Die Abgase von Dieselmotoren enthalten sowohl gasförmige Schadstoffe, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxyde (NOx) und Kohlenmonoxid (CO), als auch feststofförmige Schadstoffe, die in der Hauptsache Rußpartikel umfassen. Der Ausstoß von Rußpartikeln soll jedoch soweit wie möglich reduziert bzw. vollständig eliminiert werden. Hierzu ist eine Nachbehandlung des Abgases in einer Abgasnachbehandlungsanlage des Dieselmotors mit einem Partikelfilter notwendig. Ein derartiger Filter wird in die Abgasanlage des Motors eingebaut und enthält Filterelemente aus porösem Keramikmaterial, die von dem Rußpartikel enthaltenen Abgas durchströmt werden. Die Filterelemente halten dabei die in dem Abgas enthaltenen Rußpartikel zurück. Im Verlauf des Motorbetriebs füllen sich diese Filterelemente mit Rußpartikeln, so daß sie schließlich verstopfen. Diese Verstopfung wird dadurch gelöst, daß die auf den Filterelementen angesammelten Rußpartikeln beim Betrieb des Motors verbrannt werden, was als Regenerierung bezeichnet wird. In Anwesenheit von Sauerstoff verbrennen diese Rußpartikel bei Temperaturen in der Größenordnung von 550°C bis 600°C. Derartige Wärmegrade werden jedoch von Abgasen eines Dieselkraftfahrzeuges selten erreicht. Es ist daher notwendig, den Beginn der Regenerierung der Filterelemente dadurch zu beschleunigen, daß dem Dieselkraftstoff ein Zusatz bzw. Additiv zugegeben wird, welcher bzw. welches die Temperatur absenkt, bei der die Rußpartikel verbrennen. Die am häufigsten verwendeten Zusätze sind organisch-metallische Verbindungen, die in bestimmten Anteilen dem Dieselkraftstoff beigemischt und durch die Einspritzpumpe in eine Verbrennungskammer und somit ins Abgas gelangen. Derartige Zusätze bzw. Additive in enger Vermischung mit den Rußpartikeln wirken als Katalysator für die Verbrennung der Rußpartikel und senken die Entzündungstemperatur der Rußpartikel auf einen Wert von ca. 400°C bis 450°C ab.

Zum Erzielen der gewünschten Wirkung muß das Additiv gleichmäßig mit dem Dieselkraftstoff vermischt werden. Zusätzlich ist die erforderliche Konzentration des Additivs im Dieselkraftstoff je nach Motor und Auslegung der Abgasnachbehandlungsanlage unterschiedlich, so daß die Additivierung nicht bereits beim Hersteller des Dieselkraftstoffes erfolgen kann. Dazu ist aus der FR 2 668 203 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Zuführung eines Zusatzes in den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges mit Dieselmotor bekannt. Hierbei wird die bei jedem Tankvorgang eingefüllte Kraftstoffmenge gemessen, die Menge an Additiv entsprechend der getankten Kraftstoffmenge bestimmt und dem Kraftstofftank des Fahrzeugs automatisch zugeführt. Hierbei ist es jedoch nachteilig, daß die Konzentration des Additives im Dieselkraftstoff immer auf einem konstanten Wert gehalten wird. Hierdurch kommt es zu einer starken Veraschung des Partikelfilters durch anorganische Rückstände des Additives und zu einem hohen Additiwerbrauch.

Aus der EP 0 488 831 B1 ist es bekannt, die automatisch zudosierte Menge des Additivs in Abhängigkeit von einer Last des Motors festzulegen, wobei zwischen den Betriebsbereichen Ortsfahrt, Landstraßenfahrt und Autobahnfahrt unterschieden wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem eine bedarfsgerechte Dieselkraftstoffadditivierung als Regenerationshilfe für ein Partikelfilter erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Beladungszustand des Partikelfilters bestimmt wird und eine automatisierte Zugabe des Additives zum Kraftstoff nur dann erfolgt, wenn der Beladungszustand einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Dies hat den Vorteil, daß der Verbrauch des Additives vermindert sowie eine Veraschung des Dieselpartikelfilters reduziert ist. Dadurch kann ein Vorratsbehälter für das Additiv kleiner ausgeführt werden, was Gewicht und Bauraum einspart.

Der Beladungszustand des Partikelfilters wird beispielsweise über eine Druckdifferenz in der Abgasnachbehandlungsanlage vor und nach dem Partikelfilter bestimmt. Ggf. wird hierbei zusätzlich ein Massenstrom, ein Abgasvolumenstrom und/oder eine Temperatur vor dem Partikelfilter berücksichtigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich eine theoretische Partikelbeladung des Partikelfilters berechnet und aus dem Vergleich der theoretischen Partikelbeladung mit der aus der Druckdifferenz gemessenen Partikelbeladung der Beladungszustand des Partikelfilters ermittelt, wobei zum Berechnen der theoretischen Partikelbeladung eine Abgastemperatur abzüglich einer Bewertungsschwelle über eine vorbestimmte Zeit integriert wird. Um auch bei verschwefeltem Katalysator einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten ist die Bewertungsschwelle eine Temperatur oberhalb derer ein CRT-Verfahren, d. h. eine kontinuierliche Rußoxidation durch NO2 bei bestimmten Temperatur-und NOx/C-Verhältnissen, funktioniert.

Zur weiteren Optimierung bzw. soweit wie möglichen Reduzierung der automatischen Zugabe von Additiv wird die Menge des automatisiert zugegebenen Additives in Abhängigkeit von einer zuvor bestimmten Konzentration des Additives im Kraftstoff im Kraftstofftank bestimmt. Hierdurch kann beispielsweise bei bereits relativ hoher Additivkonzentration im Kraftstoff, welcher im Kraftstofftank vorhanden ist, die automatisch zugegebene Menge von Additiv entsprechend niedrig bleiben oder ggf. sogar vollständig unterbleiben, obwohl der vorbestimmte Beladungszustand des Partikelfilters überschritten ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird eine Additivkonzentration in dem im Kraftstofftank gespeicherten Kraftstoff bestimmt und zusätzlich erfolgt auch dann eine automatisierte Zugabe des Additives zum Kraftstoff, wenn diese Additivkonzentration einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Dies berücksichtigt Konzentrationsänderungen des Additives beispielsweise nach einem Nachtanken von Kraftstoff in den Kraftstofftank.

Optional wird die zusätzliche, automatisierte Zugabe des Additives zum Kraftstoff in Abhängigkeit von einer Additivkonzentration des Kraftstoffes im Kraftstofftank auch dann durchgeführt, wenn der Beladungszustand des Partikelfilters einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Dies stellt, soweit gewünscht bzw. erforderlich, eine gewisse Grundkonzentration des Additives im Kraftstoff sicher.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Beladungszustand des Partikelfilters einen Wertebereich von 0% für Partikelfilter leer bis 100% für Partikelfilter voll, wobei der vorbestimmte Beladungszustand, ab dem Additiv automatisiert dem Kraftstoff zugegeben wird, einem Wert zwischen 70% bis 90%, insbesondere 80%, entspricht.

Beispielsweise wird das Additiv in einen Kraftstoffrücklauf, in einen rücklauffreien kleinen Kraftstoffkreislauf, in einen Kraftstoffvorlauf und/oder in den Kraftstofftank zugeführt.

Zum Initiieren einer Regeneration des Partikelfilters, d. h. einer Zündung und anschließenden Verbrennung von Rußpartikeln, wird eine Nacheinspritzung, eine Drosselklappe, eine Abgasrückführung und/oder ein Abgasturbolader des Dieselmotors entsprechend beeinflußt, so daß die Abgastemperatur steigt.

Zweckmäßigerweise wird zum automatisierten Zugeben des Additives in den Kraftstoff eine Dosierpumpe getaktet angesteuert, insbesondere mit einem Durchsatz von 0, 35m1/1 Liter Diesel. Das Additiv ist beispielsweise gelöstes Ferrocen und der Partikelfilter ist beispielsweise ein Silizium-Karbid-Filter.

In einer weiteren Fortbildung der Erfindung wird aus dem Beiadungszustand des Partikelfilters, einem Lambda-Wert und einer Temperatur vor dem Partikelfilter ermittelt, ob eine Verschwefelung vorliegt und falls ja eine Entschwefelungsmaßnahme initiiert.

Zweckmäßigerweise wird eine Menge der Zugabe des Additivs in Abhängigkeit von einem Kraftstoffverbrauch, von einem Rußkennfeld und/oder einem Füllstand des Dieselkraftstofftanks bestimmt.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. ein schematisches Funktionsschaltbild eines Dieselmotors.

Der in der einzigen Fig. schematisch dargestellte Dieselmotor umfaßt einen Motorblock 10 mit nicht dargestellter Kraftstoffversorgung sowie eine Abgasnachbehandlungsanlage 12 mit einem Oxidationskatalysator 14 zur Nachverbrennung von HC und CO, einem NO2-Katalysator 16 für eine CRT-Funktion und einem Partikelfilter 18 zum Aufnehmen und verbrennen von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom 20 des Dieselmotors. Der Ausdruck"CRT-Funktion"bezeichnet hierbei eine kontinuierliche Rußoxidation durch N02 bei bestimmten Temperatur-und NOx/C-Verhältnissen. Im Partikelfilter 18 ist eine externe Regenerationshilfe 22 für solche Betriebssituationen vorgesehen, in denen sich das Abgas in einem Niedertemperaturbereich befindet und trotzdem eine Regeneration erforderlich ist. Die Regenerationshilfe 22 ist beispielsweise als elektrisch betriebene Heizung ausgebildet.

Zusätzlich ist ein Additivtank 24 mit einer Dosierpumpe 26 vorgesehen und mit der Kraftstoffversorgung verbunden, um Additiv aus dem Additivtank 24 in den Kraftstoff zuzugeben. Das Additiv dient als Rußzündhilfe, um eine Zündtemperatur der Rußpartikel in dem Partikelfilter 18 von herkömmlich 600°C auf 450°C zu reduzieren.

Vor dem Partikelfilter 18 mißt ein erster Drucksensor 28 den Druck in der Abgasnachbehandlungsanlage 12 und ein zweiter Drucksensor 30 mißt den Druck in der Abgasnachbehandlungsanlage 12 nach dem Partikelfilter 18. Bei 32 liegt dann eine Druckdifferenz dp vor, die einem Auswerte-und Steuergerät 34 zugeführt wird.

Zusätzlich wird mittels eines Temperatursensors 36 eine Temperatur in der Abgasnachbehandlungsanlage 12 vor dem Partikelfilter 18 gemessen. Auch dieser Wert wird dem Auswerte-und Steuergerät 34 zugeführt.

Das Auswerte-und Steuergerät 34 bestimmt aus dem Wert für die Temperatur in der Abgasnachbehandlungsanlage 12 vor dem Partikelfilter 18 und aus dem Wert für die Druckdifferenz dp 32 und ggf. zusätzlich aus einem Abgasvolumenstrom einen Beladungszustand des Partikelfilters 18. Ferner initiiert des Auswerte-und Steuergerät 34 eine temporäre, d. h. vorübergehende Zugabe von Additiv in bestimmten Betriebssituationen. Ausgehend von einem Beladungsmodell für den Partikelfilter 18 (0% = Partikelfilter leer, 100% = Partikelfilter voll) erfolgt die Dosierung des Additives aus dem Additivtank 24 beladungsabhängig. Bis zu einem bestimmten Beiadungswert von beispielsweise 80% wird die Rußakkumulation im Partikelfilter 18 ohne Zugabe von Additiv zugelassen, d. h. das Auswerte-und Steuergerät 34 verhindert eine Additivzugabe aus dem Additivtank 24 in den Kraftstoff. Erst ab dem Schwellwert 80% wird von dem Auswerte-und Steuergerät 34 die Zugabe von Additiv in den Kraftstoff initiiert, wobei das Additiv zusammen mit den Rußpartikeln eine Zündfähige Schicht im Partikelfilter 18 ergibt. Als Trigger für den Dosierungsbeginn ist neben dem zuvor definierten Beladungswert auch die Erkennung einer erfolglosen Regeneration mit nichtadditiviertem Ruß (beispielsweise thermische Regeneration oder CRT-Verfahren) vorgesehen. Die Menge der Zugabe wird in vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einer im Kraftstoff bereits vorhandenen Konzentration des Additives bestimmt, so daß die zudosierte Additivmenge zusammen mit der bereits im Kraftstoff vorhandenen Additivmenge eine gewünschte Additivmenge bzw. Additivkonzentration im Kraftstoff ergibt. Mit anderen Worten wird wenig Additiv zudosiert, wenn bereits relativ viel Additiv im Kraftstoff vorhanden ist und umgekehrt viel Additiv zudosiert, wenn wenig Additiv im Kraftstoff vorhanden ist. Hierbei wird zweckmäßigerweise auch eine in einen Kraftstofftank zugetankte Kraftstoffmenge berücksichtigt, von der bekannt ist, daß sie kein derartiges Additiv enthält und somit eine Konzentration des Additivs im Kraftstoff im Kraftstofftank entsprechend reduziert. Hierzu werden jeweils getankte Kraftstoffmengen gemessen.

Die Menge der Zugabe des Additivs erfolgt bei Bedarf kraftstoffverbrauchsabhängig, in Abhängigkeit von einem Rußkennfeld und/oder in Abhängigkeit vom Füllstand direkt in den Dieselkraftstofftank. Die Additivzugabe erfolgt bevorzugt in einen rücklauffreien "kleinen"Kraftstoffkreislauf, vorzugsweise in den Kraftstoffvorlauf selbst. Beispielsweise mittels des Rußkennfeldes wird eine im jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine abgegebene Rußmenge bestimmt und die Zugabemenge des Additives darauf abgestimmt.

Die Erhöhung der Abgastemperatur um eine Verbrennung der Rußpartikel und damit eine Regeneration des Partikeifilters 18 zu initiieren erfolgt durch Verstellung des Motors beispielsweise mittel einer entsprechenden Nacheinspritzung, einer Androsselung einer Beeinflussung einer Abgasrückführung und/oder einer Beeinflussung eines Abgasturboladers oder ähnliches.