[go: up one dir, main page]

DE10240833B4 - Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE10240833B4
DE10240833B4 DE10240833.5A DE10240833A DE10240833B4 DE 10240833 B4 DE10240833 B4 DE 10240833B4 DE 10240833 A DE10240833 A DE 10240833A DE 10240833 B4 DE10240833 B4 DE 10240833B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
value
subsequent
initial
catalyst
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10240833.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10240833A1 (de
Inventor
Eberhard Schnaibel
Juergen Rappold
Andreas Blumenstock
Klaus Hirschmann
Christof Thiel
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10240833.5A priority Critical patent/DE10240833B4/de
Priority to IT001678A priority patent/ITMI20031678A1/it
Priority to FR0310408A priority patent/FR2844007B1/fr
Publication of DE10240833A1 publication Critical patent/DE10240833A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10240833B4 publication Critical patent/DE10240833B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
    • F02D41/126—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off transitional corrections at the end of the cut-off period
    • 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
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • 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
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • 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
    • F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • 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
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • 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
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • 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
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/10—Carbon or carbon oxides
    • 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
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12—Hydrocarbons
    • 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
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • 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
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • 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
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F01N2610/146—Control thereof, e.g. control of injectors or injection valves
    • 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
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition
    • 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
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1624—Catalyst oxygen storage capacity
    • 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
    • F01N3/18—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 characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—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 characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0814—Oxygen storage amount
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1486—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
    • F02D41/1488—Inhibiting the regulation
    • F02D41/1491—Replacing of the control value by a mean value
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

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)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine, bei dem schädliche Abgase (CO, NC, NOx) in einem Katalysator (3) konvertiert werden und im Anschluss an eine Schubphase von einem Betrieb ohne Kraftstoffzufuhr zu einem Brennraum in einen Betrieb mit Kraftstoffzufuhr übergegangen und dabei zum Ausräumen von Sauerstoff aus dem Katalysator (3) die Brennkraftmaschine zunächst mit einem fetten Kraftstoff/Luft-Gemisch in einer Ausräumphase (A) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ausräumphase (A) von einer anfänglichen Ausräumphase (A1) mit fetterem Gemisch in eine nachträgliche Ausräumphase (A2) mit weniger fettem Gemisch übergegangen wird und aus letzterer beim Beenden der Ausräumphase (A) in einen Normalbetrieb übergegangen wird, wobei der λ-Wert während der anfänglichen (A1) und/oder der nachträglichen Ausräumphase (A2) in Abhängigkeit von der akkumulierten Menge der zugeführten Kraftstoffmasse eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine, bei dem schädliche Abgase in einem Katalysator konvertiert werden und im Anschluss an eine Schubphase von einem Betrieb ohne Kraftstoffzufuhr zu einem Brennraum in einen Betrieb mit Kraftstoffzufuhr übergegangen und dabei zum Ausräumen von Sauerstoff aus dem Katalysator die Brennkraftmaschine zunächst mit einem fetten Kraftstoff/Luft-Gemisch in einer Ausräumphase betrieben wird.
  • Stand der Technik
  • Ein Verfahren dieser Art ist in der DE 42 36 922 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Verfahren wird der in den Sauerstoff-Speicherräumen des Katalysators bei unterbundener Kraftstoffzufuhr während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine durch die geförderte Luft eingefüllte Sauerstoff mit Beginn des anschließenden Betriebs mit Kraftstoffzufuhr (Normalbetrieb) zunächst mit einem fetten Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben, um die übermäßige Sauerstoffansammlung aus dem Katalysator auszuräumen und die Schadstoffemission durch Konvertierung von HC, CO und NOx auf ein Minimum zu reduzieren. Wie 2 zeigt, wird das Minimum der Schadstoffkonzentration im emittierten Abgas hinter dem Katalysator bei einer Gemischzusammensetzung eines λ-Wertes von etwa 1 erreicht. Unterhalb eines λ-Wertes von 1, d. h. bei fettem Gemisch, ist die Konzentration der Abgase NC und CO zunehmend hoch, während oberhalb eines λ-Wertes von 1, d. h. bei relativ hohem Sauerstoffanteil, der Anteil des Abgases NOx schnell ansteigt. Gemäß der DE 42 36 922 A1 wird zum Ausräumen des Sauerstoffs solange fettes Gemisch eingebracht, bis die akkumulierte Menge des Fettgemisches eine vorgegebene Schwelle überschreitet und/oder eine stromabwärts des Katalysators gelegene Lambdasonde fettes Gemisch detektiert, wie die 3 und 4 zeigen.
  • Wie aus 3 ersichtlich, nimmt in der Schubphase S der λ-Wert im Abgaskanal erheblich zu. Entsprechend zeigt sich ein Durchbruch der Spannung uSH der Lambdasonde hinter dem Katalysator. Zum Ausräumen wird im Anschluss an die Schubphase S mit Beginn des Normalbetriebs in der Ausräumphase A das Gemisch auf einen λ-Wert unter 1 angefettet, und mit dem Ende der Ausräumphase steigt die Spannung uSH der Lambdasonde hinter dem Katalysator wieder auf einen entsprechenden Wert an, wenn der Sauerstoffüberschuss in dem Katalysator aufgebraucht ist. Sobald die Lambdasonde hinter dem Katalysator-Fettgemisch detektiert, kann zwar der λ-Wert auf 1 zurückgenommen werden, jedoch ist die gesamte Strecke zwischen Einspritzventil und hinterer Sonde noch mit dem fetten Gemisch befüllt. Dadurch entstehen im unmittelbar nachfolgenden Betrieb Emissionen von HC- und CO-Abgasen.
  • In der DE 101 09 331 C1 ist ein Verfahren zum Einstellen der Sauerstoffkonzentration eines Drei-Wege-Katalysatorsystems mit Vor- und Hauptkatalysator sowie einem zwischen den beiden Katalysatoren angeordneten Sauerstoffsensor gezeigt, mit dem sich die Sauerstoffkonzentration im Vor- und Hauptkatalysator beim Übergang von einem mageren Betrieb zu einem stöchiometrischen Betrieb neu einstellen lässt. Hierzu werden beide Katalysatoren mit einem fetten Gemisch solange beaufschlagt, bis die gewünschten Sauerstoffkonzentrationen erreicht sind. Hierbei werden das Messsignal des Sauerstoffsensors und das Messsignal eines Luftmassenmessers dazu benutzt, die vom Hauptkatalysator an das Abgas abgegebene Sauerstoffmenge zu berechnen, um den fetten Betrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Sollwerts zu beenden.
  • Die DE 100 59 791 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entschwefelung eines Vorkatalysators, dem ein Hauptkatalysator nachgeschaltet ist. Dabei ist vorgesehen, in wiederkehrenden Abständen in den Vorkatalysator eingelagerten Schwefel zumindest teilweise in einer Form auszutreiben, die unter vorliegenden Betriebsbedingungen den Hauptkatalysator zu mindestens 25% passiert. Vorzugsweise wird der Schwefel überwiegend in Form von Schwefelwasserstoff ausgetrieben, während der Hauptkatalysator weitgehend sauerstofffrei ist, so dass eine Verschwefelung des Hauptkatalysators verlangsamt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, mit dem die Abgasemissionen weiter verringert werden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass während der Ausräumphase von einer anfänglichen Ausräumphase mit fetterem Gemisch in eine nachträgliche Ausräumphase mit weniger fettem Gemisch übergegangen wird und aus letzterer beim Beenden der Ausräumphase in einen Normalbetrieb übergegangen wird, wobei der λ-Wert während der anfänglichen und/oder der nachträglichen Ausräumphase in Abhängigkeit von der akkumulierten Menge der zugeführten Kraftstoffmasse bzw. des Fettgemisches eingestellt wird.
  • Durch die anfängliche Ausräumphase mit fetterem Gemisch wird der in den Sauerstoffspeichern des Katalysators angesammelte Sauerstoff relativ schnell ausgeräumt. Durch das weniger fette Gemisch in der nachträglichen Ausräumphase wird die Gemischanfettung in der Strecke zwischen der Gemischbildung im Ansaugrohr und der hinteren Sonde auf einen Wert in die Nähe des optimalen λ-Wertes von 1 gebracht, so dass weiterhin noch Sauerstoff aus den Speicherräumen des Katalysators ausgeräumt wird, die Gemischzusammensetzung in der Strecke zwischen der Gemischbildung und der hinteren Lambdasonde jedoch bereits nahe dem Optimum liegt, wenn die Gemischzusammensetzung in dem auf die Ausräumphase folgenden weiteren Betrieb auf den für eine minimale Abgasemission optimalen Wert von λ = 1 geregelt wird.
  • Eine wesentliche Verringerung der Abgasemission wird erreicht, wenn vorgesehen ist, dass der Lambda-Wert der Anfettung in der nachträglichen Ausräumphase um mindestens ein Drittel der Differenz zwischen der Anfettung bei Normalbetrieb und der Anfettung in der anfänglichen Ausräumphase über letzterem liegt.
  • Eine vorteilhafte Auslegung des Verfahrens besteht darin, dass der λ-Wert der Anfettung in der anfänglichen Ausräumphase zwischen 0,85 und 0,95 und der λ-Wert der Anfettung in der nachträglichen Ausräumphase zwischen 0,95 und 0,99 liegt, während im Normalbetrieb der λ-Wert bei 1,0 gehalten wird.
  • Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich dadurch, dass der λ-Wert während der anfänglichen und/oder der nachträglichen Ausräumphase in Abhängigkeit von dem Zeitintegral des Produktes aus dem Luftmassenstrom m' und der Abweichung des λ-Wertes von dem Wert 1 gemäß ∫(1 - λ)·m'dt eingestellt wird, oder dass der λ-Wert während der anfänglichen und/oder der nachträglichen Ausräumphase unmittelbar in Abhängigkeit von der Zeit gewählt wird.
  • Eine weitere Optimierung zum Verringern der Abgasemission besteht darin, dass zumindest die anfängliche Ausräumphase mit zunehmendem Alter des Katalysators in bestimmten Zeitabständen oder in Abhängigkeit von Diagnosewerten verkürzt wird.
  • Für die Ausräumvorgänge und Verringerung der Abgasemission sind weiterhin die Maßnahmen vorteilhaft, dass die nachträgliche Ausräumphase solange aufrecht erhalten wird, bis eine stromaufwärts hinter dem Katalysator liegende Lambdasonde fettes Gemisch unter λ ≈ 1 detektiert.
  • Die Dauer der nachträglichen Ausräumphase beträgt z. B. 1/4 bis 3/4 der Dauer der gesamten Ausräumphase.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Verringern der Schadstoffemission,
  • 2 eine schematische Darstellung zur Abhängigkeit der Schadstoffkonzentration von der Gemischzusammensetzung,
  • 3 eine schematische Darstellung des Verlaufes der Gemischzusammensetzung während eines Schubbetriebs und einer anschließenden Sauerstoff-Ausräumphase nach dem Stand der Technik,
  • 4 eine schematische Darstellung des Spannungsverlaufs einer Lambdasonde hinter einem Katalysator nach dem Stand der Technik,
  • 5 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Gemischzusammensetzung gemäß der Erfindung und
  • 6 eine schematische Darstellung des Spannungsverlaufs einer Lamdasonde hinter dem Katalysator entsprechend der Gemischzusammensetzung nach 5.
  • Ausführungsbeispiel
  • 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Regeln einer Gemischzusammensetzung mit der Möglichkeit, eine Kraftstoffzufuhr während eines Schubbetriebs einer Brennkraftmaschine 1, wie er z. B. bei einer Bergabfahrt vorgenommen werden kann. Der gezeigte Ausschnitt des Regelkreises zeigt auf der Eingangsseite der Brennkraftmaschine 1 ein Ansaugrohr 7 mit einer Einspritzeinrichtung 6 und am Ausgang der Brennkraftmaschine 1 einen Abgaskanal 8 mit einer vor einem Katalysator 3 angeordneten Lambdasonde 4 und einer hinter dem Katalysator 3 angeordneten Lambdasonde 5. Signale der Lambdasonden 4 und 5 werden einer in einem Rückkopplungszweig liegenden elektronischen Steuereinheit 2 zugeführt, die die Signale verrechnet und in die Ansteuerung der Einspritzeinrichtung 6 einbezieht, um eine optimale Gemischzusammensetzung einzuregeln.
  • 2 zeigt schematisch die Abhängigkeit der Abgaskonzentration der Abgase hinter dem Katalysator HC, CO einerseits und NOx andererseits in Abhängigkeit von der durch die λ-Werte ausgedrückten Gemischzusammensetzung. Bei der Gemischzusammensetzung λ = 1 ist die Abgaskonzentration (bei Benzinmotoren) bekanntermaßen am geringsten. Bei λ-Werten oberhalb von 1 nehmen die NOx-Abgase stark zu, während unterhalb von λ = 1 die HC- und CO-Abgasanteile wesentlich zunehmen.
  • Wie die 3 und 4 zeigen, steigt während einer Schubphase S im Schubbetrieb der Sauerstoffanteil infolge der angesaugten Luft in den Speicherräumen des Katalysators 3 an, wodurch dann in dem anschließenden Normalbetrieb bei Kraftstoffzufuhr der NOx-Schadstoffanteil stark zunehmen würde. Um den Sauerstoff aus den Speicherräumen des Katalysators 3 möglichst schnell zu beseitigen, wird an die Schubphase S eine Ausräumphase A mit einer fetten Gemischzusammensetzung angeschlossen, wie in der eingangs genannten DE 42 36 922 A1 näher beschrieben. Die Dauer der Ausräumphase wird z. B. durch das Zeitintegral des Produktes aus dem auf die Zeiteinheit bezogenen Luftmassenstrom und der Abweichung der Gemischzusammensetzung λ vom Wert 1 gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausräumphase A auch solange beibehalten werden, bis die stromabwärts hinter dem Katalysator 3 angeordnete Lambdasonde 5 fettes Gemisch detektiert. In 4 ist der Spannungsverlauf uSH der Lambdasonde 5 hinter dem Katalysator dargestellt. Demnach bricht in der Schubphase S die Spannung uSH durch und bleibt solange auf niedrigem Niveau, bis fettes Gemisch festgestellt wird.
  • Vorliegend wird entsprechend den 5 und 6, die ebenfalls die Gemischzusammensetzung λ und die Spannung uSH an der Lambdasonde 5 hinter dem Katalysator 3 zeigen, in der an die Schubphase S anschließenden Ausräumphase A1 die Gemischzusammensetzung in einer anfänglichen Ausräumphase A1 zunächst bei relativ fettem Gemisch eingestellt – gesteuert oder geregelt – und in einer nachfolgenden Ausräumphase A2 dann weniger fett in Richtung einer Gemischzusammensetzung entsprechend einem λ-Wert von 1 angenähert. Auf diese Weise wird bereits vor Wiederaufnahme der Regelung auf den Optimalwert λ = 1 die Strecke zwischen der Gemischbildung, insbesondere dem Einspritzventil, und der hinteren Lambdasonde 5 mit weniger fettem Gemisch befüllt, so dass im anschließenden Betrieb im Anschluss an die Ausräumphase A die Gemischzusammensetzung λ bereits relativ nahe bei dem optimalen λ-Wert liegt und sichergestellt ist, dass die NC- und CO-Abgasanteile bei der Abgasemission ebenso wie die bei fetterem Gemisch ohnehin niedrigen Abgasanteile von NOx äußerst niedrig sind. In der nachträglichen Ausräumphase A2 werden aber gleichwohl die Sauerstoffanteile in den Speicherräumen des Katalysators 3 effizient ausgeräumt.
  • Da mit zunehmendem Alter ZA des Katalysators 3 die Sauerstoff-Speicherräume abnehmen, kann die Ausräumphase, insbesondere die anfängliche Ausräumphase A1, entsprechend 5 verkürzt werden, wobei sich nach 6 auch der Spannungsverlauf uSH über der Zeit t in der Weise ändert, dass bei einem alten Katalysator aK das niedrige Spannungsniveau kürzer ist als bei neuem Katalysator nK, da das fette Gemisch infolge der kleineren Sauerstoff-Speicherräume sich an der Lambdasonde 5 hinter dem Katalysator 3 eher bemerkbar macht.
  • Die Dauer der anfänglichen Ausräumphase A1 und der nachträglichen Ausräumphase A2 sowie die Gesamtdauer der Ausräumphase A kann nach empirischen Algorithmen in Abhängigkeit von der Zeit oder von dem Luftmassenstrom in Abhängigkeit von der Abweichung der Gemischzusammensetzung λ von dem λ-Wert 1 durch Berechnen der akkumulierten Menge des Fettgemisches (zeitliches Integral über (1 – λ)·Luftmenge ml) gesteuert oder geregelt werden und solange aufrecht erhalten werden, bis diese Menge eine Schwelle überschreitet. Zudem kann die nachträgliche Ausräumphase A2 solange aufrecht erhalten werden, bis die Lambdasonde 5 hinter dem Katalysator fettes Gemisch detektiert.
  • Für die anfängliche Ausräumphase A1 liegt die Gemischzusammensetzung λ z. B. in einem Bereich zwischen 0,88 und 0,92, während in der nachträglichen Ausräumphase A2 die Gemischzusammensetzung λ in einem Bereich zwischen 0,96 und 0,99 eingestellt wird. Der Übergang zwischen den λ-Werten der anfänglichen Ausräumphase A1, und der nachträglichen Ausräumphase A2 kann durch entsprechende Steuerung oder Regelung fließend eingestellt werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine, bei dem schädliche Abgase (CO, NC, NOx) in einem Katalysator (3) konvertiert werden und im Anschluss an eine Schubphase von einem Betrieb ohne Kraftstoffzufuhr zu einem Brennraum in einen Betrieb mit Kraftstoffzufuhr übergegangen und dabei zum Ausräumen von Sauerstoff aus dem Katalysator (3) die Brennkraftmaschine zunächst mit einem fetten Kraftstoff/Luft-Gemisch in einer Ausräumphase (A) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ausräumphase (A) von einer anfänglichen Ausräumphase (A1) mit fetterem Gemisch in eine nachträgliche Ausräumphase (A2) mit weniger fettem Gemisch übergegangen wird und aus letzterer beim Beenden der Ausräumphase (A) in einen Normalbetrieb übergegangen wird, wobei der λ-Wert während der anfänglichen (A1) und/oder der nachträglichen Ausräumphase (A2) in Abhängigkeit von der akkumulierten Menge der zugeführten Kraftstoffmasse eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wert der Anfettung in der nachträglichen Ausräumphase (A2) um mindestens ein Drittel der Differenz zwischen der Anfettung bei Normalbetrieb und der Anfettung in der anfänglichen Ausräumphase (A1) über letzterem liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der λ-Wert der Anfettung in der anfänglichen Ausräumphase (A1) zwischen 0,85 und 0,95 und der λ-Wert der Anfettung in der nachträglichen Ausräumphase (A2) zwischen 0,95 und 0,99 liegt, während im Normalbetrieb der λ-Wert bei 1,0 gehalten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der λ-Wert während der anfänglichen (A1) und/oder der nachträglichen Ausräumphase (A2) in Abhängigkeit von dem Zeitintegral des Produktes aus dem Luftmassenstrom m' und der Abweichung des λ-Wertes von dem Wert 1 gemäß ∫(1 – λ)·m'dt eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die anfängliche Ausräumphase (A1) mit zunehmendem Alter des Katalysators (3) in bestimmten Zeitabständen oder in Abhängigkeit von Diagnosewerten verkürzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche Ausräumphse (A2) solange aufrecht erhalten wird, bis eine stromaufwärts hinter dem Katalysator (3) liegende Lambdasonde (5) fettes Gemisch unter λ ≈ 1 detektiert.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der nachträglichen Ausräumphase (A2) ein Viertel bis Dreiviertel der gesamten Ausräumphase (A) beträgt.
DE10240833.5A 2002-09-04 2002-09-04 Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE10240833B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10240833.5A DE10240833B4 (de) 2002-09-04 2002-09-04 Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine
IT001678A ITMI20031678A1 (it) 2002-09-04 2003-08-29 Procedimento per ridurre le emissioni dei gas di scarico
FR0310408A FR2844007B1 (fr) 2002-09-04 2003-09-03 Procede pour nettoyer les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10240833.5A DE10240833B4 (de) 2002-09-04 2002-09-04 Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10240833A1 DE10240833A1 (de) 2004-03-18
DE10240833B4 true DE10240833B4 (de) 2017-06-01

Family

ID=31502362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10240833.5A Expired - Fee Related DE10240833B4 (de) 2002-09-04 2002-09-04 Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE10240833B4 (de)
FR (1) FR2844007B1 (de)
IT (1) ITMI20031678A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4511954B2 (ja) * 2005-01-12 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
FR2891584B1 (fr) * 2005-10-03 2011-03-11 Renault Sas Procede de commande d'un moteur de vehicule pour evaluer l'efficacite d'un organe d'oxydation de la ligne d'echappement
ATE517245T1 (de) * 2009-05-22 2011-08-15 Umicore Ag & Co Kg Verfahren zur reinigung der abgase eines verbrennungsmotors mit einem katalysator
JP4989738B2 (ja) 2010-02-09 2012-08-01 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2559888B1 (de) * 2010-04-12 2016-05-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuerungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor
US10221792B2 (en) 2013-08-15 2019-03-05 Ford Global Technologies, Llc Two-stage catalyst regeneration
DE102014208915A1 (de) * 2014-05-12 2015-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs im Schubbetrieb bei niedrigen Emissionen und geringem Kraftstoffverbrauch
DE102017211163A1 (de) 2017-06-30 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Sperren oder Freigeben einer Schubabschaltung
DE102017220292A1 (de) 2017-11-14 2019-05-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Schubbetriebs für einen Verbrennungsmotor
DE102019133498B4 (de) * 2019-12-09 2022-02-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Reaktivierung einer Abgasnachbehandlungskomponente und Antriebsvorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4236922A1 (de) * 1992-10-31 1994-05-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Einstellung des Kraftstoff/Luft-Gemisches für eine Brennkraftmaschine nach einer Schiebebetriebsphase
DE10109331C1 (de) * 2001-02-27 2002-06-13 Siemens Ag Verfahren zum Einstellen der Sauerstoffkonzentration eines Dreiwege-Katalysatorsystems
DE10059791A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-27 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Vorkatalysators

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3591283B2 (ja) * 1998-01-29 2004-11-17 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
IT1305375B1 (it) * 1998-08-25 2001-05-04 Magneti Marelli Spa Metodo di controllo del titolo della miscela aria / combustibilealimentata ad un motore endotermico

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4236922A1 (de) * 1992-10-31 1994-05-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Einstellung des Kraftstoff/Luft-Gemisches für eine Brennkraftmaschine nach einer Schiebebetriebsphase
DE10059791A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-27 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Vorkatalysators
DE10109331C1 (de) * 2001-02-27 2002-06-13 Siemens Ag Verfahren zum Einstellen der Sauerstoffkonzentration eines Dreiwege-Katalysatorsystems

Also Published As

Publication number Publication date
FR2844007A1 (fr) 2004-03-05
FR2844007B1 (fr) 2012-07-20
DE10240833A1 (de) 2004-03-18
ITMI20031678A1 (it) 2004-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0931922B1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE69816939T2 (de) Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
DE69611567T2 (de) Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE19755600C2 (de) Betrieb eines Verbrennungsmotors in Verbindungmit einem NOx-Speicherkatalysator
WO2000032913A1 (de) Vorrichtung zum nachbehandeln von abgasen einer brennkraftmaschine
DE19913949C2 (de) Steuervorrichtung zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen
DE60116554T2 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE10240833B4 (de) Verfahren zum Verringern von Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine
DE10007048A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Regenerationsnotwendigkeit eines NO¶x¶-Speicherkatalysators
DE4120062C2 (de) Vorrichtung zum Erkennen von schwer verdampfbarem Kraftstoff
DE60102985T2 (de) Abgasemissions-Steuerungssystem für Verbrennungsmotoren
DE102006061684A1 (de) Verfahren zur Regelung eines Sauerstoff-Füllstands einer Abgasreinigungsanlage
DE19908401C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs bei magerem Kraftstoff/Luft-Gemisch
DE102004017886B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator
DE10123148B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Vorkatalysators
DE102019118471B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung und eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE19704558A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur katalytischen Abgasreinigung sowie Verbrennungsanlage
DE10010031B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer NOx-Regeneration eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators
EP4259910A1 (de) Verfahren zum betreiben einer abgasnachbehandlungsanlage
DE10347446B4 (de) Verfahren zur Aufheizung und zur Desulfatisierung eines Hauptkatalysators einer mehrflutigen Abgaslage einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE60108441T2 (de) Verfahren zur Erkennung der Betriebsbereitschaft eines Katalysator für den Auspuff einer Brennkraftmaschine
DE102018220474B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
DE10000339A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Abgasrückführrate einer Abgasrückführeinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen während eines Magerbetriebs
DE10255308A1 (de) Verfahren und Steuereinrichtung zur Regeneration eines katalytischen Volumens im Abgas eines Verbrennungsmotors
EP1264096B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer nox-regeneration eines in einem abgaskanal einer verbrennungskraftmaschine angeordneten nox-speicherkatalysators

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee