DE4007516A1 - Dieselmotor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor mit geringer
Schadstoffemission und niedrigem Kraftstoffverbrauch, insbesondere
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zunehmende Umweltverschmutzung und schwindende Energiereserven
erfordern Brennkraftmaschinen mit geringer Schadstoffemission
und niedrigem Kraftstoffverbrauch. Diese
Forderungen gelten insbesondere auch für stationäre Brennkraftmaschinen,
die den Vorschriften der 1986 novellierten
Technischen Anleitung Luft (TA Luft) genügen müssen.
In der DE 36 01 703 werden Maßnahmen zur Verminderung der
Schadstoffemission von Dieselmotoren beschrieben. Es handelt
sich dabei um eine Anordnung mit katalytisch beschichteten
Partikelfiltern in den einzelnen Zweigen einer
Abgasleitung kurz hinter den jeweiligen Zylinderköpfen in
Verbindung mit einer Rückführung von gefiltertem Abgas in
die Ansaugkanäle der einzelnen Zylinderköpfe. Dadurch sollen
die Partikelemission und die Emission des gasförmigen
Schadstoffes NOX sowie durch die katalytische Beschichtung
des Partikelfilters die gasförmigen Schadstoffe CO und HC
vermindert werden.
Ein Nachteil dieser Anordnung ist, daß die gerade bei Vollast
besonders hohe Stickoxidemission nicht gesenkt werden
kann, da in diesem Betriebsbereich wegen der thermischen
Belastung des Motors keine Abgasrückführung möglich ist.
Außerdem ist die katalytische Beschichtung eines Partikelfilters
bei Rußbelegung weitgehend unwirksam.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Schadstoffemission des Dieselmotors im gesamten Betriebsbereich
zu minimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Rückführung gekühlter
Abgase ist auch bei Vollastbetrieb des Motors eine
gewisse Abgasrückführung möglich ohne den Motor thermisch
zu überlasten. Die dabei ansteigende Rußemission ist unkritisch,
da der Ruß im Partikelfilter zurückgehalten wird
und das rückgeführte Abgas gereinigt ist.
Während die Abgasrückführung im gesamten Betriebsbereich
der Dieselbrennkraftmaschine für eine Absenkung der Stickoxidemission
sorgt, werden die unverbrannten Kohlenwasserstoffe
und das Kohlenmonoxid durch einen Oxidationskatalysator
beseitigt. Dessen Lage kurz hinter der Abgasturbine
sichert durch die dort herrschende Temperatur seine Wirksamkeit
bei schon relativ niedriger Last.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gestattet
eine freie Wahl der Abgasrückführmenge. Während bei höheren
Lasten ein natürliches Druckgefälle zwischen der Abgasleitung
und der Verbrennungsluftleitung besteht, kann
es bei Teillast notwendig werden, die Ansaugluft zu drosseln,
um die gewünschte Abgasrückführmenge zu verwirklichen.
Die Drossel in der Abgasrückführleitung dient zur
Begrenzung der Abgasrückführmenge bei höheren Lasten.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung gestattet
das Partikelfilter auch während des Betriebes des Dieselmotors
zu regenerieren, um auf diese Weise einen kontinuierlichen
Motorbetrieb zu gewährleisten.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung schematisch dargestellt ist.
Die Figur zeigt
eine schematische Darstellung des Dieselmotors mit
Abgasrückführung und Abgasnachbehandlungsanlage.
Der Dieselmotor 14 ist als 8-Zylinder-V-Motor ausgebildet.
Er ist über eine erste Abgasleitung 5 mit einer Abgasturbine
4 eine Turboladers 1 verbunden, die einen Lader 7
antreibt.
Nach Verlassen der Abgasturbine 4 strömen die Abgase durch
einen Oxidationskatalysator 12, der in einer zweiten Abgasleitung
6 kurz hinter der Abgasturbine 4 angeordnet
ist. Danach gelangen die Abgase über eine Regenerationsvorrichtung
13 in ein Partikelfilter 2. Diesem schließt
sich eine dritte Abgasleitung 15 an, von der eine Abgasrückführleitung
3 abzweigt. In der Abgasrückführleitung 3
befindet sich ein Abgaskühler 10 und eine regelbare Drossel
11.
Die Abgasrückführleitung 3 mündet in eine Ansaugluftleitung
9, die den Lader 7 mit einem Luftfilter 16 verbindet.
In der Ansaugleitung 9 befindet sich eine regelbare
Drossel 11a. Der Lader 7 ist über eine Ladeluftleitung 8
und einen Ladeluftkühler 17 mit dem Dieselmotor 14 verbunden.
Die Anlage funktioniert folgendermaßen:
Die heißen, ungereinigten Abgase des Dieselmotors 14 gelangen über die erste Abgasleitung 5 zur Abgasturbine 4, werden dort entspannt und strömen in den Oxidationskatalysator 12. Dort werden die nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe und das Kohlenoxid oxidiert. Das so vorgereingte Abgas strömt durch die zweite Abgasleitung 6 und die Regenerationsvorrichtung 13 zum Partikelfilter 2. Dort werden die Rußpartikel ausgefiltert, so daß sich in der dritten Abgasleitung 15 gereinigtes Abgas befindet. Von der dritten Abgasleitung 15 strömt das gereinigte Abgas durch die Abgasrückführleitung 3 zum Abgaskühler 10, wo es gekühlt wird. Die über die regelbare Drossel 11 dosierte Abgasrückführmenge gelangt in die vom Luftfilter 16 zum Lader 7 führende Ansaugluftleitung 9. In der Ansaugluftleitung 9 wird bei Teillast der zur Förderung der Abgasrückführmenge erforderliche Unterdruck mit der regelbaren Ansaugluftdrossel 11a erzeugt. Die Drosseln 11, 11a dienen zum Steuern einer optimalen Rückführmenge im gesamten Betriebsbereich des Dieselmotors. Dazu können bekannte elektronische Steuermittel verwendet werden. Die Ladeluft vermischt mit der rückgeführten Abgasmenge gelangt über den Lader 7, die Ladeluftleitung 8 und den Ladeluftkühler 17 zum Dieselmotor 14.
Die heißen, ungereinigten Abgase des Dieselmotors 14 gelangen über die erste Abgasleitung 5 zur Abgasturbine 4, werden dort entspannt und strömen in den Oxidationskatalysator 12. Dort werden die nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe und das Kohlenoxid oxidiert. Das so vorgereingte Abgas strömt durch die zweite Abgasleitung 6 und die Regenerationsvorrichtung 13 zum Partikelfilter 2. Dort werden die Rußpartikel ausgefiltert, so daß sich in der dritten Abgasleitung 15 gereinigtes Abgas befindet. Von der dritten Abgasleitung 15 strömt das gereinigte Abgas durch die Abgasrückführleitung 3 zum Abgaskühler 10, wo es gekühlt wird. Die über die regelbare Drossel 11 dosierte Abgasrückführmenge gelangt in die vom Luftfilter 16 zum Lader 7 führende Ansaugluftleitung 9. In der Ansaugluftleitung 9 wird bei Teillast der zur Förderung der Abgasrückführmenge erforderliche Unterdruck mit der regelbaren Ansaugluftdrossel 11a erzeugt. Die Drosseln 11, 11a dienen zum Steuern einer optimalen Rückführmenge im gesamten Betriebsbereich des Dieselmotors. Dazu können bekannte elektronische Steuermittel verwendet werden. Die Ladeluft vermischt mit der rückgeführten Abgasmenge gelangt über den Lader 7, die Ladeluftleitung 8 und den Ladeluftkühler 17 zum Dieselmotor 14.
Das gereinigte Abgas in der Ladeluft bewirkt eine Absenkung
der Stickoxidemission ohne den Verschleiß des Dieselmotors
zu erhöhen. Durch die Rückführung gekühlten Abgases
ist eine Abgasrückführung auch bei hohen Lasten möglich,
die zur Absenkung der dann besonders hohen Stickoxidemission
führt. Die Anordnung des Oxidationskatalysators kurz
hinter der Abgasturbine macht diesen schon bei niedrigen
Lasten wirksam. Auf diese Weise wird im gesamten Betriebsbereich
des Motors eine weitgehende Abgasreinigung erreicht.
Die Regenerationsvorrichtung 13 gestattet eine
vollautomatische Regeneration des Partikelfilters 2 während
des Betriebes des Dieselmotors. Das saubere rückgeführte
Abgas verschmutzt weder den Abgaskühler 10 noch
erhöht es den Motorverschleiß. Der Oxidationskatalysator
12 ist gegen partikelbeladene Abgase unempfindlich und behält
seine Wirksamkeit über lange Zeit. Aufgrund dieser
Tatsachen erfüllt die Anlage die strengen Auflagen der
TA Luft im Dauerbetrieb.
Claims (3)
1. Dieselmotor mit einer Abgasleitung (5, 6), in der
eine Abgasturbine (4) eines Abgasturboladers (1) und ein
Partikelfilter (2) angeordnet sind und mit einer Verbrennungsluftleitung
(8, 9), in der ein Lader (7) des Abgasturboladers
(1) vorgesehen ist, sowie mit einer Abgasrückführleitung
(3), die in Strömungsrichtung hinter dem Partikelfilter
(2) von der Abgasleitung (5, 6) abzweigt und
diese mit der Verbrennungsluftleitung (8, 9) verbindet,
dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter
der Abgasturbine (4) ein Oxidationskatalysator (12) und
hinter diesem das Partikelfilter (2) in der Abgasleitung
(6) angeordnet sind und daß in der Abgasrückführleitung
(3) ein Abgaskühler (10) vorgesehen ist.
2. Dieselmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbrennungsluftleitung
(8, 9) in Strömungsrichtung vor der Einmündung der Abgasrückführleitung
(3) und in der Abgasrückführleitung (3)
Drosseln (11, 11a) angeordnet sind, die im gesamten Betriebsbereich
des Dieselmotors regelbar sind.
3. Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Partikelfilter (2) eine
Regenerationsvorrichtung (13) zugeordnet ist, wobei die
Regenerationsvorrichtung (13) während des Betriebes des
Dieselmotors betreibbar ist.
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DE4007516A DE4007516C2 (de) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | Dieselmotor |
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ID=6401812
Family Applications (1)
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