 strömende Abgas und/oder wie im Ottomotorpartikelfilter befindlichen Partikel eine Temperatur größer als die Regenerationstemperatur, und insbesondere eine Temperatur über 500°C, aufweist oder aufweisen. Ferner enthält das durch den Ottomotorpartikelfilter strömende Gas bei der Regeneration des Ottomotorpartikelfilters Sauerstoff.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Ottomotor 1 unmittelbar nach einer
Regeneration des Ottomotorpartikelfilters 4 in der Füllbetriebsphase betrieben. Das heißt, dass der Ottomotor 1 unmittelbar nachdem die Ottomotoranordnung im
Regenerationsmodus betrieben wird, in der Füllbetriebsphase betrieben wird.
Der Ottomotor 1 wird in der Füllbetriebsphase betrieben, wenn die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters 4 herabgesetzt ist. Das heißt, dass der Ottomotor 1 in der Füllbetriebsphase betrieben wird, wenn der Ottomotorpartikelfilter 4 seinen frischen Zustand aufweist und insbesondere regeneriert oder fabrikneu ist.
In der Füllbetriebsphase wird der Ottomotor 1 derart betrieben, dass der Ottomotor 1 mehr Partikel ausstößt als in der Normalbetriebsphase. Die vom Ottomotor 1 in der Füllbetriebsphase ausgestoßenen Partikeln, insbesondere der ausgestoßene Ruß und/oder die ausgestoßene Asche, werden zur Erhöhung der Filtrationseffizienz in den Ottomotorpartikelfilter 4 eingebracht. Insbesondere wird durch die eingebrachten oder gefilterten Partikel im Ottomotorpartikelfilter 4 ein Partikelrückstand ausgebildet, welcher die Filtrationseffizienz erhöht. Die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors 1 in der Füllbetriebsphase erfolgt durch aktive, von der Normalbetriebsphase abweichende Verstellung von
Motorbetriebsparametern. Insbesondere erfolgt die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors 1 in der Füllbetriebsphase gemäß dieser Ausführungsform durch Vergrößerung der Tropfengröße des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors 1 eingebrachten Treibstoffs.
Nach dem Erreichen einer ausreichenden oder gewünschten Beladung, insbesondere einer ausreichenden Filtrationseffizienz, wird die Füllbetriebsphase beendet.
Das in der Normalbetriebsphase und in der Füllbetriebsphase im Ottomotor erzeugte Abgas durchströmt zuerst die Turbine 8 des Turboladers 5, dann den Flauptkatalysator 3 und anschließend den Ottomotorpartikelfilter 4, und gegebenenfalls weitere
Abgasnachbehandlungskomponenten, bevor es in die Umgebung austritt.
Dabei werden die von dem Ottomotor 1 erzeugten Partikel von dem
Ottomotorpartikelfilter 4 gefiltert und lagern sich an diesem an. Durch die Anlagerung der Partikel wird ein Partikelrückstand im Ottomotorpartikelfilter 4 aufgebaut, welcher die Filtrationseffizienz, insbesondere die Reinigung und die Partikel-Abscheideleistung, wesentlich erhöht.
Durch diese beispielhafte Konfiguration können die erfindungsgemäßen Effekte erzielt werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern umfasst jegliches Verfahren und jegliche Ottomotoranordnung gemäß den
nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung,
wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1 ) und eine
Abgasnachbehandlungsanlage (2) mit einem Ottomotorpartikelfilter (4) umfasst,
wobei der Ottomotorpartikelfilter (4) mit den vom Ottomotor (1 ) in seiner Normalbetriebsphase emittierten Partikeln, insbesondere mit Ruß und/oder mit Asche, beladen wird,
wobei der Ottomotorpartikelfilter (4) in mit Partikeln beladenem Zustand seine normale Filtrationseffizienz aufweist,
und wobei der Ottomotorpartikelfilter (4) in frischem Zustand, insbesondere in regeneriertem Zustand oder in neuem Zustand, eine herabgesetzte
Filtrationseffizienz aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ottomotor (1 ) in einer Füllbetriebsphase betrieben wird, wenn die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters (4) herabgesetzt ist,
dass der Ottomotor (1 ) in der Füllbetriebsphase derart betrieben wird, dass er höhere Partikelemissionen ausstößt als in der Normalbetriebsphase, dass in der Füllbetriebsphase Partikel in den Ottomotorpartikelfilter (4) eingebracht werden, um die Filtrationseffizienz des Ottomotorpartikelfilters (4) zu erhöhen,
und gegebenenfalls, dass die Füllbetriebsphase nach dem Erreichen einer ausreichenden oder gewünschten Beladung, insbesondere einer
ausreichenden oder gewünschten resultierenden Filtrationseffizienz, des Ottomotorpartikelfilters (4) beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in der
Füllbetriebsphase in den Ottomotorpartikelfilter (4) eingebrachten Partikel durch den Ottomotor (1 ) erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch aktive, von der Normalbetriebsphase abweichende Verstellung von
Motorbetriebsparametern erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch eine aktiv erhöhte Benetzung der Brennraumwände und/oder des Kolbens mit dem in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch Vergrößerung der Tropfengröße des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten Treibstoffs erfolgt,
und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch Änderung des Einspritzzeitpunkts oder der Einspritzpunkte des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten Treibstoffs erfolgt,
und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch eine, insbesondere zum Zwecke der
Füllbetriebsphase gezielt veränderten, Mehrfacheinspritzung, insbesondere mit hohen Anteilen im sehr frühen Saughub und/oder in der sehr späten Kompressionshubphase, des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten Treibstoffs erfolgt,
und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch Senkung des Treibstoffdrucks des in mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten Treibstoffs erfolgt, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch eine der Einspritzmenge, insbesondere dem Lastniveau, proportional aktive erhöhte Benetzung der Brennraumwände und/oder des Kolbens erfolgt, welche durch eine Lastpunktverschiebung, insbesondere eine Lastpunkterhöhung, vorzugsweise durch
motoreffizienzabsenkende Maßnahmen, wie beispielsweise einer
Zündwinkelspätverstellung, mit dem in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten Treibstoffs verursacht wird oder werden, und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors(l ) in der Füllbetriebsphase durch eine Benetzung einer Oberfläche mit dem, in den mindestens einen Brennraum des Ottomotors (1 ) eingebrachten, Treibstoff, bei abgesenkter Oberflächentemperatur der Brennraumwände und/oder des Kolbens, und insbesondere durch Benetzung des Kolbenbodens mit einem Ölfilm, erfolgt, und vorzugsweise durch eine gezielt aktivierte Kolbenspritzdüse verursacht wird,
und/oder dass die Erhöhung des Partikelausstoßes des Ottomotors (1 ) in der Füllbetriebsphase durch eine Änderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses auf vorzugsweise unterstöchiometrisch erfolgt, wobei die Änderung des Luft- Treibstoff-Verhältnisses insbesondere nach einer Schubabschaltphase in Kombination mit einem gezielten Leeren des Sauerstoffspeichers eines Haupt- , eines Nebenkatalysators und/oder des, insbesondere mit einer
Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter, Ottomotorpartikelfilters (4) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
dass der Ottomotor (1 ) in der Füllbetriebsphase in einem Lambdafenster betrieben wird, das im Wesentlichen dem Lambdafenster der
Normalbetriebsphase entspricht,
und dass der Ottomotor (1 ) in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um l=1 betrieben wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ottomotoranordnung zur Regeneration des
Ottomotorpartikelfilters (4) in einem Regenerationsmodus betrieben wird, in dem brennbare Bestandteile der Partikel im Ottomotorpartikelfilter (4) verbrannt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
dass die Ottomotoranordnung zur Regeneration des Ottomotorpartikelfilters (4) in einem Regenerationsmodus betrieben wird,
wobei die Ottomotoranordnung zur Erhöhung des Rußabbrands und des Regenerationspotentials des Ottomotorpartikelfilters (4) in dem
Regenerationsmodus derart betrieben wird, dass im Ottomotorpartikelfilter (4) eine Temperatur über 500°C vorherrscht oder das durch den Ottomotorpartikelfilter (4) strömende Abgas eine Temperatur von über 500°C aufweist,
und derart, dass das durch den Ottomotorpartikelfilter (4) strömende Gas oder Abgas Sauerstoff enthält.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Füllbetriebsphase unmittelbar an eine Regeneration des Ottomotorpartikelfilters (4) anschließt.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Füllbetriebsphase im Anschluss an die Fierstellung der Ottomotoranordnung, insbesondere im Zuge des Band-Ende-Tests der
Fahrzeugherstellung oder nach einer Service-Regeneration in einer Kfz- Werkstätte, durchgeführt wird.
10. Ottomotoranordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Ottomotoranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 geeignet und/oder eingerichtet ist.
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