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EP1543229A1 - Exhaust-gas purification installation for an internal combustion engine - Google Patents

Exhaust-gas purification installation for an internal combustion engine

Info

Publication number
EP1543229A1
EP1543229A1 EP03779789A EP03779789A EP1543229A1 EP 1543229 A1 EP1543229 A1 EP 1543229A1 EP 03779789 A EP03779789 A EP 03779789A EP 03779789 A EP03779789 A EP 03779789A EP 1543229 A1 EP1543229 A1 EP 1543229A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
regeneration
combustion chamber
proportion
exhaust
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.)
Granted
Application number
EP03779789A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1543229B1 (en
Inventor
Peter Müller
Stefan Detterbeck
Stephan Ramatschi
Florian Preuss
Matthew Keenan
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1543229A1 publication Critical patent/EP1543229A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1543229B1 publication Critical patent/EP1543229B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F02D41/1443Plural sensors with one sensor per cylinder or group of cylinders
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    • F02D41/0275Introducing 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 NOx trap or adsorbent
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    • F02D41/1454Introducing 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
    • F02D41/1456Introducing 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 with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146Introducing 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 NOx content or concentration

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas cleaning system for an internal combustion engine according to the features in the preamble of patent claim 1, and to methods for regenerating the first and second catalytic converters of an exhaust gas cleaning system according to the features in the preambles of patent claims 6 and 8.
  • the invention is based on the German patent application DE 100 12 839 A1.
  • This describes a multi-flow exhaust system of a multi-cylinder internal combustion engine for motor vehicles with two exhaust lines, into which one or more cylinders each open.
  • each exhaust line there is a catalytic converter with one sensor upstream and one downstream. Downstream of the sensors, the two exhaust gas lines open into a common exhaust line, in which a NO x adsorber is integrated.
  • Another sensor is integrated into the common exhaust pipe behind the NO x adsorber.
  • a method for controlling regeneration fuel that is supplied to the internal combustion engine that works with a lean fuel-air mixture is described. The aim is to create optimal emissions control with minimal fuel consumption.
  • the method monitors the exhaust gases that flow out of the NO x adsorber during the regeneration event to detect when a fuel-air mixture for the internal combustion engine is in an excessively lean or rich range. If the detected exhaust gases contain an excessively lean fuel-air mixture, the amount of fuel for the engine is increased. The amount of fuel is reduced if the detected exhaust gases contain an excessively rich fuel-air mixture. The amount of fuel can be increased or decreased by adjusting the duration or the air-fuel ratio of the regeneration event.
  • a disadvantage of the described design of the exhaust gas cleaning system is that when the NO x adsorber is regenerated, all cylinders of the internal combustion engine must be operated with a rich mixture.
  • the object of the present invention is to show an exhaust gas purification system with which cylinder-group-selective regeneration of NO x adsorbers is possible, at the same time the number of sensors required being minimal.
  • the construction of the exhaust gas cleaning system according to the invention enables cylinder group-selective regeneration of NO x adsorbents. Furthermore, the required number of sensors required for regeneration of the NO x adsorbers is minimal. In addition, the arrangement of the NO x adsorbers close to the engine advantageously leads to faster starting and thus to an early storage of pollutants after a cold start of the internal combustion engine.
  • control by a control unit is customary for modern internal combustion engines, it makes sense, according to claim 4, to also include the desulfation of NO x adsorbents in the control strategy of the control unit. This integration saves separate control units or components and thus reduces manufacturing costs.
  • At least one further catalytic purifier integration device in the exhaust gas cleaning system. This can be a 3-way catalytic converter, for example.
  • the method for the regeneration of NO x adsorbents according to claim 6 is characterized above all by its simple control strategy.
  • the entire internal combustion engine is operated uniformly with the same fuel / air mixture, but only three sensors are required to regulate the regeneration.
  • the same regeneration start applies to all cylinder groups, with the determination of the regeneration duration being detected by means of the probe signal using a linear sensor.
  • the regeneration cycle is either ended when the measured exhaust gas component, such as. B. O 2 or NO x , approaching a limit value, or if the exhaust gas component converges within a tolerance limit for all three sensors.
  • a cylinder-group-selective control is used, which makes it possible to detect the loading state of the individual NO x adsorbers and to carry out the control in a catalyst-selective manner.
  • the amount of residual pollutants is reduced again compared to the first method from patent claims 6 and 7, since the fuel / air mixture control is more precise at the end of the regeneration cycle.
  • the regeneration start for the two NO x adsorbers is simultaneous, the regeneration duration being determined via the sensor signal and the sensors being linear sensors.
  • the estimated regeneration duration which is always shorter than the actual regeneration duration of the NO x adsorbers, is either calculated from the raw emissions of the internal combustion engine or read from a map in the control unit.
  • the estimated regeneration duration thus divides the actual regeneration duration into at least two individual phases, which makes it possible to determine the loading of the individual NO x adsorbers separately and to selectively determine the duration of a regeneration cycle for cylinder groups.
  • the method for regeneration of the NO x adsorbers according to claims 10 and 11 is again characterized by a very simple control strategy.
  • a step response sensor is used for this procedure. advises a digital signal.
  • the regeneration starts for each cylinder group at a different time.
  • the start for the regeneration cycle for the first cylinder group serves as a delayed start signal for the regeneration cycle of the second cylinder group.
  • the process steps are the same as in the process according to claims 6 and 7, but separately for each cylinder group.
  • the simplicity of the control strategy according to claims 6 and 7 is retained, but each cylinder group, viewed individually, successively goes through its regeneration cycle.
  • the start of the regeneration cycle for the second cylinder group begins before the end of the regeneration cycle for the first cylinder group, but at the latest when the first regeneration cycle ends.
  • the method for the regeneration of the NO x adsorbers according to claim 12 largely corresponds with its advantages to the method according to claims 10 and 11.
  • a linear probe is used here with which tolerance ranges can be better defined and adhered to.
  • the estimated regeneration times are in a time range in which a regeneration cycle can be carried out in a meaningful manner without affecting the operation of the internal combustion engine or the driver receiving feedback about the internal combustion engine.
  • the definition of the first and second regeneration times t- *, t 2 to values according to claim 14 are also useful periods for practical driving, which allow a regeneration cycle without influencing the operating properties of the internal combustion engine.
  • the determination of the estimated regeneration period t according to claims 15 and 16 allows internal engine changes in the operation of the internal combustion engine to be determined with respect to the emission formation over the life of the internal combustion engine and corrected accordingly.
  • the determination of the estimated regeneration time t according to claims 15 and 17 is a simple and inexpensive method to carry out a simple and within narrow tolerance limits with regard to the exhaust gas emissions to keep exhaust gas cleaning for the entire life of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated exhaust gas purification system 1 on a schematically illustrated internal combustion engine 2.
  • An intake system 10 consisting of a first intake manifold group 10 ′ and a second intake manifold group 10 ′′, is attached to an internal combustion engine 2. Only one intake manifold is depicted for each intake manifold group 10 ′, 10 ′′.
  • the first intake manifold group 10 ' opens into a first combustion chamber group 5
  • the second intake manifold group 10 "opens into a second combustion chamber group 5'.
  • each combustion chamber group is represented by only one combustion chamber.
  • the first combustion chamber group 5 is gas-carrying with a first exhaust pipe 3 and the second combustion chamber group 5 'is connected to a second exhaust line 3' in a manner guiding the exhaust gas.
  • first catalytic cleaning device 4 a NO x adsorber
  • second catalytic cleaning device 4' also a NO x adsorber, preferably the NO x adsorbers are NO x storage catalytic converters
  • Catalytic cleaning device 9, here a 3-way catalytic converter is integrated upstream of the first catalytic cleaning device ng 4 is a first sensor 7 and upstream of the second catalytic cleaning device 4 'a second sensor 7' is arranged in the exhaust pipes 3, 3 '.
  • a third sensor 8 is arranged in the common exhaust line 6 upstream of the third catalytic cleaning device 9. The sensor-active elements of the sensors 7 and 8 are in contact with the exhaust gas.
  • All three sensors 7, 7 'and 8 are oxygen sensors, but can also be NO x sensors. In the present case, these are linear sensors, but they can also be step response sensors for other regeneration methods of the NO x adsorber. All three sensors 7, 7 ', 8, are electrically connected to a control unit 2', which is also the control unit for the internal combustion engine. Separate control units for the exhaust gas cleaning system 1 and the internal combustion engine 2 are also possible. In further exemplary embodiments, at least one further catalytic cleaning device can be provided downstream of the first and second sensors 7, 7 ′ and / or downstream of the third sensor 8.
  • the internal combustion engine 1 has at least two combustion chamber groups 5, 5 'and each combustion chamber group 5, 5' is connected to an exhaust gas line 3, 3 'in a gas-carrying manner.
  • the lambda value ⁇ for the mixture of the first combustion chamber group 5 is designated ⁇ z * ⁇ and for the second combustion chamber group 5 ' ⁇ zz.
  • the ⁇ N ⁇ is the lambda value in the common exhaust pipe.
  • a stoichiometric mixture means ⁇ 1, a rich mixture (excess fuel) is in the range 0.5 ⁇ ⁇ 1 and a lean mixture (excess air) is in the range 30> ⁇ > 1.
  • the start of a regeneration cycle is the beginning of rich operation of at least one combustion chamber group 5, 5 '.
  • the regeneration cycle is necessary when the NO x absorption capacity of the catalytic cleaning devices 4, 4 ', the NO x adsorbers, has dropped below a tolerable limit value.
  • a regeneration cycle is understood to mean the time period within which all NO x adsorbers are regenerated; a regeneration period relates to a NO x adsorber.
  • each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor, and the two combustion chamber groups 5, 5' are fed the same mixture in this method.
  • each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor
  • the start of the regeneration cycle is simultaneous for each combustion chamber group 5, 5'.
  • each sensor (7, 7 ', 8) is a step response sensor
  • the start of the regeneration cycle is offset in time for the combustion chamber groups 5, 5.
  • the following process steps are carried out after the start of the regeneration cycle:
  • the regeneration cycle is ended and the duration of the second regeneration period t 2 is recorded.
  • the rich mixture for ⁇ F1 and ⁇ F2 can be adjusted as a function of the measured first and second regeneration times t, and t 2 .
  • each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor
  • the start of the regeneration cycle is offset in time for the combustion chamber groups 5, 5. It is characterized by the following process steps after the start of regeneration:
  • the total regeneration time t lasts at least 0.2 seconds.
  • the total regeneration duration t is determined by the control unit, either by calculation from the raw NO x emission of the internal combustion engine or by reading from a map stored in control unit 2 '.
  • the first and second regeneration times t **, t 2 are between 0.5 times and 0.99 times the total regeneration time t.
  • Third catalytic cleaning device 0 suction system 0 'first suction pipe group 0 "second suction pipe group

Landscapes

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The invention relates to an exhaust-gas purification installation (1) for an internal combustion engine (2), comprising an NOX adsorbtion unit containing a first exhaust-gas conduit (3) equipped with a first catalytic purification device (4) and a second exhaust-gas conduit (3') equipped with a second catalytic purification device (4'), which lead into a common exhaust-gas conduit (6) downstream of the first and the second catalytic purification device (4, 4'). A respective first sensor (7, 7') is allocated upstream of each catalytic purification device (4, 4') in the respective exhaust-gas conduit (3, 3'). Said catalytic purification devices (4, 4') are NOX adsorbers and a common third sensor (8) is provided in the common exhaust-gas conduit (6), at least for the regeneration of the catalytic purification devices (4, 4'). The inventive exhaust-gas purification installation only requires three sensors for the regeneration of the NOX adsorbtion unit system and the related method for the regeneration of the NOX adsorbers.

Description

Abgasreinigungsanlage für eine BrennkraftmaschineEmission control system for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie Verfahren zur Regeneration des ersten und zweiten Katalysators einer Abgasreinigungsanlage gemäß der Merkmale in den Oberbegriffen der Patentansprüche 6 und 8.The invention relates to an exhaust gas cleaning system for an internal combustion engine according to the features in the preamble of patent claim 1, and to methods for regenerating the first and second catalytic converters of an exhaust gas cleaning system according to the features in the preambles of patent claims 6 and 8.
Die Erfindung geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 12 839 A1 aus. In dieser ist eine mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge mit zwei Abgassträngen, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden, beschrieben. In jedem Abgasstrang ist ein Katalysator mit jeweils einem Sensor stromauf sowie stromab. Stromab der Sensoren münden die zwei Abgasstränge in eine gemeinsame Abgasleitung, in die ein NOx-Adsorber integriert ist. Hinter dem NOx-Adsorber ist ein weiterer Sensor in die gemeinsame Abgasleitung integriert. Ferner ist ein Verfahren zum Steuern von Regenerationskraftstoff, der dem Verbrennungsmotor, der mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch arbeitet, zugeführt wird, beschrieben. Ziel ist eine optimale Emissionssteuerung bei minimalen Kraftstoffverbrauch zu schaffen. Das Verfahren überwacht die Abgase, die während des Regenerationsereignisses aus dem NOx-Adsorber herausströmen, um zu detektieren, wann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch für den Verbrennungsmotor in einem übermäßig mageren oder fetten Bereich liegt. Wenn die erfassten Abgase ein ü- bermäßig mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch enthalten, wird die Kraftstoffmenge für den Motor erhöht. Die Kraftstoffmenge wird verringert, wenn die erfassten Abgase ein übermäßig fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch enthalten. Die Kraftstoffmenge kann erhöht oder verringert werden, indem die Dauer oder das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Regenerationsereignisses eingestellt wird.The invention is based on the German patent application DE 100 12 839 A1. This describes a multi-flow exhaust system of a multi-cylinder internal combustion engine for motor vehicles with two exhaust lines, into which one or more cylinders each open. In each exhaust line there is a catalytic converter with one sensor upstream and one downstream. Downstream of the sensors, the two exhaust gas lines open into a common exhaust line, in which a NO x adsorber is integrated. Another sensor is integrated into the common exhaust pipe behind the NO x adsorber. Furthermore, a method for controlling regeneration fuel that is supplied to the internal combustion engine that works with a lean fuel-air mixture is described. The aim is to create optimal emissions control with minimal fuel consumption. The method monitors the exhaust gases that flow out of the NO x adsorber during the regeneration event to detect when a fuel-air mixture for the internal combustion engine is in an excessively lean or rich range. If the detected exhaust gases contain an excessively lean fuel-air mixture, the amount of fuel for the engine is increased. The amount of fuel is reduced if the detected exhaust gases contain an excessively rich fuel-air mixture. The amount of fuel can be increased or decreased by adjusting the duration or the air-fuel ratio of the regeneration event.
Nachteilig bei der beschriebenen Ausgestaltung der Abgasreinigungsanlage ist, dass bei einer Regeneration des NOx-Adsorbers alle Zylinder des Verbrennungsmotors mit einem fetten Gemisch betrieben werden müssen.A disadvantage of the described design of the exhaust gas cleaning system is that when the NO x adsorber is regenerated, all cylinders of the internal combustion engine must be operated with a rich mixture.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsanlage aufzuzeigen, mit der eine zylindergruppenselektive Regeneration von NOx-Adsorbern mög- lieh ist, wobei gleichzeitig die Anzahl von benötigten Sensoren minimal ist.The object of the present invention is to show an exhaust gas purification system with which cylinder-group-selective regeneration of NO x adsorbers is possible, at the same time the number of sensors required being minimal.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Abgasreinigungsanlage ist eine zylin- dergruppenselektive Regeneration von NOx-Adsorbem möglich. Ferner ist die benötigte Anzahl von für eine Regeneration der NOx-Adsorber benötigten Sensoren minimal Außerdem führt die motornahe Anordnung der NOx-Adsorber in vorteilhafter Weise zu einem schnelleren Anspringen und somit zu einer frühen Schadstoffspei- cherung nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.The construction of the exhaust gas cleaning system according to the invention enables cylinder group-selective regeneration of NO x adsorbents. Furthermore, the required number of sensors required for regeneration of the NO x adsorbers is minimal. In addition, the arrangement of the NO x adsorbers close to the engine advantageously leads to faster starting and thus to an early storage of pollutants after a cold start of the internal combustion engine.
Gemäß der Patentansprüche 2 und 3 wird ein kostengünstiges Gleichteileprinzip für die Sensoren verwendet, wobei je nach Ausführung der Sensoren, NOx-Sensor, bzw. O2-Sensor, in linearer oder Sprungantwort Ausführung, eine optimale Desulfa- tisierungsstrategie, Regeneration der NOx-Adsorber, möglich ist.According to claims 2 and 3, an inexpensive common parts principle is used for the sensors, with an optimal desulfation strategy, regeneration of the NO x , depending on the design of the sensors, NO x sensor or O 2 sensor, in a linear or step response design Adsorber, is possible.
Da für moderne Brennkraftmaschinen die Steuerung durch ein Steuergerät üblich ist, ist es sinnvoll gemäß Patentanspruch 4, auch die Desulfatisierung von NOx- Adsorbem in die Steuerstrategie des Steuergerätes miteinzubeziehen. Diese Integration spart separate Steuergeräte bzw. Bauteile und reduziert somit die Herstell- kosten.Since control by a control unit is customary for modern internal combustion engines, it makes sense, according to claim 4, to also include the desulfation of NO x adsorbents in the control strategy of the control unit. This integration saves separate control units or components and thus reduces manufacturing costs.
Da NOx-Adsorber nicht sämtliche Schadstoffe aus dem Abgas entfernen, ist es sinnvoll gemäß Patentanspruch 5, zumindest noch eine weitere katalytische Reini- gungsvorrichtung in die Abgasreinigungsanlage zu integrieren. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen 3-Wege-Katalysator handeln.Since NO x adsorbers do not remove all pollutants from the exhaust gas, it makes sense according to claim 5, at least one further catalytic purifier. integration device in the exhaust gas cleaning system. This can be a 3-way catalytic converter, for example.
Das Verfahren zur Regeneration von NOx-Adsorbem gemäß Patentanspruch 6 zeichnet sich vor allem durch seine einfache Regelstrategie aus. Hier wird wie beim zitierten Stand der Technik die gesamte Brennkraftmaschine einheitlich mit demselben Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu betrieben, jedoch sind zur Regelung der Regeneration nur drei Sensoren nötig. Für alle Zylindergruppen gilt der selbe Regenerationsstart, wobei die Ermittlung der Regenerationsdauer über das Sondensignal mit ei- nem linearen Sensor detektiert wird. Der Regenerationszyklus wird entweder beendet, wenn sich die gemessene Abgaskomponente, wie z. B. O2 oder NOx, einem Grenzwert nähert, oder wenn sich die Abgaskomponente innerhalb einer Toleranzgrenze für alle drei Sensoren angleicht.The method for the regeneration of NO x adsorbents according to claim 6 is characterized above all by its simple control strategy. Here, as in the cited prior art, the entire internal combustion engine is operated uniformly with the same fuel / air mixture, but only three sensors are required to regulate the regeneration. The same regeneration start applies to all cylinder groups, with the determination of the regeneration duration being detected by means of the probe signal using a linear sensor. The regeneration cycle is either ended when the measured exhaust gas component, such as. B. O 2 or NO x , approaching a limit value, or if the exhaust gas component converges within a tolerance limit for all three sensors.
Bei dem Verfahren zur Regeneration der NOx-Adsorber gemäß der Patentansprüche 8 und 9 wird eine zylindergruppenselektive Regelung eingesetzt die es erlaubt, den Beladungszustand der einzelnen NOx-Adsorber zu detektieren und die Regelung katalysatorselektiv durchzuführen. Bei Verwendung dieses Verfahrens wird die Restschadstoffmenge gegenüber dem ersten Verfahren aus Patentan- spruch 6 und 7 nochmals reduziert, da die Kraftstoff-/Luft-Gemischregelung zum Endes des Regenerationszyklus genauer ist. Auch bei diesem Verfahren ist der Regenerationsstart für die zwei NOx-Adsorber gleichzeitig, wobei die Regenerationsdauer über das Sensorsignal ermittelt wird und die Sensoren lineare Sensoren sind. Die geschätzten Regenerationsdauer, die immer kürzer ist als die tatsächliche Re- generationsdauer der NOx-Adsorber wird entweder aus den Rohemissionen der Brennkraftmaschine berechnet oder aus einem Kennfeld im Steuergerät ausgelesen. Die geschätzte Regenerationsdauer unterteilt somit die tatsächliche Regenerationsdauer in zumindest zwei Einzelphasen, wodurch es möglich ist, die Beladung der einzelnen NOx-Adsorber separat festzustellen, und zylindergruppenselektiv die Dauer eines Regenerationszyklus festzulegen.In the method for regeneration of the NO x adsorbers according to claims 8 and 9, a cylinder-group-selective control is used, which makes it possible to detect the loading state of the individual NO x adsorbers and to carry out the control in a catalyst-selective manner. When using this method, the amount of residual pollutants is reduced again compared to the first method from patent claims 6 and 7, since the fuel / air mixture control is more precise at the end of the regeneration cycle. In this method too, the regeneration start for the two NO x adsorbers is simultaneous, the regeneration duration being determined via the sensor signal and the sensors being linear sensors. The estimated regeneration duration, which is always shorter than the actual regeneration duration of the NO x adsorbers, is either calculated from the raw emissions of the internal combustion engine or read from a map in the control unit. The estimated regeneration duration thus divides the actual regeneration duration into at least two individual phases, which makes it possible to determine the loading of the individual NO x adsorbers separately and to selectively determine the duration of a regeneration cycle for cylinder groups.
Das Verfahren zur Regeneration der NOx-Adsorber gemäß den Patentansprüchen 10 und 11 zeichnet sich wiederum durch eine sehr einfache Regelstrategie aus. Für dieses Verfahren kommt ein Sprungantwortsensor zum Einsatz, der dem Steuerge- rät ein digitales Signal liefert. Bei diesem Verfahren beginnt der Start der Regeneration für jede Zylindergruppe zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt. Der Start für den Regenerationszyklus für die erste Zylindergruppe dient zeitverzögert als Startsignal für den Regenerationszyklus der zweiten Zylindergruppe. Grundsätzlich handelt es sich um dieselben Verfahrensschritte wie im Verfahren nach den Patentansprüchen 6 und 7, jedoch für jede Zylindergruppe separat. Somit bleibt die Einfachheit der Regelstrategie gemäß Patentanspruch 6 und 7 erhalten, wobei jedoch jede Zylindergruppe für sich betrachtet nacheinander ihren Regenerationszyklus durchläuft. Der Start des Regenerationszyklus für die zweite Zylindergruppe beginnt vor Been- digung des Regenerationszyklus für die erste Zylindergruppe, jedoch spätestens zum Zeitpunkt der Beendigung des ersten Regenerationszyklus.The method for regeneration of the NO x adsorbers according to claims 10 and 11 is again characterized by a very simple control strategy. A step response sensor is used for this procedure. advises a digital signal. With this method, the regeneration starts for each cylinder group at a different time. The start for the regeneration cycle for the first cylinder group serves as a delayed start signal for the regeneration cycle of the second cylinder group. Basically, the process steps are the same as in the process according to claims 6 and 7, but separately for each cylinder group. Thus, the simplicity of the control strategy according to claims 6 and 7 is retained, but each cylinder group, viewed individually, successively goes through its regeneration cycle. The start of the regeneration cycle for the second cylinder group begins before the end of the regeneration cycle for the first cylinder group, but at the latest when the first regeneration cycle ends.
Das Verfahren zur Regeneration der NOx-Adsorber gemäß Patentanspruch 12 entspricht mit seinen Vorteilen weitestgehend dem Verfahren gemäß den Patentan- Sprüchen 10 und 11. Im Unterschied zum zuvor genannten Verfahren wird hier eine lineare Sonde verwendet, mit der Toleranzbereiche besser festlegbar sowie einhaltbar sind.The method for the regeneration of the NO x adsorbers according to claim 12 largely corresponds with its advantages to the method according to claims 10 and 11. In contrast to the aforementioned method, a linear probe is used here with which tolerance ranges can be better defined and adhered to.
Die geschätzten Regenerationszeiten gemäß Patentanspruch 13 liegen in einem Zeitbereich, in dem in sinnvoller Weise ein Regenerationszyklus durchführbar ist, ohne dass der Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflusst wird, bzw. der Fahrer eine Rückmeldung über die Brennkraftmaschine erhält.The estimated regeneration times are in a time range in which a regeneration cycle can be carried out in a meaningful manner without affecting the operation of the internal combustion engine or the driver receiving feedback about the internal combustion engine.
Die Festlegung der ersten und zweiten Regenerationszeit t-*, t2 auf Werte gemäß Patentanspruch 14 sind ebenfalls für den praktischen Fahrbetrieb sinnvolle Zeiträume, die einen Regenerationszyklus ohne Beeinflussung der Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine zulassen.The definition of the first and second regeneration times t- *, t 2 to values according to claim 14 are also useful periods for practical driving, which allow a regeneration cycle without influencing the operating properties of the internal combustion engine.
Die Bestimmung der geschätzten Regenerationsdauer t gemäß Patentanspruch 15 und 16 erlaubt es, innermotorische Veränderungen beim Betrieb der Brennkraftmaschine in Bezug auf die Emissionsbildung über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine zu bestimmen und entsprechend zu korrigieren. Die Bestimmung der geschätzten Regenerationsdauer t gemäß Patentanspruch 15 und 17 ist eine einfache und kostengünstige Methode, um für die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine eine einfache und in engen Toleranzgrenzen bezüglich der Abgasemissionen zu haltende Abgasreinigung durchzuführen.The determination of the estimated regeneration period t according to claims 15 and 16 allows internal engine changes in the operation of the internal combustion engine to be determined with respect to the emission formation over the life of the internal combustion engine and corrected accordingly. The determination of the estimated regeneration time t according to claims 15 and 17 is a simple and inexpensive method to carry out a simple and within narrow tolerance limits with regard to the exhaust gas emissions to keep exhaust gas cleaning for the entire life of the internal combustion engine.
Im Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage in einer einzigen Figur näher erläutert.In the following, a preferred exemplary embodiment of an exhaust gas purification system according to the invention is explained in more detail in a single figure.
Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Abgasreinigungsanlage 1 an einer schematisch dargestellten Brennkraftmaschine 2.1 shows a schematically illustrated exhaust gas purification system 1 on a schematically illustrated internal combustion engine 2.
An eine Brennkraftmaschine 2 ist eine Sauganlage 10, bestehend aus einer ersten Saugrohrgruppe 10' und einer zweiten Saugrohrgruppe 10", befestigt. Für jede Saugrohrgruppe 10', 10" ist stellvertretend nur ein Saugrohr dargestellt. Die erste Saugrohrgruppe 10' mündet in eine erste Brennraumgruppe 5, die zweite Saugrohrgruppe 10" mündet in eine zweite Brennraumgruppe 5'. Analog ist jede Brennraumgruppe durch nur einen Brennraum dargestellt. Die erste Brennraumgruppe 5 ist gasführend mit einer ersten Abgasleitung 3 und die zweite Brennraumgruppe 5' ist abgasführend mit einer zweiten Abgasleitung 3' verbunden. In die erste Abgaslei- tung 3 ist eine erste katalytische Reinigungsvorrichtung 4, ein NOx-Adsorber, und in die zweite Abgasleitung 3' ist eine zweite katalytischen Reinigungsvorrichtung 4', ebenfalls ein NOx-Adsorber, integriert. Vorzugsweise handelt es sich bei den NOx- Adsorbern um NOx-Speicherkatalysatoren. Stromab der zwei katalytischen Reinigungsvorrichtungen 4, 4' münden die zwei Abgasleitungen 3, 3' in eine gemeinsame Abgasleitung 6. In dieser ist eine dritte katalytische Reinigungsvorrichtung 9, hier ein 3-Wege-Katalysator, integriert. Stromauf der ersten katalytischen Reinigungsvorrichtung 4 ist ein erster Sensor 7 und stromauf der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung 4' ist ein zweiter Sensor 7' in die Abgasleitungen 3, 3' angeordnet. Stromauf der dritten katalytischen Reinigungsvorrichtung 9 ist ein dritter Sensor 8 in die gemeinsame Abgasleitung 6 angeordnet. Die sensoraktiven Elemente der Sensoren 7, und 8 sind mit dem Abgas in Kontakt. Alle drei Sensoren 7, 7' und 8 sind Sauerstoffsensoren, können jedoch auch NOx-Sensoren sein. Es handelt sich im vorliegenden Fall um lineare Sensoren, es können jedoch auch für weitere Regenerationsverfahren der NOx-Adsorber Sprungantwort-Sensoren sein. Alle drei Sensoren 7, 7', 8, sind elektrisch mit einem Steuergerät 2' verbunden, das gleichzeitig auch das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ist. Auch separate Steuergeräte für die Abgasreinigungsanlage 1 und die Brennkraftmaschine 2 sind möglich. In weiteren Ausführungsbeispielen kann stromab des ersten und des zweiten Sensors 7, 7' und/oder stromab des dritten Sensors 8 zumindest eine weitere katalytische Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein.An intake system 10, consisting of a first intake manifold group 10 ′ and a second intake manifold group 10 ″, is attached to an internal combustion engine 2. Only one intake manifold is depicted for each intake manifold group 10 ′, 10 ″. The first intake manifold group 10 'opens into a first combustion chamber group 5, the second intake manifold group 10 "opens into a second combustion chamber group 5'. Similarly, each combustion chamber group is represented by only one combustion chamber. The first combustion chamber group 5 is gas-carrying with a first exhaust pipe 3 and the second combustion chamber group 5 'is connected to a second exhaust line 3' in a manner guiding the exhaust gas. In the first exhaust line 3 there is a first catalytic cleaning device 4, a NO x adsorber, and in the second exhaust line 3 'there is a second catalytic cleaning device 4', also a NO x adsorber, preferably the NO x adsorbers are NO x storage catalytic converters Catalytic cleaning device 9, here a 3-way catalytic converter, is integrated upstream of the first catalytic cleaning device ng 4 is a first sensor 7 and upstream of the second catalytic cleaning device 4 'a second sensor 7' is arranged in the exhaust pipes 3, 3 '. A third sensor 8 is arranged in the common exhaust line 6 upstream of the third catalytic cleaning device 9. The sensor-active elements of the sensors 7 and 8 are in contact with the exhaust gas. All three sensors 7, 7 'and 8 are oxygen sensors, but can also be NO x sensors. In the present case, these are linear sensors, but they can also be step response sensors for other regeneration methods of the NO x adsorber. All three sensors 7, 7 ', 8, are electrically connected to a control unit 2', which is also the control unit for the internal combustion engine. Separate control units for the exhaust gas cleaning system 1 and the internal combustion engine 2 are also possible. In further exemplary embodiments, at least one further catalytic cleaning device can be provided downstream of the first and second sensors 7, 7 ′ and / or downstream of the third sensor 8.
Im Folgenden sind vier bevorzugte Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung 4, 4'. in der Abgasreinigungsanlage 1 näher erläutert.The following are four preferred methods for regeneration of the first and second catalytic cleaning devices 4, 4 '. in the exhaust gas cleaning system 1 explained in more detail.
Für alle vier Verfahren gilt gemeinsam, dass die Brennkraftmaschine 1 zumindest zwei Brennraumgruppen 5, 5' aufweist und jede Brennraumgruppe 5, 5' mit einer Abgasleitung 3, 3'gasführend verbunden ist. Ferner ist eine separate Gemischrege- lung, verschiedene Lambdawerte λ für jede Brennraumgruppe 5, 5', möglich. Der Lambdawert λ für das Gemisch der ersten Brennraumgruppe 5 ist mit λz*ι und für die zweite Brennraumgruppe 5' mit λzz bezeichnet. Unter λNκ wird der Lambdawert in der gemeinsamen Abgasleitung verstanden. Ein stöchiometrisches Gemisch bedeutet λ = 1 , ein fettes Gemisch (Kraftstoffüberschuss) liegt im Bereich 0,5 <λ < 1 und ein mageres Gemisch (Luftüberschuss) liegt im Bereich 30 >λ > 1. Im Abgas werden abhängig vom verwendeten Sensor 7, 7' und 8, NOx-Sensor oder O2 Sensor, verschiedene Abgaskomponenten, wie NOx oder O2 oder HC, gemessen. Der Start eines Regenerationszyklus ist der Beginn eines fetten Betriebs zumindest einer Brennraumgruppe 5, 5'. Notwendig ist der Regenerationszyklus, wenn die NOx- Absorbtionsfähigkeit der katalytischen Reinigungsvorrichtungen 4, 4', der NOx- Adsorbern, unter einen tolerierbaren Grenzwert abgefallen ist. Unter einem Regenerationszyklus wird die Zeitspanne verstanden, innerhalb derer alle NOx-Adsorber regeneriert werden, eine Regenerationsdauer bezieht sich auf einen NOx-Adsorber.It is common for all four methods that the internal combustion engine 1 has at least two combustion chamber groups 5, 5 'and each combustion chamber group 5, 5' is connected to an exhaust gas line 3, 3 'in a gas-carrying manner. A separate mixture control, different lambda values λ for each combustion chamber group 5, 5 ', is also possible. The lambda value λ for the mixture of the first combustion chamber group 5 is designated λ z * ι and for the second combustion chamber group 5 'λzz. The λ N κ is the lambda value in the common exhaust pipe. A stoichiometric mixture means λ = 1, a rich mixture (excess fuel) is in the range 0.5 <λ <1 and a lean mixture (excess air) is in the range 30>λ> 1. Depending on the sensor used, 7, 7 are present in the exhaust gas 'and 8, NO x sensor or O 2 sensor, various exhaust gas components, such as NO x or O 2 or HC, measured. The start of a regeneration cycle is the beginning of rich operation of at least one combustion chamber group 5, 5 '. The regeneration cycle is necessary when the NO x absorption capacity of the catalytic cleaning devices 4, 4 ', the NO x adsorbers, has dropped below a tolerable limit value. A regeneration cycle is understood to mean the time period within which all NO x adsorbers are regenerated; a regeneration period relates to a NO x adsorber.
Beim ersten Verfahren ist jeder Sensor 7, 7', 8 ein linearer Sensor, den beiden Brennraumgruppen 5, 5' wird in diesem Verfahren das gleiche Gemisch zugeführt. Folgende Verfahrensschritte werden nach dem Start des Regenerationszyklus ausgeführt: - Betreiben der Brennkraftmaschine, d. h. der ersten und zweiten Zylindergruppe 5, 5' gemeinsam, mit dem gleichen, fetten Gemisch λ = (λz1 = λZ2), vorzugsweise 0,7 < λ < 95 und fortlaufendes Ermitteln von λz1 mit dem ersten Sensor 7, λZ2 mit dem zweiten Sensor 7' und λNκ mit dem dritten Sensor 8, - Bei Erreichen eines Grenzwertes innerhalb gegebener Toleranzen für λNK, beenden des Regenerationszyklus. Alternativ können die ermittelten Lambdawerte λz*ι, λZ2 und λNK durch das Steuergerät 2' verglichen werden, bis λz1 = λz2 = λNK ist, sobald die drei Messstellen die gleichen Werte aufweisen, beenden des Regenerationszyklus, d. h.' erneuter Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem mageren Gemisch.In the first method, each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor, and the two combustion chamber groups 5, 5' are fed the same mixture in this method. The following process steps are carried out after the start of the regeneration cycle: - Operating the internal combustion engine, ie the first and second cylinder groups 5, 5 'together, with the same rich mixture λ = (λ z1 = λ Z2 ), preferably 0.7 <λ <95 and continuously determining λ z1 with the first Sensor 7, λ Z2 with the second sensor 7 'and λ N κ with the third sensor 8, - When a limit value is reached within given tolerances for λ NK , the regeneration cycle ends. Alternatively, the lambda values can λ ι z *, λ Z2 and λ NK by the control unit 2 'are compared to λ z1 = λ z2 = λ NK, is when the three measuring points have the same values, end of the regeneration cycle, ie,' re- Operation of the internal combustion engine with a lean mixture.
Bei dem zweiten Verfahren ist jeder Sensor 7, 7', 8 ein linearer Sensor, der Beginn des Regenrationszyklus ist für jede Brennraumgruppe 5, 5' zeitgleich. Folgende Verfahrensschritte werden nach dem Start des Regenerationszyklus ausgeführt: - Betreiben der ersten und zweiten Zylindergruppe 5, 5' mit einem fetten Gemisch λZι = λFι und λZ2 = λF1, wobei nach dem Start des Regenerationszyklus λF1 = λF2 vorzugsweise 0,5 < λ < 0,95, ist und fortlaufendes Messen von λz1 mit dem ersten Sensor 7, λZ2 mit dem zweiten Sensor 7' und λNK mit dem dritten Sensor 8, und ermitteln einer geschätzten Regenerationsdauer t durch das Steuergerät 2' durch Berechnung oder Entnahme aus einem Kennfeld;In the second method, each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor, the start of the regeneration cycle is simultaneous for each combustion chamber group 5, 5'. The following method steps are carried out after the start of the regeneration cycle: - Operation of the first and second cylinder groups 5, 5 'with a rich mixture λ Z ι = λ F ι and λ Z2 = λ F1 , with λ F1 = λ F2 after the start of the regeneration cycle preferably 0.5 <λ <0.95, and continuously measuring λ z1 with the first sensor 7, λ Z2 with the second sensor 7 'and λ NK with the third sensor 8, and determining an estimated regeneration time t by the control device 2 'by calculation or removal from a map;
- vor Ende einer geschätzten Regenerationsdauer t, wird die erste Zylindergruppe 5 mit einem Luftverhältnis λz1 = (λFi + x) <1 und die zweite Zylindergruppe 5' mit einem Luftverhältnis λZ2 = (λF2 - x) < λZι betrieben und- Before the end of an estimated regeneration period t, the first cylinder group 5 is operated with an air ratio λ z1 = (λ Fi + x ) <1 and the second cylinder group 5 'with an air ratio λ Z2 = (λ F2 - x ) <λ Z ι and
- durch das Steuergerät 2' fortlaufend überprüft, ob eine erste Bedingung, λNK = ((λF1 + x) * mι + λreg * m2)) / (m-, + m2), oder eine zweite Bedingung, λNK = ((λF2 - x) * m2 + λz1 * m*ι)) / (m*ι + m2) erfüllt ist;- Continuously checked by the control unit 2 'whether a first condition, λ NK = ((λ F1 + x ) * mi + λ reg * m 2 )) / (m-, + m 2 ), or a second condition, λNK = ((λ F2 - x ) * m 2 + λ z1 * m * ι)) / (m * ι + m 2 ) is fulfilled;
- wenn die erste Bedingung erfüllt ist wird die erste Brennraumgruppe 5 mit einem stöchiometrischen Gemisch λz-ι = 1 betrieben und das Gemisch der zweiten Brennraumgruppe 5' λF2 für den nächsten Regenerationszyklus durch das Steu- . ergerät 2' auf λF2πeu < λF2;- If the first condition is met, the first combustion chamber group 5 is operated with a stoichiometric mixture λ z -ι = 1 and the mixture of the second combustion chamber group 5 'λ F2 for the next regeneration cycle by the control. device 2 'on λ F2πe u <λ F2 ;
- wenn die zweite Bedingung erfüllt ist wird die zweite Brennraumgruppe 5' mit einem stöchiometrischen Gemisch λ ∑ = 1 betrieben und das Gemisch der ersten Brennraumgruppe 5 λF1 für den nächsten Regenerationszyklus durch das Steuergerät 2' auf λF1neu < λF1; anschließend- If the second condition is met, the second combustion chamber group 5 'is operated with a stoichiometric mixture λ ∑ = 1 and the mixture of the first Combustion chamber group 5 λ F1 for the next regeneration cycle by control unit 2 'to λ F1n eu <λ F1 ; subsequently
- fortlaufendes Überprüfen durch das Steuergerät 2', ob (λZι + λΩ) / 2 = λNκ;- Continuous checking by the control unit 2 'whether (λ Z ι + λ Ω ) / 2 = λ N κ;
- wenn die Bedingung λN« = (λz1 + λZ2) / 2 erfüllt ist, Beenden des Regenerations- zyklus.- If the condition λ N «= (λ z1 + λ Z2 ) / 2 is fulfilled, the regeneration cycle is ended.
Beim dritten Verfahren ist jeder Sensor (7, 7', 8) ein Sprungantwort-Sensor, der Beginn des Regenerationszyklus ist für die Brennraumgruppen 5, 5 zeitlich versetzt. Folgende Verfahrensschritte werden nach dem Start des Regeneratiönszyklus aus- geführt:In the third method, each sensor (7, 7 ', 8) is a step response sensor, the start of the regeneration cycle is offset in time for the combustion chamber groups 5, 5. The following process steps are carried out after the start of the regeneration cycle:
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5 mit einem fetten Gemisch (λz1 = λF1) < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95, und der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem stöchiometrischen oder mageren Luftverhältnis λZ2 > 1 und Starten einer Zeitmessung zur Ermittlung einer abgelaufenen ersten Regenerationsdauer t-, und Ermit- teln einer Gesamt-Regenerationsdauer t durch das Steuergerät 2';- Operating the first cylinder group 5 with a rich mixture (λ z1 = λ F1 ) <1, preferably 0.7 <λ <0.95, and the second cylinder group 5 'with a stoichiometric or lean air ratio λ Z2 > 1 and starting one Time measurement for determining an elapsed first regeneration period t- and determining a total regeneration period t by the control unit 2 ';
- vor Ablauf der ermittelten Gesamt-Regenerationsdauer t, Betreiben der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem fetten Gemisch (λ^ = λF2) < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95;- Before the determined total regeneration period t, operating the second cylinder group 5 'with a rich mixture (λ ^ = λ F2 ) <1, preferably 0.7 <λ <0.95;
- dann fortlaufendes Messen von λN ) bis NK einen Schwellwert überschreitet, stoppen der Zeitmessung der ersten Regenerationsdauer t** dann- then continuous measurement of λ N) until NK exceeds a threshold value, then stop the time measurement of the first regeneration period t **
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5 mit einem stöchiometrischen Gemisch λz1 = 1 und weiteres Betreiben der zweiten Zylindergruppe 5' mit dem fetten Gemisch λ22 = λF2 und Starten einer zweiten Zeitmessung für eine zweite Regenerationsdauer t2, und - fortlaufendes Messen von λNK, bis ein Schwellwert überschritten wird;- Operating the first cylinder group 5 with a stoichiometric mixture λ z1 = 1 and further operating the second cylinder group 5 'with the rich mixture λ 22 = λ F2 and starting a second time measurement for a second regeneration period t 2 , and - Continuous measurement of λ NK until a threshold is exceeded;
- bei Überschreiten des Schwellwertes wird der Regenerationszyklus beendet und die Zeitdauer der zweiten Regenerationsdauer t2 erfasst.- If the threshold value is exceeded, the regeneration cycle is ended and the duration of the second regeneration period t 2 is recorded.
Für den nächsten Regenerationszyklus kann das fette Gemisch für λF1 und λF2 in Abhängigkeit der gemessenen ersten und zweiten Regenerationsdauer t, und t2 angepasst werden. Hierbei gilt: Wenn t2 > t- ist, Veränderung von λF2 durch das Steuergerät 2' auf λF2neu < λF2 und wenn t2 < t-* ist, Veränderung von λF1 durch das Steuergerät 2' auf λF1neu < λFι, für den nächsten Regenerationszyklus. Beim vierten Verfahren ist jeder Sensor 7, 7', 8, ein linearer Sensor, der Beginn des Regenerationszyklus ist für die Brennraumgruppen 5, 5 zeitlich versetzt. Es zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte nach dem Start der Regeneration aus:For the next regeneration cycle, the rich mixture for λ F1 and λ F2 can be adjusted as a function of the measured first and second regeneration times t, and t 2 . The following applies: if t 2 > t-, change from λ F2 by control unit 2 'to λ F2neuF2 and if t 2 <t- *, change from λ F1 by control unit 2' to λ F1neuF ι, for the next regeneration cycle. In the fourth method, each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor, the start of the regeneration cycle is offset in time for the combustion chamber groups 5, 5. It is characterized by the following process steps after the start of regeneration:
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5 mit einem ersten fetten Gemisch λ21 < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95 und der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem zweiten Gemisch λZ2 > 1 ;- Operating the first cylinder group 5 with a first rich mixture λ 21 <1, preferably 0.7 <λ <0.95 and the second cylinder group 5 'with a second mixture λ Z2 >1;
- fortlaufendes Messen von λNκ, bis λNK = (λ*^ * m2 + λz1 *m*ι) / (m** + m2), dann- Continuous measurement of λ N κ until λ NK = (λ * ^ * m 2 + λ z1 * m * ι) / (m ** + m 2 ), then
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5' mit einem mageren Gemisch λz1 > 1 , und der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem fetten Gemisch λZ2 < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95, und- Operation of the first cylinder group 5 'with a lean mixture λ z1 > 1, and the second cylinder group 5' with a rich mixture λ Z2 <1, preferably 0.7 <λ <0.95, and
- fortlaufendes Messen von λNK> bis λNκ = (λzi * m*- + λΩ *m2) / (m** + m2) ist;- Continuous measurement from λ NK> to λ N κ = (λzi * m * - + λ Ω * m 2 ) / (m ** + m 2 );
- Wenn λNK = (λz1 * m1 + λz-* *m2) / (m-, + m2) ist, Beenden des Regenerationszyklus.- If λ NK = (λ z1 * m 1 + λz- * * m 2 ) / (m-, + m 2 ), end the regeneration cycle.
Für alle Verfahren gilt, dass die Gesamt-Regenerationsdauer t mindestens 0,2 Sekunden dauert. Die Ermittlung der Gesamt-Regenerationsdauer t erfolgt von dem Steuergerät, entweder durch Berechnung aus der NOx-Rohemission der Brennkraftmaschine oder durch Auslesen aus einem in dem Steuergerät 2' abgelegten Kennfeld. Die erste und die zweite Regenerationsdauer t**, t2 beträgt zwischen dem 0,5fachen und 0,99fachen der Gesamt-Regenerationsdauer t. For all processes it applies that the total regeneration time t lasts at least 0.2 seconds. The total regeneration duration t is determined by the control unit, either by calculation from the raw NO x emission of the internal combustion engine or by reading from a map stored in control unit 2 '. The first and second regeneration times t **, t 2 are between 0.5 times and 0.99 times the total regeneration time t.
BezuαszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMERALS
1 Abgasreinigungsanlage1 emission control system
2 Brennkraftmaschine2 internal combustion engine
2' Steuergerät2 'control unit
3 Erste Abgasleitung ' Zweite Abgasleitung3 First exhaust pipe 'Second exhaust pipe
Erste katalytische Reinigungsvorrichtung ' Zweite katalytischen ReinigungsvorrichtungFirst catalytic cleaning device 'Second catalytic cleaning device
Erste Brennraumgruppe ' Zweite BrennraumgruppeFirst combustion chamber group 'Second combustion chamber group
Gemeinsame AbgasleitungCommon exhaust pipe
Erster Sensor ' Zweiter SensorFirst sensor 'Second sensor
Dritter SensorThird sensor
Dritte Katalytische Reinigungsvorrichtung 0 Sauganlage 0' Erste Saugrohrgruppe 0" Zweite Saugrohrgruppe Third catalytic cleaning device 0 suction system 0 'first suction pipe group 0 "second suction pipe group

Claims

Patentansprüche claims
1. Abgasreinigungsanlage (1) für eine Brennkraftmaschine (2) mit einer NOx- Adsorbtionseinrichtung mit einer ersten Abgasleitung (3) mit einer ersten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4) und einer zweiten Abgasleitung (3') mit einer zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4'), die stromab der ers- ten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') in eine gemeinsame Abgasleitung (6) münden, wobei jeder katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') in der jeweiligen Abgasleitung (3, 3') stromauf jeweils ein erster Sensor (7, 7') zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytischen Reinigungsvorrichtungen (4, 4') NOx-Adsorber sind und in der gemeinsamen Abgasleitung (6) ein gemeinsamer dritter Sensor (8) zumindest für eine Regeneration der katalytischen Reinigungsvorrichtungen (4, 4') vorgesehen ist.1. Exhaust gas cleaning system (1) for an internal combustion engine (2) with a NO x adsorbing device with a first exhaust line (3) with a first catalytic cleaning device (4) and a second exhaust line (3 ') with a second catalytic cleaning device (4') , which flow downstream of the first and the second catalytic cleaning device (4, 4 ') into a common exhaust pipe (6), each catalytic cleaning device (4, 4') in the respective exhaust pipe (3, 3 ') upstream is assigned to the first sensor (7, 7 '), characterized in that the catalytic cleaning devices (4, 4') are NO x adsorbers and in the common exhaust line (6) a common third sensor (8) at least for regeneration of the catalytic Cleaning devices (4, 4 ') is provided.
2. Abgasreinigungsanlage nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder der drei Sensoren (7, 7', 8) ein NOx-2. Emission control system according to claim 1, characterized in that each of the three sensors (7, 7 ', 8) has a NO x -
Sensor und/oder ein O2-Sensor ist.Sensor and / or an O 2 sensor.
3. Abgasreinigungsanlage nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der drei Sensoren (7, 7', 8) ein linearer Sensor und/oder ein Sprungantwort-Sensor ist.3. exhaust gas cleaning system according to claim 1 or 2, characterized in that each of the three sensors (7, 7 ', 8) is a linear sensor and / or a step response sensor.
4. Abgasreinigungsanlage nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei jeder Sensor ein elektrisches Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale von einem Steuergerät (2') auswertbar sind.4. Exhaust gas cleaning system according to one of the aforementioned claims, wherein each sensor emits an electrical signal, characterized in that the signals can be evaluated by a control device (2 ').
5. Abgasreinigungsanlage nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des ersten und des zweiten Sensors5. Exhaust gas cleaning system according to one of the aforementioned claims, characterized in that downstream of the first and the second sensor
(7, 7') und/oder stromab des dritten Sensors (8) zumindest eine weitere katalytische Reinigungsvorrichtung (9) angeordnet ist.(7, 7 ') and / or at least one further catalytic cleaning device (9) is arranged downstream of the third sensor (8).
6. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reini- gungsvorrichtung (4, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines Regenerationszyklus:6. A method for the regeneration of the first and the second catalytic cleaning device (4, 4 ') of an exhaust gas cleaning system (1) according to at least one of the claims 1 to 5, characterized by the following method steps after the start of a regeneration cycle:
- Betreiben der Brennkraftmaschine (2) mit einem Kraftstoffüberschuss, - Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6),- Operating the internal combustion engine (2) with an excess of fuel, - Continuous measurement of a proportion of an exhaust gas component in the common exhaust pipe (6),
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn sich der Anteil der Abgaskomponente einem Grenzwert nähert.- End of the regeneration cycle when the proportion of the exhaust gas component approaches a limit.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte:7. The method according to claim 6, characterized by the following process steps:
- Fortlaufendes Messen eines Anteils der Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),- Continuous measurement of a proportion of the exhaust gas component in the first, the second and the common exhaust gas line (3, 3 ', 6),
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6) der selbe Anteil an der Abgaskomponente innerhalb einer Toleranzgrenze gemessen wird.- End the regeneration cycle if the same proportion of the exhaust gas component is measured within a tolerance limit in the first, the second and the common exhaust gas line (3, 3 ', 6).
8. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest ei- nem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei Brennraumgruppen (5, 5') aufweist und jede Abgasleitung (3, 3') mit einer Brennraumgruppe (5, 5') gasführend verbunden ist und eine separate Gemischregelung für jede Brennraumgruppe (5, 5') erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines8. A method for the regeneration of the first and the second catalytic cleaning device (4, 4 ') of an exhaust gas cleaning system (1) after at least one According to claims 1 to 5, the internal combustion engine has at least two combustion chamber groups (5, 5 ') and each exhaust pipe (3, 3') is connected to a combustion chamber group (5, 5 ') in a gas-carrying manner and a separate mixture control for each combustion chamber group (5 , 5 '), characterized by the following method steps after a start of a
Regenerationszyklus:Regeneration cycle:
- Betreiben der Brennkraftmaschine (2) mit einem ersten Kraftstoff übe r- schuss,Operating the internal combustion engine (2) with a first excess fuel,
- Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),- Continuous measurement of a proportion of an exhaust gas component in the first, the second and the common exhaust gas line (3, 3 ', 6),
- Betreiben der ersten Brennraumgruppe (5) mit einem zweiten Kraftstoff- überschuss und Betreiben der zweiten Brennraumgruppe (5') mit einem dritten Kraftstoffüberschuss vor Ablauf einer geschätzten Regenerationsdauer t,Operating the first combustion chamber group (5) with a second excess fuel and operating the second combustion chamber group (5 ') with a third excess fuel before an estimated regeneration period t has expired,
- Ermitteln eines Beladungszustandes für jede katalytischen Reinigungsvor- richtung (4, 4') und Anpassen des Kraftstoffüberschusses für jede Brennraumgruppe (5, 5'),- Determining a loading condition for each catalytic cleaning device (4, 4 ') and adjusting the excess fuel for each combustion chamber group (5, 5'),
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn sich der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem Grenzwert nähert.- End the regeneration cycle when the proportion of the exhaust gas component in the common exhaust pipe (6) approaches a limit value.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrenschritt:9. The method according to claim 8, characterized by the following process step:
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn in der gemeinsamen Abgasleitung (6) der selbe Anteil an der Abgaskomponente innerhalb einer Toleranzgrenze gemessen wird, wie im Mittel der ersten und der zweiten Abgaslei- tung (3, 3').- End the regeneration cycle if the same proportion of the exhaust gas component is measured within a tolerance limit in the common exhaust gas line (6) as on the average of the first and second exhaust gas lines (3, 3 ').
10. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei Brennraumgruppen (5, 5') aufweist und jede Abgasleitung (3, 3') mit einer Brennraumgruppe (5, 5') gasführend verbunden ist und eine separate Gemischregelung für jede Brennraumgruppe (5, 5') erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines Regenerationszyklus: - Betreiben der ersten Brennraumgruppe (5) mit einem Kraftstoffüberschuss und Betreiben der zweiten Brennraumgruppe mit einem stöchiometrischen Gemisch und Start einer Messung für eine erste Regenerationszeit t*,,10. A method for the regeneration of the first and the second catalytic cleaning device (4, 4 ') of an exhaust gas cleaning system (1) according to at least one of the claims 1 to 5, wherein the internal combustion engine has at least two combustion chamber groups (5, 5') and each exhaust line (3 , 3 ') is connected to a combustion chamber group (5, 5') in a gas-carrying manner and a separate mixture control is carried out for each combustion chamber group (5, 5 '), characterized by the following method steps after the start of a regeneration cycle: - Operating the first combustion chamber group (5) with an excess fuel and operating the second combustion chamber group with a stoichiometric mixture and starting a measurement for a first regeneration time t * ,,
- Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),- Continuous measurement of a proportion of an exhaust gas component in the first, the second and the common exhaust gas line (3, 3 ', 6),
- Betreiben der zweiten Brennraumgruppe (5') mit einem Kraftstoffüberschuss und Start einer Messung für eine zweite Regenerationszeit t2 vor Ablauf einer geschätzten Regenerationsdauer t,Operating the second combustion chamber group (5 ') with an excess of fuel and starting a measurement for a second regeneration time t 2 before the end of an estimated regeneration period t,
- Betreiben, der ersten Brennraumgruppe. (5) mit einem stöchiometrischen Gemisch und Bestimmen der ersten Regenerationszeit t**, wenn sich der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem Grenzwert nähert,- Operate the first combustion chamber group. (5) with a stoichiometric mixture and determining the first regeneration time t ** when the proportion of the exhaust gas component in the common exhaust gas line (6) approaches a limit value,
- Bestimmen der zweiten Regenerationszeit t2, und Beenden des Regenerationszyklus wenn sich der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem Grenzwert nähert.- Determining the second regeneration time t 2 , and ending the regeneration cycle when the proportion of the exhaust gas component in the common exhaust pipe (6) approaches a limit value.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte:11. The method according to claim 10, characterized by the following process steps:
- Verändern des Gemisches für die zweite Brennraumgruppe (5') für den nächsten Regenerationszyklus zu mehr Kraftstoffüberschuss, wenn die zweite Regenerationszeit t2 größer als die erste Regenerationszeit t* ist, - Verändern des Gemisches für die erste Brennraumgruppe (5) für den nächsten Regenerationszyklus zu mehr Kraftstoffüberschuss, wenn die zweite Regenerationszeit t2 kleiner als die erste Regenerationszeit t- ist.- Changing the mixture for the second combustion chamber group (5 ') for the next regeneration cycle to more fuel excess, if the second regeneration time t 2 is greater than the first regeneration time t *, - Changing the mixture for the first combustion chamber group (5) for the next regeneration cycle to more fuel excess if the second regeneration time t 2 is less than the first regeneration time t-.
12. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei Brennraumgruppen (5, 5') aufweist und jede Abgasleitung (3, 3') mit ei- ner Brennraumgruppe (5, 5') gasführend verbunden ist und eine separate12. A method for the regeneration of the first and the second catalytic cleaning device (4, 4 ') of an exhaust gas cleaning system (1) according to at least one of claims 1 to 5, wherein the internal combustion engine has at least two combustion chamber groups (5, 5') and each exhaust pipe (3, 3 ') is connected to a combustion chamber group (5, 5') in a gas-carrying manner and a separate one
Gemischregelung für jede Brennraumgruppe (5, 5') erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines Regenerationszyklus: - Betreiben der ersten Brennraumgruppe (5) mit einem Kraftstoffüberschuss und der zweiten Brennraumgruppe (5') mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch oder mit einem Luftüberschuss,Mixture control for each combustion chamber group (5, 5 ') takes place, characterized by the following process steps after the start of a regeneration cycle: Operating the first combustion chamber group (5) with an excess fuel and the second combustion chamber group (5 ') with a stoichiometric air / fuel mixture or with an excess air,
- Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),- Continuous measurement of a proportion of an exhaust gas component in the first, the second and the common exhaust gas line (3, 3 ', 6),
- Betreiben des ersten Brennraumes (5) mit einem stöchiometrischen Luft- /Kraftstoff-Gemisch oder einem Luftüberschuss und des zweiten Brennraumes (5') mit einem Kraftstoffüberschuss, wenn der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem gemittelten Anteil der Ab- gaskomponenten aus der ersten und der zweiten Abgasleitung (3, 3') innerhalb eines Toleranzbereiches erreicht,- Operating the first combustion chamber (5) with a stoichiometric air / fuel mixture or an excess of air and the second combustion chamber (5 ') with an excess of fuel if the proportion of the exhaust gas component in the common exhaust line (6) is an averaged proportion of the exhaust gas. gas components from the first and second exhaust pipes (3, 3 ') are reached within a tolerance range,
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) dem gemittelten Anteil der Abgaskomponenten aus der ersten und der zweiten Abgasleitung (3, 3') innerhalb eines Toleranzbereiches erreicht.- End of the regeneration cycle when the proportion of the exhaust gas component in the common exhaust gas line (6) reaches the average proportion of the exhaust gas components from the first and the second exhaust gas line (3, 3 ') within a tolerance range.
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t mindestens 0,2 Sekunden dauert.13. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the estimated regeneration time t lasts at least 0.2 seconds.
14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regenerationszeit t** und die zweite Regenerationszeit t2 zwischen dem 0,5fachen und dem 0,99fachen der Ge- samtregenerationsdauer dauert.14. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the first regeneration time t ** and the second regeneration time t 2 between 0.5 times and 0.99 times the total regeneration duration.
15. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t von dem Steuergerät (2') ermittelt wird.15. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the estimated regeneration time t is determined by the control unit (2 ').
16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t von dem Steuergerät (2') berechnet wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the estimated regeneration time t is calculated by the control unit (2 ').
17. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t von dem Steuergerät (2') aus einem Kennfeld entnommen wird. 17. The method according to claim 15, characterized in that the estimated regeneration period t is taken by the control unit (2 ') from a characteristic diagram.
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