[go: up one dir, main page]

EP1596046A1 - Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters - Google Patents

Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters Download PDF

Info

Publication number
EP1596046A1
EP1596046A1 EP04102116A EP04102116A EP1596046A1 EP 1596046 A1 EP1596046 A1 EP 1596046A1 EP 04102116 A EP04102116 A EP 04102116A EP 04102116 A EP04102116 A EP 04102116A EP 1596046 A1 EP1596046 A1 EP 1596046A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
cylinders
exhaust
treatment device
gas treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04102116A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Evangelos Karvounis
Daniel Roettger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to EP04102116A priority Critical patent/EP1596046A1/de
Publication of EP1596046A1 publication Critical patent/EP1596046A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0082—Controlling each cylinder individually per groups or banks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/08—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for treating the exhaust gases a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a corresponding method.
  • the present invention is accordingly based on the object of efficiency to improve the emission control, but at the same time the regeneration a diesel particulate filter should not be affected.
  • the improved exhaust gas purification is achieved in that in addition to the preferably consisting of an oxidation catalyst and a diesel particulate filter Exhaust treatment device, hereinafter referred to as “primary exhaust treatment device” is designated, provided a second exhaust treatment device hereinafter referred to as “secondary exhaust treatment device” is and which is arranged closer to the Zylinderauslisterventilen.
  • second exhaust treatment device is preferably in the flow direction still arranged in front of an exhaust gas turbocharger.
  • the engine having divided for different cylinders exhaust paths, and that only the exhaust gases a first cylinder group of an additional exhaust gas purification by the secondary exhaust treatment device be subjected to, whereas the exhaust gases a second cylinder group past the secondary exhaust gas treatment device become.
  • This arrangement opens up the possibility, as part of the regeneration phase only one post-injection for the cylinders of the second cylinder group provided so that the corresponding exhaust gas with increased enthalpy is fed directly to the primary exhaust treatment device.
  • a post-injection in the cylinder of the first cylinder group is preferably avoided, since this is only an undesirable increase in temperature in the secondary exhaust gas treatment device would affect the fuel economy and damage to the secondary exhaust treatment device can lead.
  • sensors can be used which Allow conclusions on the combustion process.
  • These can be integrated cylinder pressure sensors (Arrangement in, for example, the glow plug, the cylinder head gasket or individual) or acceleration sensors (e.g., knock sensors).
  • the adjustments the individual injection quantities or injection curves for each cylinder bank can by means of a suitable (feedback) regulation by a Motor control can be achieved.
  • the single FIGURE shows a schematic diagram of an exhaust treatment system according to the invention.
  • the internal combustion engine shown schematically in the figure 10, which in the specific embodiment is a six-cylinder diesel engine has two rows of cylinders 12 and 14 in V configuration.
  • the exhaust gases from the exhaust valves of the two rows of cylinders are first collected via two separate exhaust manifolds 24, 26, located in front of an exhaust gas turbocharger 32 merge to a common exhaust path 22 for all cylinders.
  • the exhaust gas turbocharger 32 has a turbine located in the exhaust gas flow, on the rotation in a known manner, the intake air is additionally compressed (The inlet branch is not shown in the figure).
  • a total of 30th characterized primary exhaust gas treatment device provided which is an oxidation catalyst 16 (in this case, a conventional three-way catalyst) and a diesel particulate filter disposed immediately downstream of the flow direction 18 (DPI, diesel particulate filter) has.
  • the diesel particulate filter 18 decreases the soot particles in the exhaust gas.
  • a regeneration phase initiated, within which the accumulated soot particles are burned.
  • the time of regeneration can be determined from measured values (eg. B. based on a pressure drop across the particulate filter) or engine operating parameters with regeneration being preferred only in certain, particularly suitable engine operating conditions is performed.
  • the temperature of the primary exhaust treatment device 30 is greatly increased. This happens - like out the prior art known in principle - characterized in that a post-injection is made of fuel into the cylinder, through which the primary exhaust gas treatment device 30 supplied exhaust gases an increased proportion of unoxidized Have hydrocarbons. These are then in the oxidation catalyst 16 oxidized. The released heat of combustion then heats up the diesel particulate filter 18 arranged directly downstream in the exhaust path and leads to combustion of soot deposits.
  • the primary exhaust gas treatment device 30 only after the exhaust gas turbocharger 32 can be located at low combustion modes Exhaust gas temperatures sufficient catalyst temperature and thus a sufficient exhaust gas purification by the oxidation catalyst 16 is not always ensured because the exhaust gases cool on the long exhaust path, this Effect is further enhanced by the interposed exhaust gas turbocharger 32. Therefore, partial flows of the exhaust gases to support the oxidation catalyst 16 by a - usually smaller dimensioned - additional oxidation catalyst 20, also known as pre-turbine catalytic converter (PTC, pre turbine catalist, PTC) is purified.
  • PTC pre turbine catalist
  • a Post-injection causes only in the cylinder of the left bank of cylinders 12, so that the resulting exhaust gases with an increased content unburned Hydrocarbons past the additional oxidation catalyst 20 be and as desired first in the oxidation catalyst 16 of the primary exhaust treatment device 30 are oxidized.
  • the injection of the other Cylinder bank 14 as far as possible to remain unchanged, the combustion process in the cylinder bank 12, however, influenced by the post-injection is, is by the engine control a corresponding adjustment of the injection to compensate for irregularities in the engine run performed. there can the injection quantities and times for both cylinder rows 12, 14 adapted be, for. B.
  • the injection quantity in the main injection in the cylinder bank 12 be shortened slightly to the condition caused by the post-injection increased combustion energy (eg., Due to fuel residues, the remain in the cylinder after the discharge stroke).
  • This adaptation can be either through fixed, stored in a table memory intervention done in the injection control.
  • an unround engine can also for example, detected by a high-resolution crankshaft angle sensor and compensated under a feedback scheme.
  • the cylinders are whole Series 12 can not be additionally catalysed
  • the number of not addition Catalysed cylinders can also be reduced to the effect of additional To improve exhaust gas purification.
  • the exhaust gas flow from the two rear cylinders of the left Cylinder row 12 additionally cleaned so that only one cylinder for Carrying out the post-injection remains.
  • a combustion is prevented, so that the entire unburned Mixture of the primary exhaust treatment device 30 are supplied can.
  • Such deactivation of combustion is of course also for more than one cylinder possible as long as engine operation is properly maintained can be.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Es wird eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Behandlung der Abgase eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors (10) - insbesondere eines Dieselmotors mit einem Abgasturbolader (32) und einem hinter dem Turbolader vorgesehen Oxidationskatalysator (16) mit anschließendem Dieselpartikelfilter (18) - vorgeschlagen, bei der bzw. bei dem zur Verbesserung der Wirksamkeit der Abgasreinigung ein vor dem Turbolader (32) angeordneter zusätzlicher Oxidationskatalysator (20) vorgesehen ist. Um zu ermöglichen, daß der für die Regeneration des Dieselpartikelfilters (18) nacheingespritzte Kraftstoff nicht bereits in dem zusätzlichen Oxidationskatalysator (20) aufoxidiert wird, werden nur die Abgase einer ersten Zylindergruppe (14) über diesen Oxidationskatalysator geleitet und nur die Abgase der verbleibenden Zylinder (12) an dem zusätzlichen Oxidationskatalysator (20) vorbeigeleitet. Um dabei Ungleichförmigkeiten im Motorlauf zu vermeiden, werden die Einspritzmengen durch die Motorsteuerung entsprechend angepaßt. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Behandlung der Abgase eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein entsprechendes Verfahren.
Im Zuge fortschreitender Bemühungen zur Verbesserung der Kraftstoffausnutzung ist insbesondere bei Dieselmotoren die Tendenz zu beobachten, daß bei neuartigen Verbrennungsmodi die CO- und HC-Emissionen im unbehandelten Abgas ansteigen, wohingegen die Abgastemperatur am Zylinderauslaß sinkt. Konventionelle Oxidationskatalysatoren (z. B. Dreiwegekatalysatoren) müssen - wie allgemein bekannt - in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben werden, damit eine effiziente Umsetzung der Abgasschadstoffbestandteile (wie HC oder CO) stattfinden kann. Diese Temperaturen werden jedoch insbesondere dann, wenn der Oxidationskatalysator in Abgasströmungsrichtung hinter einem AbgasTurbolader angeordnet ist, nicht mehr ohne weiteres erreicht, so daß in diesem Falle keine optimale Abgasreinigung mehr möglich ist und das Anspringverhalten des Oxidationskatalysators nach dem Motorstart verschlechtert ist. Eine zusätzliche - z. B. elektrische - Heizung des Oxidationskatalysators ist zwar grundsätzlich möglich, erhöht jedoch den konstruktiven Aufwand und verschlechtert die Gesamtenergieausnutzung. Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Katalysatoreffizienz ist eine Anordnung des Oxidationskatalysators näher an den Zylindern. Eine derartige Maßnahme kommt jedoch - insbesondere bei einem Dieselmotor mit Abgasturbolader - aus verschiedenen Gründen regelmäßig nicht in Betracht, u.a. aufgrund mangelnden Bauraums oder der Gefahr einer Überhitzung. Außerdem wird es bei Dieselmotoren aufgrund verschärfter Abgasnormen zunehmend erforderlich, zusätzlich einen Partikelfilter (DPF, diesel particulate filter) im Abgasweg anzuordnen, der aus verschiedenen Gründen ebenfalls nicht in der Nähe der Zylinder - erst recht nicht vor einem Abgasturbolader - angeordnet werden kann. Ein derartiger Partikelfilter ist in bekannten Abgasbehandlungsanordnungen unmittelbar hinter einem Oxidationskatalysator vorgesehen. Um eine regelmäßige Regeneration, d. h. Verbrennung der im Filter angesammelten Rußpartikel, zu initiieren, wird bei bekannten Partikelfilteranordnungen der Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe im Abgas und somit die Abgasenthalpie durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in die Zylinder erhöht. Dies führt dann im Oxidationskatalysator zu einer verstärkten Oxidation und somit zu einer Abgastemperaturerhöhung, die sich auf den Partikelfilter fortsetzt und dort eine Regeneration einleitet. Insgesamt ist es also in der Regel nicht möglich, den Oxidationskatalysator zusammen mit dem Partikelfilter in unmittelbarer Nähe zu den Zylindern - insbesondere noch vor einem Abgasturbolader - anzuordnen. Mit einer zylinderfernen Anordnung können jedoch die notwendigen Abgasreinigungsraten in vielen Fällen nicht erzielt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, die Effizienz der Abgasreinigung zu verbessern, wobei aber gleichzeitig die Regeneration eines Dieselpartikelfilters nicht beeinträchtigt werden soll.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die verbesserte Abgasreinigung wird dadurch erzielt, daß zusätzlich zu der vorzugsweise aus einem Oxidationskatalysator und einem Dieselpartikelfilter bestehenden Abgasbehandlungseinrichtung, die nachfolgend als "Primärabgasbehandlungseinrichtung" bezeichnet wird, eine zweite Abgasbehandlungseinrichtung vorgesehen ist, die nachfolgend als "Sekundärabgasbehandlungseinrichtung" bezeichnet wird und die näher an den Zylinderauslaßventilen angeordnet ist. Insbesondere ist die Sekundärabgasbehandlungseinrichtung bevorzugt in Strömungsrichtung noch vor einem Abgasturbolader angeordnet. Hierdurch werden der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung heißere Abgase zugeführt, als dies bei der Primärabgasbehandlungseinrichtung möglich wäre, wodurch eine effizientere Abgasreinigung und ein besseres Anspringverhalten erzielt wird. Allerdings führt eine derartige Sekundärabgasbehandlungseinrichtung zu einem Problem bei der Regeneration eines Partikelfilters: Die in diesem Falle gewünschten erhöhten Kohlenwasserstoffanteile im Abgas würden bereits von der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung mit hohen Konvertierungsraten aufoxidiert, so daß die erforderl i-che Temperaturerhöhung am Primäroxidationskatalysator ausbliebe.
Vor diesem Hintergrund ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß der Motor für verschiedene Zylinder geteilte Abgaswege aufweist, und daß nur die Abgase einer ersten Zylindergruppe einer zusätzlichen Abgasreinigung durch die Sekundärabgasbehandlungseinrichtung unterzogen werden, wohingegen die Abgase einer zweiten Zylindergruppe an der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung vorbeigeführt werden. Diese Anordnung eröffnet die Möglichkeit, im Rahmen der Regenerationsphase lediglich eine Nacheinspritzung für die Zylinder der zweiten Zylindergruppe vorzusehen, so daß das entsprechende Abgas mit erhöhter Enthalpie direkt der Primärabgasbehandlungseinrichtung zugeführt wird. Eine Nacheinspritzung in die Zylinder der ersten Zylindergruppe wird dagegen bevorzugt vermieden, da dies lediglich zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung in der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung führen würde, die die Kraftstoffausnutzung beeinträchtigt und zu einer Beschädigung der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung führen kann. Im Normalbetrieb - d. h. im vorliegenden Falle der Betrieb außerhalb der Regenerationsphase - werden zwar lediglich die Abgase der ersten Zylindergruppe durch die Sekundärabgasbehandlungseinrichtung zusätzlich gereinigt; dies reicht jedoch in vielen Fällen bereits aus, um die Abgasreinigung in dem erforderlichen Maße zu verbessern, da der Primärabgasbehandlungseinrichtung dann Abgase zugeführt werden können, die im Hinblick auf ihren CO- und HC-Gehalt dem Rohemissionsniveau bei herkömmlicher Verbrennung entsprechen.
Bei einem Verbrennungsmotor mit V-förmiger Zylinderanordnung bietet es sich konstruktiv an, die Sekundärabgasbehandlungseinrichtung im Abgaskrümmer für eine Zylinderreihe vorzusehen, wohingegen im Abgaskrümmer der anderen Zylinderreihe keine zusätzliche Abgasbehandlungseinrichtung vorgesehen ist. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, jede beliebige Anzahl von Zylindern in der ersten und der zweiten Zylindergruppe vorzusehen; insbesondere ist es auch denkbar, daß lediglich die Abgase eines einzelnen Zylinders an der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung vorbei geführt werden, wobei dieser Einzelzylinder dann zur Erzeugung des enthalpiereichen Abgases für die Regeneration eingesetzt wird, wobei die Abgase der übrigen Zylinder zusätzlich gereinigt werden können. Zu diesem Zwecke kann es auch vorgesehen sein, daß mehrere, räu m-lich voneina nder getrennte Sekundärabgasbehandlungseinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise zwei derartige Einrichtungen für beide Zylinderreihen eines V-Motors, wobei dann beispielsweise die Abgase eines einzelnen Zylinders einer Reihe erst hinter der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung in den Abgaskrümmer eingespeist werden, so daß für diesen Zylinder die jeweilige Sekundärabgasbehandlungseinrichtung umgangen wird.
Um Ungleichförmigkeiten im Motorlauf in der Regenerationsphase trotz unterschiedlicher Einspritzstrategien für beide Zylindergruppen zu vermeiden, müssen die Mitteldrücke aller Zylinder zumindest näherungsweise synchronisiert bzw. ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck können Sensoren verwendet werden, die Schlüsse auf den Verbrennungsablauf zulassen. Dies können integrierte Zylinderdrucksensoren (Anordnung z.B. in der Glühkerze, der Zylinderkopfdichtung oder individuell) oder Beschleunigungssensoren (z.B. Klopfsensoren) sein. Die Anpassungen der für jede Zylinderbank individuellen Einspritzmengen bzw. Einspritzverläufe können mit Hilfe einer geeigneten (rückgekoppelten) Regelung durch eine Motorsteuerung erreicht werden. Es ist jedoch auch weiterhin möglich, die Einspritzungen ausschließlich mittels Steuer-Kennfeldern zu kontrollieren, wie bei verschiedenen Steuerungen nach dem Stand der Technik bekannt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsanordnung. Der in der Figur schematisch dargestellte Verbrennungsmotor 10, bei dem es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um einen Sechszylinder-Dieselmotor handelt, weist zwei Zylinderreihen 12 und 14 in V-Konfiguration auf. Die Abgase aus den Auslaßventilen der beiden Zylinderreihen werden zunächst über zwei getrennte Abgaskrümmer 24, 26 gesammelt, die sich vor einem Abgasturbolader 32 zu einem gemeinsamen Abgasweg 22 für sämtliche Zylinder vereinigen. Der Abgasturbolader 32 weist eine im Abgasstrom befindliche Turbine auf, über deren Rotation in bekannter Weise die Einlaßluft zusätzlich komprimiert wird (der Einlaßzweig ist in der Figur nicht dargestellt).
In Strömungsrichtung hinter dem Abgasturbolader 32 ist eine insgesamt mit 30 gekennzeichnete Primärabgasbehandlungseinrichtung vorgesehen, die einen Oxidationskatalysator 16 (in diesem Falle ein konventioneller Dreiwegekatalysator) sowie einen unmittelbar in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Dieselpartikelfilter 18 (DPI, diesel particulate filter) aufweist. Der Dieselpartikelfilter 18 nimmt die im Abgas befindlichen Rußpartikel auf. Um einem Zusetzen des Partikelfilters 18 und einem damit verbundenen Druckverlust entgegenzuwirken, wird in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise in regelmäßigen Abständen von einer (nicht näher dargestellten) elektronischen Motorsteuerung eine Regenerationsphase initiiert, innerhalb derer die angesammelten Rußpartikel verbrannt werden. Der Zeitpunkt der Regeneration kann aus Meßwerten festgelegt werden (z. B. anhand eines Druckabfalls über dem Partikelfilter) oder aus Motorbetriebsparametern abgeschätzt werden, wobei die Regeneration bevorzugt nur in bestimmten, besonders geeigneten Motorbetriebszuständen durchgeführt wird.
Zur Einleitung der Regeneration ist es erforderlich, daß die Temperatur der Primärabgasbehandlungseinrichtung 30 stark erhöht wird. Dies geschieht - wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt - dadurch, daß eine Nacheinspritzung von Treibstoff in die Zylinder vorgenommen wird, durch die die der Primärabgasbehandlungseinrichtung 30 zugeführten Abgase einen erhöhten Anteil unoxidierter Kohlenwasserstoffe aufweisen. Diese werden dann in dem Oxidationskatalysator 16 oxidiert. Die dabei freiwerdende Verbrennungswärme heizt dann den unmittelbar im Abgasweg nachfolgend angeordneten Dieselpartikelfilter 18 auf und führt zu einer Verbrennung der Rußablagerungen.
Da aufgrund ihres relativ großen Raumbedarfs (und aus anderen, z. B. thermischen Gründen) die Primärabgasbehandlungseinrichtung 30 erst hinter dem Abgasturbolader 32 angeordnet werden kann, ist bei Verbrennungsmodi mit niedrigen Abgastemperaturen eine ausreichende Katalysatortemperatur und damit eine ausreichende Abgasreinigung durch den Oxidationskatalysator 16 nicht immer gewährleistet, da die Abgase auf dem langen Abgasweg abkühlen, wobei dieser Effekt durch den zwischengeschalteten Abgasturbolader 32 noch verstärkt wird. Daher werden Teilströme der Abgase zur Unterstützung des Oxidationskatalysators 16 durch einen - in der Regel kleiner dimensionierten - zusätzlichen Oxidationskatalysator 20, der auch als Vor-Turbinen-Katalysator (PTC, pre turbine catalist, PTC) bezeichnet wird, gereinigt. Dieser ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich im Abgasweg 26 der rechten Zylinderreihe 14 angeordnet, so daß die Abgase der linken Zylinderreihe 12 an dem Oxidationskatalysator 20 vorbeigeführt werden. Obwohl der Oxidationskatalysator 20 nur einen Teil der Abgase reinigt, kann hierdurch bereits eine deutliche Verbesserung der Gesamtabgasreinigung am Abgasendrohr sowie des Anspringverhaltens erzielt werden.
Zur Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 wird von der Motorsteuerung eine Nacheinspritzung lediglich in die Zylinder der linken Zylinderreihe 12 veranlaßt, so daß die dadurch entstehenden Abgase mit einem erhöhten Gehalt unverbrannter Kohlenwasserstoffe an dem zusätzlichen Oxidationskatalysator 20 vorbeigeführt werden und wie gewünscht erst in dem Oxidationskatalysator 16 der Primärabgasbehandlungseinrichtung 30 aufoxidiert werden. Da die Einspritzung der anderen Zylinderreihe 14 soweit wie möglich unverändert bleiben soll, der Verbrennungsvorgang in der Zylinderreihe 12 durch die Nacheinspritzung jedoch beeinflußt wird, wird durch die Motorsteuerung eine entsprechende Anpassung der Einspritzung zum Ausgleich von Ungleichförmigkeiten im Motorlauf durchgeführt. Dabei können die Einspritzmengen und -zeiten für beide Zylinderreihen 12, 14 angepaßt werden, z. B. kann die Einspritzmenge bei der Haupteinspritzung in die Zylinderreihe 12 etwas verkürzt werden, um der durch die Nacheinspritzung bedingten vergrößerten Verbrennungsenergie (z. B. aufgrund von Kraftstoffresten, die nach dem Ausstoßhub im Zylinder verbleiben) Rechnung zu tragen. Diese Anpassung kann entweder durch feste, in einem Tabellenspeicher abgelegte Intervention in die Einspritzsteuerung erfolgen. Alternativ kann ein unrunder Motorlauf auch beispielsweise durch einen hoch auflösenden Kurbelwellenwinkelsensor erfaßt und im Rahmen einer Rückkopplungsregelung ausgeglichen werden.
Wenngleich im bislang beschriebenen Ausführungsbeispiel die Zylinder einer ganzen Reihe 12 nicht zusätzlich katalysiert werden, kann die Anzahl der nicht zusätzlich katalysierten Zylinder auch reduziert werden, um die Wirkung der zusätzlichen Abgasreinigung zu verbessern. Bei einem Motor mit V-Anordnung könnte beispielsweise durch einen weiteren Oxidationskatalysator 28 (in der Zeichnung gestrichelt dargestellt) der Abgasstrom aus den beiden hinteren Zylindern der linken Zylinderreihe 12 zusätzlich gereinigt werden, so daß lediglich ein Zylinder zur Durchführung der Nacheinspritzung verbleibt. Es ist grundsätzlich denkbar, daß bei diesem Zylinder in der Regenerationsphase durch Veränderung der Ventilsteuerung eine Verbrennung unterbunden wird, so daß das gesamte unverbrannte Gemisch der Primärabgasbehandlungseinrichtung 30 zugeführt werden kann. Eine derartige Deaktivierung der Verbrennung ist selbstverständlich auch für mehr als einen Zylinder möglich, solange der Motorbetrieb ordnungsgemäß aufrechterhalten werden kann.
Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand eines Dieselmotors 10 mit einem Abgasturbolader 32 beschrieben wurde, kann die erfindungsgemäße Idee auch in Zusammenhang mit anderen Abgasreinigungseinrichtungen, die einer regelmäßigen Regeneration bedürfen, und bei anderen Motortypen mit oder ohne Abgasturbolader eingesetzt werden, beispielsweise auch bei Motoren mit Abgasrückführung.

Claims (9)

  1. Anordnung zur Behandlung der Abgase eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors (10), bei dem eine Primärabgasbehandlungsreinrichtung (30) in einem gemeinsamen Abgasweg (22) für sämtliche Zylinder angeordnet ist, die periodisch auf Veranlassung einer Motorsteuerung durch Veränderung der Kraftstoffeinspritzung einer Regeneration durch Erhöhung der Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas bzw. der Abgasenthalpie unterzogen wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Zylinder in eine erste (14) und eine zweite (12) Zylindergruppe unterteilt sind, daß in Strömungsrichtung vor der Primärabgasbehandlungseinrichtung (30) wenigstens eine Sekundärabgasbehandlungseinrichtung (20) vorgesehen ist, über die die Abgase aus der ersten Zylindergruppe (14) geführt werden und anschließend in den gemeinsamen Abgasweg (22) geführt werden, und daß die Abgase aus der zweiten Zylindergruppe (12) an der Sekundärabgasbehandlungseinrichtung (20) vorbei in den gemeinsamen Abgasweg (22) für sämtliche Zylinder geführt werden.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       im gemeinsamen Abgasweg (22) für sämtliche Zylinder ein Abgasturbolader (32) angeordnet ist, und daß die Sekundärabgasbehandlungseinrichtung (20) in Strömungsrichtung vor und die Primärabgasbehandlungseinrichtung (30) in Strömungsrichtung hinter dem Abgasturbolader (32) angeordnet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       der Verbrennungsmotor (10) als Dieselmotor ausgebildet ist, und daß die Primärabgasbehandlungseinrichtung (30) einen Oxidationskatalysator (16) und einen in Strömungsrichtung unmittelbar hinter diesem angeordneten Partikelfilter (18), der regelmäßig einer Regeneration zur Verbrennung der Rußpartikel bedarf, aufweist.
  4. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Sekundärabgasnachbehandlungseinrichtung (20) als Oxidationskatalysator ausgebildet ist.
  5. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Zylinder des Verbrennungsmotors V-förmig in zwei Zylinderreihen (12, 14) mit für jede Reihe separaten Abgaskrümmern (24, 26) angeordnet sind, die sich in Strömungsrichtung vor dem Abgasturbolader (32) zu dem gemeinsamen Abgasweg (22) für sämtliche Zylinder vereinigen, wobei die Sekundärabgasbehandlungseinrichtung (20) im Abgasströmungsweg des Abgaskrümmers einer Zylinderreihe (26) in räumlicher Nähe zu den Zylindern angeordnet ist.
  6. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Motorsteuerung derart ausgebildet ist, daß zur Durchführung einer Regeneration eine Nacheinspritzung in die zweite Zylindergruppe (12) veranlaßt wird.
  7. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Motorsteuerung derart ausgebildet ist, daß während des Regenerationsvorganges die Mitteldrücke bei den Verbrennungsvorgängen sowohl in den Zylindern der ersten als auch der zweiten Zylindergruppe (12,14) derart aneinander angepaßt werden, daß ein gleichmäßiger Motorlauf gewährleistet ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       einzelnen oder sämtlichen Zylindern Druck- und/oder Klopfsensoren zugeordnet sind, und daß die Motorsteuerung derart ausgebildet ist, daß die Einspritzmengen und/oder die Einspritzzeiten anhand der Ausgangssignale der Sensoren derart geregelt werden, daß auch im Regenerationsbetrieb der Mitteldruck sämtlicher Zylinder im Wesentlichen gleich ist.
  9. Verfahren zum Betrieb einer Abgasbehandlungsanordnung, die nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       zur Regeneration der Primärabgasbehandlungseinrichtung (30) in den Zylindern der zweiten Zylindergruppe (12) eine Veränderung der Einspritzung derart erfolgt, daß die Kohlenwasserstoffkonzentration bzw. die Enthalpie des der Primärabgasbehandlungseinrichtung (30) zugeführten Abgases vergrößert werden, während die Einspritzung in die Zylinder der ersten Zylindergruppe (14) lediglich dahingehend angepaßt wird, daß Ungleichförmigkeiten im Motorlauf vermieden werden.
EP04102116A 2004-05-14 2004-05-14 Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters Withdrawn EP1596046A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04102116A EP1596046A1 (de) 2004-05-14 2004-05-14 Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04102116A EP1596046A1 (de) 2004-05-14 2004-05-14 Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1596046A1 true EP1596046A1 (de) 2005-11-16

Family

ID=34929093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04102116A Withdrawn EP1596046A1 (de) 2004-05-14 2004-05-14 Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1596046A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0802315A2 (de) * 1996-04-19 1997-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschine
DE19827420A1 (de) * 1996-12-20 1999-12-23 Daimler Chrysler Ag Neue Regelstrategie für einen NOx-Speicher
US20030131588A1 (en) * 2000-02-09 2003-07-17 Eberhard Schnaibel Desulphurisation of a storage catalytst by heating
EP1353046A1 (de) * 2002-04-09 2003-10-15 Nissan Motor Co., Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
US20040013580A1 (en) * 2001-11-06 2004-01-22 Rolf Bruck Open filter body with improved flow properties
DE10243270A1 (de) * 2002-09-18 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Reinigung deren Abgase

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0802315A2 (de) * 1996-04-19 1997-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschine
DE19827420A1 (de) * 1996-12-20 1999-12-23 Daimler Chrysler Ag Neue Regelstrategie für einen NOx-Speicher
US20030131588A1 (en) * 2000-02-09 2003-07-17 Eberhard Schnaibel Desulphurisation of a storage catalytst by heating
US20040013580A1 (en) * 2001-11-06 2004-01-22 Rolf Bruck Open filter body with improved flow properties
EP1353046A1 (de) * 2002-04-09 2003-10-15 Nissan Motor Co., Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
DE10243270A1 (de) * 2002-09-18 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Reinigung deren Abgase

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1428993B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors
DE10066237B4 (de) Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine
EP3502428A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102005017099A1 (de) Regenerierung eines schadstoffarmen Dieselpartikelfilters (DPF)
DE102008007784A1 (de) Parallel-sequentielles Turboladen für verbesserte Abgastemperatursteuerung
DE102013209236A1 (de) Motorsystem und verfahren zum betrieb eines motors mit direkteinspritzung
DE102011007364A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters bei einem Y-Abgassystem
EP3412880A1 (de) Verfahren zum regenerieren eines partikelfilters in der abgasanlage eines verbrennungsmotors sowie verbrennungsmotor
DE102016214951A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine
DE102012003310A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufheizung eines Abgaskatalysators
DE19853119C2 (de) Brennkraftmaschine mit einem Einlaßsystem und einem Auslaßsystem
DE102008000159A1 (de) Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE4325307C2 (de) Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine
DE19923299A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP0527362B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Stickoxidausstosses von Verbrennungsmotoren
DE102006028436A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsanlage
EP1682754B1 (de) Mehrzylindrige brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer mehrzylindrigen brennkraftmaschine
EP1612392B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10101593B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines mit direkter Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum versehenen Verbrennungsmotors
EP3569850A1 (de) Verfahren zur reduzierung der partikelemissionen bei einem kaltstart eines verbrennungsmotors
DE102007056102B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und eines daran angeschlossenen Abgasnachbehandlungssystems mit einem Partikelfilter und einem SCR-Katalysator
DE602004003034T2 (de) Ein Abgassystem für einen Dieselmotor
EP1596046A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters
DE102012022156B4 (de) Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung in einen Dieselmotor sowie Steuereinrichtung
DE10038458B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20060302