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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors sowie eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, die geeignet ist, um ein solches Verfahren durchzuführen.
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Die kontinuierliche Verschärfung der Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an die Fahrzeughersteller, welche durch entsprechende Maßnahmen zur Reduktion der motorischen Rohemissionen und durch eine entsprechende Abgasnachbehandlung gelöst werden. Mit Einführung der Gesetzgebungsstufe EU6 wird für Ottomotoren ein Grenzwert für eine Partikelanzahl vorgeschrieben, der in vielen Fällen den Einsatz eines Ottopartikelfilters notwendig macht. Im Fahrbetrieb wird ein solcher Ottopartikelfilter mit Ruß beladen. Damit der Abgasgegendruck nicht zu stark ansteigt, muss dieser Ottopartikelfilter kontinuierlich oder periodisch regeneriert werden. Um eine thermische Oxidation des im Ottopartikelfilter zurückgehaltenen Rußes mit Sauerstoff durchzuführen, ist ein hinreichend hohes Temperaturniveau in Verbindung mit gleichzeitig vorhandenem Sauerstoff in der Abgasanlage des Ottomotors notwendig. Da moderne Ottomotoren normalerweise ohne Sauerstoffüberschuss mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λ=1) betrieben werden, sind dazu zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Dazu kommen als Maßnahmen beispielsweise eine Temperaturerhöhung durch eine Zündwinkelverstellung, eine zeitweise Magerverstellung des Ottomotors, das Einblasen von Sekundärluft in die Abgasanlage oder eine Kombination dieser Maßnahmen infrage. Bevorzugt wird bislang eine Zündwinkelverstellung in Richtung spät in Kombination mit einer Magerverstellung des Ottomotors angewandt, da dieses Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und in den meisten Betriebspunkten des Ottomotors eine ausreichende Sauerstoffmenge liefern kann.
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Aus der
DE 10 2010 039 013 A1 ist ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters bekannt, wobei in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors stromab eines Partikelfilters ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet ist, wobei die Oxidation des im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußes durch eine Regenerationsphase erfolgt, und wobei die Regeneration des Partikelfilters durch eine erste, stromaufwärts des Partikelfilters angeordnete Lambdasonde und eine zweite, stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnete Lambdasonde und einen stromaufwärts des Partikelfilter angeordneten Temperatursensor erfolgt. Während der Regeneration des Partikelfilters ist vorgesehen, dass mittels einer Lambdaregelung und der zweiten Lambdasonde, welche stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnet ist, ein Lambdawert von λ=1 stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators eingeregelt wird. Dadurch kann während der Regeneration des Partikelfilters für alle schädlichen Abgaskomponenten eine ausreichende Konvertierung durch den Drei-Wege-Katalysator erreicht werden. Durch das Verfahren kann die Oxidation von Ruß auf dem Partikelfilter detektiert werden, wobei während der Regenerationsphase des Partikelfilters über den zeitlichen Verlauf des Signals der ersten Lambdasonde im Vergleich zu dem Signal der zweiten Lambdasonde direkt oder indirekt ein Sauerstoffverbrauch durch Oxidation des Rußes auf dem Partikelfilter festgestellt werden kann. Nachteilig an dem Verfahren ist jedoch, dass zur Oxidation von Ruß Temperaturen von mindestens 580°C erreicht werden müssen und dies in einem niedrigen Teillastbetrieb und bei Kurzstreckenfahren nicht gewährleistet ist.
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Aus der
DE 10 2009 028 237 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung der Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei der Partikelfilter im Abgaskanal stromauf eines Drei-Wege-Katalysators angeordnet ist, und wobei die Regeneration des Partikelfilters durch einen oxidativen Abbrand in einer Regenerationsphase des Partikelfilters erfolgt. Dabei ist vorgesehen, dass während der Regenerationsphase der Verbrennungsmotor zumindest teilweise mit einem mageren Verbrennungsgemisch betrieben wird, wobei die Oxidation des Rußes auf dem Partikelfilter durch eine erste, stromaufwärts des Partikelfilters angeordnete Lambdasonde und eine zweite, stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnete Lambdasonde überwacht oder geregelt wird. Nachteilig ist auch hier, dass keine über die aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zum Heizen im Abgaskanal vorgeschlagen werden, sodass eine Regeneration des Partikelfilters bei niedrigem Teillastbetrieb und bei Kurzstreckenfahrten nicht gewährleistet werden kann.
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Die
EP 2 511 491 A1 offenbart ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors. Dabei ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe von Brennräumen mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird und eine zweite Gruppe von Brennräumen mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, wobei die unverbrannten Abgaskomponenten auf dem Partikelfilter exotherm umgesetzt werden, um den Partikelfilter auf seine zur Oxidation des im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußes notwendige Regenerationstemperatur aufzuheizen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welches sich auch bei Kurzstreckenfahrten oder niedrigem Teillastbetrieb durchführen lässt und welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei getrennten Brennräumen gelöst, welches folgende Schritte aufweist:
- - Betreiben des Verbrennungsmotors in einem ersten Betriebszustand, wobei bei der Verbrennung in den Brennräumen des Verbrennungsmotors entstehende Partikel in einem im Abgaskanal angeordneten Partikelfilter eingelagert werden,
- - Ermitteln eines Beladungszustandes des im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und
- - Regenerieren des Partikelfilters, wenn ein Schwellenwert der Beladung erreicht oder überschritten ist, mit den Schritten
- - Durchführen einer Heizphase, wobei die Abgastemperatur des Verbrennungsmotors angehoben wird, indem ein erster Brennraum oder eine erste Gruppe von Brennräumen des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird und ein zweiter Brennraum oder eine zweite Gruppe von Brennräumen mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, wobei sich insgesamt ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal einstellt und die unverbrannten Bestandteile des Kraftstoffs aus dem bzw. der mit unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen ersten Brennraum oder ersten Gruppe von Brennräumen mit dem Restsauerstoff aus dem bzw. der mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen zweiten Brennraum oder zweiten Gruppe von Brennräumen auf dem Partikelfilter oder einem dem Partikelfilter vorgeschalteten Katalysator exotherm umgesetzt werden, bis eine Schwellentemperatur zur Regeneration des Partikelfilters erreicht ist,
- - Durchführen einer Oxidationsphase, indem der Verbrennungsmotor mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, wobei die im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußpartikel oxidiert werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Temperatur im Abgaskanal anzuheben, um auch bei niedriger Teillast oder Kurzstreckenfahrt den Partikelfilter auf eine Regenerationstemperatur aufzuheizen, und eine Regeneration des Partikelfilters durchzuführen.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters möglich.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Regenerieren des Partikelfilters nur dann eingeleitet wird, wenn eine Light-Off-Temperatur des Katalysators oder der drei-Wege-katalytischen Beschichtung des Partikelfilters erreicht ist. Unterhalb der Light-Off-Temperatur des Katalysators oder der drei-Wege-katalytischen Beschichtung des Partikelfilters von ca. 250°C kann keine exotherme Reaktion auf der entsprechenden Komponente im Abgaskanal gestartet werden, welche zu einer weiteren Temperaturerhöhung führt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Heizphase solange aufrecht erhalten wird, bis eine obere Schwellentemperatur erreicht wird, und die Oxidationsphase des Partikelfilters solange aufrecht erhalten wird, bis eine untere Schwellentemperatur erreicht wird. Dadurch kann eine bauteilschonende Regeneration des Partikelfilters durchgeführt werden, ohne dass es durch einen zu starken Rußabbrand auf dem Partikelfilter zu einem unkontrollierten Temperaturanstieg auf dem Partikelfilter kommt.
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Gemäß einer Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine erneute Heizphase eingeleitet wird, wenn der Partikelfilter nicht vollständig regeneriert ist und die Temperatur am Partikelfilter während der Oxidationsphase unter die untere Schwellentemperatur abfällt. Dadurch ist eine mehrstufige Regeneration des Partikelfilters möglich, wobei beim erneuten Aufheizen des Partikelfilters bereits auf einem hohen Temperaturniveau gestartet werden kann und die Heizphase entsprechend kürzer ausgeführt werden kann.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die untere Schwellentemperatur bei 580°C bis 600°C und die obere Schwellentemperatur bei 650°C bis 900°C liegen. Dadurch kann sowohl eine thermische Schädigung des Partikelfilters als auch ein Absinken der Temperatur weit unter die Regenerationstemperatur verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verbrennungsluftverhältnis des zweiten Brennraums oder der zweiten Gruppe von Brennräumen in der Oxidationsphase weiter abgemagert wird. Dabei liegt das Verbrennungsluftverhältnis während der Heizphase vorzugsweise im Bereich von 1,05 bis 1,2, und in der Oxidationsphase vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,4. Dadurch entsteht ein insgesamt überstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal, wodurch eine Oxidation der auf dem Rußfilter zurückgehaltenen Rußpartikel erfolgen kann. Dabei ist ein Mischungsluftverhältnis von dem mit fetten Gemisch betriebenen ersten Brennraum oder der ersten Gruppe von Brennräumen und dem mit magerem Gemisch betriebenen zweiten Brennraum bzw. der mit mageren Gemisch betriebenen zweiten Gruppe von Brennräumen von 1,02 bis 1,4 in der Oxidationsphase besonders vorteilhaft, um einerseits hinreichend viel Sauerstoff für die Oxidation des im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußes bereitzustellen und andererseits einen unkontrollierten Rußabbrand durch einen zu hohen Sauerstoffüberschuss zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass während der Oxidationsphase der erste Brennraum oder die erste Gruppe von Brennräumen mit einem weniger fetten Verbrennungsluftverhältnis als in der Heizphase betrieben wird. Dabei wird das fette Gemisch weniger fett eingestellt, das heißt das Verbrennungslambda erhöht, wobei der entsprechende Brennraum oder die Gruppe von Brennräumen mit einem weiterhin leicht fetten Gemisch, einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis oder mit einem mageren Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Dabei sind die Zündgrenzen des Verbrennungsgemischs im Brennraum zu beachten.
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Gemäß einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Heizphase der erste Brennraums oder die erste Gruppe von Brennräumen, die in der Heizphase mit unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen werden, mit einem Verbrennungsluftverhältnis von 0,85 < λE < 0,95 betrieben wird. Dadurch werden hinreichend viele unverbrannte Bestandteile des Kraftstoffs in den Abgaskanal eingeleitet, um ein Aufheizen des Partikelfilters auf die Regenerationstemperatur zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei Brennräumen, insbesondere eines Ottomotors, mit einem Abgaskanal, einem im Abgaskanal angeordneten Partikelfilter, sowie einem im Abgaskanal angeordneten Katalysator vorgeschlagen, wobei der Partikelfilter vorzugsweise eine Drei-Wege-katalytische Beschichtung aufweist, und die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal und einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters,
- 2 ein Diagramm zum zeitlichen Ablauf des Verfahrens zur Regeneration des Partikelfilters,
- 3 eine alternative Ausgestaltung eines Abgaskanals zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters,
- 4 eine weitere, alternative Ausführungsform eines Abgaskanals zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 5 eine weitere, alternative Ausführungsform eines Abgaskanals zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Abgaskanal 12. Der Verbrennungsmotor 10 ist als Vier-Zylinder-Motor ausgebildet und weist vier Brennräume 20, 22, 24, 26 auf. Stromabwärts eines Auslasses 42 des Verbrennungsmotors 10 ist im Abgaskanal 12 ein Turbolader 36 angeordnet. Stromab des Turboladers 36 ist ein Partikelfilter 14 angeordnet, welcher eine drei-Wege-katalytische Beschichtung 30 trägt und somit als Vier-Wege-Katalysator 16 ausgebildet ist. Stromab des Vier-Wege-Katalysators 16 ist im Abgaskanal ein weiterer Katalysator 28, vorzugsweise ein Drei-Wege-Katalysator 18, angeordnet. Dabei ist der Vier-Wege-Katalysator 16 vorzugsweise motornah und der Drei-Wege-Katalysator 18 vorzugsweise in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Dadurch ist ein besonders schnelles Aufheizen des Vier-Wege-Katalysators 16 bis auf eine Light-Off-Temperatur möglich. Unter einer motornahen Anordnung wird dabei eine Anordnung mit einem mittleren Abgaslaufweg von höchstens 50 cm, insbesondere von höchsten 30 cm, nach dem Auslass 42 des Verbrennungsmotors 10 verstanden. Stromabwärts des Turboladers 36 und stromaufwärts des Vier-Wege-Katalysators 16 ist eine erste Lambdasonde 32 angeordnet. Stromab des Vier-Wege-Katalysators 16 ist eine zweite Lambdasonde 34 angeordnet. Die Lambdasonden 32, 34 sind über Signalleitungen 40 mit einem Steuergerät 38 des Verbrennungsmotors 10 verbunden, über welches die Einspritzmenge an Kraftstoff individuell für die einzelnen Brennräume 20, 22, 24, 26 des Verbrennungsmotors 10 gesteuert oder geregelt werden kann. Alternativ zu einem Verbrennungsmotor 10 mit vier Brennräumen 20, 22, 24, 26 sind auch andere Ausführungsformen des Verbrennungsmotors 10 mit mindestens zwei getrennten Brennräumen 20, 24 denkbar.
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Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird wie in 2 dargestellt in einer Phase I (Beladungsphase) der Partikelfilter 14 oder der Vier-Wege-Katalysator 16 mit Partikeln beladen. Wird eine festgelegte Schwelle der Rußbeladung auf dem Partikelfilter 14 oder dem Vier-Wege-Katalysator 16 ermittelt, was beispielsweise durch einen Differenzdruckmessung über den Partikelfilter 14 beziehungsweise über den Vier-Wege-Katalysator 16 oder durch ein Beladungsmodell erfolgen kann, wird ein Regenerationsverfahren eingeleitet. Dazu wird in einer anschließenden zweiten Phase II (Heizphase) der Vier-Wege-Katalysator 16 auf eine Regenerationstemperatur von mindestens 600°C aufgeheizt. Die Aufheizung des Partikelfilters 14 erfolgt durch eine exotherme Umsetzung von unverbrannten Kraftstoffkomponenten, insbesondere unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, direkt auf der drei-Wege-katalytischen Beschichtung 30 des Vier-Wege-Katalysators 16. Voraussetzung für die exotherme Umsetzung der unverbrannten Kraftstoffkomponenten ist es, dass eine Light-Off-Temperatur des Vier-Wege-Katalysators 16 erreicht ist. Um den Vier-Wege-Katalysator 16 dann weiter bis zu der Regenerationstemperatur aufzuheizen, bei der der im Vier-Wege-Katalysator 16 zurückgehaltene Ruß oxidiert werden kann, erfolgt in der zweiten Phase II eine Brennraumindividuelle Lambdaverstellung. Dabei werden bei dem Verbrennungsmotor 10 jeweils zwei Brennräume 20, 22 mit einem fetten, unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE<1 und zwei weitere Brennräume 24, 26 mit einem mageren, überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE>1 betrieben. Es ist sinnvoll, die Heizphase des Verbrennungsmotors 10 möglichst emissionsneutral zu betreiben. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass sich stromab des Auslasses 42 des Verbrennungsmotors 10 ein stöchiometrisches Mischlambda λM=1 im Abgaskanal 12 einstellt. Dadurch wird in der Heizphase II die Drei-Wege-Funktionalität des Vier-Wege-Katalysators 16 gewährleitet und die Schadstoffe im Abgas können in unschädliche Abgasbestandteile konvertiert werden.
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Ist die Regenerationstemperatur für eine effiziente Rußumsetzung der im Partikelfilter 14 oder im Vier-Wege-Katalysator 16 zurückgehaltenen Rußpartikel erreicht, muss dem Abgaskanal 12 in einer dritten Phase III (Oxidationsphase) Sauerstoff zugeführt werden, um die Rußpartikel auf dem Partikelfilter 14 oder dem Vier-Wege-Katalysator 16 zu oxidieren. Dies kann sowohl durch eine Lambdaverstellung von zwei Brennräumen 20, 22 oder von allen vier Brennräumen 20, 22, 24, 26 erreicht werden. Dabei können entweder die zwei in der Heizphase II mager betriebenen Brennräume 24, 26 weiter abgemagert werden oder die zwei in der Heizphase II fett betriebenen Brennräume 20, 22 weniger fett betrieben werden. Alternativ können beide Maßnahmen in den Brennräumen 20, 22, 24, 26 kombiniert werden. Dabei sind in allen Fällen die Brenngrenze und die Laufruhe des Verbrennungsmotors 10 sowie der einzelnen Brennräume 20, 22, 24, 26 zu berücksichtigen. Wenn die fett laufenden Brennräume 20, 22 weniger fett betrieben werden, wird die in den Vier-Wege-Katalysator 16 eingebrachte Heizleistung reduziert. Die vorgehend beschriebenen Maßnahmen führen zu einem stromab des Auslasses 42 überstöchiometrischen Mischabgas, sodass ausreichend Sauerstoff für die Oxidation der im Vier-Wege-Katalysator 16 zurückgehaltenen Rußpartikel im Abgaskanal 12 zur Verfügung steht. Um einen kontrollierten Abbrand der Rußpartikel auf dem Partikelfilter 14 oder dem Vier-Wege-Katalysator 16 zu gewährleisten, können die verschiedenen Möglichkeiten der Lambdaverstellung zum Erreichen eines überstöchiometrischen Mischabgases kontinuierlich vom Ausgangswert bis zum gewünschten Zielwert durchgeführt werden. Die kann sowohl linear als auch progressiv erfolgen.
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Sollte die Temperatur am Partikelfilter 14 oder an dem Vier-Wege-Katalysator 16 während der Oxidationsphase III unter einen unteren Schwellenwert TSU des Vier-Wege-Katalysators 16 abfallen, kann es erforderlich sein, dass die Oxidationsphase III durch eine weitere Heizphase IV unterbrochen werden muss. Dabei wird der Partikelfilter 14 oder der Vier-Wege-Katalysator 16 vorzugsweise bis zu einer oberen Schwellentemperatur TSO von ca. 650°C aufgeheizt. Ist die Regenerationstemperatur des Vier-Wege-Katalysators 16 wieder erreicht, kann in einer erneuten Oxidationsphase V, die in ihrer Durchführung der ersten Oxidationsphase III entspricht, die Oxidation der Rußpartikel fortgesetzt werden. Ist der Partikelfilter 14 beziehungsweise der Vier-Wege-Katalysator 16 vollständig regeneriert, was ebenfalls durch eine Differenzdruckmessung oder ein Beladungsmodell ermittelt werden kann, wird die Regenerationsmaßnahme in einem sechsten Schritt VI abgeschlossen und deaktiviert. Danach werden die Brennräume 20, 22, 24, 26 des Verbrennungsmotors 10 wieder in einer erneuten Beladungsphase I jeweils mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben.
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Während der Regeneration des Partikelfilters 14 oder des Vier-Wege-Katalysators 16 , insbesondere während der Oxidationsphasen III, V, ist es möglich, den maximalen Rußumsatz durch eine Anpassung des Restsauerstoffgehalts zu steuern. Dadurch kann beispielsweise bei einer hohen Rußbeladung des Partikelfilters 14 oder des Vier-Wege-Katalysators 16 und einer gleichzeitig hohen Abgastemperatur der Rußumsatz durch eine Reduzierung des Sauerstoffs minimiert werden, wodurch ein effektiver Bauteilschutz für den Partikelfilter 14 oder den Vier-Wege-Katalysator 16 realisiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regeneration des Partikelfilters ist in 2 dargestellt.
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In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 10 mit einem Abgaskanal 12 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 dargestellt, weist der Abgaskanal 12 lediglich einen Vier-Wege-Katalysator 16 und keine weiteren Katalysatoren 18, 28 auf. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Turbolader 36 im Abgaskanal 12 entfallen, da das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für aufgeladene Verbrennungsmotoren 10 als auch für Saugmotoren vorgesehen ist.
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In 4 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 10 mit einem Abgaskanal 12 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 und 3 beschrieben, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Der Verbrennungsmotor 10 ist als Zwei-Zylinder-Motor ausgeführt, wobei während des Verfahrens zur Regeneration ein erster Brennraum 20 des Verbrennungsmotors 10 mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und ein zweiter Brennraum 24 mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein motornaher Drei-Wege-Katalysator 28 und ein Vier-Wege-Katalysator 16 in Unterbodenlage des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Dabei erfolgt die exotherme Umsetzung der unverbrannten Kraftstoffkomponenten auf dem Drei-Wege-Katalysator 28, wodurch sich die Temperatur am Drei-Wege-Katalysator 28 und im Abgaskanal 12 stromab des Drei-Wege-Katalysators 28 erhöht. Somit kann durch die exotherme Umsetzung der unverbrannten Kraftstoffkomponenten auf dem Drei-Wege-Katalysator 28 die Abgastemperatur im Abgaskanal 12 derart erhöht werden, dass auch am Vier-Wege-Katalysator 16 die Regenerationstemperatur für einen Rußabbrand auf dem Vier-Wege-Katalysator 16 erreicht wird.
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In 5 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 4 beschrieben ist in Unterbodenlage des Kraftfahrzeuges ein Partikelfilter 14 angeordnet. Der Partikelfilter 14 kann unbeschichtet sein oder eine Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aufweisen. Der Verbrennungsmotor 10 ist als Dreizylinder-Motor ausgeführt, wobei eine Gruppe von Brennräumen 20, 22 während des Regenerationsverfahrens mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und ein weiterer Brennraum 24 mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungsmotor
- 12
- Abgaskanal
- 14
- Partikelfilter
- 16
- Vier-Wege-Katalysator
- 18
- Drei-Wege-Katalysator
- 20
- erster Brennraum
- 22
- dritter Brennraum
- 24
- zweiter Brennraum
- 26
- vierter Brennraum
- 28
- Katalysator
- 30
- drei-Wege-katalytische Beschichtung
- 32
- erste Lambdasonde
- 34
- zweite Lambdasonde
- 36
- Turbolader
- 38
- Steuergerät
- 40
- Signalleitungen
- FWC
- Vier-Wege-Katalysator
- OPF
- Otto-Partikel-Filter
- TWC
- Drei-Wege-Katalysator
- λ
- Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal stromauf des Partikelfilters
- L
- Beladung des Partikelfilters
- T
- Temperatur am Partikelfilter
- t
- Zeit
- g
- Gramm
- I
- Liter
- s
- Sekunde
- °C
- Temperatur in Grad Celsius