DE60201691T2

DE60201691T2 - Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regelung eines solchen Systems

Info

Publication number: DE60201691T2
Application number: DE60201691T
Authority: DE
Inventors: Sabine Calvo
Original assignee: Renault SA; Renault SAS
Current assignee: Renault SA; Renault SAS
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2022-01-12
Also published as: EP1223312B1; FR2819548B1; DE60201691D1; ES2225732T3; EP1223312A1; FR2819548A1

Description

Die Erfindung schlägt ein System zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors vor.
Die Erfindung schlägt ein System zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors vor, insbesondere eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors mit Magergemisch, von dem Typ, welcher einen Partikelfilter aufweist, der in einer Hauptabgasleitung angebracht ist, durch welche die Abgase des Motors hindurch strömen.
Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors vor.
Die Dieselmotoren und bestimmte Benzinmotoren stoßen Schadstoffe, wie etwa Partikel, aus. Die Partikel sind Rußpartikel, auf welchen unlösliche nichtverbrannte Kohlenwasserstoffe angelagert sind. Tatsächlich enthalten bei der Verbrennung des Kraftstoffs bestimmte Zonen der Brennkammer ein Luft/Kraftstoffgemisch, das zu viel Kraftstoff enthält. Die Verbrennung ist daher auf Grund von Sauerstoffmangel unvollständig. Dies hat die Bildung von Partikeln zur Folge. Diese äußern sich durch verschmutzende schwarze Rauchgase. Aus Gründen der Rücksicht auf die Umwelt ist es notwendig, diese Partikel stark zu vermindern, ja sogar zu verhindern.
Es sind Systeme zur Behandlung von Abgasen bekannt, die erlauben, die Schadstoffe zu vermindern, insbesondere den Ausstoß von Partikeln.
Die Oxidationskatalysatoren erlauben, diese Rauchgase zu reduzieren. Indessen ist ihre Wirksamkeit nicht ausreichend.
Um diese Partikel zu behandeln, besteht eine weitere Methode im Filtern derselben mit Hilfe eines Filters, der Partikelfilter genannt wird. Dieser verstopft sich, was einen Druckverlust in der Abgasleitung und infolgedessen eine Verminderung der Motorleistung bewirkt. Es ist daher notwendig, den Partikelfilter periodisch zu regenerieren.
Um die Verbrennung von Partikeln zu bewirken, müssen sie auf eine Temperatur von ungefähr 450° bis 550°C gebracht werden. Währenddessen erreichen die Abgase von Motoren, insbesondere von Dieselmotoren, diese Temperatur z.B. in der Stadt nicht, diese variiert zwischen 150° und 350°C. Die Temperatur der Abgase muss daher in der Regenerierungsphase spezifisch erhöht werden, derart, dass die Verbrennungstemperatur der Partikel in dem Partikelfilter erreicht wird.
Verschiedene Systeme werden im Stand der Technik vorgeschlagen. Siehe z.B. die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung JP 0 615 903 .
Bestimmte Systeme schlagen vor, die Temperatur der Abgase durch Einspritzen einer zusätzlichen Menge von Kraftstoff in mindestens eine der Brennkammern des Motors in Form einer Post-Injektion zu erhöhen. Ein Teil dieser zusätzlichen Kraftstoffmenge entzündet sich und erzeugt eine Erhöhung der Temperatur der Abgase. Derartige Systeme bewirken eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs des Motors.
Bestimmte Systeme zur Erhitzung durch elektrischen Widerstand, insbesondere durch elektrische Heizrippen, erlauben auch, die Temperatur der Abgase auf einen Wert zu bringen, der genügt, um die Verbrennung der Partikel in dem Filter zu bewirken. Indessen benötigen diese Systeme eine erhebliche elektrische Leistung, um die Erhitzung der Gesamtheit des Stroms der Abgase, die vom Motor ausgehen, zu gewährleisten. Ferner verkomplizieren sie die Abgasleitung durch Einfügung des Heizelements, so wie seine Versorgungs- und Steuerungsmittel.
In den beiden Fällen benötigen die vorgeschlagenen Systeme eine zusätzliche Gabe von Energie in Form von Kraftstoff oder Elektrizität, was den Kraftstoffverbrauch des Motors stark erhöht.
Die Verbrennung kann sich auch aus der Oxidierung von Partikeln durch oxidierende Substanzen, wie Sauerstoff, ergeben. Tatsächlich erzeugt diese Reaktion insbesondere Kohlendioxid. Indessen benötigt sie eine Temperatur der Abgase in der Ordnung von 600°C. Diese Temperatur ist unmöglich zu erreichen, ohne zusätzliche Zufuhr von Hitze stromaufwärts des Partikelfilters.
Innerhalb des Ziels, die Regenerierung des Partikelfilters zu begünstigen, während die zusätzliche Zufuhr von Energie minimiert wird, schlägt die Erfindung ein System zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors vor, insbesondere eines Diesel- oder Benzinmotors mit Magergemisch, von dem Typ, der einen Partikelfilter aufweist, der in einer Hauptabgasleitung angebracht ist, in welcher die Abgase des Motors strömen, eine Stickoxid-Falle, die stromaufwärts des Partikelfilters derart angebracht ist, dass die bei der Regenerierung der Falle freigesetzten Stickoxide die Verbrennung der Partikel begünstigen, wobei das System zur Behandlung erste Heizmittel für Abgase aufweist, die stromaufwärts der Stickoxid-Falle liegen, um seine Temperatur auf eine optimale Regenerierungstemperatur zu erhöhen, Mittel zum Reduzieren des Durchsatzes der Abgase in der Hauptleitung, welche stromaufwärts der ersten Heizmittel liegen, um die Menge der Abgase zu reduzieren, welche die Stickoxid-Falle bei der Regenerierung der Stickoxid-Falle durchströmen, dadurch gekennzeichnet, dass

– die Mittel zum Reduzieren des Stroms der Abgase in der Hauptleitung eine Nebenleitung zum Strömen der Abgase aufweisen, die von der Hauptleitung abzweigt und in welcher der Durchsatz der Abgase über ein gesteuertes Ableitungsventil gesteuert wird, welches erlaubt, wenn die Stickoxid- Falle die Stickoxide absorbiert, den Durchgang der Abgase in die Nebenleitung zu blockieren und die erlaubt, bei der Regenerierung der Stickoxid-Falle den Durchsatz der Abgase auf jede der zwei Leitungen zu verteilen, um die Menge der Abgase zu reduzieren, welche die Stickoxid-Falle durchquert;
– das System zur Behandlung umfasst ein System zur Einspritzung einer reduzierenden Substanz, welches stromaufwärts der Stickoxid-Falle in der Hauptleitung liegt und das im Stande ist, eine vorbestimmte Menge von reduzierender Substanz einzuspritzen, bei der Regenerierung der Falle, insbesondere um ihre optimale Regenerierungstemperatur zu vermindern;
– das Einspritzsystem liegt stromabwärts der Mittel zum Reduzieren des Abgasstroms in der Hauptleitung;
– der Partikelfilter weist zweite Heizmittel auf, die erlauben, die Temperatur der in dem Filter gelagerten Partikel zu erhöhen und ihre Verbrennung zu begünstigen;
– das System zur Behandlung weist Mittel zur Messung der Stickoxidkonzentration in den Abgasen stromabwärts der Stickoxid-Falle auf, welche der Höhe des Sättigungsniveaus der Stickoxid-Falle entspricht;
– das System zur Behandlung weist Mittel zum Bestimmen der Höhe des Ladungsniveaus des Partikelfilters auf.

Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Behandlung vor, vom zuvor beschriebenen Typ, der Abgase eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors für mageres Gemisch, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Wert des Sättigungsniveaus der Stickoxid-Falle zwischen einem zuvor bestimmten ersten Minimalwert und einem zweiten Maximalwert enthalten ist, wird die Regenerierung der Stickoxid-Falle ausgeführt, um die in der Falle absorbierten Stickoxide freizusetzen.
Gemäß weiterer Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung:

– wird bei der Regenerierung der Stickoxid-Falle das Ableitungsventil gesteuert, um die Menge der Abgase zu reduzieren, welche durch die Stickoxid-Falle strömen und die ersten Heizmittel werden zum Erhöhen der Temperatur der Falle bis zu der optimalen Temperatur zur Regenerierung der Stickoxid-Falle betätigt;
– spritzt das Einspritzsystem die vorbestimmte Menge von reduzierender Substanz ein, welche einer ersten vorbestimmten Menge entspricht, welche erlaubt, die optimale Regenerierungstemperatur der Stickoxid-Falle zu vermindern, ohne die freigesetzten Stickoxide zu reduzieren;
– spritzt das Einspritzsystem die vorbestimmte Menge von reduzierender Substanz ein, welche einer zweiten vorbestimmten Menge entspricht, welche erlaubt, die optimale Regenerierungstemperatur der Stickoxid-Falle zu reduzieren und zumindest teilweise die freigesetzten Stickoxide zu vermindern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, zu deren Verständnis sich auf die einzige Figur bezogen wird, welche schematisch eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors darstellt, die mit einem System zur Behandlung von Abgasen ausgestattet ist, das gemäß der Erfindung verwirklicht wurde.
In der einzigen Figur wurde ein System zur Behandlung 10 von Abgasen G eines Verbrennungsmotors 12 dargestellt. Der Motor 12 ist ein Dieselmotor oder ein Benzinmotor, der mit magerem Gemisch, wie ein Benzinmotor mit Direkteinspritzung, betrieben wird, der mindestens eine Brennkammer und einen Kolben aufweist.
Eine Abgasleitung 14 erlaubt das Strömen der Abgase G des Motors 12 zur Atmosphäre. Ein System zur Behandlung, das dazu dient, die Abgase G zu reinigen, ist in der Leitung 14 zwischengeschaltet. Er besteht hauptsächlich aus einem Filter 16 für Partikel, der in einer Kammer 18 liegt.
Vorteilhafterweise ist der Filter 16 für Partikel mit einer katalytischen Imprägnierung bedeckt, welche z.B. die Behandlung von verschmutzenden Substanzen erlaubt, wie dem Kohlenmonoxid und/oder den Kohlenwasserstoffen.
Die katalytische Imprägnierung kann auch vom Typ NOx-Falle sein, welche die Einlagerung von Stickoxiden erlaubt.
Eine derartige Imprägnierung begünstigt dann den Kontakt zwischen den in dem Filter 16 eingelagerten Partikeln und den in der Imprägnierung eingelagerten Stickoxiden, was so die Reduktion der Stickoxide in Stickstoff gleichzeitig mit der Oxidation der Partikel erlaubt.
Der Filter 16 für Partikel ist vom Bienenwaben-Typ. Er stellt sich mit einer Seite des Eingangs der Gase stromaufwärts und einer Seite des Ausgangs der Gase stromabwärts dar. Er besteht aus am Eingang alternativ verschlossenen und geöffneten Kanälen und welche am Ausgang umgekehrt geöffnet und geschlossen sind. Die Wände des Filters 16 für Partikel sind porös und erlauben die Filterung der Abgase G.
Übereinstimmend mit der Erfindung, ist eine Falle 22 für Stickoxide stromaufwärts des Filters 16 für Partikel angeordnet.
Eine derartige Maßnahme erlaubt, die Emissionen in die Atmosphäre von durch den Motor produzierten Stickoxiden zu vermindern.
Tatsächlich produziert die Verbrennung eines Gemischs von Luft und Kraftstoff, insbesondere eines Magergemischs (d.h., welches einen Überschuss an Luft aufweist), Stickoxide oder NOx, die mit katalytischer Konversion behandelt werden müssen, insbesondere durch Reduktion zu Stickstoff N₂. Indessen, da das kraft stoffhaltige Gemisch mager ist, sind die vom Motor stammenden Abgase oxidierend. Dies erschwert die Reduktion der Stickoxide.
Die Falle 22 für Stickoxide erlaubt, wenn die Abgase oxidierend sind (d.h. reich an Sauerstoff), die Stickoxide, die in den Abgasen enthalten sind, einzulagern. Die Falle 22 für Stickoxide wird periodisch regeneriert, um die Stickoxide freizusetzen, insbesondere in Form von Stickstoffdioxiden.
Die freigesetzten Stickoxide können dann, gemäß der Zusammensetzung der Temperatur der Abgase G, behandelt werden, insbesondere zu Stickstoff reduziert werden.
Die Falle 22 für Stickoxide kann auch NOxtrap genannt werden.
Die Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide besteht im Erhöhen der Temperatur der Abgase G, welche sie durchströmen. Die optimale Regenerierungstemperatur ist in der Ordnung von 500° C. Sie kann durch Erhöhung der Menge an Kraftstoff in den Brennkammern des Motors 12 erreicht werden, um die Temperatur der Abgase G zu erhöhen. Indessen bewirkt eine derartige Lösung eine erhebliche Erhöhung der Menge des verbrauchten Kraftstoffs.
So schlägt die Erfindung vor, dass das System zur Behandlung 10 erste Heizmittel 24 aufweist, die stromaufwärts der Falle 22 für Stickoxide liegen. Ferner sind Mittel zum Reduzieren des Stroms der Abgase G in der Hauptleitung 14 vorgesehen.
Die Mittel zur Verminderung des Durchsatzes der Gase liegen stromaufwärts der ersten Heizmittel 24, um die Menge der Abgase zu reduzieren, welche die Falle 22 für Stickoxide bei der Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide durchströmt.
Die Reduktion des Durchsatzes der Abgase G in der Hauptleitung 14 erlaubt, proportional die Menge an Wärme zu verringern, welche durch die ersten Heizmittel 24 geliefert werden muss, um die Temperatur der Abgase G zur optimalen Regenerierungstemperatur der Falle 22 für Stickoxide zu erhöhen, im Verhältnis zu der Wärmemenge, die zu liefern ist, um die Temperatur der Gesamtheit des Durchsatzes der Abgase G auf die Regenerierungstemperatur der Falle 22 zu erhöhen.
Die Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide bewirkt die Freisetzung von Stickoxiden in Form von Stickstoffdioxid, welches eine stark oxidierende Substanz ist.
Die Akkumulation von Stickoxiden und die periodische Regenerierung der Falle 22 erlauben in punktueller Weise die Konzentration an Stickoxiden der Abgase G zu erhöhen, welche den Partikelfilter 16 durchströmen.
Das Stickstoffdioxid erlaubt daher, die in dem Filter 16 gelagerten Partikel zu oxidieren. Diese Oxidationsreaktion ist schnell und kann sich bei Temperaturen in der Ordnung von 200° C ereignen.
So begünstigt das bei der Regenerierung der Falle 22 freigesetzte Stickstoffdioxid die Verbrennung durch Oxidation der in dem Filter 16 für Partikel gelagerten Partikel.
Die Regenerierung des Filters 16 für Partikel kann bei einer Temperatur so realisiert werden, die der mittleren Temperatur der Abgase G entspricht, welche durch den Motor 12 produziert werden.
Diese Synergie der Regenerierungen der Falle 22 für Stickoxide und des Filters 16 für Partikel erlaubt, die zusätzliche Energiemenge zu vermindern, die für die Regenerierung des Filters 16 für Partikel notwendig ist. Wenn die Abgase stromauf wärts des Filters 16 für Partikel hinreichend heiß sind, um die Oxidationsreaktion der Partikel zu erlauben, ist keine zusätzliche Energiemenge notwendig.
Gemäß einer Variante kann der Filter 16 für Partikel zweite Heizmittel, nicht dargestellt, aufweisen, welche erlauben, die Temperatur der gelagerten Partikel zu erhöhen, um ihre Verbrennung zu begünstigen.
Die zweiten Heizmittel können unter bestimmten Bedingungen aktiviert werden, insbesondere, wenn die Konzentration des Stickstoffdioxids und/oder die Temperatur der Abgase zu schwach sind, um eine hinreichende Regenerierung des Filters 16 für Partikel zu erlauben.
Die zweiten Heizmittel können einen heizenden elektrischen Widerstand aufweisen, der mit Elektrizität bei dem Beginn der Regenerierung des Filters 16 der Partikel versorgt wird.
Die zweiten Heizmittel können auch durch mindestens eine Zone des Filters 16 für Partikel gebildet werden, welche als elektrischer Heizwiderstand benutzt wird. Zum Beispiel, wenn die porösen Wände des Filters 16 für Partikel Metalle sind, werden sie geheizt, wenn sie von einem elektrischen Strom durchflossen werden.
Übereinstimmend mit der einzigen Figur weisen die Mittel zum Reduzieren des Stroms der Abgase G in der Hauptleitung eine zweite Leitung 15 des Strömens der Abgase G auf, die von der Hauptleitung 14 abzweigt.
Ein gesteuertes Abzweigventil 28 erlaubt, die Aufteilung des Stroms der Abgase G zwischen der Hauptleitung 14 und der zweiten Leitung 15 zu steuern.
Wenn die Falle 22 für Stickoxide die Stickoxide absorbiert, blockiert das Abzweigventil 28 den Durchgang der Abgase G in die zweite Leitung 15. Bei der Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide teilt das Ableitungsventil 28 den Strom der Abgase G auf jede der Haupt- 14 und Nebenleitungen 15 auf, um den Strom der Abgase G zu reduzieren, welcher die Falle 22 für Stickoxide durchströmt.
Das System zur Behandlung 10 gemäß der Erfindung kann auch ein Einspritzsystem 26 für reduzierende Substanz aufweisen, welches stromaufwärts der Falle 22 für Stickoxide in der Hauptleitung 14 liegt.
Das Einspritzsystem 26 ist geeignet, eine vorherbestimmte Menge Q von reduzierender Substanz einzuspritzen, bei der Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide.
Das Einspritzen einer ersten vorbestimmten Menge Q1 von reduzierender Substanz erlaubt insbesondere, die optimale Regenerierungstemperatur der Falle 22 für Stickoxide zu reduzieren.
Vorteilhafterweise liegt, übereinstimmend mit der Figur, das Einspritzsystem 26 stromabwärts des Ableitungsventils 28, derart, dass die Gesamtheit der Menge Q der reduzierenden Substanz die Falle 22 für Stickoxide durchströmt und an der Reduktion der optimalen Regenerierungstemperatur der Falle 22 teilnimmt.
Das System zur Behandlung weist hier Messmittel 30 für die Konzentration der Stickoxide in den Abgasen G stromabwärts der Falle 22 für Stickoxide auf. Die Konzentration der Stickoxide der Abgase entspricht dem Wert des Sättigungsniveaus der Falle 22 für Stickoxide.
Der Wert des Sättigungsniveaus der Falle 22 erlaubt, den anfänglichen Zeitpunkt der Regenerierung der Falle 22 zu bestimmen.
Der Wert des Sättigungsniveaus der Falle 22 kann auch erlauben, die erste Menge Q1 zu bestimmen. Tatsächlich hängt die erste Menge Q1 insbesondere von der Menge der in der Falle 22 absorbierten Stickoxide ab.
Das System zur Behandlung 10 weist auch Mittel 32 zum Bestimmen des Werts des Beladungsniveaus des Filters 16 für Partikel auf.
Die Mittel 32 sind z.B. eine Drucksonde, die mit zwei Druckanschlussstellen verbunden ist, die jeweils stromaufwärts und stromabwärts des Filters 16 für Partikel liegen.
Die Druckanschlussstellen der Drucksonde erlauben, den Wert des Druckverlusts zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Filters 16 für Partikel zu bestimmen, welcher repräsentativ für sein Beladungsniveau ist.
Vorteilhafterweise ist auch ein Oxidationskatalysator 34 in die Leitung 14 für Abgase stromaufwärts der Falle 22 für Stickoxide eingefügt. Er erlaubt, ein Teil des Stickstoffmonoxids, das mit den Abgasen des Motors ausgestoßen wird, in Stickstoffdioxid zu verwandeln, die von einer Art sind, welche leichter in der Falle 22 für Stickoxide eingelagert werden können.
Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur Steuerung des Systems zur Behandlung 10 für Abgase G vor, welches unten beschrieben wird.
Tatsächlich ist es vorteilhaft, die Auslösung der Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide und die Regenerierung des Filters 16 für Partikel zu steuern, um die zusätzliche Energiezufuhr zu minimieren.
Es wurde zuvor gesehen, dass das bei der Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide freigesetzte Stickstoffdioxid die Regenerierung des Filters 16 für Partikel begünstigt.
Indessen besitzen die Falle 22 und der Filter 16 jeweils unterschiedliche Absorptions- und Einlagerungskapazitäten. So sind die Benutzungsdauern oder die durch das Fahrzeug durchlaufenen Distanzen zwischen zwei Regenerierungen der Falle 22 und des Filters 16 unterschiedlich.
Die Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide muss bewirkt werden, wenn ihr Sättigungsniveau zwischen einem ersten Minimalwert und einem ersten Maximalwert enthalten ist.
In ähnlicher Weise muss die Regenerierung des Filters 16 für Partikel bewirkt werden, bevor sein Ladungsniveau einen zweiten Maximalwert erreicht.
Tatsächlich, wenn der Wert des Ladungsniveaus des Filters 16 größer als der zweite Maximalwert ist, ist die Menge der im Inneren des Filters 16 eingelagerten Partikel zu groß. So bewirkt die durch die Verbrennung der Partikel ausgelöste Hitze eine Erhöhung der Temperatur im Inneren des Filters 16, die droht, ihn zu beschädigen oder zu zerstören.
Es werden Ladungsdauer und Sättigungsdauer die maximalen Zeitabschnitte genannt, die ablaufen, damit der Filter 16 und die Falle 22 jeweils ihren ersten und zweiten Maximalwert erreichen.
Zum Beispiel, für den Filter 16 für Partikel, entspricht die Ladungsdauer der Zeit, die zwischen dem Ende einer Regenerierung und dem Augenblick verstreicht, in welchem das Ladungsniveau des Filters 16 den zweiten Maximalwert erreicht.
Im Allgemeinen ist die Ladungsdauer des Filters 16 für Partikel viel größer als die Sättigungsdauer der Falle 22 für Stickoxide.
Im Folgenden wird, in nicht-beschränkender Weise, einerseits angenommen, dass die Ladungsdauer des Filters 16 für Partikel viel größer ist als die Sättigungsdauer der Falle 22 für Stickoxide.
So wird, wenn der Wert des Sättigungsniveaus der Falle 22 für Stickoxide zwischen dem ersten vorbestimmten Minimalwert und dem ersten vorbestimmten Maximalwert liegt, die Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide ausgeführt, um die in der Falle 22 absorbierten Stickoxide freizusetzen.
Der anfängliche Augenblick der Regenerierung der Falle 22 kann von Parametern abhängen, wie bestimmten Betriebsbedingungen des Motors 12.
Tatsächlich sind, in bestimmten Fällen, die Betriebsbedingungen des Motors 12 günstig für die Regenerierung der Falle 22, d.h. z.B., dass die Temperatur der Abgase G erhöht ist oder ihre Zusammensetzung günstig für die Freisetzung von absorbierten Stickoxiden ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Falle 22 zu regenerieren, während ihr Sättigungsniveau nicht den ersten vorbestimmten Maximalwert erreicht hat.
Die Regenerierung der Falle 22 besteht insbesondere im Erhöhen der Temperatur der Falle 22, um die Freisetzung von absorbierten Stickoxiden zu erlauben.
Bei der Regenerierung der Falle 22 wird das Ableitungsventil 28 gesteuert, um die Menge der Abgase zu reduzieren, welche die Falle 22 für Stickoxide durchströmt. Quasi gleichzeitig werden die ersten Heizmittel 24 betätigt, um die Temperatur der Falle 22 bis zu ihrer optimalen Regenerierungstemperatur zu erhöhen.
Bei der Regenerierung der Falle 22 können sich zwei Fälle ergeben.
Im ersten Fall ist die Menge der in dem Filter 16 für Partikel gelagerten Partikel größer als die Menge der Partikel, die durch die freigesetzten Stickoxide oxidiert werden kann. So erlaubt das durch die Regenerierung der Falle 22 freigesetzte Stickoxid mindestens teilweise die in dem Filter 16 gelagerten Partikel zu oxidieren, um diesen zumindest teilweise zu regenerieren.
Um die optimale Regenerierungstemperatur der Falle 22 für Stickoxide zu vermindern, kann das Einspritzsystem 26 die erste Menge Q1 der vorbestimmten reduzierenden Substanz einspritzen.
Die reduzierende Substanz kann z.B. der durch den Motor 12 benutzte Kraftstoff sein.
Im zweiten Fall ist die Menge der in dem Filter 16 für Partikel gelagerten Partikel kleiner als die Menge der Partikel, die durch die freigesetzten Stickoxide oxidiert werden kann.
Das Einspritzsystem kann dann eine zweite Menge Q2 von reduzierender Substanz einspritzen, welche die optimale Regenerierungstemperatur der Falle 22 zu vermindern erlaubt und welche auch erlaubt, teilweise das freigesetzte Stickstoffdioxid zu Stickstoff N₂ zu reduzieren. Die Stickoxide, die nicht reduziert wurden, erlauben dann die Oxidation der in dem Filter 16 für Partikel gelagerten Partikel.
Ein derartiges Verfahren erlaubt die zusätzliche Zufuhr von Energie zu minimieren, sowie die Menge der schadstofihaltigen Substanzen, die in die Atmosphäre ausgestoßen werden.
Der Wert der zweiten Menge Q2 der reduktiven Substanz hängt von der Menge der in der Falle 22 für Stickoxide absorbierten Stickoxide und von der Menge der in dem Filter 16 für Partikel gelagerten Partikel ab. So kann die zweite Menge Q2 ausgehend von dem Wert des Sättigungsniveaus der Falle 22 bestimmt werden, gemessen durch die Messmittel 30 und dem Wert des Ladungsniveaus des Filters 16 für Partikel, bestimmt durch Mittel 32.
Das Verfahren zur Steuerung gemäß der Erfindung erlaubt so die zusätzliche Zufuhr von Energie für die Regenerierung des Filters 16 für Partikel zu reduzieren, ja sogar zu verhindern. Ferner erlaubt es, die Zufuhr von zusätzlicher Energie für die Regenerierung der Falle 22 für Stickoxide zu optimieren.
Tatsächlich erlauben die Mittel zum Reduzieren des Stroms der Abgase in der Hauptleitung 14, die Zufuhr von Hitze durch die ersten Heizmittel 24 zu minimieren, sowie die eventuelle Zufuhr einer reduzierenden Substanz durch das Einspritzsystem 26.
Das Einspritzsystem 26 erlaubt, abhängig von der Menge der in der Falle 22 absorbierten Stickoxide und von der Menge der in dem Filter 16 für Partikel eingelagerten Partikel, präzise die erste Menge Q1 oder die zweite Menge Q2 von reduzierender Substanz einzuspritzen, um die optimale Regenerierungstemperatur der Falle 22 zu vermindern. So wird die Menge der zusätzlichen Energie für die Regenerierung des Filters 16 für Partikel und der Falle 22 für Stickoxide minimiert.

Claims

System zur Behandlung (10) von Abgasen (G) eines Verbrennungsmotors (12), insbesondere eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors mit magerem Gemisch, von dem Typ, der einen Partikelfilter (16) aufweist, der in einer Hauptabgasleitung (14) angebracht ist, in welcher die Abgase (G) des Motors strömen, eine Falle (22) für Stickoxide, angebracht stromaufwärts des Filters (16) für Partikel, damit die bei der Regenerierung der Falle (22) freigesetzten Stickoxide die Verbrennung von Partikeln begünstigen, wobei das System zur Behandlung (10) erste Heizmittel (24) für Abgase umfasst, die stromaufwärts der Falle (22) für Stickoxide liegen, um ihre Temperatur auf eine optimale Regenerierungstemperatur zu erhöhen, Mittel zum Reduzieren des Durchsatzes der Abgase (G) in der Hauptleitung (14), welche stromaufwärts der ersten Heizmittel (24) liegen, um die Menge der Abgase (G), welche die Falle (22) für Stickoxide bei der Regenerierung der Falle (22) für Stickoxide durchströmt, zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Reduzieren des Durchsatzes der Abgase (G) in der Hauptleitung eine Nebenleitung (15) für den Durchsatz von Abgasen aufweisen, die von der Hauptleitung (14) abzweigt und in welcher der Durchsatz der Abgase (G) über ein gesteuertes Ableitungsventil (28) gesteuert wird, welches erlaubt, wenn die Falle (22) für Stickoxide die Stickoxide absorbiert, den Durchgang der Abgase (G) in die Nebenleitung (15) zu blockieren und welche erlaubt, bei der Regenerierung der Falle (22) für Stickoxide, den Strom der Abgase (G) auf jede der beiden Leitungen (14, 15) aufzuteilen, um den Strom der Abgase (G) zu reduzieren, welcher die Falle (22) für Stickoxide durchströmt.
System zur Behandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Einspritzsystem (26) für reduzierende Substanz umfasst, welches stromaufwärts der Falle (22) für Stickoxide in der Hauptleitung (14) liegt und welches geeignet ist, eine vorbestimmte Menge (Q von reduktiver Substanz einzuspritzen, bei der Regenerierung der Falle (22), insbesondere um seine optimale Regenerierungstemperatur zu vermindern.
System zur Behandlung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (26) stromabwärts der Mittel zum Reduzieren des Stroms der Abgase (G) in der Hauptleitung (14) liegt.
System zur Behandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (16) für Partikel zweite Heizmittel aufweist, welche die Temperatur der in dem Filter (16) gelagerten Partikel erhöhen und ihre Verbrennung begünstigen.
System zur Behandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Messmittel (30) für die Konzentration von Stickoxiden in den Abgasen (G) stromabwärts der Falle (22) für Stickoxide aufweist, welche dem Wert des Sättigungsniveaus der Falle (22) für Stickoxide entspricht.
System zur Behandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel (32) zum Bestimmen des Werts des Ladungsniveaus des Partikelfilters (16) enthält.
Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Behandlung (10) der Abgase (G) eines Verbrennungsmotors (12), insbesondere eines Dieselmotors oder eines Benzinmotors mit magerem Gemisch, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Wert des Sättigungsniveaus der Falle (22) für Stickoxide zwischen einem vorbestimmten ersten Minimalwert und einem vorbestimmten ersten Maximalwert enthalten ist, die Regenerierung der Falle (22) für Stickoxide ausgeführt wird, um die in der Falle (22) absorbierten Stickoxide freizusetzen.
Verfahren zur Steuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, in Kombination mit Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bei der Regenerierung der Falle (22) für Stickoxide, das Ableitungsventil (28) gesteuert wird, um die Menge der Abgase zu reduzieren, welche die Falle (22) für Stickoxide durchqueren und dadurch, dass die ersten Heizmittel (24) betätigt werden, um die Temperatur der Falle (22) bis zu einer optimalen Regenerierungstemperatur der Falle (22) für Stickoxide zu erhöhen.
Verfahren zur Steuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, in Kombination mit den Ansprüchen 6 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (26) die vorbestimmte Menge (Q von reduzierender Substanz einspritzt, welche einer ersten vorbestimmten Menge (Q1) entspricht, welche erlaubt, die optimale Regenerierungstemperatur der Falle (22) für Stickoxide zu vermindern, ohne die freigesetzten Stickoxide zu reduzieren.
Verfahren zur Steuerung nach Anspruch 9, in Kombination mit den Ansprüchen 6 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (22) die vorbestimmte Menge (Q von reduzierender Substanz einspritzt, welche einer zweiten vorbestimmten Menge (Q2) entspricht, die erlaubt, die optimale Regenerierungstemperatur der Falle (22) für Stickoxide zu vermindern und mindestens teilweise die freigesetzten Stickoxide zu reduzieren.