DE102019110992A1 - Process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10). Dazu ist der Verbrennungsmotor (10) mit seinem Auslass (18) mit einer Abgasanlage (20) verbunden, in welcher mindestens ein Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 38) angeordnet ist, welcher mit externen Heizmitteln (42, 44, 46, 48) beheizbar ist. Dabei wird der mindestens eine Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 38) ab einem Start des Verbrennungsmotors (10) mit den externen Heizmitteln (42, 44, 46, 48) beheizt, wobei die Verbrennung in den Brennräumen (12) des Verbrennungsmotors (10) bezüglich der bei der Verbrennung entstehenden Rohemissionen optimiert wird. Dazu werden innermotorische Heizmaßnahmen vermieden oder zumindest reduziert, um die Rohemissionen abzusenken. Dieser Betriebszustand des Verbrennungsmotors (10) wird zumindest solange aufrechterhalten, bis der mit den externen Heizmitteln (42, 44, 46, 48) beheizbare Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 38) seine Light-Off-Temperatur (TL/O_K1, TL/O_K2) erreicht hat.Die Erfindung betrifft ferner ein Abgasnachbehandlungssystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10). For this purpose, the internal combustion engine (10) is connected with its outlet (18) to an exhaust system (20) in which at least one catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38) is arranged, which is equipped with external heating means (42, 44 , 46, 48) is heatable. The at least one catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38) is heated with the external heating means (42, 44, 46, 48) from the start of the internal combustion engine (10), with the combustion in the combustion chambers (12 ) of the internal combustion engine (10) is optimized with regard to the raw emissions arising during combustion. For this purpose, heating measures inside the engine are avoided or at least reduced in order to lower the raw emissions. This operating state of the internal combustion engine (10) is maintained at least until the catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38) which can be heated by the external heating means (42, 44, 46, 48) reaches its light-off temperature (TL / O_K1, TL / O_K2). The invention also relates to an exhaust gas aftertreatment system for carrying out such a method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie ein Abgasnachbehandlungssystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment system for carrying out such a method according to the preamble of the independent claims.

Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an die Endrohremissionen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Dabei kommt dem Zeitraum unmittelbar nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors eine besondere Bedeutung hinsichtlich der Emissionen zu, da in dieser Phase die Abgasnachbehandlungskomponenten möglichst schnell auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt werden sollen, um eine effiziente Abgasnachbehandlung zu ermöglichen. Bei Ottomotoren ist insbesondere das Aufheizen eines (motornahen) Drei-Wege-Katalysators maßgeblich für die Emissionen eines Kraftfahrzeuges. Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren mit einem Sekundärluftsystem bekannt, bei welchen zum Aufheizen des Drei-Wege-Katalysators Sekundärluft in die Abgasanlage stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors und stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators eingebracht wird. Ferner sind Abgasnachbehandlungssysteme mit einem Abgasbrenner bekannt, bei welchem ein heißes Abgas des Abgasbrenners in die Abgasanlage eingeleitet wird, um den Drei-Wege-Katalysator auf seine Betriebstemperatur aufzuheizen. Durch einen Abgasbrenner kann auch ein Drei-Wege-Katalysator in Unterbodenlage unmittelbar nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt werden, da die heißen Brennergase an entsprechender Stelle in die Abgasanlage eingeleitet werden können und somit ein Beheizen des Drei-Wege-Katalysators im Wesentlichen unabhängig vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors ermöglichen.The current exhaust gas legislation and one that will become increasingly strict in the future place high demands on the tailpipe emissions of motor vehicles with internal combustion engines. The period immediately after a cold start of the internal combustion engine is of particular importance with regard to emissions, since in this phase the exhaust gas aftertreatment components should be heated up to their operating temperature as quickly as possible in order to enable efficient exhaust aftertreatment. In the case of gasoline engines, the heating of a three-way catalytic converter (close to the engine) is particularly important for the emissions of a motor vehicle. Internal combustion engines with a secondary air system are known from the prior art in which secondary air is introduced into the exhaust system downstream of an outlet of the internal combustion engine and upstream of the three-way catalytic converter to heat the three-way catalytic converter. Furthermore, exhaust gas aftertreatment systems with an exhaust gas burner are known, in which a hot exhaust gas from the exhaust gas burner is introduced into the exhaust system in order to heat the three-way catalytic converter to its operating temperature. An exhaust gas burner can also be used to heat a three-way catalytic converter in the underbody position to its operating temperature immediately after a cold start of the internal combustion engine, since the hot burner gases can be introduced into the exhaust system at the appropriate point, thus essentially heating the three-way catalytic converter allow independently of the exhaust gas flow of the combustion engine.

Aus der DE 10 2008 032 600 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Abgassystems bekannt, wobei an dem Abgassystem ein Abgasbrenner angeordnet ist, welcher mit unterschiedlichen Verbrennungsluftverhältnissen betrieben wird, um einen Partikelfilter auf seine Regenerationstemperatur aufzuheizen, wobei stromabwärts einer Einleitstelle des Abgasbrenners ein Oxidationskatalysator angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor wird mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und der Abgasbrenner mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben, wobei die unverbrannten Abgaskomponenten des Abgasbrenners durch den Oxidationskatalysator mit dem Restsauerstoff aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors exotherm umgesetzt werden und somit das Abgas vor Eintritt in den Partikelfilter zusätzlich aufheizen.From the DE 10 2008 032 600 A1 A method for operating an exhaust system is known, an exhaust gas burner being arranged on the exhaust system, which is operated with different combustion air ratios in order to heat a particle filter to its regeneration temperature, an oxidation catalyst being arranged downstream of an inlet point of the exhaust gas burner. The internal combustion engine is operated with an over-stoichiometric combustion air ratio and the exhaust gas burner with an under-stoichiometric combustion air ratio, the unburned exhaust gas components of the exhaust gas burner being converted exothermically by the oxidation catalytic converter with the residual oxygen from the exhaust gas flow of the internal combustion engine and thus additionally heating the exhaust gas before it enters the particle filter.

Die DE 10 2009 003 738 A1 offenbart eine Abgasreinigungsanlage für einen Verbrennungsmotor, wobei in der Abgasanlage ein Abgasreinigungsaggregat angeordnet ist, welches zusätzlich zum Abgasstrom über einen zweiten Einlass mittels eines Abgasbrenners beheizt werden kann. Dabei wird der Abgasbrenner mittels einer Kraftstoffpumpe mit dem Kraftstoff des Verbrennungsmotors und mittels eines Sekundärluftsystems mit Frischluft versorgt, wobei der Abgasbrenner die zum Auslösen oder Unterstützen bei einem Betrieb der Abgasreinigungsanlage benötigte thermische Energie bereitstellt.The DE 10 2009 003 738 A1 discloses an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, an exhaust gas purification unit being arranged in the exhaust system, which, in addition to the exhaust gas flow, can be heated by means of an exhaust gas burner via a second inlet. The exhaust gas burner is supplied with the fuel of the internal combustion engine by means of a fuel pump and with fresh air by means of a secondary air system, the exhaust gas burner providing the thermal energy required to trigger or support operation of the exhaust gas cleaning system.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2012 011 603 A1 einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor mit einer Abgasanlage, wobei in der Abgasanlage ein HC-Adsorber sowie ein dem HC-Adsorber nachgeschalteter Drei-Wege-Katalysator angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass in dem Abgaskanal stromabwärts des HC-Absorbers und stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators ein heißes Brennerabgas eines Abgasbrenners eingeleitet wird, um das Aufheizen des Drei-Wege-Katalysators auf seine Light-Off-Temperatur zu beschleunigen.In addition, the DE 10 2012 011 603 A1 an externally ignited internal combustion engine with an exhaust system, with an HC adsorber and a three-way catalytic converter downstream of the HC adsorber being arranged in the exhaust system. It is provided that a hot burner exhaust gas from an exhaust gas burner is introduced into the exhaust gas duct downstream of the HC absorber and upstream of the three-way catalytic converter in order to accelerate the heating of the three-way catalytic converter to its light-off temperature.

Aus der DE 10 2008 023 394 A1 ist ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei externe Heizmaßnahmen und innermotorische Heizmaßnahmen kombiniert werden, um den Katalysator möglichst schnell auf seine Light-Off-Temperatur aufzuheizen und im Betrieb dauerhaft oberhalb dieser Temperatur zu halten. Dabei soll die Bestromungsdauer des elektrisch beheizbaren Katalysators möglichst kurz gehalten werden, um die Heizphasen zeitlich zu begrenzen und die Konvertierung von Schadstoffen möglichst zeitnah nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.From the DE 10 2008 023 394 A1 a method for heating a catalytic converter in an exhaust system of an internal combustion engine is known, with external heating measures and internal engine heating measures being combined in order to heat the catalyst as quickly as possible to its light-off temperature and to keep it permanently above this temperature during operation. The duration of the energization of the electrically heatable catalyst should be kept as short as possible in order to limit the time of the heating phases and to enable the conversion of pollutants as soon as possible after a cold start of the internal combustion engine.

Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass entweder große, leistungsstarke Abgasbrenner mit hohen Heizleistungen oder innermotorische Heizmaßnahmen in der Kaltstartphase zu einer Erhöhung der Rohemissionen des Verbrennungsmotors führen, welche bis zum Erreichen der Light-Off-Temperatur des Katalysators nur unzureichend in unlimitierte Abgaskomponenten konvertiert werden können.The disadvantage of the known solutions, however, is that either large, powerful exhaust gas burners with high heating outputs or internal engine heating measures in the cold start phase lead to an increase in the raw emissions of the internal combustion engine, which only insufficiently converts into unlimited exhaust gas components until the light-off temperature of the catalytic converter is reached can be.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Emissionen in einer Kaltstartphase zu minimieren und gleichzeitig ein schnelles Erreichen der Light-Off-Temperaturen der Abgasnachbehandlungskomponenten sicherzustellen, um eine effiziente Konvertierung der Schadstoffe im Abgasstrom des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.The invention is based on the task of minimizing the emissions in a cold start phase and at the same time ensuring that the light-off temperatures of the exhaust gas aftertreatment components are reached quickly in order to enable the pollutants in the exhaust gas flow of the internal combustion engine to be efficiently converted.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines fremdgezündeten Ottomotors, mit einem Abgasnachbehandlungssystem gelöst, wobei eine Abgasanlage an einen Auslass des Verbrennungsmotors angeschlossen ist. Dabei ist in der Abgasanlage mindestens ein Katalysator angeordnet, welcher mittels eines externen Heizmittels, insbesondere mittels eines elektrisch beheizbaren Heizmittels, beheizbar ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • - Start des Verbrennungsmotors,
  • - Aktivieren des externen Heizmittels, wobei der extern beheizbare Katalysator aufgeheizt wird, wobei
  • - innermotorische Heizmaßnahmen des Verbrennungsmotors in einem ersten Abschnitt der Kaltstartphase reduziert oder komplett unterbunden werden, um die Rohemissionen des Verbrennungsmotors zu reduzieren, und wobei
  • - die innermotorischen Heizmaßnahmen nach dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase aktiviert werden, um das weitere Aufheizen des Katalysators bis zu seiner Light-Off-Temperatur zu beschleunigen.
According to the invention this object is achieved by a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine, in particular one externally ignited gasoline engine, solved with an exhaust gas treatment system, wherein an exhaust system is connected to an outlet of the internal combustion engine. In this case, at least one catalytic converter is arranged in the exhaust system, which can be heated by means of an external heating means, in particular by means of an electrically heatable heating means. The procedure consists of the following steps:
  • - start of the combustion engine,
  • - Activation of the external heating means, the externally heatable catalyst being heated, wherein
  • - Internal engine heating measures of the internal combustion engine are reduced or completely prevented in a first section of the cold start phase in order to reduce the raw emissions of the internal combustion engine, and wherein
  • - the internal engine heating measures are activated after the first section of the cold start phase in order to accelerate the further heating of the catalytic converter up to its light-off temperature.

Unter externen Heizmaßnahmen sind in diesem Zusammenhang Heizmaßnahmen zu verstehen, welche im Gegensatz zu innermotorischen Heizmaßnahmen einen direkten Wärmeeintrag in die Abgasanlage stromaufwärts des zu beheizenden Katalysators ermöglichen. Darunter sind insbesondere elektrische Heizelemente sowie externe Abgasbrenner zu verstehen, welche unabhängig vom Verbrennungsmotor betrieben werden können. Unter dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase ist in diesem Zusammenhang ein Abschnitt unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors zu verstehen, bei welchem die Temperatur der Abgasanlage der Umgebungstemperatur entspricht und ein Aufheizen der Abgasnachbehandlungskomponenten notwendig ist. Dieser erste Abschnitt der Kaltstartphase kann bereits vor Erreichen der Light-Off-Temperatur des mindestens einen Katalysators enden. Das Verfahren sieht die Inbetriebnahme der externen Heizmaßnahmen zum schnelleren Aufheizen zumindest eines Katalysators auf seine Light-Off-Temperatur vor.In this context, external heating measures are to be understood as heating measures which, in contrast to heating measures inside the engine, enable a direct heat input into the exhaust system upstream of the catalytic converter to be heated. This includes in particular electrical heating elements and external exhaust gas burners, which can be operated independently of the internal combustion engine. In this context, the first section of the cold start phase is to be understood as a section immediately after the start of the internal combustion engine, in which the temperature of the exhaust system corresponds to the ambient temperature and the exhaust gas aftertreatment components need to be heated up. This first section of the cold start phase can end before the light-off temperature of the at least one catalytic converter is reached. The method provides for the putting into operation of the external heating measures for faster heating of at least one catalytic converter to its light-off temperature.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors können die Kaltstartemissionen gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten Kaltstartverfahren verringert werden. Aufgrund des höheren Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors in dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase können die Schadstoffe während dieses Abschnitts sowie während des weiteren Aufheizens des Katalysators verringert werden, ohne auf ein schnelles Aufheizen des Katalysators und ein damit verbundenes Potenzial zur Konvertierung von Schadstoffen im Abgas zu verzichten.A method according to the invention for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine can reduce the cold start emissions compared to a cold start method known from the prior art. Due to the higher efficiency of the internal combustion engine in the first section of the cold start phase, the pollutants can be reduced during this section as well as during the further heating of the catalytic converter, without having to forego rapid heating of the catalytic converter and the associated potential for converting pollutants in the exhaust gas.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und nicht triviale Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors möglich.The features listed in the dependent claims enable advantageous improvements and non-trivial further developments of the method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine specified in the independent claim.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die externen Heizmittel unmittelbar ab dem Start des Verbrennungsmotors, insbesondere zeitgleich mit dem Start des Verbrennungsmotors, aktiviert werden. Dadurch kann das Aufheizen des extern beheizten Katalysators optimiert werden. Gerade unmittelbar nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors ist der Abgasstrom durch eine geringe Leistungsanforderung relativ gering, sodass der Abgasstrom nur eine geringe Kühlwirkung für das externe Heizmittel ausübt. Dabei kann der Abgasstrom genutzt werden, um eine konvektive Wärmeübertragung zwischen dem externen Heizmittel und dem Katalysator zu begünstigen, um das Aufheizen zu beschleunigen.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the external heating means are activated immediately from the start of the internal combustion engine, in particular at the same time as the internal combustion engine is started. This allows the heating of the externally heated catalytic converter to be optimized. Especially immediately after the internal combustion engine has been cold-started, the exhaust gas flow is relatively low due to a low power requirement, so that the exhaust gas flow only has a low cooling effect for the external heating means. The exhaust gas flow can be used to promote convective heat transfer between the external heating means and the catalytic converter in order to accelerate the heating process.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor in dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Durch ein stöchiometrisches Verbrennungsverhältnis und insbesondere einen Verzicht auf eine Kaltstartanreicherung können die Rohemissionen des Verbrennungsmotors minimiert werden. Dabei führt ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis insbesondere zusammen mit einem Verzicht auf eine Verstellung des Zündwinkels in Richtung „spät“ zu einem höheren thermischen Wirkungsgrad, wobei neben den limitierten gasförmigen Abgaskomponenten wie unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden auch die Partikelrohemissionen und die Kohlenstoffdioxidemissionen minimiert werden.In an advantageous embodiment of the method it is provided that the internal combustion engine is operated with a stoichiometric combustion air ratio in the first section of the cold start phase. The raw emissions of the internal combustion engine can be minimized by a stoichiometric combustion ratio and in particular by dispensing with cold start enrichment. A stoichiometric combustion air ratio, especially together with the fact that the ignition angle is not adjusted in the "retarded" direction, leads to a higher thermal efficiency, whereby in addition to the limited gaseous exhaust gas components such as unburned hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides, the raw particle emissions and the carbon dioxide emissions are also minimized.

In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Zündwinkel zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennräumen des Verbrennungsmotors in dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase in Hinblick auf einen optimalen thermischen Wirkungsgrad gewählt wird. Ein Verzicht auf eine Verstellung des Zündwinkels führt zu einem höheren thermischen Wirkungsgrad, jedoch einem niedrigeren Wärmeeintrag in die Abgasanlage. Dieser niedrigere Wärmeeintrag wird durch die externen Heizmittel kompensiert, sodass der mindestens eine Katalysator trotzdem zeitnah nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors seine Light-Off-Temperatur erreicht und keine Nachteile bezüglich des Konvertierungsverhaltens zu erwarten sind.In a further improvement of the method, it is provided that the ignition angle for igniting the fuel-air mixture in the combustion chambers of the internal combustion engine in the first section of the cold start phase is selected with a view to optimum thermal efficiency. Dispensing with an adjustment of the ignition angle leads to a higher thermal efficiency, but a lower heat input into the exhaust system. This lower heat input is compensated for by the external heating means, so that the at least one catalytic converter nevertheless reaches its light-off temperature promptly after a cold start of the internal combustion engine and no disadvantages with regard to the conversion behavior are to be expected.

Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Kaltstartphase zwischen 2 Sekunden und 25 Sekunden, vorzugsweise zwischen 3 Sekunden und 15 Sekunden, besonders bevorzugt zwischen 5 Sekunden und 10 Sekunden, dauert. Gerade der erste Abschnitt der Kaltstartphase führt bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren mit innermotorischen Heizmaßnahmen wie einer Kaltstartanreicherung und/oder einer Zündwinkelverstellung in Richtung „spät“ zu besonders hohen Rohemissionen, welche zudem in dieser Phase noch nicht durch die Abgasnachbehandlungskomponenten konvertiert werden können und somit als Endrohremissionen an die Umwelt emittiert werden. Daher ist es vorteilhaft, in den ersten Sekunden der Kaltstartphase die innermotorischen Heizmaßnahmen zu unterdrücken oder vollständig auf innermotorische Heizmaßnahmen zu verzichten, um das Emissionsverhalten des Verbrennungsmotors zu verbessern.It is advantageously provided that the first section of the cold start phase takes between 2 seconds and 25 seconds, preferably between 3 seconds Seconds and 15 seconds, particularly preferably between 5 seconds and 10 seconds. Especially the first section of the cold start phase leads to particularly high raw emissions in processes known from the prior art with internal engine heating measures such as cold start enrichment and / or an ignition angle adjustment in the "late" direction, which in addition cannot yet be converted by the exhaust gas aftertreatment components in this phase are thus emitted as tailpipe emissions to the environment. It is therefore advantageous to suppress the internal engine heating measures in the first few seconds of the cold start phase or to completely dispense with internal engine heating measures in order to improve the emissions behavior of the internal combustion engine.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die innermotorischen Heizmaßnahem nach Erreichen der Light-Off-Temperatur des mit externen Heizmitteln beheizbaren Katalysators aktiviert bleiben, bis die Abgasanlage stromaufwärts des Katalysators durchwärmt ist, um ein Auskühlen und ein Absinken der Katalysatortemperatur unter die Light-Off-Temperatur zu vermeiden. Dadurch wird verhindert, dass der mittels externer Heizmittel auf seine Light-Off-Temperatur aufgeheizte Katalysator durch nachströmendes kälteres Abgas wieder unter diese Temperatur auskühlt und eine Konvertierung von Schadstoffen im Abgas des Verbrennungsmotors reduziert wird.In an advantageous embodiment of the method, it is provided that the internal engine heating measures remain activated after the light-off temperature of the catalytic converter which can be heated with external heating means has been reached, until the exhaust system upstream of the catalytic converter is warmed through, in order to cool down and the catalytic converter temperature to drop below the light -Avoid off-temperature. This prevents the catalytic converter, which is heated to its light-off temperature by means of external heating means, from cooling down again below this temperature due to the inflowing colder exhaust gas and a conversion of pollutants in the exhaust gas of the internal combustion engine is reduced.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die innermotorischen Heizmaßnahmen eine Verstellung des Zündwinkels in Richtung „spät“ umfassen. Durch ein Verstellen des Zündwinkels bei stöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis wird der Verbrennungsschwerpunkt verschoben, dadurch wird der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors reduziert, wobei heißeres Abgas in die Abgasanlage gelangt und dort zur Erwärmung der Abgasnachbehandlungskomponenten genutzt werden kann. Dies führt jedoch zu einem Anstieg der Rohemissionen des Verbrennungsmotors und einem Kraftstoffmehrverbrauch, daher sollte diese Maßnahme zeitlich begrenzt bleiben und erst nach dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase aktiviert werden, um den Anstieg der Emissionen möglichst gering zu halten.In an advantageous embodiment of the method it is provided that the internal engine heating measures include an adjustment of the ignition angle in the “retarded” direction. By adjusting the ignition angle at a stoichiometric combustion air ratio, the center of combustion is shifted, thereby reducing the thermal efficiency of the internal combustion engine, with hotter exhaust gas entering the exhaust system and being used there to heat the exhaust gas aftertreatment components. However, this leads to an increase in the raw emissions of the internal combustion engine and increased fuel consumption, so this measure should be limited in time and only be activated after the first section of the cold start phase in order to keep the increase in emissions as low as possible.

Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die innermotorischen Heizmaßnahmen einen Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und gegebenenfalls ein Einblasen von Sekundärluft oder einen Lambda-Split-Betrieb zwischen den unterschiedlichen Brennräumen des Verbrennungsmotors umfassen. Unter einem Lambda-Split-Betrieb ist ein Betrieb des Verbrennungsmotors zu verstehen, bei dem mindestens ein Brennraum, vorzugsweise eine erste Gruppe von Brennräumen, mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und mindestens ein weiterer Brennraum, vorzugsweise eine zweite Gruppe von Brennräumen mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird/werden. Dabei können die unverbrannten Abgaskomponenten aus den mit unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen Brennräumen mit dem Restsauerstoff aus den mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen Brennräumen an der katalytisch wirksamen Oberfläche des Katalysators exotherm reagieren, wodurch ein weiterer Wärmeeintrag in den Katalysator erfolgt, welcher das weitere Aufheizen des Katalysators begünstigt.Alternatively or additionally, it is advantageously provided that the internal engine heating measures include operation of the internal combustion engine with a substoichiometric combustion air ratio and, if necessary, injection of secondary air or lambda split operation between the different combustion chambers of the internal combustion engine. Lambda split operation is to be understood as an operation of the internal combustion engine in which at least one combustion chamber, preferably a first group of combustion chambers, is operated with a sub-stoichiometric combustion air ratio and at least one further combustion chamber, preferably a second group of combustion chambers, is operated with an over-stoichiometric combustion air ratio /will. The unburned exhaust gas components from the combustion chambers operated with a sub-stoichiometric combustion air ratio can react exothermically with the residual oxygen from the combustion chambers operated with an over-stoichiometric combustion air ratio on the catalytically active surface of the catalytic converter, whereby further heat is introduced into the catalytic converter, which favors the further heating of the catalytic converter.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die externen Heizmittel ein elektrisches Heizelement umfassen, mit welchem der extern beheizbare Katalysator im Wesentlichen unabhängig vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors beheizt wird. Durch ein elektrisches Heizelement kann der Wärmeeintrag in den beheizbaren Katalysator exakt gesteuert werden. Dabei kann das Beheizen unabhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors erfolgen. Durch den Abgasstrom kommt es jedoch zu einer konvektiven Wärmeübertragung von dem elektrischen Heizelement auf den Abgasstrom, welche das Aufheizen der katalytisch wirksamen Struktur des Katalysators begünstigen kann.In an advantageous embodiment of the method it is provided that the external heating means comprise an electrical heating element with which the externally heatable catalyst is heated essentially independently of the exhaust gas flow of the internal combustion engine. The heat input into the heatable catalytic converter can be precisely controlled by means of an electrical heating element. The heating can take place independently of the operating state of the internal combustion engine. However, the exhaust gas flow results in a convective heat transfer from the electrical heating element to the exhaust gas flow, which can promote the heating of the catalytically active structure of the catalytic converter.

Erfindungsgemäß wird ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, welches eine Abgasanlage umfasst, wobei in der Abgasanlage mindestens ein Katalysator angeordnet ist, welcher mit externen Heizmitteln beheizbar ist. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst ferner ein Motorsteuergerät, welches dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors durchzuführen, wenn ein maschinenlesbarer Programmcode durch das Motorsteuergerät ausgeführt wird. Durch ein solches Abgasnachbehandlungssystem können die Kaltstartemissionen reduziert werden und das Aufheizen zumindest einer katalytisch wirksamen Abgasnachbehandlungskomponente beschleunigt werden. Dadurch können sowohl die Rohemissionen des Verbrennungsmotors verringert werden als auch das Konvertierungsverhalten der Abgasnachbehandlungskomponenten verbessert werden. Somit können die Endrohremissionen in der Kaltstartphase signifikant verringert werden.According to the invention, an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine is proposed which comprises an exhaust system, at least one catalytic converter being arranged in the exhaust system, which can be heated with external heating means. The exhaust gas aftertreatment system further comprises an engine control device which is set up to carry out a method according to the invention for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine when a machine-readable program code is executed by the engine control device. Such an exhaust gas aftertreatment system can reduce cold start emissions and accelerate the heating of at least one catalytically active exhaust gas aftertreatment component. As a result, both the raw emissions of the internal combustion engine can be reduced and the conversion behavior of the exhaust gas aftertreatment components can be improved. This means that the tailpipe emissions can be significantly reduced in the cold start phase.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die externen Heizmittel ein elektrisches Heizelement, insbesondere eine elektrische Heizscheibe umfassen, welches in den extern beheizbaren Katalysator integriert ist oder dem extern beheizbaren Katalysator vorgeschaltet ist. Durch ein elektrisches Heizelement kann ein externes Heizmittel einfach und kostengünstig sowie mit geringem Bauraumbedarf in die Abgasanlage integriert werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the external heating means comprise an electrical heating element, in particular an electrical heating disk, which is or is integrated into the externally heatable catalyst is connected upstream of the externally heatable catalyst. By means of an electrical heating element, an external heating means can be integrated into the exhaust system simply and inexpensively and with little space requirement.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die externen Heizmittel einen Abgasbrenner umfassen, mit welchem ein heißes Abgas des Abgasbrenners stromaufwärts des extern beheizbaren Katalysators in die Abgasanlage eingeleitet werden kann. Durch einen Abgasbrenner können im Vergleich zu einem elektrischen Heizelement besonders große Wärmemengen in die Abgasanlage eingebracht werden, was das Aufheizen des Katalysators begünstigt. Jedoch weisen Abgasbrenner gegenüber elektrischen Heizelementen einen höheren Bauraumbedarf auf und führen zu höheren Kosten für die Abgasanlage.Alternatively, it is advantageously provided that the external heating means comprise an exhaust gas burner, with which a hot exhaust gas from the exhaust gas burner can be introduced into the exhaust system upstream of the externally heatable catalytic converter. Compared to an electrical heating element, an exhaust gas burner can bring particularly large amounts of heat into the exhaust system, which favors the heating of the catalytic converter. However, compared to electrical heating elements, exhaust gas burners require more space and lead to higher costs for the exhaust system.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Abgasnachbehandlungssystems ist vorgesehen, dass die Abgasanlage einen motornahen ersten Katalysator und einen stromabwärts des motornahen ersten Katalysators angeordneten zweiten Katalysator aufweist, wobei der zweite Katalysator vorzugsweise in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Durch zwei Katalysatoren kann das verfügbare Katalysatorvolumen vergrößert werden. Da insbesondere der Bauraum für eine motornahe Anordnung des Katalysators begrenzt ist, kann auf vorteilhafte Weise ein zusätzlicher Katalysator in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges vorgesehen werden, um die Konvertierungsleistung zu steigern.In a preferred embodiment of the exhaust gas aftertreatment system, it is provided that the exhaust system has a first catalytic converter close to the engine and a second catalytic converter arranged downstream of the first catalytic converter close to the engine, the second catalytic converter preferably being arranged in an underbody position of a motor vehicle. The available catalyst volume can be increased by using two catalysts. Since, in particular, the installation space for an arrangement of the catalytic converter close to the engine is limited, an additional catalytic converter can advantageously be provided in the underbody position of a motor vehicle in order to increase the conversion performance.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der zweite Katalysator mittels externer Heizmittel beheizbar ist. Katalysatoren sind aufgrund der bei hohen Motorlasten auftretenden hohen Abgastemperaturen einer thermischen Alterung ausgesetzt. Diese Alterung betrifft insbesondere motornah angeordnete Katalysatoren. Ein Katalysator in Unterbodenlage weist bei gleichen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors eine geringere Alterung auf, erreicht jedoch bei einer ausschließlichen Erwärmung über den Abgasstrom und innermotorische Heizmaßnahmen vergleichsweise spät seine Light-Off-Temperatur. Daher ist es besonders vorteilhaft, einen Katalysator in Unterbodenlage mittels externer Heizmittel aufzuheizen, da der zusätzliche Wärmeeintrag aus Aufheizen begünstigt, ohne zu einer unzulässig starken Alterung des Katalysators zu führen.It is particularly preferred if the second catalyst can be heated by means of external heating means. Catalysts are exposed to thermal aging due to the high exhaust gas temperatures that occur with high engine loads. This aging affects in particular catalytic converters arranged close to the engine. A catalytic converter in the underbody position shows less aging under the same operating conditions of the internal combustion engine, but reaches its light-off temperature comparatively late if it is heated exclusively by the exhaust gas flow and heating measures inside the engine. It is therefore particularly advantageous to heat up a catalytic converter in the underbody position by means of external heating means, since the additional heat input from heating favors without leading to impermissibly severe aging of the catalytic converter.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasanlage mindestens einen Katalysator mit einer Drei-Wege-Funktionalität und mindestens einen Partikelfilter oder einen Vier-Wege-Katalysator aufweist. Durch einen Katalysator mit einer Drei-Wege-Funktionalität können die limitierten gasförmigen Abgaskomponenten in unlimitierte Abgaskomponenten konvertiert werden. Durch einen zusätzlichen Partikelfilter, insbesondere einen katalytisch beschichteten Partikelfilter, welcher als Vier-Wege-Katalysator ausgebildet ist, können zudem die bei der Verbrennung in den Brennräumen auftretenden Rußpartikel zurückgehalten werden. Da die katalytisch wirksame Beschichtung eines Partikelfilters in der Regel einer höheren Alterung unterliegt als die katalytische Beschichtung eines Drei-Wege-Katalysators, ist es vorteilhaft, einen motornahen Drei-Wege-Katalysator mit einem mit externen Heizmitteln beheizbaren Vier-Wege-Katalysator in Unterbodenlage zu kombinieren.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the exhaust system has at least one catalytic converter with a three-way functionality and at least one particle filter or a four-way catalytic converter. The limited gaseous exhaust gas components can be converted into unlimited exhaust gas components by means of a catalytic converter with a three-way functionality. An additional particle filter, in particular a catalytically coated particle filter, which is designed as a four-way catalytic converter, can also hold back the soot particles that occur in the combustion chambers during combustion. Since the catalytically active coating of a particle filter is generally more subject to aging than the catalytic coating of a three-way catalytic converter, it is advantageous to add a three-way catalytic converter close to the engine with a four-way catalytic converter in the underbody position that can be heated with external heating means combine.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Abgasnachbehandlungssystem ist vorgesehen, dass in der Abgasanlage stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors und stromaufwärts des mindestens einen Katalysators eine Turbine eines Abgasturboladers angeordnet ist. Um hohe Motorleistungen mit vergleichsweise kompakten Verbrennungsmotoren darstellen zu können, hat sich die Verwendung eines Abgasturboladers zur Steigerung der spezifischen Leistung etabliert. Dieser Abgasturbolader ist in der Regel unmittelbar stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors und stromaufwärts sämtlicher Abgasnachbehandlungskomponenten angeordnet. Bei einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors muss somit bei einer ausschließlichen Beheizung über den Abgasstrom und innermotorische Heizmaßnahmen zusätzlich zu dem mindestens einen Katalysator die Turbine des Abgasturboladers aufgewärmt werden. Dies führt zu einer Verlängerung des Zeitintervalls vom Start des Verbrennungsmotors bis zum Erreichen der Light-Off-Temperatur des Verbrennungsmotors. Daher ist es insbesondere bei Verbrennungsmotoren, welche mittels eines Abgasturboladers aufgeladen werden, notwendig, externe Heizmittel vorzusehen, um das Aufheizen des mindestens einen Katalysators zu beschleunigen. Somit können die Endrohremissionen reduziert werden, da der Katalysator durch die externen Heizmittel schneller seine Light-Off-Temperatur erreicht.In an advantageous embodiment of the exhaust gas aftertreatment system it is provided that a turbine of an exhaust gas turbocharger is arranged in the exhaust system downstream of an outlet of the internal combustion engine and upstream of the at least one catalytic converter. In order to be able to represent high engine outputs with comparatively compact combustion engines, the use of an exhaust gas turbocharger to increase the specific output has become established. This exhaust gas turbocharger is usually arranged immediately downstream of an outlet of the internal combustion engine and upstream of all exhaust gas aftertreatment components. In the case of a cold start of an internal combustion engine, the turbine of the exhaust gas turbocharger must therefore be warmed up in addition to the at least one catalytic converter in the case of exclusive heating via the exhaust gas flow and internal heating measures. This leads to an extension of the time interval from the start of the internal combustion engine until the internal combustion engine reaches the light-off temperature. It is therefore necessary, in particular in the case of internal combustion engines that are charged by means of an exhaust gas turbocharger, to provide external heating means in order to accelerate the heating of the at least one catalytic converter. The tailpipe emissions can thus be reduced, since the catalytic converter reaches its light-off temperature more quickly thanks to the external heating means.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromabwärts des zweiten Katalysators ein weiterer Katalysator oder ein Ottopartikelfilter angeordnet ist. Durch einen weiteren Katalysator, insbesondere einen weiteren Drei-Wege-Katalysator kann das katalytisch wirksame Volumen weiter vergrößert werden. Zudem können Durchbrüche durch den zweiten Katalysator kompensiert werden, sodass ein Fett- oder Magerdurchbruch durch den zweiten Katalysator nicht zu einem Anstieg der Endrohremissionen führt. Durch einen Partikelfilter ist es möglich, den Abgasstrom des Verbrennungsmotors zusätzlich von Rußpartikeln zu befreien. Dies kann notwendig sein, um bei Ottomotoren mit hoher Leistung und/oder bei Kraftfahrzeugen mit hohem Gewicht die Emissionsforderungen der immer schärfer werdenden Abgasgesetzgebung zu erfüllen.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that a further catalytic converter or a gasoline particle filter is arranged downstream of the second catalytic converter. The catalytically effective volume can be increased further by means of a further catalytic converter, in particular a further three-way catalytic converter. In addition, breakthroughs through the second catalytic converter can be compensated so that a rich or lean breakthrough through the second catalytic converter does not lead to an increase in tailpipe emissions. A particle filter can also be used to remove soot particles from the exhaust gas flow of the internal combustion engine. This may be necessary in order to meet the emission requirements of the increasingly stringent exhaust gas legislation in the case of high-performance gasoline engines and / or high-weight motor vehicles.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:

  • 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem;
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor, wobei das Abgasnachbehandlungssystem einen ersten motornahen Katalysator und einen zweiten Katalysator in Unterbodenlage aufweist;
  • 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor, wobei das Abgasnachbehandlungssystem einen motornahen Vier-Wege-Katalysator und einen elektrisch beheizbaren Drei-Wege-Katalysator in Unterbodenlage aufweist;
  • 4 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor, wobei das Abgasnachbehandlungssystem einen motornahen Drei-Wege-Katalysator und einen elektrisch beheizbaren Vier-Wege-Katalysator in Unterbodenlage aufweist;
  • 5 ein Ablaufschema zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors; und
  • 6 Diagramme zum Vergleich der Rohemissionen, der eingetragenen Wärmemenge, der Katalysatortemperatur und der Endrohremissionen bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Kaltstartphase eines Verbrennungsmotors.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The same components or components with the same function are identified with the same reference symbols. Show it:
  • 1 a preferred embodiment of an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system according to the invention;
  • 2 a further exemplary embodiment of an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment system having a first catalytic converter close to the engine and a second catalytic converter in the underbody position;
  • 3 an alternative embodiment of an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment system having a close-coupled four-way catalytic converter and an electrically heatable three-way catalytic converter in the underbody position;
  • 4th a further alternative exemplary embodiment of an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment system having a three-way catalytic converter close to the engine and an electrically heatable four-way catalytic converter in the underbody position;
  • 5 a flow chart for performing a method according to the invention for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine; and
  • 6 Diagrams to compare the raw emissions, the amount of heat entered, the catalyst temperature and the tailpipe emissions when carrying out a method according to the invention for exhaust gas aftertreatment in comparison to a cold start phase of an internal combustion engine known from the prior art.

1 zeigt die schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 10 mit mehreren Brennräumen 12, welcher mit seinem Auslass 18 mit einer Abgasanlage 20 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 10 ist als direkteinspritzender Ottomotor ausgeführt und weist an jedem Brennraum 12 einen Kraftstoffinjektor 14 und eine Zündkerze 16 zur Zündung eines brennfähigen Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennräumen 12 auf. Der Brennraum 12 wird durch einen Kolben begrenzt, welcher in einer Zylinderbohrung des Verbrennungsmotors 10 linear verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben ist über einen Pleuel mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 verbunden, welche die Leistung des Verbrennungsmotors 10 auf ein Getriebe übertragen. Alternativ kann der Verbrennungsmotor 10 auch als direkteinspritzender Dieselmotor oder als Ottomotor mit einer Saugrohreinspritzung ausgeführt sein. 1 shows the schematic representation of an internal combustion engine 10 with several combustion chambers 12 , which with its outlet 18th with an exhaust system 20th connected is. The internal combustion engine 10 is designed as a direct-injection gasoline engine and has each combustion chamber 12 a fuel injector 14th and a spark plug 16 for igniting a combustible fuel-air mixture in the combustion chambers 12 on. The combustion chamber 12 is limited by a piston which is in a cylinder bore of the internal combustion engine 10 is arranged to be linearly displaceable. The piston is connected to a crankshaft of the internal combustion engine via a connecting rod 10 connected, which is the power of the internal combustion engine 10 transferred to a gear. Alternatively, the internal combustion engine 10 can also be designed as a direct-injection diesel engine or as a gasoline engine with intake manifold injection.

Die Abgasanlage 20 umfasst einen Abgaskanal 22, in welchem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors 10 durch den Abgaskanal 22 eine Turbine 26 eines Abgasturboladers 24 angeordnet ist, welche einen nicht dargestellten Verdichter im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors 10 über eine Welle antreibt. Der Abgasturbolader 24 kann als Abgasturbolader 24 mit variabler Turbinengeometrie ausgeführt sein. Dazu sind einem Turbinenrad der Turbine 26 verstellbare Leitschaufeln vorgeschaltet, über welche die Anströmung des Abgases auf die Schaufeln der Turbine 26 variiert werden kann. Alternativ wird die Drehzahl des Abgasturboladers 24 durch eine Waste-Gate-Schaltung um die Turbine 26 gesteuert. Stromabwärts der Turbine 26 ist mindestens ein Katalysator 28 angeordnet, welcher mittels externer Heizmittel 42, 44, 46, 48 im Wesentlichen unabhängig vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 beheizbar ist. Der mindestens eine Katalysator 28 ist vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator 30 oder als Vier-Wege-Katalysator 32 ausgeführt. Die externen Heizmittel 42, 44, 46, 48 umfassen vorzugsweise ein elektrisches Heizelement 44, insbesondere eine elektrische Heizscheibe 46, welche in den Katalysator 28, 30, 32 integriert ist. Somit ist der mindestens eine Katalysator 28, 30, 32 als elektrisch beheizbarer Katalysator 42 ausgeführt. Die elektrischen Heizmittel 42, 44, 46 sind mit einer Batterie 56 verbunden, aus welcher die elektrischen Heizmittel 42, 44, 46 mit elektrischem Strom versorgt werden. Die Batterie 56 wird durch einen Generator, vorzugsweise durch einen Riemen-Starter-Generator, gespeist.The exhaust system 20th includes an exhaust duct 22nd , in which in the flow direction of an exhaust gas of the internal combustion engine 10 through the exhaust duct 22nd a turbine 26th of an exhaust gas turbocharger 24 is arranged, which has a compressor, not shown, in the intake tract of the internal combustion engine 10 drives over a shaft. The exhaust gas turbocharger 24 can be used as an exhaust gas turbocharger 24 be designed with variable turbine geometry. To do this are a turbine wheel of the turbine 26th adjustable guide vanes are connected upstream, via which the flow of the exhaust gas onto the blades of the turbine 26th can be varied. Alternatively, the speed of the exhaust gas turbocharger 24 through a waste gate circuit around the turbine 26th controlled. Downstream of the turbine 26th is at least one catalyst 28 arranged, which by means of external heating means 42 , 44 , 46 , 48 essentially independent of the exhaust gas flow of the internal combustion engine 10 is heatable. The at least one catalyst 28 is preferably used as a three-way catalyst 30th or as a four-way catalyst 32 executed. The external heating means 42 , 44 , 46 , 48 preferably comprise an electrical heating element 44 , in particular an electric heating disk 46 which in the catalyst 28 , 30th , 32 is integrated. Thus, the at least one is a catalyst 28 , 30th , 32 as an electrically heated catalyst 42 executed. The electric heating means 42 , 44 , 46 are with a battery 56 connected from which the electric heating means 42 , 44 , 46 be supplied with electricity. The battery 56 is fed by a generator, preferably a belt starter generator.

Alternativ können die externen Heizmittel 42, 44, 46, 48 auch einen Abgasbrenner 48 umfassen, mit welchem ein heißes Brennerabgas stromaufwärts des Katalysators 28 in den Abgaskanal 22 eingeleitet werden kann und somit ein externes Beheizen des Katalysators 28 ermöglicht. Stromabwärts der Turbine 26 des Abgasturboladers 24 ist eine erste Lambdasonde 50, insbesondere eine Breitbandsonde, angeordnet, um das Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsmotors 10 zu regeln. Stromabwärts des Katalysators 28 kann eine weitere Lambdasonde 52 vorgesehen sein, um die Funktion des Drei-Wege-Katalysators zu überwachen und insbesondere Fett- oder Magerdurchbrüche durch den Katalysator 28 zu detektieren. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Motorsteuergerät 60 verbunden, über welches die in die Brennräume 12 eindosierte Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt gesteuert werden.Alternatively, the external heating means 42 , 44 , 46 , 48 also an exhaust burner 48 include, with which a hot burner exhaust gas upstream of the catalyst 28 in the exhaust duct 22nd can be initiated and thus an external heating of the catalyst 28 enables. Downstream of the turbine 26th of the exhaust gas turbocharger 24 is a first lambda probe 50 , in particular a broadband probe, arranged to the combustion air ratio of the internal combustion engine 10 to regulate. Downstream of the catalyst 28 can use another lambda probe 52 be provided to monitor the function of the three-way catalytic converter and in particular rich or lean breakthroughs through the catalytic converter 28 to detect. The internal combustion engine 10 is with an engine control unit 60 connected via which the into the combustion chambers 12 metered amount of fuel and the ignition timing can be controlled.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel für einen Verbrennungsmotor 10 mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem dargestellt. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst eine Abgasanlage 20, welche mit einem Auslass 18 des Verbrennungsmotors 10 verbunden ist. Die Abgasanlage 20 umfasst einen Abgaskanal 22 in welchem eine Turbine 26 eines Abgasturboladers 24 angeordnet ist. Stromabwärts der Turbine 26 des Abgasturboladers 24 ist als motornaher erster Katalysator 28 ein Drei-Wege-Katalysator 30 im Abgaskanal 22 angeordnet. Stromabwärts des motornahen Drei-Wege-Katalysators 30 ist in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges ein zweiter Katalysator 34, insbesondere ein weiterer Drei-Wege-Katalysator 36, angeordnet. Alternativ zu einem zweiten Katalysator 34 kann stromabwärts des ersten Katalysators 28 auch ein Ottopartikelfilter 40 angeordnet sein.In 2 Figure 3 is an alternative embodiment for an internal combustion engine 10 shown with an exhaust aftertreatment system according to the invention. The exhaust aftertreatment system includes an exhaust system 20th , which with an outlet 18th of the internal combustion engine 10 connected is. The exhaust system 20th includes an exhaust duct 22nd in which a turbine 26th of an exhaust gas turbocharger 24 is arranged. Downstream of the turbine 26th of the exhaust gas turbocharger 24 is the first catalytic converter close to the engine 28 a three way catalyst 30th in the exhaust duct 22nd arranged. Downstream of the close-coupled three-way catalytic converter 30th is a second catalytic converter in an underbody layer of a motor vehicle 34 , especially another three-way catalyst 36 , arranged. Alternative to a second catalyst 34 can be downstream of the first catalyst 28 also a gasoline particle filter 40 be arranged.

Stromabwärts der Turbine 26 des Abgasturboladers und stromaufwärts des motornahen ersten Katalysators 28 ist ein elektrisches Heizelement 42 angeordnet, mit welchem der erste Drei-Wege-Katalysator 28 extern beheizt werden kann. Stromabwärts der Turbine 26 des Abgasturboladers 24 und stromaufwärts des ersten Katalysators 28 ist eine erste Lambdasonde 50 angeordnet. Stromabwärts des ersten Katalysators 28 und stromaufwärts des zweiten Katalysators 34 ist eine zweite Lambdasonde 52 vorgesehen. Ferner können in der Abgasanlage weitere Sensoren 54, 58, insbesondere ein Temperatursensor 54 und/oder ein Abgassensor 58 angeordnet sein.Downstream of the turbine 26th of the exhaust gas turbocharger and upstream of the first catalytic converter close to the engine 28 is an electrical heating element 42 arranged with which the first three-way catalyst 28 can be heated externally. Downstream of the turbine 26th of the exhaust gas turbocharger 24 and upstream of the first catalyst 28 is a first lambda probe 50 arranged. Downstream of the first catalyst 28 and upstream of the second catalyst 34 is a second lambda probe 52 intended. Further sensors can also be installed in the exhaust system 54 , 58 , especially a temperature sensor 54 and / or an exhaust gas sensor 58 be arranged.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verbrennungsmotor 10 mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 2 ausgeführt, ist der erste Katalysator 28 in diesem Ausführungsbeispiel als Vier-Wege-Katalysator 32, also als ein Partikelfilter mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung ausgeführt. Dabei ist ein elektrisches Heizelement 44, insbesondere eine elektrische Heizscheibe 46 vorgesehen, welche vorzugsweise im Gehäuse des Vier-Wege-Katalysators stromaufwärts des katalytisch beschichteten Filtersubstrats angeordnet ist. Durch das elektrische Heizelement 44 kann der Vier-Wege-Katalysator 32 extern beheizt werden. Alternativ kann auch das Substrat des Vier-Wege-Katalysators 32 elektrisch leitend ausgeführt werden und direkt beheizbar sein, sodass der Vier-Wege-Katalysator 32 als elektrisch beheizbarer Katalysator 42 ausgeführt ist. Dabei kann das elektrische Heizelement 44 auch genutzt werden, um ein Aufheizen des Vier-Wege-Katalysators 32 auf seine Regenerationstemperatur zu unterstützen.In 3 is another embodiment for an internal combustion engine 10 shown with an exhaust aftertreatment system according to the invention. With essentially the same structure as to 2 executed is the first catalyst 28 in this embodiment as a four-way catalytic converter 32 , so designed as a particle filter with a catalytically active coating. There is an electrical heating element 44 , in particular an electric heating disk 46 provided, which is preferably arranged in the housing of the four-way catalytic converter upstream of the catalytically coated filter substrate. By the electric heating element 44 can be the four-way catalyst 32 be externally heated. Alternatively, the substrate of the four-way catalyst can also be used 32 run electrically conductive and be directly heated, so that the four-way catalytic converter 32 as an electrically heated catalyst 42 is executed. The electrical heating element 44 can also be used to heat up the four-way catalytic converter 32 to support its regeneration temperature.

In 4 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor 10 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 2 und 3 ausgeführt, weist das Abgasnachbehandlungssystem einen motornahen Drei-Wege-Katalysator 30 als ersten Katalysator 28 und einen Vier-Wege-Katalysator 38 in Unterbodenlage als zweiten Katalysator 34 auf. Dabei ist der Vier-Wege-Katalysator 38 durch externe Heizmittel 44, 46, 48, vorzugsweise durch ein elektrisches Heizelement 44, insbesondere eine elektrische Heizscheibe 46, extern beheizbar. Alternativ kann der Vier-Wege-Katalysator 38 auch mittels eines externen Abgasbrenners 48 beheizt werden.In 4th Figure 3 is a preferred embodiment of an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine 10 shown. With essentially the same structure as to 2 and 3 executed, the exhaust aftertreatment system has a close-coupled three-way catalytic converter 30th as the first catalyst 28 and a four-way catalyst 38 in the underbody position as a second catalytic converter 34 on. Here is the four-way catalyst 38 by external heating means 44 , 46 , 48 , preferably by an electrical heating element 44 , in particular an electric heating disk 46 , externally heatable. Alternatively, the four-way catalytic converter 38 also by means of an external exhaust gas burner 48 be heated.

Durch die Anordnung in der Unterbodenposition ist der Vier-Wege-Katalysator 38 in einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 10 niedrigeren Temperaturen ausgesetzt als der motornahe Drei-Wege-Katalysator 30. Dadurch kann eine thermische Alterung der katalytisch wirksamen Beschichtung des Vier-Wege-Katalysators 38 verlangsamt werden. Für die Kaltstartphase kann der Vier-Wege-Katalysator 38 jedoch durch die externen Heizmittel 44, 46, 48 schnell auf seine Light-Off-Temperatur aufgeheizt werden, sodass eine wirksame Konvertierung von schädlichen Abgaskomponenten zeitnah nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 möglich ist. Ferner können die externen Heizmittel 44, 46, 48 genutzt werden, um eine Regeneration des Vier-Wege-Katalysators 38 einzuleiten, wenn die durch den Abgasstrom in den Vier-Wege-Katalysator 38 eingetragene Wärme nicht ausreicht, um den Vier-Wege-Katalysator 38 auf eine Regenerationstemperatur von etwa 600°C aufzuheizen, bei der die im Vier-Wege-Katalysator 38 zurückgehaltenen Rußpartikel oxidiert werden können. The four-way catalytic converter is located in the underbody position 38 in normal operation of the internal combustion engine 10 exposed to lower temperatures than the close-coupled three-way catalytic converter 30th . This can cause thermal aging of the catalytically active coating of the four-way catalytic converter 38 be slowed down. The four-way catalytic converter can be used for the cold start phase 38 however by the external heating means 44 , 46 , 48 quickly heated to its light-off temperature, so that an effective conversion of harmful exhaust gas components promptly after a cold start of the internal combustion engine 10 is possible. Furthermore, the external heating means 44 , 46 , 48 can be used to regenerate the four-way catalytic converter 38 initiate when the through the exhaust gas flow in the four-way catalytic converter 38 heat introduced is insufficient to the four-way catalytic converter 38 heat up to a regeneration temperature of about 600 ° C, at which the in the four-way catalytic converter 38 retained soot particles can be oxidized.

In 5 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors 10 dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt <100> wird der Verbrennungsmotor 10 gestartet. In einem zweiten Verfahrensschritt <110> werden die externen Heizmittel 42, 44, 46, 48 aktiviert, um den extern beheizbaren Katalysator 28, 30, 32, 34, 36, 38 zu beheizen. Zeitgleich werden in einem Verfahrensschritt <120> die innermotorischen Heizmaßnahmen ausgesetzt oder nur in geringem Umfang aktiviert, um die Rohemissionen des Verbrennungsmotors 10 zu reduzieren. Nach einer Verzögerungsphase von ca. 2 - 25 Sekunden, vorzugsweise von 3 - 15 Sekunden, besonders bevorzugt von 5 - 10 Sekunden werden die innermotorischen Heizmaßnahmen in einem Verfahrensschritt <130> aktiviert oder verstärkt, um das Aufheizen der Abgasnachbehandlungskomponenten 28, 30, 32, 34, 36, 38 auf ihre jeweilige Light-Off-Temperatur zu begünstigen. Hat der mit externen Heizmitteln 44, 46, 48 beheizbare Katalysator 28, 30, 32, 34, 36, 38 in einem Verfahrensschritt <140> seine Light-Off-Temperatur TL/O_K1 , TL/O_K2 erreicht, so können die unverbrannten Abgaskomponenten auf dem Katalysator 28, 30, 32, 34, 36, 38 exotherm umgesetzt werden, was ein weiteres Aufheizen des Katalysators 28, 30, 32, 34, 36, 38 begünstigt. Ist die Abgasanlage 20 komplett durchwärmt, sodass die Gefahr eines Auskühlens der Katalysatoren 28, 30, 32, 34, 36, 38 unter ihre jeweilige Light-Off-Temperatur nicht mehr gegeben ist, so können die externen und innermotorischen Heizmaßnahmen in einem Verfahrensschritt <150> beendet werden.In 5 Fig. 3 is a flow chart for performing a method according to the invention for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine 10 shown. In a first method step <100> the internal combustion engine 10 started. In a second method step <110> the external heating means 42 , 44 , 46 , 48 activated to the externally heated catalyst 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 to heat. At the same time, in a method step <120>, the internal engine heating measures are suspended or only activated to a small extent in order to reduce the raw emissions of the internal combustion engine 10 to reduce. After a delay phase of approx. 2-25 seconds, preferably 3-15 seconds, particularly preferably 5-10 seconds, the heating measures inside the engine are activated or intensified in a method step <130> in order to heat up the exhaust gas aftertreatment components 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 to favor their respective light-off temperature. Has the one with external heating means 44 , 46 , 48 heatable catalyst 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 its light-off temperature in a method step <140> T L / O_K1 , T L / O_K2 reached, so the unburned exhaust gas components on the catalytic converter 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 implemented exothermically will be causing further catalyst heating 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 favored. Is the exhaust system 20th completely warmed through, so there is a risk of the catalysts cooling down 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 is no longer below its respective light-off temperature, the external and internal engine heating measures can be ended in a method step <150>.

Aufgrund der Vermeidung von innermotorischen Heizmaßnahmen in dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase wird ein verbesserter thermischer Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 10 erreicht. Dadurch können die vom Verbrennungsmotor 10 emittierten Schadstoffe während dieses ersten Abschnitts der Kaltstartphase verringert werden, ohne auf ein schnelles Aufheizen des mindestens einen Katalysators 28, 30, 32, 34, 36, 38 zu verzichten.Due to the avoidance of internal engine heating measures in the first section of the cold start phase, an improved thermal efficiency of the internal combustion engine is achieved 10 reached. This allows the internal combustion engine 10 emitted pollutants are reduced during this first section of the cold start phase without a rapid heating of the at least one catalyst 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 to renounce.

In 6 sind die Rohemissionen des Verbrennungsmotors 10 (6a), der Wärmeeintrag in den extern beheizbaren Katalysator (6b), der Temperaturverlauf des extern beheizbaren Katalysators in der Kaltstartphase (6c) und die Emissionen stromabwärts des extern beheizbaren Katalysators in der Kaltstartphase (6d) dargestellt. Dabei zeigt die gepunktete Kurve den Verlauf bei einem Kaltstart und einem aus dem Stand der Technik bekannten Aufheizen des Katalysators ausschließlich mit innermotorischen Heizmaßnahmen. Die gestrichelte Kurve zeigt den Verlauf bei einem Kaltstart, bei dem zunächst auf innermotorische Heizmaßnahmen verzichtet wird und diese erst später aktiviert werden. Die durchgezogene Kurve zeigt jeweils den Verlauf bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem in der Kaltstartphase externe Heizmaßnahmen aktiviert werden und in dem ersten Abschnitt I der Kaltstartphase auf innermotorische Heizmaßnahmen verzichtet wird und die innermotorischen Heizmaßnahmen in einem zweiten Abschnitt II der Kaltstartphase aktiviert werden. Dabei ist zu erkennen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Katalysator 28, 30, 32, 34, 36, 38 schneller seine Light-Off-Temperatur TL/O_K1 , TL/O_K2 erreicht als bei den anderen beiden Verfahren, durch den Verzicht auf die innermotorischen Heizmaßnahmen in dem ersten Abschnitt I der Kaltstartphase jedoch die Emissionen stromabwärts des extern beheizbaren Katalysators 28, 30, 32, 34, 36, 38 signifikant verringert werden können.In 6 are the raw emissions of the internal combustion engine 10 ( 6a) , the heat input into the externally heatable catalytic converter ( 6b) , the temperature curve of the externally heated catalytic converter in the cold start phase ( 6c ) and the emissions downstream of the externally heated catalytic converter in the cold start phase ( 6d ) shown. The dotted curve shows the course in the case of a cold start and heating of the catalytic converter known from the prior art exclusively with internal engine heating. The dashed curve shows the course during a cold start, in which internal engine heating measures are initially dispensed with and these are only activated later. The solid curve shows the course in a method according to the invention in which external heating measures are activated in the cold start phase and internal engine heating measures are dispensed with in the first section I of the cold start phase and the internal engine heating measures are activated in a second section II of the cold start phase. It can be seen that in a process according to the invention, the catalyst 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 its light-off temperature faster T L / O_K1 , T L / O_K2 achieves the emissions downstream of the externally heatable catalytic converter by dispensing with the internal engine heating measures in the first section I of the cold start phase 28 , 30th , 32 , 34 , 36 , 38 can be significantly reduced.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
1212
BrennraumCombustion chamber
1414th
KraftstoffinjektorFuel injector
1616
Zündkerzespark plug
1818th
Auslass Outlet
2020th
AbgasanlageExhaust system
2222nd
AbgaskanalExhaust duct
2424
AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
2626th
Turbineturbine
2828
erster Katalysator first catalyst
3030th
Drei-Wege-KatalysatorThree way catalytic converter
3232
Vier-Wege-KatalysatorFour way catalytic converter
3434
zweiter Katalysatorsecond catalyst
3636
Drei-Wege-KatalysatorThree way catalytic converter
3838
Vier-Wege-Katalysator Four way catalytic converter
4040
OttopartikelfilterOtto particle filter
4242
elektrisch beheizbarer Katalysatorelectrically heated catalyst
4444
elektrisches Heizelementelectric heating element
4646
elektrische Heizscheibeelectric heating disc
4848
Abgasbrenner Exhaust burner
5050
erste Lambdasondefirst lambda probe
5252
zweite Lambdasondesecond lambda probe
5454
TemperatursensorTemperature sensor
5656
Batteriebattery
5858
AbgassensorExhaust gas sensor
6060
Motorsteuergerät Engine control unit
EEEE
EndrohremissionenTailpipe emissions
FWCFWC
Vier-Wege-KatalysatorFour way catalytic converter
QQ
Eintrag Wärmemenge in den KatalysatorEntry of heat into the catalytic converter
RERE
RohemissionenRaw emissions
SS.
Start des Verbrennungsmotors Start of the internal combustion engine
TT
Temperaturtemperature
TK1 T K1
Temperatur des ersten KatalysatorsFirst catalyst temperature
TK2 T K2
Temperatur des zweiten KatalysatorsSecond catalyst temperature
TL/O_K1 T L / O_K1
Light-Off-Temperatur des ersten KatalysatorsLight-off temperature of the first catalyst
TL/O_K2 T L / O_K2
Light-Off-Temperatur des zweiten Katalysators Light-off temperature of the second catalyst
TWCTWC
Drei-Wege-KatalysatorThree way catalytic converter
tt
Zeittime
tVERZ t DELAY
VerzögerungszeitDelay Time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102008032600 A1 [0003]DE 102008032600 A1 [0003]
  • DE 102009003738 A1 [0004]DE 102009003738 A1 [0004]
  • DE 102012011603 A1 [0005]DE 102012011603 A1 [0005]
  • DE 102008023394 A1 [0006]DE 102008023394 A1 [0006]

Claims (15)

Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) mit einem Abgasnachbehandlungssystem, wobei eine Abgasanlage (20) an einen Auslass (18) des Verbrennungsmotors (10) angeschlossen ist, und wobei in der Abgasanlage (20) mindestens ein Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 38) angeordnet ist, welcher mittels eines externen Heizmittels (42, 44, 46, 48) beheizbar ist, umfassend folgende Schritte: - Start des Verbrennungsmotors (10), - Aktivierung des externen Heizmittels (42, 44, 46, 48), wobei der Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 38) aufgeheizt wird, wobei - innermotorische Heizmaßnahmen des Verbrennungsmotors (10) in einem ersten Abschnitt der Kaltstartphase reduziert oder komplett vermieden werden, um die Rohemissionen des Verbrennungsmotors (10) zu reduzieren, wobei - die innermotorischen Heizmaßnahmen nach dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase aktiviert werden, um das weitere Aufheizen des Katalysators (28, 30, 32, 34, 36, 38) bis zu seiner Light-Off-Temperatur (TL/O_K1, TL/o_K2) zu beschleunigen.A method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) with an exhaust gas aftertreatment system, wherein an exhaust system (20) is connected to an outlet (18) of the internal combustion engine (10), and wherein in the exhaust system (20) at least one catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38), which can be heated by means of an external heating means (42, 44, 46, 48), comprising the following steps: - starting the internal combustion engine (10), - activating the external heating means (42, 44, 46, 48), whereby the catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38) is heated, whereby - internal heating measures of the internal combustion engine (10) are reduced or completely avoided in a first section of the cold start phase in order to reduce the raw emissions of the internal combustion engine (10 ), whereby - the internal engine heating measures are activated after the first section of the cold start phase in order to continue heating the catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38) up to its light-off temperature (T L / O_K1 , T L / o_K2 ) to accelerate. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Heizmittel (42, 44, 46, 48) ab dem Start (S) des Verbrennungsmotors (10) aktiviert werden.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to Claim 1 , characterized in that the external heating means (42, 44, 46, 48) are activated from the start (S) of the internal combustion engine (10). Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) in dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λE = 1) betrieben wird.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the internal combustion engine (10) is operated in the first section of the cold start phase with a stoichiometric combustion air ratio (λ E = 1). Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennräumen (12) des Verbrennungsmotors (10) in dem ersten Abschnitt der Kaltstartphase in Hinblick auf einen optimalen thermischen Wirkungsgrad gewählt wird.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the ignition angle for igniting the fuel-air mixture in the combustion chambers (12) of the internal combustion engine (10) is selected in the first section of the cold start phase with a view to optimum thermal efficiency. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Kaltstartphase zwischen 2 Sekunden und 25 Sekunden dauert.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the first section of the cold start phase lasts between 2 seconds and 25 seconds. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innermotorischen Heizmaßnahmen eine Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät umfassen.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the internal engine heating measures include an adjustment of the ignition angle in the late direction. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innermotorischen Heizmaßnahmen einen Betrieb des Verbrennungsmotors (10) mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λE < 1) oder einen Lambda-Split-Betrieb zwischen den Brennräumen (12) des Verbrennungsmotors (10) umfassen.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the internal engine heating measures include operation of the internal combustion engine (10) with a substoichiometric combustion air ratio (λ E <1) or a lambda split operation between the combustion chambers (12) of the internal combustion engine (10). Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Heizmittel (42, 44, 46) ein elektrisches Heizelement (44) umfassen, mit welchem der extern beheizbare Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 48) im Wesentlichen unabhängig vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors (10) beheizt wird.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the external heating means (42, 44, 46) comprise an electrical heating element (44) with which the externally heatable catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 48) is essentially independent of the exhaust gas flow of the internal combustion engine ( 10) is heated. Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor (10), umfassend eine Abgasanlage (20), welche an einen Auslass (18) des Verbrennungsmotors (10) anschließbar ist, wobei in der Abgasanlage (20) mindestens ein Katalysator (28, 30, 32, 34, 36, 38) angeordnet ist, welcher mittels eines externen Heizmittels (42, 44, 46, 48) beheizbar ist, sowie mit einem Motorsteuergerät (60), welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn ein maschinenlesbarer Programmcode durch das Motorsteuergerät (60) ausgeführt wird.An exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine (10), comprising an exhaust system (20) which can be connected to an outlet (18) of the internal combustion engine (10), with at least one catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36) in the exhaust system (20) , 38), which can be heated by means of an external heating means (42, 44, 46, 48), and with an engine control device (60) which is set up to implement a method according to one of the Claims 1 to 8th to be carried out when a machine-readable program code is executed by the engine control unit (60). Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Heizmittel (42, 44, 46, 48) ein elektrisches Heizelement (44), insbesondere eine elektrische Heizscheibe (46), umfassen.Exhaust aftertreatment system Claim 9 , characterized in that the external heating means (42, 44, 46, 48) comprise an electrical heating element (44), in particular an electrical heating disk (46). Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Heizmittel (42, 44, 46, 48) einen Abgasbrenner (48) umfassen.Exhaust aftertreatment system Claim 9 , characterized in that the external heating means (42, 44, 46, 48) comprise an exhaust gas burner (48). Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasanlage (20) einen motornahen ersten Katalysator (28) und einen stromabwärts des motornahen ersten Katalysators (28), vorzugsweise in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordneten zweiten Katalysator (34) aufweist.Exhaust aftertreatment system according to one of the Claims 9 to 11 , characterized in that the exhaust system (20) has a first catalytic converter (28) close to the engine and a second catalytic converter (34) arranged downstream of the first catalytic converter (28) close to the engine, preferably in the underbody position of a motor vehicle. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Katalysator (34) mittels externer Heizmittel (42, 44, 46, 48) beheizbar ist.Exhaust aftertreatment system Claim 12 , characterized in that the second catalyst (34) can be heated by means of external heating means (42, 44, 46, 48). Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasanlage (20) mindestens einen Katalysator (30, 32, 36, 38) mit einer Drei-Wege-Funktionalität und mindestens einen Partikelfilter (40) oder einen Vier-Wege-Katalysator (32, 38) aufweist.Exhaust aftertreatment system according to one of the Claims 9 to 13 , characterized in that the exhaust system (20) has at least one catalyst (30, 32, 36, 38) with a three-way Has functionality and at least one particle filter (40) or a four-way catalyst (32, 38). Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasanlage (20) stromabwärts eines Auslasses (18) des Verbrennungsmotors (10) und stromaufwärts des mindestens einen Katalysators (28, 30, 32, 34, 36, 38) eine Turbine (26) eines Abgasturboladers (24) angeordnet ist.Exhaust aftertreatment system according to one of the Claims 9 to 14th , characterized in that in the exhaust system (20) downstream of an outlet (18) of the internal combustion engine (10) and upstream of the at least one catalytic converter (28, 30, 32, 34, 36, 38) a turbine (26) of an exhaust gas turbocharger (24 ) is arranged.
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