DE10115967A1 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases - Google Patents

Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases

Info

Publication number
DE10115967A1
DE10115967A1 DE10115967A DE10115967A DE10115967A1 DE 10115967 A1 DE10115967 A1 DE 10115967A1 DE 10115967 A DE10115967 A DE 10115967A DE 10115967 A DE10115967 A DE 10115967A DE 10115967 A1 DE10115967 A1 DE 10115967A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
engine
internal combustion
combustion engine
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10115967A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10115967B4 (de
Inventor
Ekkehard Pott
Eric Bree
Kai Philipp
Michael Zillmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE10115967.6A priority Critical patent/DE10115967B4/de
Priority to CNB021081433A priority patent/CN1266373C/zh
Publication of DE10115967A1 publication Critical patent/DE10115967A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10115967B4 publication Critical patent/DE10115967B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
    • F02P5/1506—Digital data processing using one central computing unit with particular means during starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/08—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine (10). DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass das Abgas durch ein der Verbrennungskraftmaschine (10) nachgeschaltetes Katalysatorsystem (16, 18), mindestens bestehend aus einem motornahen Vorkatalysator (16), geführt wird und der Vorkatalysator (16) einen hubraumbezogenen Edelmetallgehalt (EM¶VH¶) von höchstens 1,1 g pro dm·3· (31 G/ft·3·) Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine (10) aufweist und nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine (10) zumindest zeitweise mindestens eine Heizmaßnahme durchgeführt wird, derart, dass eine Katalysatortemperatur (T¶VK¶) des Vorkatalysators (16) spätestens 25 Sekunden nach Motorstart bei einer maximalen, höchstens für eine Sekunde zu überschreitenden Motordrehzahl von 2500 min·-1· mindestens 150 DEG C erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine.
Katalysatoren werden in Abgastrakten von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, um eine Konvertierung von Schadstoffen in Abgasen der Verbrennungskraftmaschine in weniger umweltrelevante Komponenten vorzunehmen. Um ihre Betriebsbereitschaft zu erhalten, müssen Katalysatoren sich mindestens auf eine katalysatorspezifische Anspring- oder Light-off-Temperatur erwärmt haben. Da ein zumindest erster Katalysator insbesondere nach einem Motorkaltstart der Verbrennungskraftmaschine für eine gewisse Zeitspanne seine Anspringtemperatur in aller Regel noch nicht aufweist, gelangen die Schadstoffe des Abgases während dieser Zeitspanne weitgehend unkonvertiert in die Atmosphäre. Verschiedene Strategien sind zur Beschleunigung eines Katalysatorwarmlaufs und zur Reduzierung der Schadstoffemission während des Warmlaufs bekannt.
Üblich ist, einen Zündwinkel, an dem eine Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Zylinder erfolgt, während des Warmlaufs in Richtung spät bezüglich eines Zündwinkels mit höchstem Wirkungsgrad zu verstellen. Durch diese Zündwinkelspätverstellung wird der Arbeitswirkungsgrad der Verbrennung vermindert und gleichzeitig eine Abgastemperatur erhöht. Das Verfahren der Spätzündung findet seine Begrenzung bei Zündwinkeln, bei denen eine Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine in unzulässiger Weise steigt oder eine zuverlässige Zündung nicht mehr gewährleistet werden kann. Ferner ist bekannt, eine derartige Katalysatorheizmaßnahme nicht bei einer stöchiometrischen Abgaszusammensetzung mit Lambda = 1, sondern bei leicht magerem Abgas mit Lambda < 1 durchzuführen. Diese Maßnahme trägt dem Umstand Rechnung, dass die Anspringtemperatur für die HC- und CO-Konvertierung aufgrund des Sauerstoffüberschusses im mageren Abgas um etwa 50 bis 100 K niedriger liegt als im stöchiometrischen Abgas. Effektiv setzt daher bei Magerbeaufschlagung die Schadstoffkonvertierung früher ein.
Um eine Emissionsminderung während der Warmlaufphase zu erzielen, werden zudem kleinvolumige Vorkatalysatoren eingesetzt, die an einer motornahen Position der Abgasanlage angeordnet werden. Die Vorkatalysatoren erreichen wegen ihrer geringen thermischen Masse und ihrer motornahen Lage relativ schnell ihre Anspringtemperatur und überbrücken damit eine Zeitspanne, bis auch ein weiter stromab angeordneter, großvolumiger Hauptkatalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Die üblicherweise als Oxidations- oder 3-Wege-Katalysator ausgestalteten Vorkatalysatoren weisen in ihrer katalytischen Beschichtung - dem so genannten "Washcoat" - einen vergleichsweise hohen Gehalt an Edelmetallen, insbesondere der Platingruppe auf. Hierdurch wird eine Katalysatortemperatur, bei der eine ausreichende Schadstoffkonvertierung stattfindet, abgesenkt und somit ein früheres Einsetzen der Konvertierung erzielt. Der Edelmetallgehalt wird dabei in Abhängigkeit von gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerten gewählt. Beispielsweise erfordert die sichere Erfüllung der europäischen Abgasnorm EU-Stufe IV bei Anwendung gegenwärtiger Warmlaufstrategien spezifische Edelmetallgehalte von mindestens 1,3 g pro dm3 Hubraumvolumen der Verbrennungskraftmaschine. Aufgrund der sehr hohen Edelmetallpreise ist die Erfüllung strenger Abgasnormen somit stets mit hohen Materialkosten verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung eines Abgases bereitzustellen, das eine Einhaltung niedriger Emissionsgrenzwerte bei reduzierten Kosten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung mit den in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 14 genannten Merkmalen gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass
  • - das Abgas durch ein der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltetes Katalysatorsystem, mindestens bestehend aus zumindest einem motornahen Vorkatalysator, geführt wird und der Vorkatalysator einen hubraumbezogenen Edelmetallgehalt von höchstens 1,1 g pro dm3 (31 g/ft3) Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine aufweist und
  • - nach einem Motorstart der Verbrennungskraftmaschine zumindest zeitweise mindestens eine Heizmaßnahme durchgeführt wird derart, dass eine Katalysatortemperatur des Vorkatalysators spätestens 25 Sekunden nach Motorstart bei einer maximalen, höchstens für 1 Sekunde zu überschreitenden Motordrehzahl von 2500 min-1 mindestens 150°C erreicht.
Das Verfahren beinhaltet in einem ersten Aspekt eine sehr schnelle Aufheizung des Vorkatalysators, wobei Ausgangsbasis hier ein Motorstart nach Standardbedingungen bei +20°C Umgebungs- und Fahrzeugtemperatur bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 bis 70% ist. Unter Katalysatortemperatur wird in diesem Zusammenhang eine Temperatur einer katalytischen Beschichtung (Washcoat) des Vorkatalysators 20 mm stromab einer Gaseintrittsfläche verstanden, wobei mindestens 50% einer Katalysatorquerschnittsfläche an dieser Stelle diese Temperatur aufweisen. Nach besonders vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens wird sogar eine Katalysatortemperatur von mindestens 170°C, vorzugsweise mindestens 200°C, nach spätestens 20 s, insbesondere nach spätestens 15 s, vorzugsweise spätestens nach 12 s, nach Motorstart erreicht. Dabei wird eine maximale Motordrehzahl von insbesondere 1800 min-1, vorzugsweise von höchstens 1200 min-1 für nicht mehr als 1 Sekunde überschritten, wobei die Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise nicht belastet wird.
Ein derartig schneller Warmlauf erfordert Heizmaßnahmen, deren Heizpotential mit herkömmlichen Verfahren nicht erreicht wird. Es ist insbesondere eine Zündwinkelspätverstellung vorgesehen, bei der Zündwinkel von mindestens 10° nach einem oberen Zündtotpunkt ZOT angesteuert werden. Besonders bevorzugt wird im Falle von direkteinspritzenden und schichtladefähigen Verbrennungskraftmaschinen als weitere Heizmaßnahme eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt. Dabei wird eine während eines Arbeitsspiels eines Zylinders zuzuführende Kraftstoffgesamtmenge mit mindestens zwei Einspritzvorgängen einem Brennraum des Zylinders zugeführt. Eine erste, frühe Einspritzung (Homogeneinspritzung) erfolgt während eines Ansaugtaktes des Zylinders derart, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge zum nachfolgenden Zündzeitpunkt eine weitgehend homogene Verteilung im Brennraum aufweist. Eine zweite, späte Einspritzung (Schichteinspritzung) wird dagegen während eines anschließenden Verdichtungstaktes, insbesondere während der zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes, durchgeführt und führt zu einer so genannten Schichtladung, bei der die eingespritzte Kraftstoffmenge sich in Form einer Schichtladungswolke im Wesentlichen im Bereich um eine Zündkerze des Zylinders konzentriert. Somit liegt im Mehrfacheinspritzungsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ein Mischbetrieb aus Schichtladung und Homogenladung vor. Die Kraftstoffanteile der Mehrfacheinspritzung werden vorzugsweise so gewählt, dass mit der Homogeneinspritzung ein sehr mageres, allein nicht zündfähiges Luft-Kraftstoff-Gemisch dargestellt wird, das erst mittels der Schichtladung abgebrannt wird. Der Mehrfacheinspritzungsbetrieb führt wegen seines speziell gearteten Brennverlaufs zu einer erhöhten Abgastemperatur gegenüber reinem Homogenbetrieb. Daneben besteht ein weiterer Vorteil der Mehrfacheinspritzung in einer verminderten Rohemission von Stickoxiden NOx und unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC, die zu einer Senkung des Schadstoffdurchbruchs während der Warmlaufphase führt.
Gegenüber reinem Homogenbetrieb gestattet die Mehrfacheinspritzung besonders bei späten Einspritzwinkeln der Schichteinspritzung die Darstellung besonders später Zündwinkel und somit extremer Abgastemperaturen. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, ein Ende der späten Schichteinspritzung zumindest zeitweise bei Einspritzwinkeln von 80 bis 10° vor ZOT, insbesondere von 60 bis 25° vor ZOT, vorzugsweise von 50 bis 35° vor ZOT, anzusteuern. Dabei lassen sich Zündwinkel insbesondere von mindestens 20° nach ZOT, vorzugsweise mindestens 35° nach ZOT, ansteuern, wobei hier ein maximaler Zündwinkel von 45° nach ZOT wegen einer zunehmenden Laufunruhe nicht überschritten werden sollte. Alternativ zur Mehrfacheinspritzung und Zündwinkelspätverstellung oder auch kombiniert mit diesen Maßnahmen können auch andere Verfahren zum Katalysatorheizen eingesetzt werden. Denkbar sind beispielsweise direkte Beheizungen des Katalysators durch elektrische Beheizung und/oder mittels eines Brenners. Weiterhin kann die Heizmaßnahme eine Kraftstoffnacheinspritzung in die Zylinder vor, während und/oder nach Brennende umfassen und/oder eine Abgasnachverbrennung, bei der Kraftstoff und Frischluft stromauf des Katalysators in die Abgasanlage eingespeist und mittels einer weiteren Zündkerze gezündet werden. Im ersten Fall erfolgt zwar keine oder keine wesentliche Anhebung der Verbrennungsendtemperatur, jedoch wird durch die Nachverbrennung des im Zylinder nicht verbrannten Kraftstoffes am Katalysator die freigesetzte Wärme der exothermen Verbrennungsreaktion für die Aufheizung des Katalysators genutzt.
Der zweite wesentliche Aspekt der Erfindung macht sich die rasche Erwärmung des Vorkatalysators dahingehend zu nutze, dass eine Edelmetall-Gesamtmasse des Vorkatalysators gegenüber bekannten Katalysatorsystemen deutlich reduziert wird. Dabei wird zwar eine geringere, maximal erreichbare Konvertierungsrate und damit eine höhere Anspring- oder Light-off-Temperatur des Vorkatalysators in Kauf genommen. Dieser Nachteil wird jedoch durch den sehr schnellen Warmlauf kompensiert oder sogar überkompensiert. Durch die Einsparung der äußerst kostenintensiven Edelmetalle, insbesondere solcher der Platingruppe Platin, Palladium und/oder Rhodium, können die Materialkosten des Vorkatalysators deutlich gesenkt werden, ohne einen Anstieg der Schadstoffemissionen in Kauf nehmen zu müssen.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, den Edelmetallgehalt des Vorkatalysators derart einzustellen, dass gesetzlich geforderte Emissionsgrenzwerte eingehalten werden.
Demnach ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Vorkatalysator einen hubraumbezogenen Edelmetallgehalt von höchstens 1,0 g pro dm3 (28 g/ft3) Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von höchstens 0,95 g pro dm3 (27 g/ft3) Hubvolumen, insbesondere von höchstens 0,85 g pro dm3 (24 g/ft3) Hubvolumen, aufweist, wenn eine Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen höchstens 0,06 g/km, von Kohlenmonoxid höchstens 0,2 g/km und von Stickoxiden höchstens 0,02 g/km im Neuen Europäischen Normfahrzyklus (NEFZ) in einem mindestens 300 s dauernden mageren Schichtbetrieb oder homogen-mageren Betrieb mit Lambda ≧ 1,15 außerhalb eines Leerlaufbetriebs betragen darf. Dabei ist diese Auslegung des Vorkatalysators geeignet, die strengen EU-Grenzwerte der Stufe IV sicher zu erfüllen. Reicht dagegen die Einhaltung einer HC-Emission von höchstens 0,07 g/km, einer CO-Emission von höchstens 0,4 g/km und einer NOx-Emission von höchstens 0,04 g/km im gleichen Normfahrzyklus aus, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Vorkatalysator einen hubraumbezogenen Edelmetallgehalt von höchstens 0,85 g pro dm3 (24 g/ft3) Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von höchstens 0,75 g pro dm3 (21 g/ft3) Hubvolumen, insbesondere von höchstens 0,65 g pro dm3 (18 g/ft3) Hubvolumen, aufweist.
Um die genannten, hubraumbezogenen Edelmetallgehalte zu realisieren, kann entweder ein katalysatorvolumenbezogener Edelmetallgehalt des Vorkatalysators gegenüber gegenwärtigen Konzepten gesenkt werden und/oder das Vorkatalysatorvolumen reduziert werden. Dabei erfolgt die Umrechnung zwischen hubraumvolumenbezogenem Edelmetallgehalt EMVH und katalysatorvolumenbezogenen Edelmetallgehalt EMVVK nach folgender Gleichung:
wobei EMVH und EMVVK den hubraumbezogenen beziehungsweise den katalysatorvolumenbezogenen Edelmetallgehalt in g pro dm3 und VVK das Vorkatalysatorvolumen in dm3 und VH das Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine in dm3 bedeuten. Gemäß der ersten Option ist bevorzugt vorgesehen, den katalysatorvolumenbezogenen Edelmetallgehalt des Vorkatalysators auf höchstens 3,5 g pro dm3 (100 g/ft3), insbesondere auf höchstens 2,8 g pro dm3 (80 g/ft3), vorzugsweise auf höchstens 2,1 g pro dm3 Katalysatorvolumen (60 g/ft3), einzustellen. Hinsichtlich der zweiten Option hat sich ein Verhältnis von Vorkatalysatorvolumen zu Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine auf weniger als 0,45, insbesondere weniger als 0,35, vorzugsweise weniger als 0,25, als vorteilhaft erwiesen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltetes Katalysatorsystem, mindestens bestehend aus mindestens einem motornahen Vorkatalysator mit einem Edelmetallgehalt von höchstens 1,1 g pro dm3 Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine, und Mittel, mit denen eine Aufheizung des Vorkatalysators nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine auf eine Katalysatortemperatur von mindestens 150°C spätestens 25 Sekunden nach Motorstart bei einer maximalen, höchstens für 1 Sekunde überschreitbaren Motordrehzahl von 2500 min-1 durchführbar ist. Dabei umfassen die Mittel vorzugsweise eine Steuereinheit, in der ein Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens in digitaler Form hinterlegt ist. Die Steuereinheit kann vorteilhaft auch in ein Motorsteuergerät integriert sein. Die Verbrennungskraftmaschine arbeitet vorzugsweise mit Direkteinspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder und ist zudem mit Hilfe eines luft- und/oder wandgeführten Verfahrens schichtladefähig, so dass die Mehrfacheinspritzung als Heizmaßnahme angewendet werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Verbrennungskraftmaschine mit nachgeschaltetem Katalysatorsystem;
Fig. 2 zeitliche Verläufe einer Vorkatalysatortemperatur nach einem Motorkaltstart gemäß unterschiedlichen Strategien zur Anhebung einer Abgastemperatur; und
Fig. 3 Vergleich zeitlicher Verläufe der Vorkatalysatortemperatur und einer normierten Konvertierungsrate gemäß einem herkömmlichen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 1 zeigt eine fremdgezündete, magerlauffähige Verbrennungskraftmaschine 10, die in diesem Beispiel vier Zylinder 12 umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine 10 verfügt über ein nicht dargestelltes Direkteinspritzungssystem, über welches eine Kraftstoffeinspritzung unmittelbar in die Zylinder 12 erfolgt. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist zudem vorzugsweise schichtladefähig, wobei im Schichtladebetrieb der in einen Brennraum des Zylinders 12 eingespritzte Kraftstoff sich in Form einer Schichtladungswolke im Wesentlichen im Bereich einer nicht dargestellten Zündkerze konzentriert. Auf diese Weise lassen sich besonders magere Luft-Kraftstoff-Gemische darstellen. Dabei kann die Ausbildung der Schichtladungswolke durch geeignete Ausgestaltungen eines Kolbenbodens sowie durch spezielle Luftströmungsverhältnisse des Brennraums unterstützt werden. Ein von der Verbrennungskraftmaschine 10 erzeugtes Abgas wird durch einen Abgaskanal 14 und ein hierin angeordnetes Katalysatorsystem 16, 18 geführt. Das Katalysatorsystem umfasst einen motornah angeordneten, kleinvolumigen Vorkatalysator 16 sowie einen Hauptkatalysator 18, beispielsweise einen NOX-Speicherkatalysator, der üblicherweise an einer Unterbodenposition angeordnet ist. Der Vorkatalysator (16) kann ein Oxidations- oder 3-Wege-Katalysator sein und enthält eine katalytisch aktive Beschichtung (Washcoat), die besonders vorteilhaft eine Mischung der Platinmetalle Platin, Palladium und Rhodium enthält. Dabei beträgt erfindungsgemäß ein Gehalt dieser Edelmetalle höchstens 1,1 g/dm3 bezogen auf ein Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine 10, das heißt der Summe der Hubvolumina der Zylinder 12.
Eine Regelung eines der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführten Luft-Kraftstoff- Verhältnisses erfolgt durch Messung einer Sauerstoffkonzentration des Abgases mit Hilfe einer Lambdasonde 20. Ein Temperatursensor 22, der in diesem Beispiel stromab des Vorkatalysators 16 im Abgaskanal 14 angeordnet ist, ermöglicht die Messung einer Abgastemperatur und somit Rückschlüsse auf die Temperatur des Vor- und/oder des Hauptkatalysators 16, 18. Alternativ ist kann die Ermittlung der Abgas- und/oder Katalysatortemperaturen auch rechnerisch anhand üblicher Modelle erfolgen. Die von den Sensoren 20, 22 bereitgestellten Signale sowie verschiedene Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 10 werden an ein Motorsteuergerät 24 übermittelt, wo sie gemäß abgespeicherter Algorithmen und Kennfelder ausgewertet und verarbeitet werden. In Abhängigkeit dieser Signale steuert das Motorsteuergerät 24 die Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere das zugeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen Einspritzungsmodus sowie die Zündung.
Ermittelt das Motorsteuergerät 24 insbesondere nach einem Motorkaltstart eine Temperatur des Vorkatalysators 16, die unterhalb einer für eine ausreichende Schadstoffkonvertierung notwendigen Anspring- oder Light-off-Temperatur liegt, wird die Verbrennungskraftmaschine 10 in einen Betriebsmodus geschaltet, der verschiedene Maßnahmen zur Anhebung einer Abgastemperatur umfasst. Dabei wird vorzugsweise die Verbrennungskraftmaschine 10 von einem während des Motorstarts zunächst angewandten homogenen Einfacheinspritzungsbetrieb in einen Mehrfacheinspritzungsbetrieb umgeschaltet. Hierfür wird eine einem Zylinder 12 zuzuführende Gesamtkraftstoffmenge in zwei Schritten eingespeist. Eine erste, frühe Einspritzung erfolgt während eines Ansaugtaktes des Zylinders 12, insbesondere in einer ersten Hälfte des Ansaugtaktes. Hingegen wird der zweite Kraftstoffanteil erst während eines anschließenden Verdichtungstaktes, insbesondere in dessen zweiten Hälfte, eingespritzt. Wegen der nur geringen Gemischaufbereitungszeit und der Unterstützung durch die genannten luft- und/oder wandgeführten Maßnahmen erfolgt keine homogene Verteilung des späteingespritzten Kraftstoffes im Brennraum. Vielmehr liegt dieser zum Zündzeitpunkt in Form einer Schichtladungswolke vor, die sich im Wesentlichen im Bereich der Zündkerze konzentriert. Um besonders hohe Abgastemperaturen zu erzielen, erfolgt die zweite, späte Einspritzung sowie auch die Zündung bei sehr späten Kurbelwellenwinkeln. Vorzugsweise wird ein Einspritzende der späten Einspritzung bei 60 bis 35° vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT und ein Zündwinkel zwischen 20 und 35° nach ZOT angesteuert.
Drei unterschiedliche Strategien zur Beschleunigung eines Katalysatorwarmlaufs sind im Ergebnis in Fig. 2 vergleichend dargestellt. Gezeigt sind Verläufe einer Katalysatortemperatur TVK des etwa 30 mm stromab der 2,0-Liter- Verbrennungskraftmaschine 10 mit Direkteinspritzung angeordneten Vorkatalysators 16 nach einem Motorstart im Neuen Europäischen Normfahrzyklus (NEFZ), wobei eine Motordrehzahl von 1200 min-1 nicht überschritten wurde. Die Katalysatortemperatur TVK wurde mit einer etwa zentrisch im Vorkatalysator 16 zirka 20 mm stromab einer Anströmfläche angeordneten Temperaturmessstelle ermittelt. Bei herkömmlicher Einfacheinspritzung EE und reinem Homogenbetrieb sowie einem Zündwinkel αZ von 10° nach ZOT erreicht die Katalysatortemperatur TVK des Vorkatalysators 16 nach 12 Sekunden nach Motorstart etwa 50°C (unterbrochene Linie). Mit einem bekannten Mehrfacheinspritzungsverfahren, nach welchem die Mehrfacheinspritzung ME mit einem Einspritzende der Schichteinspritzung αEE von 70° vor ZOT und einem Zündwinkel αZ von 10° nach ZOT erfolgt (dünne durchgezogene Linie), wird mit einer Vorkatalysatortemperatur TVK von etwa 65°C nach 12 Sekunden zumindest in den ersten Sekunden nach Motorstart nur eine geringe Temperaturerhöhung gegenüber dem Einfacheinspritzungsbetrieb erreicht. Hingegen wird mit dem erfindungsgemäß bevorzugten Mehrfacheinspritzungsverfahren mit einem Einspritzende αEE der späten Einspritzung von 40° vor ZOT und einem Zündwinkel αZ von 30° nach ZOT, eine Katalysatortemperatur TKat nach 12 Sekunden von 200°C erreicht (fette durchgezogene Linie). Dies zeigt deutlich, dass insbesondere eine Kombination aus Mehrfacheinspritzung mit spätem Einspritzwinkel und Spätzündung ein deutlich schnelleres Aufheizen des Katalysators und somit eine starke Schadstoffemission bewirkt.
Der sehr schnelle Aufheizvorgang des Vorkatalysators 16 wird erfindungsgemäß genutzt, um den Edelmetallgehalt des Vorkatalysators abzusenken. Das zugrunde liegende Prinzip ist in Fig. 3 dargestellt. Hier stellt die durchgezogene fette Linie den Verlauf der Vorkatalysatortemperatur TVK gemäß der Erfindung und die durchgezogene dünne Linie den Verlauf der Vorkatalysatortemperatur TVK' gemäß einem herkömmlichen Katalysatorheizverfahren dar. Der gemäß der Erfindung abgesenkte Edelmetallgehalt des Vorkatalysators 16 bewirkt, dass die Anspringtemperatur TLO, bei welcher der Vorkatalysator 50 Prozent einer vorgegebenen HC-Konvertierungsrate KR aufweist, deutlich oberhalb einer Anspringtemperatur TLO' eines herkömmlichen Katalysators mit hohem Edelmetallgehalt liegt (vergleiche gestrichelte Linien). Die Konvertierungsrate KR gibt dabei den Anteil der am Katalysator umgesetzten Emissionen im Verhältnis zu den in den Katalysator einströmenden Emissionen an. Die aufeinander normierten prozentualen Konvertierungsraten KR und KR' eines erfindungsgemäßen Katalysators mit hohem Edelmetallgehalt und eines Katalysators mit niedrigem Edelmetallgehalt sind durch die gepunkteten Kurven dargestellt. Hierbei ist zu beachten, dass in einer absoluten, nicht prozentualen Darstellung die maximale Konvertierungsrate des erfindungsgemäßen Vorkatalysators 16 aufgrund des niedrigen Edelmetallgehaltes deutlich niedriger läge als die maximale Konvertierungsrate des herkömmlichen Vorkatalysators. Trotz der relativ hohen Anspringtemperatur TLO des erfindungsgemäßen Systems wird diese Temperatur wegen der schnellen Aufheizrate deutlich früher erreicht, als dies im herkömmlichen System der Fall ist. Auf diese Weise können bei reduzierten Materialkosten die gleichen oder sogar niedrigere Schadstoffemissionen gegenüber dem Stand der Technik eingehalten werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Verbrennungskraftmaschine
12
Zylinder
14
Abgaskanal
16
Vorkatalysator
18
Hauptkatalysator/NOX
-Speicherkatalysator
20
Lambdasonde
22
Temperatursensor
24
Motorsteuergerät
αZ
Zündwinkel
αEE
ansteuerende Schichteinspritzung
EE Einfacheinspritzung
EMVH
Edelmetallgehalt, hubraumbezogen
EMVVK
Edelmetallgehalt, katalysatorvolumenbezogen
KR Konvertierungsrate.
KR' Konvertierungsrate gemäß Stand der Technik
ME Mehrfacheinspritzung
TLO
Anspringtemperatur
TLO
' Anspringtemperatur gemäß Stand der Technik
TVK
Temperatur Vorkatalysator
TVK
' Temperatur Vorkatalysator gemäß Stand der Technik
VH
Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine
VVK
Volumen Vorkatalysator
ZOT oberer Zündtotpunkt

Claims (18)

1. Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgases einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine (10), wobei
das Abgas durch ein der Verbrennungskraftmaschine (10) nachgeschaltetes Katalysatorsystem (16, 18), mindestens bestehend aus einem motornahen Vorkatalysator (16), geführt wird und der Vorkatalysator (16) einen hubraumbezogenen Edelmetallgehalt (EMVH) von höchstens 1,1 g pro dm3 (31 g/ft3) Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine (10) aufweist und
nach einem Motorstart der Verbrennungskraftmaschine (10) zumindest zeitweise mindestens eine Heizmaßnahme durchgeführt wird derart, dass eine Katalysatortemperatur (TVK) des Vorkatalysators (16) spätestens 25 Sekunden nach Motorstart bei einer maximalen, höchstens für 1 Sekunde zu überschreitenden Motordrehzahl von 2500 min-1 mindestens 150°C erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (16) einen Edelmetallgehalt (EMVH) von höchstens 1,0 g pro dm3 Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine (10), insbesondere von höchstens 0,95 g pro dm3 Hubvolumen, insbesondere von höchstens 0,85 g pro dm3 Hubvolumen, aufweist, wenn eine Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) höchstens 0,06 g/km und von Kohlenmonoxid (CO) höchstens 0,2 g/km und von Stickoxiden (NO ) höchstens 0,02 g/km im Neuen Europäischen Normfahrzyklus (NEFZ) in einem mindestens 300 s dauernden mageren Schichtbetrieb oder homogen-mageren Betrieb mit Lambda ≧ 1,15 außerhalb eines Leerlaufbetriebs beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (16) einen Edelmetallgehalt (EMVH) von höchstens 0,85 g pro dm3 Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine (10), insbesondere von höchstens 0,75 g pro dm3 Hubvolumen, insbesondere von höchstens 0,65 g pro dm3 Hubvolumen, aufweist, wenn die HC-Emission höchstens 0,07 g/km und die CO-Emission höchstens 0,4 g/km und die NOX-Emission höchstens 0,04 g/km im NRFZ im mindestens 300 s dauernden mageren Schichtbetrieb oder homogen-mageren Betrieb mit Lambda ≧ 1,15 außerhalb des Leerlaufbetriebs beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein katalysatorvolumenbezogener Edelmetallgehalt (EMVVK) des Vorkatalysators (16) höchstens 3,5 g pro dm3 Katalysatorvolumen (100 g/ft3), insbesondere höchstens 2,8 g pro dm3 Katalysatorvolumen (80 g/ft3), insbesondere höchstens 2,1 g pro dm3 Katalysatorvolumen (60 g/ft3), aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Vorkatalysatorvolumen (VVK) zu Hubvolumen (VH) der Verbrennungskraftmaschine (10) weniger als 0,45, insbesondere weniger als 0,35, insbesondere weniger als 0,25, beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetallgehalt die Elemente Platin und/oder Palladium und/oder Rhodium umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (16) eine Katalysatortemperatur (TVK) von mindestens 170°C, insbesondere mindestens 200°C, spätestens nach 20 Sekunden nach Motorstart, insbesondere spätestens nach 15 Sekunden, insbesondere spätestens nach 12 Sekunden, erreicht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatortemperatur (TVK) des Vorkatalysators (16) bei einer maximalen Motordrehzahl von 1800 min-1, insbesondere höchstens 1200 min-1, erreicht wird, die für höchstens 1 Sekunde überschritten wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmaßnahme eine Spätzündung mit Zündwinkeln (αZ) von mindestens 10° nach einem oberen Zündtotpunkt (ZOT) umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) direkteinspritzend und schichtladefähig ist und die Heizmaßnahme eine Spätzündung und/oder eine Mehrfacheinspritzung umfasst, wobei mindestens eine erste, frühe Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaugtaktes und mindestens eine zweite, späte Einspritzung in einem Verdichtungstakt eines Zylinders (12) erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der späten Einspritzung zumindest zeitweise bei einem Einspritzwinkel (αEE) von 80 bis 10° vor ZOT, insbesondere von 60 bis 25° vor ZOT, insbesondere von 50 bis 35° vor ZOT, angesteuert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zündwinkel (αZ) zumindest zeitweise von 10 bis 45° nach ZOT, insbesondere mindestens 20° nach ZOT, insbesondere mindestens 35° nach ZOT, angesteuert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmaßnahme eine Abgasnachverbrennung und/oder eine Kraftstoffnacheinspritzung und/oder eine direkte Beheizung mindestens eines Katalysators des Katalysatorsystems (16, 18) durch elektrische Beheizung und/oder mittels eines Brenners umfasst.
14. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Nachbehandlung eines Abgases einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine (10), mit einem der Verbrennungskraftmaschine (10) nachgeschalteten Katalysatorsystem (16, 18), mindestens bestehend aus einem motornahen Vorkatalysator (16) mit einem Edelmetallgehalt (EMVH) von höchstens 1,1 g pro dm3 Hubvolumen (VH) der Verbrennungskraftmaschine (10), und mit Mitteln, mit denen eine Aufheizung des Vorkatalysators (16) nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine (10) auf eine Katalysatortemperatur (TVK) von mindestens 150°C spätestens 25 Sekunden nach Motorstart bei einer maximalen, höchstens für 1 Sekunde überschreitbaren Motordrehzahl von 2500 min-1 durchführbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetallgehalt (EMVH) des Vorkatalysators (16) höchstens 1,0 g, insbesondere höchstens 0,85 g, insbesondere höchstens 0,65 g pro dm3 Hubvolumen (VH) der Verbrennungskraftmaschine (10) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Steuereinheit umfassen, in der ein Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens in digitaler Form hinterlegt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in ein Motorsteuergerät (24) integriert ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) eine Direkteinspritzung aufweist und schichtladefähig ist.
DE10115967.6A 2001-03-27 2001-03-27 Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases Expired - Fee Related DE10115967B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10115967.6A DE10115967B4 (de) 2001-03-27 2001-03-27 Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases
CNB021081433A CN1266373C (zh) 2001-03-27 2002-03-27 对尾气进行处理的方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10115967.6A DE10115967B4 (de) 2001-03-27 2001-03-27 Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10115967A1 true DE10115967A1 (de) 2002-10-10
DE10115967B4 DE10115967B4 (de) 2014-01-09

Family

ID=7679802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10115967.6A Expired - Fee Related DE10115967B4 (de) 2001-03-27 2001-03-27 Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN1266373C (de)
DE (1) DE10115967B4 (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1559897A2 (de) * 2004-01-28 2005-08-03 Nissan Motor Company, Limited Steuerungssystem für eine funkgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
US8707916B2 (en) 2011-01-27 2014-04-29 Scuderi Group, Inc. Lost-motion variable valve actuation system with valve deactivation
US8714121B2 (en) 2010-10-01 2014-05-06 Scuderi Group, Inc. Split-cycle air hybrid V-engine
US8763571B2 (en) 2009-05-07 2014-07-01 Scuderi Group, Inc. Air supply for components of a split-cycle engine
US8776740B2 (en) 2011-01-27 2014-07-15 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system with cam phaser
US8813695B2 (en) 2010-06-18 2014-08-26 Scuderi Group, Llc Split-cycle engine with crossover passage combustion
US8833315B2 (en) 2010-09-29 2014-09-16 Scuderi Group, Inc. Crossover passage sizing for split-cycle engine
US9109468B2 (en) 2012-01-06 2015-08-18 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system
US9297295B2 (en) 2013-03-15 2016-03-29 Scuderi Group, Inc. Split-cycle engines with direct injection
CN110651118A (zh) * 2017-05-24 2020-01-03 日产自动车株式会社 内燃机的控制方法以及控制装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101786233B1 (ko) * 2015-12-07 2017-10-17 현대자동차주식회사 Gpf 강제 재생 방법
DE102016215386A1 (de) * 2016-08-17 2018-02-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Optimierung eines NOx-Ausstoßes in einem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem
CN109372613B (zh) * 2018-12-30 2020-09-25 北京工业大学 一种纯氢发动机起动控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3736500C2 (de) * 1987-10-28 1991-03-07 Kst-Motorenversuch Gmbh & Co Kg, 6702 Bad Duerkheim, De
DE3322439C2 (de) * 1983-06-22 1992-06-11 Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs Gmbh, 5300 Bonn, De
DE19640161A1 (de) * 1996-09-28 1998-04-02 Volkswagen Ag NOx-Abgasreinigungsverfahren
DE19944694A1 (de) * 1998-09-18 2000-08-17 Toyota Motor Co Ltd Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE19918756A1 (de) * 1999-04-24 2000-10-26 Volkswagen Ag Anordnung zur Reinigung eines Abgases einer Verbrennungsmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3322439C2 (de) * 1983-06-22 1992-06-11 Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs Gmbh, 5300 Bonn, De
DE3736500C2 (de) * 1987-10-28 1991-03-07 Kst-Motorenversuch Gmbh & Co Kg, 6702 Bad Duerkheim, De
DE19640161A1 (de) * 1996-09-28 1998-04-02 Volkswagen Ag NOx-Abgasreinigungsverfahren
DE19944694A1 (de) * 1998-09-18 2000-08-17 Toyota Motor Co Ltd Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE19918756A1 (de) * 1999-04-24 2000-10-26 Volkswagen Ag Anordnung zur Reinigung eines Abgases einer Verbrennungsmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1559897A3 (de) * 2004-01-28 2006-01-04 Nissan Motor Company, Limited Steuerungssystem für eine funkgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
US7051701B2 (en) 2004-01-28 2006-05-30 Nissan Motor Co., Ltd. Direct fuel injection/spark ignition engine control device
EP1559897A2 (de) * 2004-01-28 2005-08-03 Nissan Motor Company, Limited Steuerungssystem für eine funkgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
US8763571B2 (en) 2009-05-07 2014-07-01 Scuderi Group, Inc. Air supply for components of a split-cycle engine
US8813695B2 (en) 2010-06-18 2014-08-26 Scuderi Group, Llc Split-cycle engine with crossover passage combustion
US8833315B2 (en) 2010-09-29 2014-09-16 Scuderi Group, Inc. Crossover passage sizing for split-cycle engine
US8714121B2 (en) 2010-10-01 2014-05-06 Scuderi Group, Inc. Split-cycle air hybrid V-engine
US8776740B2 (en) 2011-01-27 2014-07-15 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system with cam phaser
US8707916B2 (en) 2011-01-27 2014-04-29 Scuderi Group, Inc. Lost-motion variable valve actuation system with valve deactivation
US9046008B2 (en) 2011-01-27 2015-06-02 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system with valve deactivation
US9181821B2 (en) 2011-01-27 2015-11-10 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system with cam phaser
US9109468B2 (en) 2012-01-06 2015-08-18 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system
US9297295B2 (en) 2013-03-15 2016-03-29 Scuderi Group, Inc. Split-cycle engines with direct injection
CN110651118A (zh) * 2017-05-24 2020-01-03 日产自动车株式会社 内燃机的控制方法以及控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE10115967B4 (de) 2014-01-09
CN1378037A (zh) 2002-11-06
CN1266373C (zh) 2006-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1409863B1 (de) Verfahren zur anhebung einer abgastemperatur einer fremdgezündeten, direkteinspritzenden verbrennungskraftmaschine
DE10359693B4 (de) Abgasnachbehandlung
DE602005000105T2 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE60312941T2 (de) Zündungsregler für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
EP1284351B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Gemischzuammensetzung für einen Ottomotor mit NOx-Speicherkatalysator während einer Regenerationsphase
EP2126318B1 (de) Verfahren zum beheizen eines in einem abgasbereich eines verbrennungsprozesses angeordneten katalysators und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP1630394A2 (de) Dieselmotor
DE102010017575B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
EP3208450B1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine und dreizylindermotor zum ausführen eines solchen verfahrens
DE10115967B4 (de) Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases
DE102012003310B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufheizung eines Abgaskatalysators
DE102019120773B4 (de) Controller und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors
DE10159479A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
EP1703112B1 (de) Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators einer Brennkraft-maschine
DE102016221847A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors nach einem Kaltstart
EP3412880A1 (de) Verfahren zum regenerieren eines partikelfilters in der abgasanlage eines verbrennungsmotors sowie verbrennungsmotor
DE60307746T2 (de) Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen
DE10236856B4 (de) Verfahren zur Anhebung einer Abgastemperatur einer Verbrennungskraftmaschine
DE10310024B4 (de) Verfahren zur Aufheizung eines Katalysators
DE69830821T2 (de) Abgasreinigungssystem für Verbrennungsmotoren
EP3584418B1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur regeneration eines partikelfilters
DE10162115A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Katalysatoraufheizung
DE102017101610A1 (de) Verfahren zur Reduzierung der Kaltstart-Emissionen bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor
DE10222769A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Motorstartvorgangs
DE10115968B4 (de) Verfahren zur Erwärmung eines Katalysators

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8181 Inventor (new situation)

Inventor name: ZILLMER, MICHAEL, DR., 38173 SICKTE, DE

Inventor name: POTT, EKKEHARD, DR., 38518 GIFHORN, DE

Inventor name: BREE, ERIC, 38557 OSLOSS, DE

Inventor name: PHILIPP, KAI, DR., 38179 SCHWUELPER, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141010

R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee