DE10026359B4

DE10026359B4 - Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betrieb derselben

Info

Publication number: DE10026359B4
Application number: DE10026359A
Authority: DE
Inventors: Michael Daetz; Frank-Michael Wittig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-05-27
Filing date: 2000-05-27
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2020-05-28
Also published as: DE10026359A1

Abstract

Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus
– einem motornahen ersten und einem, motorfernen zweiten 3-Wege-Katalysator (22, 24), die sich im Abgasstrang (26) der Verbrennungskraftmaschine (10) befinden und zwischen denen ein Turbolader (14) angeordnet ist,
– einer regelbaren Sekundärluftpumpe (28) mit einer Einspeisung (29) in den Abgasstrang (26) zwischen dem Turbolader (14) und dem zweiten Katalysator (24), wobei die Sekundärluftpumpe (28) eine Kolbenpumpe ist;
– einer Mess- und Auswerteeinrichtung, mit der eine Abgaszusammensetzung, insbesondere ein Lambdawert, im Bereich der Katalysatoren (22, 24) gemessen und/oder berechnet werden kann und ein Luftmassenstrom im Abgasstrang (26) bestimmt werden kann, sowie
– einer Steuer- und Regeleinheit, mit der die Abgaszusammensetzung vor dem ersten Katalysator (22) durch motorische Eingriffe in die Verbrennung beeinflusst wird und mit der die Abgaszusammensetzung vor dem zweiten Katalysator (24) durch Ansteuerung der Sekundärluftpumpe (28) beeinflusst wird, wobei der erste Katalysator (22) mit einem fetten Abgasgemisch...

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine nach den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie ein Verfahren zum Betrieb der Abgasreinigungsanlage nach den im Anspruch 14 genannten Merkmalen.
Zur Vermeidung hoher Schadstoffemissionen ist es bekannt, im Abgasstrang von Verbrennungskraftmaschinen sogenannte Abgasreinigungsanlagen zu installieren. Derartige Abgasreinigungsanlagen umfassen beispielsweise Partikelfilter oder Katalysatorsysteme, die es ermöglichen, spezifische Schadstoffkomponenten im Abgas in weniger umweltrelevante Produkte zu konvertieren. So können die Katalysatorsysteme sogenannte 3-Wege-Katalysatoren umfassen, die einerseits eine Katalysatorkomponente zur Unterstützung einer Oxidation von Reduktionsmitteln wie Kohlenmonoxid CO und unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen HC besitzen und andererseits eine Katalysatorkomponente zur Unterstützung einer Reduktion von Stickoxiden NO_x beinhalten. Eine nahezu vollständige Konvertierung der genannten Schadstoffkomponenten ist allerdings nur dann möglich, wenn diese in annähernd stöchiometrischen Verhältnissen vorliegen.
Zur Einstellung stöchiometrischer Bedingungen sind Verfahren bekannt, die auf Signale einer der Abgasreinigungsanlage zugeordneten Sensorik zurückgreifen und durch gezielte motorische Eingriffe eine Zusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches beeinflussen. Die Sensorik umfasst dazu zumeist sogenannte Lambdasonden, die eine hohe Messempfindlichkeit im Bereich stöchiometrischer Abgasgemische besitzen. Die Signale der Lambdasonden werden in einer Mess- und Steuereinrichtung eingelesen, mittels der dann Stellgrößen für motorische Stellglieder, wie ein Einspritzsystem, Drosselklappen, eine Abgasrückführeinrichtung oder dergleichen, vorgegeben werden (Lambdaregelung). Eine solche Vorgehensweise führt allerdings nur zu einer indirekten Reaktion auf die während der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches vorliegenden Bedingungen – das heißt, liegen die Bedingungen außerhalb eines stöchiometrischen Betriebspunktes, so kann nur mit einer gewissen Zeitverzögerung hierauf reagiert werden. Infolgedessen herrschen nicht zu jedem Zeitpunkt optimale Bedingungen im Bereich der Katalysatoren und die Schadstoffemission steigt an. Insbesondere bei fremdgezündeten, aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen ermöglichen die bekannten Verfahren nur eine relativ träge Reaktion auf sich einstellende Änderungen der Luft-Kraftstoff-Zusammensetzung.
WO 97/33080 A1 beschreibt einen Ottomotor mit einem Druckwellenlader, der zwischen einen Drei-Wege-Katalysator und einem im Abgasstrang nachgeschalteten Oxidationskatalysator angeordnet ist. Über den Drückwellenlader kann Frischluft in den Abgasstrang eingespeist erden.
DE 198 40 629 A1 beschreibt unter anderem einen Ottomotor mit einer Abgasreinigungseinrichtung, die einen stromab einer Turbine angeordneten Katalysator umfasst. Eine zuschaltbare Sekundärluftversorgung mit einem zuschaltbaren Sekundärluftgebläse führt bedarfsabhängig Frischluft stromauf des Katalysators der Abgasleitung zu.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsanlage und ein Verfahren zum Betrieb der Abgasreinigungsanlage zur Verfügung zu stellen, mit denen die Schadstoffemission einer fremdgezündeten, aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine möglichst niedrig gehalten werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Abgasreinigungsanlage mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie das Verfahren mit den im Anspruch 14 genannten Merkmalen gelöst. Die Abgasreinigungsanlage besteht dabei zumindest aus

– einem motornahen ersten und einem motorfernen zweiten 3-Wege-Katalysator, die sich im Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine befinden und zwischen denen ein Turbolader angeordnet ist,
– einer regelbaren Sekundärluftpumpe, wobei die Sekundärluftpumpe eine Kolbenpumpe ist, mit einer Einspeisung in den Abgasstrang zwischen dem Turbolader und dem zweiten Katalysator,
– einer Mess- und Auswerteeinrichtung, mit der eine Abgaszusammensetzung, insbesondere ein Lambdawert, im Bereich der Katalysatoren gemessen und/oder berechnet werden kann und ein Luftmassenstrom im Abgasstrang bestimmt werden kann, sowie
– einer Steuer- und Regeleinheit, mit der die Abgaszusammensetzung vor dem ersten Katalysator durch motorische Eingriffe in die Verbrennung beeinflusst wird und mit der die Abgaszusammensetzung vor dem zweiten Katalysator durch Ansteuerung der Sekundärluftpumpe beeinflusst wird, wobei der erste Katalysator mit einem fetten Abgasgemisch und der zweite Katalysator mit einem mageren oder stöchiometrischen Abgasgemisch beaufschlagt wird.

Nach dem Verfahren wird die Abgaszusammensetzung vor den Katalysatoren in Abhängigkeit von einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst. Durch die vorgenannte Anordnung beziehungsweise das Verfahren lassen sich die Schadstoffemissionen auch bei aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen reduzieren, ohne dass ein Eingriff in die Momentensteuerung, zum Beispiel durch Beeinflussung der Betriebsparameter des Turboladers, notwendig ist.
Die Katalysatoren der Abgaseinigungsanlage besitzen dabei bevorzugt einen wash-coat mit einer niedrigen Light-Off-Temperatur für die Konvertierungsreaktionen. Insbesondere der erste Katalysator sollte motornah in den Abgasstrang montiert werden und basiert daher vorzugsweise auf einem hochtemperaturbeständigen Material. Der erste Katalysator hat ferner bevorzugt eine niedrigere Sauerstoffspeicherfähigkeit, um eine Ausräumzeit nach Schubabschaltungsphasen möglichst kurz zu halten. Weiterhin kann der zweite Katalysator vorzugsweise eine HC-Speicherkomponente aufweisen, die HC so lange speichert, bis der Katalysator seine Light-Off-Temperatur erreicht hat. Der erste Katalysator kann ein einzelner Monolith sein oder aus mehreren, in dem Krümmer angeordneten Monolithen bestehen.
Die Sekundärluftpumpe ist eine Kolbenpumpe, da hier eine Abhängigkeit vom im Abgasstrang herrschenden Gegendruck gering ist. Zudem besitzt eine solche Pumpe eine hohe Änderungsgeschwindigkeit und kann somit sehr schnell auf Änderungen im Bereich der Verbrennungskraftmaschine reagieren. Die Einspeisung der Sekundärluft kann ferner vorzugsweise über mehrere Bohrungen erfolgen, die über einen Umfang des Abgasstrangs und/oder auf einen im Abgasstrang angeordneten Torus verteilt sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Abgasreinigungsanlage umfasst die Mess- und Auswerteeinrichtung Lambdasonden, spezifische Gassensoren, Drucksensoren und Luftmassenstromsensoren. Mit Hilfe dieser Einrichtungen ist es möglich, Regel- und Steuerparameter direkt im Abgasstrang zu erfassen. Die Mess- und Auswerteeinrichtung umfasst vorzugsweise auch Modelle, mit denen anhand gemessener Signale die Abgaszusammensetzung in ausgewählten Bereichen des Abgasstrangs bestimmbar ist.
Ferner ist bevorzugt, dass die Steuer- und Regeleinheit zur Beeinflussung der Abgaszusammensetzung im Bereich des ersten Katalysators ein Signal einer (vorderen) Lambdasonde stromauf vom ersten Katalysator und/oder ein Signal einer (mittleren) Lambdasonde zwischen den Katalysatoren berücksichtigt. Wird die Steuer- und Regeleinheit zur Beeinflussung der Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators genutzt, so kann hier auf das Signal der mittleren Lambdasonde und/oder ein Signal einer (hinteren) Lambdasonde stromab des zweiten Katalysators zurückgegriffen werden. Die Katalysatoren werden somit während des Betriebs der Abgasreinigungsanlage mit einem lambdageregelten beziehungsweise -gesteuerten Abgas beaufschlagt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfassen die Betriebsphasen eine stationäre oder dynamische Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine, eine Schubabschaltungsphase und eine Hochlastphase. Während der stationären Betriebsphase wird der erste Katalysator mit einer Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 0,995 bis 0,999 und der zweite Katalysator mit einer Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 1,001 bis 1,005 beaufschlagt. Findet ein Wechsel in den dynamischen Betrieb statt, so kann die Verbrennungskraftmaschine mit etwas erhöhter Entfettung betrieben werden. Ein bevorzugter Bereich von Lambda am ersten Katalysator liegt dann bei λ = 0,99 bis 0,999, während die Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators bevorzugt bei 1,001 bis 1,01 liegt.
Weiterhin ist bevorzugt, während der Hochlastphase den eingespeisten Sekundärluftstrom der Sekundärluftpumpe derart vorzugeben, dass sich eine weitestgehende stöchiometrische Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators einstellt. Im Gegensatz zu konventionellen Systemen kann hier also noch eine Abgasnachbehandlung im Bereich des zweiten Katalysators stattfinden. Selbstverständlich muss die Sekundärluftpumpe entsprechend hohe Durchsätze an Sekundärluft gewährleisten.
Ferner ist bevorzugt, dass während der Schubabschaltungsphase die Einspeisung von Sekundärluft unterbrochen wird. Dabei wird vorzugsweise die Einspeisung von Sekundärluft kurz vor Ende der Schubabschaltungsphase wieder aufgenommen, um möglichst schnell wieder optimale Bedingungen für die sich anschließende Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Prinzipdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer Abgasreinigungsanlage 12 zur Minderung von Schadstoffemissionen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist fremdgezündet, das heißt, sie besitzt ein hier nicht dargestelltes Zündsystem für ein injiziertes Luft-Kraftstoff-Gemisch. Ferner wird die Verbrennungskraftmaschine 10 über einen Turbolader 14, dessen abgasseitiger Teil hier dargestellt ist, mit Druckluft versorgt. Eine Gemischzusammensetzung kann weiterhin mit Hilfe einer Abgasrückführeinrichtung 16, einer Drosselklappe 18 in einem Ansaugkanal 20 oder einem hier nicht dargestellten Einspritzsystem beeinflusst werden. Die geschilderten Komponenten sowie deren Betrieb sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Die Abgasreinigungsanlage umfasst einen ersten und zweiten 3-Wege-Katalysator 22, 24, die im Abgasstrang 26 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet sind. Derartige Katalysatoren 22, 24 weisen einen wash-coat auf, der Katalysatorkomponenten umfasst, die einerseits eine Reduktion von NO_x und andererseits eine Oxidation von CO und HC begünstigen. Da NO_x mit den Reduktionsmitteln CO, HC umgesetzt wird, müssen diese zumindest an einem der Katalysatoren 22, 24 in einem ausreichenden Maße zur Verfügung gestellt werden. Da eine katalytische Aktivität der Katalysatorkomponenten temperaturabhängig ist, sollten die Katalysatoren einen wash-coat mit einer möglichst niedrigen Light-Off-Temperatur besitzen. Der motornahe erste Katalysator 22 sollte ferner eine möglichst geringe Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen und aus einem hochtemperaturbeständigen Material geformt sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der zweite Katalysator 24 eine Speicherkomponente trägt, die es ermöglicht, HC in den Phasen, in denen noch nicht die notwendige Light-Off-Temperatur erreicht ist, zwischenzuspeichern.
Neben den Katalysatoren 22, 24 weist die Abgasreinigungsanlage 12 eine regelbare Sekundärluftpumpe 28 mit einer Einspeisung 29 zwischen dem Turbolader 14 und dem zweiten Katalysator 24 auf. Die Sekundärluftpumpe 28 ist eine Kolbenpumpe, mit der sehr schnell ein Volumen der einzuspeisenden Sekundärluft verstellt werden kann, ohne dass eine hohe Abhängigkeit vom im Abgasstrang 26 herrschenden Gegendruck besteht. Die Einspeisung 29 ist in diesem Falle ein Torus mit geeigneten Bohrungen an seiner Oberfläche. Ein Abstand der Einspeisung 29 vom zweiten Katalysator 24 kann mit Hinsicht auf eine möglichst homogene Vermischung der Sekundärluft mit dem Abgas optimiert werden.
Weiterhin umfasst die Abgasreinigungsanlage 12 eine Mess- und Auswerteeinrichtung, mit der eine Abgaszusammensetzung im Bereich der Katalysatoren 22, 24 gemessen und/oder berechnet werden kann und ein Luftmassenstrom im Abgasstrang 26 bestimmt werden kann. Dazu sind insgesamt drei Lambdasonden 30, 32, 34 und ein Luftmassenstromsensor 36 vorgesehen. Eine vordere Lambdasonde 30 ist zwischen der Verbrennungskraftmaschine 10 und dem ersten Katalysator 22 angeordnet. Stromab des Turboladers 14 und noch vor der Einspeisung 29 der Sekundärluftpumpe 28 liegen der Luftmassenstromsensor 36 beziehungsweise die mittlere Lambdasonde 32. Stromab vom zweiten Katalysator 24 befindet sich die hintere Lambdasonde 34. Die von den Sensoren 30, 32, 34, 36 bereitgestellten Signale werden in ein Steuergerät 38 eingelesen, das Teil eines bereits vorhandenen Motorsteuergerätes 40 sein kann. Das Steuergerät 38 umfasst Elemente der Auswerteeinrichtung, das heißt, es sind dort Algorithmen hinterlegt, mit denen anhand der gemessenen Signale die Abgaszusammensetzung beziehungsweise der Luftmassenstrom in ausgewählten Bereichen des Abgasstrangs 26 berechnet werden kann. Derartige Modelle sind bekannt und sollen daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
Ferner umfasst das Steuergerät 38 eine Steuer- und Regeleinheit, mit der die Abgaszusammensetzung vor dem ersten Katalysator 22 durch motorischen Eingriff in die Verbrennung und vor dem zweiten Katalysator 24 durch Ansteuerung der Sekundärluftpumpe 28 beeinflusst wird. Demnach wird anhand der von der Mess- und Auswerteeinrichtung bereitgestellten Information über die Steuer- und Regeleinheit der Betrieb der Abgasreinigungsanlage 12 gesteuert beziehungsweise geregelt. Dies kann derart erfolgen, dass dem Einspritzsystem, der Drosselklappe 18, der Abgasrückführeinrichtung 16 und der Sekundärluftpumpe 28 entsprechende Stellgrößen vorgegeben werden. Der erste Katalysator 22 wird auf diese Weise mit einem fetten und der zweite Katalysator 24 mit einem mageren Abgasgemisch beaufschlagt. So findet am ersten Katalysator 22 eine weitestgehende Konvertierung von NO_x statt, während am zweiten Katalysator 24 die überschüssigen Reduktionsmittel umgesetzt werden. Die Abgaszusammensetzungen vor den Katalysatoren 22, 24 werden ferner in Abhängigkeit von einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine 10 beeinflusst.
Eine solche Betriebssteuerung beziehungsweise Betriebsregelung kann vorsehen, dass für bestimmte Betriebsphasen spezielle Einstellungen vorgegeben werden. Diese Betriebsphasen umfassen beispielsweise eine stationäre oder dynamische Betriebsphase, eine Schubabschaltungsphase und eine Hochlastphase.
Befindet sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in der stationären Betriebsphase, so wird sie derart eingeregelt, dass sich eine Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 0,995 bis 0,999 vor dem ersten Katalysator 22 einstellt. Hierzu kann einerseits direkt das Signal der vorderen Lambdasonde 30 oder aber auch – unter Berücksichtigung geeigneter Modelle – das Signal der mittleren Lambdasonde 32 genutzt werden. Die Einspeisung von Sekundärluft über die Sekundärluftpumpe 28 erfolgt in der stationären Betriebsphase derart, dass sich ein Lambdawert im Bereich von 1,001 bis 1,005 vor dem zweiten Katalysator 24 einstellt. Für diese Regelung kann auf die Signale der Lambdasonden 30 oder 34 zurückgegriffen werden.
Wechselt die Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine 10 in einen dynamischen Bereich, so wird für die Abgaszusammensetzung vor dem ersten Katalysator 22 ein Wert im Bereich von λ = 0,99 bis 0,999 vorgegeben, um mit größerer Sicherheit eine optimale NO_x-Konvertierung zu gewährleisten. Die zugeführte Sekundärluftmasse muss dann zum Ausgleich ebenfalls dynamisch erhöht werden, so dass sich eine Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators 24, vorzugsweise im Bereich von λ = 1,001 bis 1,01, einstellt.
In Phasen hoher Last wird die Verbrennungskraftmaschine 10 häufig mit einem fetten Brennstoffgemisch betrieben, so dass sich einerseits relativ hohe Abgastemperaturen und andererseits ungünstige Bedingungen für eine Oxidation von CO und HC einstellen. Mittels der Sekundärluftpumpe 28 wird in einer solchen Betriebsphase der Sekundärluftstrom stark erhöht, so dass sich eine weitestgehende stöchiometrische Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators 24 ergibt und damit CO und HC konvertiert werden können.
Während der Schubabschaltungsphase wird die Einspeisung von Sekundärluft unterbrochen. Nach Schubende muss noch der erste Katalysator 22 mit einer stärkeren Anfettung bis zum Erreichen seiner leicht fetten optimalen Regellage ausgeräumt werden. Eine erneute Zugabe der Sekundärluft kann kurz vor Ablauf der Ausräumphase beginnen, um möglichst rasch wieder für die sich anschließenden Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine 10 optimale Bedingungen herstellen zu können.

10: Verbrennungskraftmaschine
12: Abgasreinigungsanlage
14: Turbolader
16: Abgasrückführeinrichtung
18: Drosselklappe
20: Ansaugkanal
22, 24: 3-Wege-Katalysator
26: Abgasstrang
28: Sekundärluftpumpe
29: Einspeisung
30, 32, 34: Lambdasonden
36: Sensor
38: Steuergerät
40: Motorsteuergerät

Claims

Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus – einem motornahen ersten und einem, motorfernen zweiten 3-Wege-Katalysator (22, 24), die sich im Abgasstrang (26) der Verbrennungskraftmaschine (10) befinden und zwischen denen ein Turbolader (14) angeordnet ist, – einer regelbaren Sekundärluftpumpe (28) mit einer Einspeisung (29) in den Abgasstrang (26) zwischen dem Turbolader (14) und dem zweiten Katalysator (24), wobei die Sekundärluftpumpe (28) eine Kolbenpumpe ist; – einer Mess- und Auswerteeinrichtung, mit der eine Abgaszusammensetzung, insbesondere ein Lambdawert, im Bereich der Katalysatoren (22, 24) gemessen und/oder berechnet werden kann und ein Luftmassenstrom im Abgasstrang (26) bestimmt werden kann, sowie – einer Steuer- und Regeleinheit, mit der die Abgaszusammensetzung vor dem ersten Katalysator (22) durch motorische Eingriffe in die Verbrennung beeinflusst wird und mit der die Abgaszusammensetzung vor dem zweiten Katalysator (24) durch Ansteuerung der Sekundärluftpumpe (28) beeinflusst wird, wobei der erste Katalysator (22) mit einem fetten Abgasgemisch und der zweite Katalysator (24) mit einem mageren oder stöchiometrischen Abgasgemisch beaufschlagt wird.
Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren (22, 24) einen wash-coat mit einer niedrigen Light-Off-Temperatur für die Konvertierungsreaktionen besitzen.
Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (22) aus einem hochtemperaturbeständigen Material geformt ist.
Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (22) eine niedrige Sauerstoffspeicherfähigkeit besitzt.
Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Katalysator (24) eine HC-Speicherkomponente aufweist.
Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung (29) der Sekundärluftpumpe (28) aus mehreren Bohrungen besteht, die über einen Umfang des Abgasstrangs (26) und/oder auf einem im Abgasstrang (26) angeordneten Torus verteilt sind.
Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Auswerteeinrichtung Lambdasonden (30, 32, 34), spezifische Gassensoren, Drucksensoren und Luftmassenstromsensoren (36) umfasst.
Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit zur Beeinflussung der Abgaszusammensetzung im Bereich des ersten Katalysators (22) ein Signal einer (vorderen) Lambdasonde (30) stromauf vom ersten Katalysator (22) und/oder ein Signal einer (mittleren) Lambdasonde (32) zwischen den Katalysatoren (22, 24) berücksichtigt.
Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinheit zur Beeinflussung der Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators (24) das Signal der mittleren Lambdasonde (32) und/oder ein Signal einer (hinteren) Lambdasonde (34) stromab des zweiten Katalysators (24) berücksichtigt.
Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf vom Turbolader (14) angeordnete Lambdasonden (30, 32, 34) eine geringe Druckempfindlichkeit aufweisen.
Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassenstromsensor (36) stromab vom Turbolader (14) angeordnet ist.
Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Auswerteeinrichtung Modelle umfasst, mit denen anhand gemessener Signale die Abgaszusammensetzung in ausgewählten Bereichen des Abgasstrangs (26) bestimmbar ist.
Abgasreinigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator ein einzelner Monolith ist oder aus mehreren, in dem Krümmer angeordneten Monolithen besteht.
Verfahren zum Betrieb einer Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus – einem motornahen ersten und einem motorfernen zweiten 3-Wege-Katalysator (22, 24), die sich im Abgasstrang (26) der Verbrennungskraftmaschine (10) befinden und zwischen denen ein Turbolader (14) angeordnet ist, – einer regelbaren Sekundärluftpumpe (28), wobei die Sekundärluftpumpe (28) eine Kolbenpumpe ist, mit einer Einspeisung (29) in den Abgasstrang (26) zwischen dem Turbolader (14) und dem zweiten Katalysator (24), – einer Mess- und Auswerteeinrichtung, mit der eine Abgaszusammensetzung, insbesondere ein Lambdawert, im Bereich der Katalysatoren (22, 24) gemessen und/oder berechnet werden kann und ein Luftmassenstrom im Abgasstrang (26) bestimmt werden kann, sowie – einer Steuer- und Regeleinheit, mit der die Abgaszusammensetzung vor dem ersten Katalysator (22) durch motorische Eingriffe in die Verbrennung beeinflusst wird und mit der die Abgaszusammensetzung vor dem zweiten Katalysator (24) durch Ansteuerung der Sekundärluftpumpe (28) beeinflusst wird, wobei der erste Katalysator (22) mit einem fetten Abgasgemisch und der zweite Katalysator (24) mit einem mageren oder stöchiometrischen Abgasgemisch beaufschlagt wird, – und bei dem die Abgaszusammensetzungen vor den Katalysatoren (22, 24) in Abhängigkeit von einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10) beeinflusst werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsphasen eine stationäre oder dynamische Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10), eine Schubabschaltungsphase und eine Hochlastphase umfassen.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass während der stationären Betriebsphase der erste Katalysator (22) mit einer Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 0,995 bis 0,999 und der zweite Katalysator (24) mit einer Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 1,001 bis 1,005 beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass während der dynamischen Betriebsphase der erste Katalysator (22) mit einer Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 0,990 bis 0,999 und der zweite Katalysator (24) mit einer Abgaszusammensetzung im Bereich von λ = 1,001 bis 1,01 beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass während der Hochlastphase ein eingespeister Sekundärluftstrom der Sekundärluftpumpe (28) derart vorgegeben wird, dass sich eine weitestgehend stöchiometrische Abgaszusammensetzung im Bereich des zweiten Katalysators (24) einstellt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass während der Schubabschaltungsphase die Einspeisung (29) von Sekundärluft unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung (29) von Sekundärluft kurz vor Ende der Schubabschaltungsphase wieder aufgenommen wird.