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DE60213183T2 - Vorrichtung zur Regenerierung eines in eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs integrierten Abgasbehandlungssystems - Google Patents

Vorrichtung zur Regenerierung eines in eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs integrierten Abgasbehandlungssystems Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System für die Unterstützung der Regeneration von in eine Abgasleitung eines Kraftfahrzeugmotors integrierten Reinigungsmitteln.
  • Bereits seit mehreren Jahren ist eine wachsende Integration von Reinigungsmitteln in Abgasleitungen von Kraftfahrzeugmotoren festzustellen.
  • So sind beispielsweise Partikelfilter oder NOx-Fallen in diese Abgasleitungen integriert, um das Niveau der Schadstoffemissionen in die Umgebung zu reduzieren.
  • Das Prinzip des Partikelfilters besteht darin, Partikel, die in den Abgasen emittiert werden, einzufangen, damit sie in dem Filter blockiert werden.
  • Jedoch ist es erforderlich, eine periodische Regeneration dieses Filters sicherzustellen.
  • Diese Regeneration wird durch Verbrennung der eingefangenen Partikel erreicht.
  • Um eine solche Verbrennung zu erreichen, muss eine bestimmte Anzahl von Bedingungen erfüllt sein.
  • So muss die Temperatur der Partikel bis auf einen vorgegebenen Wert, einen so genannten Initialwert, der Verbrennung erhöht werden, wobei diese Temperaturerhöhung vor allem durch eine Erhöhung der Temperatur der Abgase auf der Auslassseite des Motors hervorgerufen wird.
  • Jedoch müssen die Gase außerdem eine Sauerstoffmenge, die ausreicht, um einen erfolgreichen Ablauf dieser Regeneration sicherzustellen, und eventuell eine bestimmte Menge an unverbrannten Kohlewasserstoffen enthalten, beispielsweise in dem Fall, in dem der Partikelfilter katalysiert wird oder einem separaten Katalysator zugeordnet ist.
  • Im Stand der Technik sind spezifische Systeme zur Versorgung der Motoren mit Kraftstoff entwickelt worden.
  • Diese Versorgungssysteme sind tatsächlich so beschaffen, dass sie mehrfache Einspritzungen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors sicherstellen. Diese mehrfachen Einspritzungen umfassen beispielsweise eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung von Kraftstoff während der Expansionsphase des betreffenden Zylinders.
  • Das mit der Verwendung dieses Typs von Systemen verbundene Problem beruht auf der Tatsache, dass die Abgase einen geringen Sauerstoffgehalt aufweisen, was für die Verbrennung der Partikel, d. h. die Auslösung und die Ausbreitung dieser Verbrennung, ungünstig ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Probleme zu lösen.
  • Dazu hat die Erfindung ein System für die Unterstützung der Regeneration von in eine Abgasleitung eines Kraftfahrzeugmotors integrierten Reinigungsmitteln zum Gegenstand, bei dem dem Motor Mittel für die gemeinsame Versorgung seiner Zylinder zugeordnet sind, die so beschaffen sind, dass sie bei der Regeneration Kraftstoff in jeden Zylinder in Form wenigstens einer Haupteinspritzung und wenigstens einer Nacheinspritzung während der Expansionsphase des Zylinders einleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsmittel so beschaffen sind, dass sie wenigstens die Haupteinspritzung in wenigstens einen der Zylinder unterbrechen, um den Sauerstoffgehalt der Abgase zu erhöhen und um die Regeneration der Reinigungsmittel zu optimieren.
  • Die Erfindung wird verständlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung, die lediglich beispielhalber gegeben wird und erstellt worden ist unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, worin:
  • 1 einen Blockschaltplan darstellt, der die allgemeine Struktur eines erfindungsgemäßen Unterstützungssystems zeigt; und
  • 2 Kraftstoffeinspritzungen in die Zylinder eines Motors zeigt.
  • In 1 ist ein System für die Unterstützung der Regeneration von mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichneten Reinigungsmitteln, die in eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 bezeichneten Abgasleitung eines Kraftfahrzeugmotors 3 integriert sind, gezeigt.
  • Die Reinigungsmittel sind Mitteln 4 für die Überwachung ihres Zustands zugeordnet, die mit Informationsverarbeitungsmitteln 5 verbunden sind, die durch irgendeinen geeigneten Rechner zur Steuerung der Mittel 6 für die Versorgung der Zylinder dieses Motors mit Kraftstoff gebildet sind.
  • Wie bekannt ist, sind bei der Regeneration des Filters diese Versorgungsmittel so beschaffen, dass sie die Einleitung von Kraftstoff in jeden Zylinder in Form wenigstens einer Haupteinspritzung und wenigstens einer Nacheinspritzung während der Expansionsphase des Zylinders sicherstellen.
  • Eine Voreinspritzung kommt ebenfalls in Betracht.
  • Wie außerdem bekannt ist, ermöglichen diese mehrfachen Einspritzungen das Erhöhen der Temperatur der Abgase ausgangs des Motors und folglich das Erhöhen der Temperatur der in den Reinigungsmitteln eingefangenen Partikeln, jedoch auch das Erzeugen von unverbrannten Kohlewasserstoffen in den Abgasen, um so diese Regeneration zu begünstigen.
  • Erfindungsgemäß sind die Versorgungsmittel so beschaffen, dass sie wenigstens eine Haupteinspritzung wenigstens eines Zylinders unterbrechen, um den Sauerstoffgehalt der Abgase zu erhöhen und um die Regeneration der Reinigungsmittel zu optimieren.
  • Dies ist in 2 gezeigt, wo sich feststellen lässt, dass die Kraftstoff-Haupteinspritzung in dem dritten Zylinder unterbrochen worden ist.
  • Dies ermöglicht außerdem das Umwandeln des Zylinders, bei dem wenigstens die Haupteinspritzung unterbrochen worden ist, in eine Sauerstoffpumpe, die das Anreichern der Abgase mit Sauerstoffträgern ermöglicht, um eine schnelle und vollständige Verbrennung, d. h. eine Auslösung und eine Ausbreitung dieser Verbrennung, der in den Reinigungsmitteln eingefangenen Partikel sicherzustellen.
  • Ebenfalls bekannterweise wird im Fall, in dem der Motor einem Turbokompressor zugeordnet ist, die durch die Turbine wiedergewonnene Energie modifiziert, wobei dann ein spezifischer Überversorgungs-Sollwert angewandt werden sollte.
  • Bei den anderen Zylindern werden in herkömmlicher Weise mehrfache Einspritzungen verwendet, die einer Erhöhung des Gehalts des Luft-/Kraftstoffgemischs (indem der Luftdurchsatz durch Ventilbetätigung reduziert wird, indem Gas durch eine AGR geliefert wird oder indem irgendein anderer Kunstgriff angewandt wird, der beispielsweise durch die Verwendung von elektromagnetischen Ventilen ermöglicht wird) zugeordnet sein können.
  • Indem die Haupteinspritzung eines oder mehrerer Zylinder des Motors unterbrochen wird, wobei ein konstantes Drehmoment von dem Motor geliefert wird, wird die Beschickung von normal arbeitenden Zylindern erhöht, was das Erhöhen des Wärmeniveaus der Abgase ermöglicht.
  • Im Übrigen kann die Unterbrechung der Haupteinspritzung bezüglich eines bei jedem Motorzyklus verschiedenen Zylinder eingreifen, wobei diese aufeinanderfolgenden Zylinder beispielsweise einer nach dem anderen durch eine Rundumverschiebung unterbrochen werden, um sie abwechselnd zu unterbrechen.
  • Dies ermöglicht, die Funktionsweise des Motors gleichmäßig zu halten, indem seitens des Auspuffsammlers ein Mindestwärmeniveau aufrechterhalten wird.
  • Tatsächlich liefert ein Zylinder, der nur Frischluft komprimiert, Sauerstoff, der im Verhältnis zu den Abgasen, die aus den anderen Zylindern kommen, kalt ist, was die Temperatur des Luft-/Abgasgemischs senkt.
  • Wenn Unterbrechungen verschiedener Zylinder aufeinanderfolgend ausgeführt werden, wird die Absenkung der Temperatur seitens des Auspuffsammlers, die mit dieser Luftpumpung verbunden ist, durch das Wärmeniveau des oder der folgenden normalen Zyklen kompensiert, so dass die mittlere Temperatur der Gase am Ausgang folglich durch die Unterbrechung der Zylinder nur wenig beeinflusst wird.
  • So kann beispielsweise bei einem V-Motor eventuell ein Zylinder in einer Zylinderreihe unterbrochen werden, wobei jedoch niemals die gleichen zwei aufeinanderfolgenden Motorzyklen unterbrochen werden.
  • Es ist also ersichtlich, dass ein solches System das Begünstigen der Verbrennung der Partikel ermöglicht, indem die Abgase, die den Filtrierungsträger durchqueren, mit Sauerstoff angereichert werden und dabei ein erhöhtes Wärmeniveau der Abgase erzeugt wird.
  • Ein solches System kann beispielsweise für jeden Typ von Brennkraftmaschine, Ottomotor oder Dieselmotor, überversorgt oder nicht, verwendet werden.
  • Es kann insbesondere für die Regeneration eines Partikelfilters, katalysiert oder nicht, einer NOx-Falle oder eines Reinigungssystems, das gleichzeitig einen Partikelfilter, katalysiert oder nicht, und eine diesem zugeordnete NOx-Falle, umfasst, verwendet werden.

Claims (8)

  1. System für die Unterstützung der Regeneration von in eine Abgasleitung (2) eines Kraftfahrzeugmotors (3) integrierten Reinigungsmitteln (1), bei dem dem Motor Mittel (6) für die gemeinsame Versorgung seiner Zylinder zugeordnet sind, die so beschaffen sind, dass sie bei der Regeneration Kraftstoff in jeden Zylinder in Form wenigstens einer Haupteinspritzung und wenigstens einer Nacheinspritzung während der Expansionsphase des Zylinders einleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsmittel (6) so beschaffen sind, dass sie wenigstens die Haupteinspritzung in wenigstens einen der Zylinder unterbrechen, um den Sauerstoffgehalt der Abgase zu erhöhen und um die Regeneration der Reinigungsmittel zu optimieren.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsmittel (6) so beschaffen sind, dass sie die Haupteinspritzung in einen in jedem Motortakt unterschiedlichen Zylinder unterbrechen.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsmittel (6) so beschaffen sind, dass sie die Haupteinspritzung aufeinander folgender Zylinder des Motors nacheinander unterbrechen.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) einen Partikelfilter umfassen.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter ein katalysierter Partikelfilter ist.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) eine NOx-Falle umfassen.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel einen katalysierten oder nicht katalysierten Partikelfilter, dem eine NOx-Falle zugeordnet ist, umfassen.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsmittel (6) so beschaffen sind, dass sie eine Voreinspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Motors vor der Haupteinspritzung sicherstellen.
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