Stand der Technik Entsprechend dem fortschreitenden Kenntnisstand werden zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt gesetzliche Vorgaben, die die Emissionen von Kraftfahrzeugen rcgein, ständig verscharft. Zur Erfüllung dieser Vorgaben werden beispielsweise, neben der Verwendung von entsprechend modifizierten Treibstoffen, feste Partikel mittels Filter aus dem Abgas entfernt.

Besonders Dieselantriebe produzieren große Mengen RuS, wobei der Verdacht besteht, dass Dieselabgase eine Krebs erzeugende Potenz besitzen. So wurden bereits viele Anordnungen zur Behandlung von Dieselabgas vorgeschlagen. Im Allgemeinen bestehen diese Anordnungen aus Filtersystemen, die die partikularen Inhaltsstoffe zurückhalten. Ein effizienter Filter halt hierbei die Rußpartikel, die insbesondere einen Durchmesser von ca. 10 bis 5000 Nanometern aufweisen, wirkungsvoll zuruck.

Die von entsprechenden Filtern zurückgehaltenen Teilchen verursachen jedoch durch Belegung des Filters bzw. seiner Oberflache eine Verringerung des Gasdurchsatzes und bewirken hierdurch einen Anstieg des Filtrationswiderstandes. Dieser Widerstand führt zu einem Mehrverbrauch an Treibstoff bis hin zum Motorstillstand, so dass eine häufige Regeneration vorgesehen werden muss. Die Regeneration erfolgt im Allgemeinen durch eine nahezu rückstandsfreie Verbrennung des gespeicherten RuSes. Die im Dieselabgas vorhandenen Temperaturen von ca. 200°C reichen hierzu in aller Regel nicht aus, so dass zusätzliche Systemhilfen bereitgestellt werden mussen.

Ohne zusätzliche MaSnahmen oxidiert der RuS ab ca. 550 bis 600°C. Durch Kombination des P<ußfilters mit einem Oxidationskatalysator oder durch katalytische Beschichtung des Filters lasst sich die untere Temperaturschwelle fur die RuSoxidation-auf ca. 250 bis 350°C absenken. Jedoch liegen diese Temperaturen fur moderne Dieselmotoren immer noch oberhalb üblicher Abgastemperaturen, so dass temperatursteigernSe MaSnahmen zur sicheren Filterregeneration notwendig sind.

Zur Steigerung der Abgastemperatur werden bislang beispielsweise elektrische Zuheizungen, Mikrowellenheizungen oder innermotorische MaSnahmen vorgesehen, wobei diese beispielsweise aufgrund der erforderlichen hohen Heizleistung gegebenenfalls zusatzliche Batterien erforderlich machen, einen hohen Systemaufwand aufweisen oder die notwendige Temperaturerhöhung nicht sicher gewährleisten können.

So werden bei Nutzkraftwagen zum Teil auch Brenner eingesetzt, wobei mit einer offenen Flamme der Filter freigebrannt wird. Hierbei sind jedoch die Anforderungen bezüglich Temperaturgleichverteilung, Zundbedingungen, Brenngesetz usw. sehr anspruchsvoll, so dass entsprechende Systeme recht aufwendig zu realisieren sind. Weiterhin stellt besonders das Zünden und das Verbrennen mit offener Flamme hohe sicherheitstechnische Anforderungen an das gesamte System.

Diese Abgasfiltersysteme sind demnach insgesamt vergleichsweise aufwendig und/oder gewährleisten keine sichere Temperaturerhöhung zur Regeneration des Partikelfilters in jedem Betriebspunkt.

Vorteile der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es demgegenuber, eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einem Partikelfilter vorzuschlagen, das den systembedingten Aufwand deutlich reduziert und gleichzeitig eine sichere Partikelfilterregeneration in jedem Betriebspunkt gewahrleistet, wobei keine sicherheitstechnischen Risiken entstehen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelost.

Durch die in den Unteransprüchen genannten MaSnahmen sind vorteilhafte Ausfuhrungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfin. dungsgema. 6e Vorrichtung dadurch aus, dass die Vorrichtung einen katalytischen Brenner umfasst, wobei der Brenner zwischen der Brennkraftmaschine und dem Partikelfilter angeordnet ist.

Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung wird Kraftstoff (HC) mit Sauerstoff (02) am Katalysator zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) umgesetzt. Durch die dabei freigesetzte Reaktionswärme wird die Abgastemperatur auf die Regenerationstemperatur angehoben, so dass die Regeneration des Partikelfilters einsetzt.

Vorteilhafterweise entfållt erfindungsgemäS die Bereitstellung eines gut ziind-und brennfahigen Kraftstoffgemisches sowie eine Vorrichtung zum Zunden des Gemisches. Sicherheitstechnische Risiken, die das Zünden sowie das Verbrennen des Kraftstoffgemisches mit sich bringen, entfallen. Das katalytische Material des erfindunssgemäßen Brenners gewährleistet einen Umsatz von Kraftstoff bereits bei Abgastemperaturen von ca. 200°C Vorzugsweise ist zwischen der Brennkraftmaschine und dem katalytischen Brenner eine Kraftstoffzumessvorrichtung angeordnet, so dass Kraftstoff bedarfsgerecht zugeführt wird, d. h. Kraftstoff wird in den Abgasstrom vor dem katalytischen Brenner zugemessen, wenn beispielsweise der Abgasgegendruck einen vorgegebenen Grenzwert erreicht hat. Beispielsweise wird die Kraftstoffzumessung gestoppt, wenn der Filter freigebrannt ist.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kraftstoffzumessvorrichtung eine Kraftstoffzerstreuungseinheit, so dass der zugeführte Kraftstoff vergleichsweise gut mit dem katalytischen Material des Brenners in Kontakt gebracht wird, wobei der zugemessene Kraftstoff vollstandig-umgesetzt und hierdurch die zur Filterregeneration notwendige Warme freigesetzt wird.

Vorteilhafterweise ist eine Steuerung der Kraftstoffzumessvorrichtung vorgesehen, so dass die Kraftstoffzumessung beispielsweise automatisch bei einem vorgegebenem Gegendruck des Abgases erfolgt und wiederum automatisch abschaltet, wenn der Filter freigebrannt ist.

Weiterhin ist eine flexible Anpassung der Kraftstoffzufuhrung möglich, beispielsweise in Abhangigkeit des Abgasstromes und/oder dessen Rußgehaltes.

Vorteilhafterweise umfasst die erfindungsgemä$e Vorrichtung eine Stickoxid-Oxidationseinheit, wobei diese im Abgasstrom vermehrt Stickstoffdioxid (NO2) aus StickstofEmonoxid (NO3 und Sauerstoff (O2) erzeugt. Im nachgeschalteten Partikelfilter erfolgt der umgekehrte Vorgang und das frei gewordene Sauerstoffatom verbrennt den Kohlenstoff des RuSes bereits bei tieferen Abgastemperaturen, so dass eine noch sichere Partikelfilterregeneration gewährleistet wird.

Hierbei ist jedoch bei einer Dieselbrennkraftmaschine zu beachten, dass vergleichsweise schwefelarmer Dieselkrafftstoff verwendet wird, wodurch sich eine nachhaltige Schadigung der Stickoxid-Oxidationseinheit verhindern lasst.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen beschichteten Partikelfilter, was eine weitere Absenkung der unteren Ruioidationstemperatur gewährleistet Die Regeneration an ; sin. er katalytisch beschichteten Wand verlauft verg-leichsweise langsam, so dass vorteilhafterweise die vollständige Umsetzung der entsprechenden Substanzen erfolgt.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung umfassc die Vorrichtung eine Heizvorrichtung. Beispielsweise wird mittels einer elektrischen Beheizung eine sichere Partikelfilterregeneration auch unter schwierigsten Betriebsbedingungen, z. B. beim Kaltstart, bei Schubabschaltung, usw. gewahrleistet. AuBerdem kann der katalytische Brenner vergleichsweise schnell auf eine optimale Betriebstemperatur gebracht werden.

Die vorstehend beschriebene Erfindung gewährleistet eine sichere Partikelfilterregeneration auch unter schwierigsten Verhaltnissen, wie sie bei Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen anzutreffen sind, insbesondere bei schnellen Lastwechseln, unter Kaltstartbedingungen, bei Schubabschaltung oder beim Betrieb mit unterschiedlichen Drehzahlen.

Ausführungsbeispiel Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemägen Vorrichtung zur Abgasbehandlung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der erfindungsge. maSen Vorrichtung mit einer Stickoxid- Oxidationseinheit und einer -Heizvorrichtung und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Weiterbildung der erfindungsgemäen Vorrichtung mit einem beschichteten Partikelfilter.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Abgasbehandlung, wobei Abgas 2 (mit einer Temperatur von ca. 200°C) auf einen katalytischen Brenner 3 trifft und anschlieSend einen Partikelfilter 4 durchströmt. Vor dem katalytischen Brenner 3 wird mittels einer Kraftstoffzumessvorrichtung 5 Kraftstoff zerstreut, so dass das Abgas 2 im katalytischen Brenner 3 aufgrund der Oxidation von Kraftstoff (HC) zu Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) und der hierdurch freigesetzten Warme auf ca. 600°C aufgeheizt wird. Bei diesen Abgastemperaturen reagiert im Partikelfilter 4 der Kohlenstoff (C) des DieselruSes mit dem im Abgas 2 vorhandenen. restlichen Sauerstoff (°2), wobei sich dieser zu Kohlendioxid (C02) verbindet. Hierbei wird Kraftstoff (HC) der Vorrichtung 1 zugefuhrt, beispielsweise nach Erreichen eines-vorgegebenen Abgasgegendrucks, und solange dosiert im Abgasstrom- zerstreut, bis der Partikelfilter 4 freigebrannt ist, wobei auch das Ende der Zufuhrung druckgesteuert erfolgen kann.

In Figur 2 ist eine Weiterbildung der Vorrichtung 1 dargestellt, wobei im Vergleich mit der Vorrichtung aus Figur 1 zusätzlich eine Heizvorrichtung 6 am katalytischen Brenner 3 und eine Stickoxid-Oxidationseinheit 7 zwischen dem katalytischen Brenner 3 und dem Partikelfilter 4 angeordnet ist. Fur bestimmte Betriebsbedingungen des Motors eines Fahrzeugs, wie beispielsweise beim Kaltstart oder bei Schubabschaltung, kann eine zusätzliche Aufheizung des Abgases 2 notwendig werden. So wird mittels der Heizvorrichtung 6, die beispielsweise durch die fahrzeuginternen elektrischen Quellen versorgt wird, wie Batterie oder Lichtmaschine, eine sichere Partikelfilterregeneration auch unter schwierigen Betriebsbedingungen gewahrleistet. Weiterhin kann mittels der Heizvorrichtung 6 der katalytische Brenner 3 bei Bedarf gezielt beheizt werden, so dass eine optimale Oxidation des zuseführten Kraftstoffs gewahrleistet wird.

Mittels der Stickoxid-Oxidationseinheit 7 wird Stickstoffmonoxid (NO) des Abgases 2 zu StiCkstoffdioxid (nez) oxidiert. Es erfolgt vorteilhafterweise eine kontinuierliche Verbrennung der Ru3rückstände im Partikelfilter 4 ab einer Abgastemperatur von ca. 250° C. Der katalytische Brenner wird nur zugeschaltet, wenn diese Temperatur fiber einen langeren Zeitraum hinweg nicht erreicht wurde.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 umfasst im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 statt des Partikelfilters 4 einen beschichteten Partikelfilter 8. Der beschichtete Partikelfilter 8 fasst hierbei die Stickoxid- Oxidationseinheit 7 und den Partikelfilter 4 aus Fig. 2 in einem Bauteil zusammen, so dass im beschichteten Partikelfilter 8 Stickstoffmonoxid (NO) zu stickstoffdioxid (NO2) oxidiert wird, das anschlieSend den Ruß gemäS der nachfolgenden Reaktionsgleichung oxidiert 2NO + C + O2 2NO2 + C => 2NO + CO2. Eine weitere Stickoxid-Behandlung kann bei Bedarf nachgeschaltet werden. Vorteilhafterweise senkt die katalytische Beschichtung auSerdem die für die direkte Oxidation von RuS erforderliche Temperatur.

Der Kraftstoff für den katalytischen Brenner 3 kann be erfindungsgemaSen Abgasfiltersystemen sowohl bevorzugt gasförmig als auch flüssig zugeführt werden. Hierbei kann die Kraftstoffzufuhrung sowohl periodisch als auch kontinuierlich erfolgen.

Bezugszeichenliste : 1 Vorrichtung zur Abgasbehandlung 2 Abgas 3 katalytischer Brenner 4 Partikelfilter 5 Kraftstoffzumessvorrichtung 6 Heizvorrichtung 7 Stickoxid-Oxidationseinheit 8 beschichteter Partikelfilter