DE10153901A1 - Process for desulfurizing NOx accumulation catalyst placed downstream of diesel engine by altering amount of fuel injected into working cycle of cylinder(s) of engine - Google Patents
Process for desulfurizing NOx accumulation catalyst placed downstream of diesel engine by altering amount of fuel injected into working cycle of cylinder(s) of engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Entschwefelung eines einem Dieselmotor nachgeschalteten NOX-Speicherkatalysators mit den im Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 11 genannten Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18. The invention relates to processes for the desulfurization of a NO x storage catalytic converter connected downstream of a diesel engine with the features mentioned in the preamble of independent claims 1 and 11 and to an apparatus for carrying out the process according to the preamble of claim 18.
Im Zuge stetig strenger werdender gesetzlicher Abgasgrenzwerte für Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist die Entwicklung immer wirkungsvollerer Verfahren zur Abgasnachbehandlung notwendig. Im Falle selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen (Dieselmotoren) liegt der Schwerpunkt der Entwicklungen auf der Reduzierung von Partikel- und Stickoxidemissionen. Die Partikelemission lässt sich bereits heute wirkungsvoll durch den Einsatz regenerierbarer Partikelfilter vermindern. Ferner ist bekannt, eine Rohemission von Stickoxiden NOX, deren katalytische Konvertierung insbesondere bei magerlaufenden Verbrennungskraftmaschinen Probleme verursacht, durch Abgasrückführungsmaßnahmen zu verringern. Dabei wird ein Teil eines Abgasstromes der Verbrennungskraftmaschine entnommen und dem Brennraum zugeführt, wodurch eine Verbrennungstemperatur abgesenkt und somit die Entstehung von Stickoxiden vermindert wird. Da die Abgasrückführung jedoch ihrerseits einen Anstieg des Partikelausstoßes bewirkt, sind ihrer Anwendung Grenzen gesetzt. In the course of ever stricter legal exhaust gas limit values for internal combustion engines of motor vehicles, the development of increasingly effective methods for exhaust gas aftertreatment is necessary. In the case of self-igniting internal combustion engines (diesel engines), the focus of the developments is on the reduction of particle and nitrogen oxide emissions. Particle emissions can already be reduced effectively today by using regenerable particle filters. It is also known to reduce a raw emission of nitrogen oxides NO x , the catalytic conversion of which causes problems particularly in lean-burn internal combustion engines, by means of exhaust gas recirculation measures. Part of an exhaust gas flow is removed from the internal combustion engine and fed to the combustion chamber, as a result of which a combustion temperature is lowered and the formation of nitrogen oxides is thus reduced. However, since exhaust gas recirculation in turn causes an increase in particle emissions, there are limits to their application.
Zur Absenkung der NOX-Endemissionen ist daher insbesondere bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen (Ottomotoren) der Einsatz von NOX-Speicherkatalysatoren bekannt. Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik umfassen NOX-Speicherkatalysatoren eine üblicherweise auf einem Bariumsalz basierende NOX-Speicherkomponente sowie eine 3-Wege-katalytische Komponente, zur Konvertierung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC, Kohlenmonoxid CO und NOX. Die Katalysatorkomponente besteht üblicherweise aus Platin, Rhodium und/oder Palladium. In einem mageren Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine, in dem aufgrund des Sauerstoffüberschusses im Abgas keine vollständige 3-Wege-katalytische Konvertierung von Stickoxiden möglich ist, erfolgt eine Absorption von NOX in Form von Nitrat durch die Speicherkomponente. Bei erschöpfter Speicherkapazität des NOX-Speichers wird in periodisch durchgeführten Regenerationsphasen eine Entstickung des NOX-Speichers durchgeführt, wobei der NOX- Speicherkatalysator kurzzeitig, typischerweise für etwa 5 s, mit einer fetten Abgasatmosphäre in einem bevorzugten Temperaturbereich von 200 bis 350°C beaufschlagt wird (NOX-Regeneration). Unter diesen Bedingungen erfolgt eine Desorption von NOX aus dem Speicher und eine Reduzierung an der Katalysatorkomponente zu Stickstoff. To reduce the final NO x emissions, the use of NO x storage catalytic converters is therefore known, in particular in the case of spark-ignition internal combustion engines (gasoline engines). According to the present state of the art include a NO x storage catalytic converters is usually based on a barium salt NO x storage component, and a 3-way catalytic component, for the conversion of unburned hydrocarbons HC, carbon monoxide CO and NO X. The catalyst component usually consists of platinum, rhodium and / or palladium. In a lean operating mode of the internal combustion engine, in which a complete 3-way catalytic conversion of nitrogen oxides is not possible due to the excess of oxygen in the exhaust gas, NO x in the form of nitrate is absorbed by the storage component. In exhausted storage capacity of the NO x -storage device in periodically performed regeneration phases denitrification of the NO x -storage device is carried out, wherein the NOx - storage catalyst for a short time, typically for about 5 seconds, with a rich exhaust gas atmosphere in a preferred temperature range of 200 to 350 ° C is applied (NO X regeneration). Under these conditions, NO x is desorbed from the storage and the catalyst component is reduced to nitrogen.
Ein in heutigen Kraftstoffen enthaltener Schwefelanteil stellt ein Problem für NOX- Speicherkatalysatoren dar, da der hauptsächlich als SO2 im Abgas vorliegende Schwefel konkurrierend mit NOX ebenfalls in die NOX-Speicherkomponente in Farm von Sulfat einlagert. Die durch den Schwefel belegten Speicherplätze stehen dann nicht mehr für die NOX-Absorption zur Verfügung, so dass es zu einer Abnahme der NOX-Speicherkapazität und der NOX-Konvertierungsrate kommt. Die Schwefeleinlagerung ist unter den Bedingungen der NOX-Regeneration nicht reversibel. Vielmehr erfordert die Desorption von Schwefel wesentlich höhere Katalysatortemperaturen, üblicherweise oberhalb von 600°C, und deutlich längere Phasen der fetten Abgasbeaufschlagung, beispielsweise von über 240 s. Aus diesem Grunde ist bekannt, bei einer etwa anhand einer abnehmenden NOX- Konvertierungsrate erkannten Schwefelvergiftung eine Entschwefelung unter den genannten Bedingungen durchzuführen. Hierfür wird zunächst in einer Heizphase durch geeignete motorische Maßnahmen eine Aufheizung des NOX-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die zumindest annähernd einer katalysatorspezifischen Mindestentschwefelungstemperatur entspricht, bewirkt. Anschließend erfolgt die eigentliche Entschwefelung durch Beaufschlagung des NOX-Speicherkatalysators mit einer stöchiometrischen oder fetten Abgasatmosphäre. A sulfur content contained in today's fuels is a problem for NO x storage catalysts, since the sulfur, which is mainly present as SO 2 in the exhaust gas, also competes with NO x in the NO x storage component in the sulfate farm. The storage spaces occupied by the sulfur are then no longer available for NO x absorption, so that there is a decrease in the NO x storage capacity and the NO x conversion rate. The sulfur storage is not reversible under the conditions of NO x regeneration. Rather, the desorption of sulfur requires significantly higher catalyst temperatures, usually above 600 ° C, and significantly longer phases of the rich exhaust gas application, for example, over 240 s. For this reason, it is known to carry out a desulfurization under the above-mentioned conditions in the case of sulfur poisoning, which is recognized on the basis of a decreasing NO x conversion rate. For this purpose, the NO x storage catalytic converter is first heated to a temperature which corresponds at least approximately to a catalytic converter-specific minimum desulfurization temperature in a heating phase by means of suitable engine measures. The actual desulfurization then takes place by exposing the NO x storage catalytic converter to a stoichiometric or rich exhaust gas atmosphere.
Ferner ist beispielsweise aus der DE 198 35 808 bekannt, die Fettbeaufschlagung des NOX- Speicherkatalysators während der Entschwefelung in einem so genannten Wobble-Betrieb durchzuführen, bei dem die Verbrennungskraftmaschine in einem schnellen Mager-Fett- Wechsel um einen mittleren Lambdawert von λ = 1 betrieben wird. Durch die hierbei auftretenden kurzen Magerphasen kommt es zur Sauerstoffeinspeicherung in den NOX- Speicherkatalysator, wodurch einer Entwicklung von Schwefelwasserstoff H2S zugunsten der Entstehung von Schwefeldioxid SO2 wirkungsvoll entgegen gewirkt werden kann. Furthermore, it is known, for example from DE 198 35 808, to apply grease to the NO x storage catalytic converter during desulfurization in a so-called wobble mode, in which the internal combustion engine changes rapidly by an average lambda value of λ = 1 is operated. Due to the short lean phases that occur, oxygen is stored in the NO x storage catalytic converter, whereby an evolution of hydrogen sulfide H 2 S can be effectively countered in favor of the formation of sulfur dioxide SO 2 .
In der Praxis wurde bislang der Einsatz von NOX-Speicherkatalysatoren für Dieselmotoren nach nicht realisiert. Dies liegt insbesondere daran, dass Dieselmotoren aufgrund ihrer heterogenen Gemischbildung bei den für die Entschwefelung des NOX-Speicherkatalysators notwendigen fetten Betriebsbedingungen nicht ohne weiteres lauffähig sind. Insbesondere kann bei einer unterstöchiometrischen Gemischzusammensetzung keine zuverlässige Zündung gewährleistet werden und es muss mit unvorteilhaften Drehmomentschwankungen gerechnet werden. In practice, the use of NO x storage catalytic converters for diesel engines has not yet been realized. This is due in particular to the fact that, due to their heterogeneous mixture formation, diesel engines are not readily operable under the rich operating conditions necessary for the desulfurization of the NO x storage catalytic converter. In particular, a reliable ignition cannot be guaranteed with a substoichiometric mixture composition and disadvantageous torque fluctuations must be expected.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entschwefelung eines NOX-Speicherkatalysators bei Dieselmotoren zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Emission von Schwefelwasserstoff H2S, Kohlenoxidsulfid COS und Kohlendisulfid CS2 weitestgehend unterdrückt wird und das gleichzeitig eine zuverlässige Zündung und hohe Drehmomentneutralität gewährleistet. Insbesondere soll das Verfahren ein schnelle und genaue Lambdaregelung sicherstellen. Zudem soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden; mit der das Verfahren durchführbar ist. The invention is therefore based on the object of providing a process for the desulfurization of a NO x storage catalytic converter in diesel engines, in which an emission of hydrogen sulfide H 2 S, carbon oxide sulfide COS and carbon disulfide CS 2 is largely suppressed and at the same time reliable ignition and high torque neutrality guaranteed. In particular, the method is intended to ensure quick and accurate lambda control. In addition, a device is to be provided; with which the method can be carried out.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 11 genannten Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 18 gelöst. Beide Verfahren lassen sich besonders vorteilhaft kombinieren. Nach dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Regelung des Abgaslambdas während der alternierenden Abgasbeaufschlagung des NOX-Speicherkatalysators durch Beeinflussung einer eingespritzten Kraftstoffmenge mindestens einer Einspritzung eines Arbeitsspiels mindestens eines Zylinders des Dieselmotors. Erfindungsgemäß wird somit die eingespritzte Kraftstoffmenge als eigentliche Stellgröße zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der Wobble-Phase verwendet. Gegenüber der bei Ottomotoren üblicherweise luftseitigen Lambdaregelung bietet die kraftstoffseitige Regelung den Vorteil, die gewünschten Luftverhältnisse sehr schnell, in Arbeitstaktgeschwindigkeit des Motors, und mit hoher Präzision einstellen zu können. Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die eingespritzte Kraftstoffmenge über eine Ansteuerdauer der mindestens einen in dem Arbeitsspiel erfolgenden Einspritzung zu beeinflussen. Üblicherweise werden Dieselmotoren im Standardbetrieb mit zwei Kraftstoffeinspritzungen, einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung, betrieben. Hier kann vorzugsweise die Ansteuerdauer der Haupteinspritzung zur Lambdaregelung variiert werden. Besonders vorteilhaft wird eine zur Entschwefelung des NOX-Speicherkatalysators erforderliche Lambdaabsenkung (Anfettung) durch eine zusätzliche, nach dem oberen Totpunkt vorgenommene Nacheinspritzung realisiert. In diesem Fall ist besonders vorteilhaft vorgesehen, die Kraftstoffmenge über die Ansteuerdauer der Nacheinspritzung zu beeinflussen. This object is achieved by methods having the features mentioned in independent claims 1 and 11 and by an apparatus according to claim 18. Both methods can be combined particularly advantageously. According to the first method according to the invention, the exhaust gas lambda is regulated during the alternating exhaust gas treatment of the NO x storage catalytic converter by influencing an injected fuel quantity of at least one injection of a working cycle of at least one cylinder of the diesel engine. According to the invention, the injected fuel quantity is thus used as the actual manipulated variable for regulating the air-fuel ratio during the wobble phase. Compared to the lambda control, which is usually air-side in gasoline engines, the fuel-side control offers the advantage of being able to set the desired air conditions very quickly, at the engine's operating cycle speed, and with high precision. It has proven to be particularly advantageous to influence the amount of fuel injected over a control period of the at least one injection taking place in the working cycle. In standard operation, diesel engines are usually operated with two fuel injections, one pre-injection and one main injection. The activation duration of the main injection for lambda control can preferably be varied here. A lambda reduction (enrichment) required for desulfurization of the NO x storage catalytic converter is particularly advantageously realized by an additional post-injection carried out after top dead center. In this case, it is particularly advantageously provided to influence the amount of fuel over the activation period of the post-injection.
Mit Ausnahme der zur Lambdaregelung herangezogenen Ansteuerdauer der betreffenden Einspritzung werden alle verbrennungsrelevanten übrigen Parameter während des Wobble- Betriebes zumindest annähernd konstant gehalten, wobei eine kennfeldabhängige Steuerung vorgesehen ist. Die Parameter umfassen insbesondere eine Abgasrückführrate, eine Saugrohrdrosselklappenstellung, einen Ladedruck, einen Raildruck eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere eines Hochdruckeinspritzsystems, Ansteuerbeginne von Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung sowie die Ansteuerdauern der jeweiligen nicht zur Lambdaregelung beeinflussten Einspritzungen. Dabei werden vorzugsweise die während der vorausgegangenen Aufheizphase durch Regelung oder Vorsteuerung eingestellten Betriebsparameter übernommen. With the exception of the control duration of the relevant one used for lambda control All other parameters relevant to combustion during the wobble Operation kept at least approximately constant, with a map-dependent Control is provided. The parameters include in particular an exhaust gas recirculation rate, an intake manifold throttle valve position, a boost pressure, a rail pressure Fuel injection system, especially a high pressure injection system, Activation starts of pre, main and post injection as well as the activation duration of the respective injections not influenced for lambda control. In doing so preferably by regulation or during the previous heating phase Pre-control set operating parameters adopted.
Das mittlere Abgaslambda im Wobble-Betrieb beträgt insbesondere 0,97 bis 1,03, vorzugsweise 0,99 bis 1,01 und besonders vorteilhaft genau 1,00. The average exhaust lambda in wobble mode is in particular 0.97 to 1.03, preferably 0.99 to 1.01 and particularly advantageously exactly 1.00.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird während der alternierenden Abgasbeaufschlagung des NOX-Speicherkatalysators ein von dem Dieselmotor an ein Getriebe abgegebenes Motordrehmoment hinsichtlich eines vor dem Wobble-Betrieb abgegebenen Motordrehmomentes konstant gehalten. Dies geschieht vorzugsweise durch Anpassung der Abgasrückführrate in Abhängigkeit einer Abweichung der vor dem Wobble-Betrieb eingespritzten Kraftstoffmenge von einer während des Wobble- Betriebes eingespritzten mittleren Kraftstoffmenge. According to a particularly advantageous embodiment of the method, an engine torque delivered by the diesel engine to a transmission is kept constant with respect to an engine torque delivered before wobble operation during the alternating exhaust gas application of the NO x storage catalytic converter. This is preferably done by adapting the exhaust gas recirculation rate as a function of a deviation of the amount of fuel injected before wobble operation from an average amount of fuel injected during wobble operation.
Nach dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Regelung des Abgaslambdas während einer der Wobble-Phase vorausgehenden Aufheizphase des NOX- Speicherkatalysators durch Beeinflussung einer Abgasrückführrate (Stellgröße), wobei alle oben genannten verbrennungsrelevanten Betriebsparameter, wie Saugrohrdrosselklappenstellung, Ladedruck, Raildruck, Ansteuerbeginn und Ansteuerdauer von Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung, kennfeldabhängig vorgesteuert werden. Vorteil der Lambdaregelung über die Abgasrückführrate gegenüber Regelung über Kraftstoffmenge ist hier eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Regelabweichungen. According to the second method according to the invention, the exhaust gas lambda is regulated during a heating phase of the NO x storage catalytic converter preceding the wobble phase by influencing an exhaust gas recirculation rate (manipulated variable), with all of the above-mentioned combustion-relevant operating parameters, such as intake manifold throttle valve position, boost pressure, rail pressure, activation start and activation duration from before -, main and post-injection, can be pilot-controlled depending on the map. The advantage of lambda control over the exhaust gas recirculation rate over control over fuel quantity is a lower sensitivity to control deviations.
Die vorliegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung gelöst, die durch Mittel gekennzeichnet ist, mit denen eine Regelung des Abgaslambdas während der Aufheizphase des NOX-Speicherkatalysators durch Beeinflussung einer Abgasrückführrate einer dem Dieselmotor zugeordneten Abgasrückführung durchführbar ist und/oder mit denen eine Regelung des Abgaslambdas während der alternierenden Abgasbeaufschlagung des NOX- Speicherkatalysators (Wobble-Phase) durch Beeinflussung einer eingespritzten Kraftstoffmenge mindestens einer Einspritzung eines Arbeitsspiels mindestens eines Zylinders des Dieselmotors durchführbar ist. The present object is further achieved by a device which is characterized by means with which a control of the exhaust gas lambda during the heating-up phase of the NO x storage catalytic converter can be carried out by influencing an exhaust gas recirculation rate of an exhaust gas recirculation assigned to the diesel engine and / or with which a control of the exhaust gas lambda during the alternating exhaust gas application of the NO x storage catalytic converter (wobble phase) by influencing an injected fuel quantity at least one injection of a work cycle of at least one cylinder of the diesel engine.
Die Mittel umfassen vorzugsweise einen Algorithmus zur Durchführung der Regelung des Abgaslambdas während der Aufheizphase und/oder während der alternierenden Abgasbeaufschlagung des NOX-Speicherkatalysators in digitaler Form. Der Algorithmus kann in einer Steuereinheit, insbesondere in einem üblichen Motorsteuergerät, integriert sein. The means preferably comprise an algorithm for performing the regulation of the exhaust gas lambda during the heating phase and / or during the alternating exhaust gas application of the NO x storage catalytic converter in digital form. The algorithm can be integrated in a control unit, in particular in a conventional engine control unit.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred refinements of the invention result from the others in the Characteristics mentioned subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described in an exemplary embodiment based on the associated Drawings explained in more detail. Show it:
Fig. 1 schematisch einen Dieselmotor mit nachgeschalteter Abgasanlage; Figure 1 shows schematically a diesel engine with a downstream exhaust system.
Fig. 2 zeitliche Verläufe von Fahrzeuggeschwindigkeit, Abgaslambda und Ansteuerdauern von Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung während einer Entschwefelung eines NOX-Speicherkatalysators gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows time profiles of vehicle speed, exhaust gas lambda and activation times of pre-injection, main injection and post-injection during desulfurization of a NO x storage catalytic converter according to FIG. 1;
Fig. 3 zeitliche Verläufe von Ansteuerbeginn von Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung während der Entschwefelung; FIG. 3 is time profiles of control start of pilot, main and post injection during the desulphurization;
Fig. 4 zeitliche Verläufe von Drosselklappenstellung, Abgasrückführrate, Ladedruck und Raildruck während der Entschwefelung und Fig. 4 temporal courses of throttle valve position, exhaust gas recirculation rate, boost pressure and rail pressure during desulfurization and
Fig. 5 zeitliche Verläufe von Temperaturen an unterschiedlichen Orten des Dieselmotors und der Abgasanlage während der Entschwefelung. Fig. 5 time courses of temperatures at different locations of the diesel engine and the exhaust system during desulfurization.
Ein in Fig. 1 dargestellter Dieselmotor 10 umfasst beispielsgemäß vier Zylinder 12, in welche eine Kraftstoffdirekteinspritzung mit Hilfe eines ebenfalls angedeuteten Hochdruckeinspritzsystems 14 erfolgt. Eine Luftversorgung der Zylinder 12 des Dieselmotors 10 erfolgt über ein Luftansaugrohr 16, in welchem eine Drosselklappe 18 zur Regelung einer angesaugten Luftmasse über einen hier nicht dargestellten Drosselklappensteller angeordnet ist. Es kann zudem noch ein ebenfalls nicht dargestellter Abgasturbolader zur Verdichtung der den Zylindern 12 zugeführten Luftmasse vorgesehen sein. A diesel engine 10 shown in FIG. 1 comprises, for example, four cylinders 12 , into which direct fuel injection takes place with the aid of a high-pressure injection system 14 , also indicated. Air is supplied to the cylinders 12 of the diesel engine 10 via an air intake pipe 16 , in which a throttle valve 18 for regulating an intake air mass is arranged via a throttle valve actuator, not shown here. An exhaust gas turbocharger, also not shown, can also be provided for compressing the air mass supplied to the cylinders 12 .
Der Dieselmotor 12 ist ferner mit einer Abgasrückführungseinrichtung 20 ausgestattet. Diese umfasst eine Abgasrückführungsleitung 22, über die ein Abgasteilstrom eines dem Dieselmotor 10 nachgeschalteten Abgaskanals 24 entnommen und der angesaugten Luftmasse und damit Verbrennungsräumen der Zylinder 12 zugeführt wird. Eine Abgasrückführrate (AGR-Rate) ist mit Hilfe eines in der Abgasrückführungsleitung 22 angeordneten AGR-Ventiles 26 mittels eines nicht gezeigten AGR-Stellers variabel einstellbar. Durch die Maßnahme der Abgasrückführung erfolgt eine Absenkung der Verbrennungstemperatur in den Zylindern 12. Aufgrund einer ausgeprägten Temperaturempfindlichkeit der Stickoxidbildung des Verbrennungsprozesses wird durch die Abgasrückführung eine Reduktion der NOX-Rohemission des Dieselmotors 10 erreicht. Wegen einer erhöhten Tendenz zur Partikelbildung bei zunehmenden AGR-Raten sind der Abgasrückführung jedoch Grenzen gesetzt. The diesel engine 12 is also equipped with an exhaust gas recirculation device 20 . This comprises an exhaust gas recirculation line 22 , via which an exhaust gas partial flow from an exhaust gas duct 24 connected downstream of the diesel engine 10 is removed and supplied to the air mass sucked in and thus combustion chambers of the cylinders 12 . An exhaust gas recirculation rate (EGR rate) can be variably set with the aid of an EGR valve 26 arranged in the exhaust gas recirculation line 22 by means of an EGR actuator (not shown). The measure of exhaust gas recirculation lowers the combustion temperature in the cylinders 12 . Due to a pronounced temperature sensitivity of the nitrogen oxide formation of the combustion process, a reduction in the raw NO x emission of the diesel engine 10 is achieved by the exhaust gas recirculation. Because of an increased tendency to particle formation with increasing EGR rates, exhaust gas recirculation is limited.
Alle verbrennungsrelevanten Parameter werden durch ein Motorsteuergerät 28 zum Teil in Abhängigkeit gespeicherter drehzahl- und motorlastabhängiger Kennfelder gesteuert oder geregelt. Insbesondere wird die AGR-Rate durch Ansteuerung des AGR-Ventiles 26, die dem Dieselmotor 10 zugeführte Luftmasse durch Steuerung der Stellung der Drosselklappe 18 und ein Ladedruck des nicht dargestellten Turboladers durch das Motorsteuergerät 28 vorgegeben und gesteuert/geregelt. Ferner gibt das Motorsteuergerät 28 alle Einspritzparameter des Hochdruckeinspritzsystems 14 vor. Diese sind insbesondere ein Raildruck, mit dem der Kraftstoff in den Brennraum gespritzt wird, die Anzahl der Einspritzungen während eines Arbeitspiels eines Zylinders 12 sowie die Ansteuerungsbeginne und Ansteuerungsdauern der diversen Einspritzungen. All combustion-relevant parameters are controlled or regulated by an engine control unit 28, depending in part on stored engine speed and engine load-dependent maps. In particular, the EGR rate is predetermined and controlled by the engine control unit 28 by controlling the EGR valve 26 , the air mass supplied to the diesel engine 10 by controlling the position of the throttle valve 18 and a boost pressure of the turbocharger (not shown). The engine control unit 28 also specifies all injection parameters of the high-pressure injection system 14 . These are, in particular, a rail pressure with which the fuel is injected into the combustion chamber, the number of injections during a working cycle of a cylinder 12, and the activation starts and activation durations of the various injections.
Ein von dem Dieselmotor 10 erzeugtes Abgas wird zur Verminderung der Schadstoffemission in einer insgesamt mit 30 bezeichneten Abgasanlage nachbehandelt. Die Abgasanlage 30 umfasst ein in dem Abgaskanal 24 angeordnetes Katalysatorsystem 32, 34 sowie eine Anzahl von unterschiedlichen Sensoren 36, 38, 40, 42. Das Katalysatorsystem beinhaltet in vorteilhafter Ausgestaltung einen kleinvolumigen, motornah angeordneten Oxidationsvorkatalysator 32, der hauptsächlich eine Konvertierung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO und Stickstoffmonoxid NO zu Stickstoffdioxid NO2 unterstützt. Ein großvolumiger, nachgeschalteter NOX- Speicherkatalysator 34 absorbiert in mageren Betriebsphasen des Dieselmotors 10 Stickoxide NOX des Abgases und setzt diese in kurzen zwischengeschalteten fetten Regenerationsphasen wieder frei und reduziert sie zu Stickstoff. An exhaust gas generated by the diesel engine 10 is aftertreated in an exhaust gas system designated by 30 in order to reduce the pollutant emissions. The exhaust system 30 comprises a catalyst system 32 , 34 arranged in the exhaust duct 24 and a number of different sensors 36 , 38 , 40 , 42 . In an advantageous embodiment, the catalytic converter system contains a small-volume oxidation pre-catalytic converter 32 arranged close to the engine, which mainly supports the conversion of unburned hydrocarbons HC and carbon monoxide CO and nitrogen monoxide NO to nitrogen dioxide NO 2 . A large-volume, downstream NO x storage catalytic converter 34 absorbs 10 nitrogen oxides NO x from the exhaust gas in lean operating phases of the diesel engine and releases them again in short interposed rich regeneration phases and reduces them to nitrogen.
Eine Überwachung und Regelung des Luft-Kraftstoff-Gemisches des Dieselmotors 10 erfolgt durch Messung des Abgaslambdas mit einer sauerstoffempfindlichen Messeinrichtung 36, die insbesondere eine Lambdasonde, vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde, ist. Eine Überwachung der NOX-Konvertierungsaktivität des Speicherkatalysators 34 erfolgt vorteilhaft mit einem diesem nachgeschalteten NOX-Sensor 38, der eine Konzentration von Stickoxiden im Abgas misst. Optional sind stromauf und/oder stromab des Speicherkatalysators 34 Temperatursensoren 40, 42 angeordnet, die eine Abgastemperatur erfassen und die Ermittlung der Katalysatortemperatur des Speicherkatalysators 34 erlauben. Alle von den Sensoren 36, 38, 40, 42 bereitgestellten Signale werden an das Motorsteuergerät 28 übermittelt und weiterverarbeitet. Das Motorsteuergerät 28 steuert in Abhängigkeit dieser Signale die verschiedenen Betriebsparameter des Dieselmotors 10. Beispielsweise wird bei einer durch den NOX-Sensor 38 detektierten, nachlassenden Konvertierungsrate des NOX- Speicherkatalysators 34 der Dieselmotor 10 kurzzeitig auf ein fettes Gemisch abgestimmt, um eine Regeneration des Speicherkatalysators 34 zu bewirken. Insbesondere umfasst das Motorsteuergerät 28 auch einen Algorithmus 44 zur Durchführung einer Entschwefelung des NOX-Speicherkatalysators 34 gemäß der vorliegenden Erfindung. The air / fuel mixture of the diesel engine 10 is monitored and regulated by measuring the exhaust gas lambda with an oxygen-sensitive measuring device 36 , which is in particular a lambda probe, preferably a broadband lambda probe. Monitoring of the NO x conversion activity of the storage catalytic converter 34 is advantageously carried out with a NO x sensor 38 connected downstream thereof, which measures a concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas. Optionally, upstream and / or downstream of the storage catalytic converter 34, temperature sensors 40 , 42 are arranged, which detect an exhaust gas temperature and allow the determination of the catalytic converter temperature of the storage catalytic converter 34 . All signals provided by sensors 36 , 38 , 40 , 42 are transmitted to engine control unit 28 and processed further. The engine control unit 28 controls the various operating parameters of the diesel engine 10 as a function of these signals. For example, when the conversion rate of the NO x storage catalytic converter 34 is detected by the NO x sensor 38 , the diesel engine 10 is briefly tuned to a rich mixture in order to bring about a regeneration of the storage catalytic converter 34 . In particular, engine control unit 28 also includes an algorithm 44 for performing desulfurization of NO x storage catalytic converter 34 in accordance with the present invention.
Die erfindungsgemäße Verfahrensführung zur Entschwefelung des NOX- Speicherkatalysators 34 soll anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert werden. Diese Figuren zeigen die zeitlichen Verläufe unterschiedlicher Betriebsparameter des Dieselmotors 10 sowie verschiedener Steuer-, Stell- und Regelgrößen während der Durchführung einer Entschwefelung gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgangspunkt des Verfahrens ist die Ermittlung einer Verschwefelung des NOX-Speicherkatalysators 34. Dabei kann die Überwachung des Verschwefelungsgrades des NOX-Speicherkatalysators 34 mit Hilfe des nachgeschalteten NOX-Sensors 38 erfolgen, der beispielsweise trotz einer erfolgten NOX-Regeneration des Speicherkatalysators 34 einen kritischen NOX-Durchbruch im Magerbetrieb detektiert. Alternativ kann der Verschwefelungsgrad auch rechnerisch durch das Motorsteuergerät 28 in Abhängigkeit geeigneter Betriebsparameter des Dieselmotors 10, wie Motordrehzahl, Motorlast und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit, modelliert werden. The procedure according to the invention for the desulfurization of the NO x storage catalytic converter 34 will be explained with reference to FIGS. 2 to 5. These figures show the time profiles of different operating parameters of the diesel engine 10 as well as different control, manipulating and regulating variables during the execution of a desulfurization according to an advantageous embodiment of the method according to the invention. The starting point of the method is the determination of sulfurization of the NO x storage catalytic converter 34 . The monitoring can be of Verschwefelungsgrades of the NO x storing catalyst 34 by the downstream NOx sensor 38, the example of the storage catalyst 34, a critical breakthrough NO x detected in the lean operation performed despite a NO X regeneration. Alternatively, the degree of sulfurization can also be mathematically modeled by the engine control unit 28 as a function of suitable operating parameters of the diesel engine 10 , such as engine speed, engine load and / or vehicle speed.
Wurde eine Entschwefelungsnotwendigkeit festgestellt, so wird zunächst überprüft, ob ein zur Entschwefelung günstiger Betriebspunkt des Motors 10 vorliegt. Beispielsweise sollte zur Durchführung der Entschwefelung eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Kurve 50, Fig. 2 bis 5) zwischen 50 und 160 km/h, insbesondere zwischen 70 und 141) km/h, vorliegen. Besonders vorteilhaft kann die Entschwefelung bei einer Geschwindigkeit zwischen 90 und 100 km/h durchgeführt werden, da in diesem Bereich bereits relativ hohe Abgastemperaturen vorliegen und gleichzeitig eine Drehmomentkompensation in weiten Bereichen möglich ist. If a desulfurization requirement has been determined, it is first checked whether there is an operating point of the engine 10 that is favorable for desulfurization. For example, a vehicle speed (curve 50 , FIGS. 2 to 5) of between 50 and 160 km / h, in particular between 70 and 141) km / h, should be present for carrying out the desulfurization. Desulphurization can be carried out particularly advantageously at a speed of between 90 and 100 km / h, since relatively high exhaust gas temperatures are already present in this area and torque compensation is possible over a wide range.
Sind die genannten Voraussetzungen erfüllt, wird zunächst eine Heizphase TH eingeleitet, um den NOX-Speicherkatalysator 34 zumindest annähernd auf die erforderliche Mindestentschwefelungstemperatur aufzuheizen. Diese ist abhängig von der Katalysatorbeschaffenheit und beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 550°C. Die Aufheizung des Katalysators 34 erfolgt durch Absenkung des zunächst mageren Luft-Kraftstoff- Gemisches auf ein im Wesentlichen stöchiometrisches Verhältnis mit λ = 1. Dargestellt in den Fig. 2 bis 5 ist das mit der Breitband-Lambdasonde 36 gemessene Abgaslambda (Kurve 52). Abweichend kann auch ein leicht mageres Lambda im Bereich von 1 bis 1,3 während der Aufheizphase eingestellt werden, mit abschließender Umschaltung am Ende der Heizphase TH auf λ = 1. If the above conditions are met, a heating phase TH is first initiated in order to heat the NO x storage catalytic converter 34 at least approximately to the required minimum desulfurization temperature. This is dependent on the nature of the catalyst and is approximately 550 ° C. in the present example. The catalyst 34 is heated by lowering the initially lean air-fuel mixture to an essentially stoichiometric ratio with λ = 1. Shown in FIGS. 2 to 5 is the exhaust gas lambda measured with the broadband lambda probe 36 (curve 52 ). Deviatingly, a slightly lean lambda in the range from 1 to 1.3 can be set during the heating phase, with a final switchover to λ = 1 at the end of the heating phase TH.
Gemäß dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die erforderliche Anfettung durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff nach oberem Totpunkt in mindestens einen Zylinder 12. Im vorliegenden Beispiel erfolgt die Nacheinspritzung mit einem Ansteuerbeginn bei 33° KWnOT (Kurve 54 in Fig. 3). Ansteuerbeginn von Voreinspritzung (Kurve 56) und Haupteinspritzung (Kurve 58) werden gegenüber dem Magerbetrieb des Dieselmotors 10 leicht vorverstellt, hier auf 35 beziehungsweise 10° KWvOT. Der nacheingespritzte Kraftstoff nimmt nur teilweise an der Verbrennung teil. Um den an der Verbrennung teilnehmenden Anteil und das hierdurch erzeugte Drehmoment zu kompensieren, wird die Ansteuerdauer der Haupteinspritzung reduziert (Kurve 60 in Fig. 2). Die Ansteuerdauer gemäß dem dargestellten Beispiel während der Heizphase TH beträgt 180 µs für die Voreinspritzung (Kurve 62), 320 µs für die Haupteinspritzung (Kurve 60) sowie 500 µs für die Nacheinspritzung (Kurve 64). Affe hier genannten Werte für die diversen Parameter werden abhängig von einem aktuellen Betriebspunkt des Dieselmotors 10 vorgegeben, insbesondere von Motordrehzahl und -last, und können daher im Einzelfall erheblich von den hier beispielhaft genannten Werten abweichen. According to the preferred embodiment shown, the necessary enrichment takes place by post-injection of fuel into at least one cylinder 12 after top dead center. In the present example, the post-injection takes place with an activation start at 33 ° KWnOT (curve 54 in FIG. 3). The start of pilot injection (curve 56 ) and main injection (curve 58 ) are slightly advanced compared to the lean operation of the diesel engine 10 , here to 35 and 10 ° KWvOT. The fuel injected only partially participates in the combustion. In order to compensate for the portion participating in the combustion and the torque generated thereby, the activation duration of the main injection is reduced (curve 60 in FIG. 2). The activation duration according to the example shown during the heating phase TH is 180 microseconds for the pre-injection (curve 62 ), 320 microseconds for the main injection (curve 60 ) and 500 microseconds for the post-injection (curve 64 ). Monkey values given here for the various parameters are predefined as a function of a current operating point of diesel engine 10 , in particular engine speed and load, and can therefore differ considerably in individual cases from the values mentioned here as examples.
Ebenso wie die genannten Ansteuerdauern (Kurven 60, 62, 64 in Fig. 2) und Ansteuerbeginne (Kurven 54, 56, 58 in Fig. 3) der verschiedenen Einspritzungen werden während der Heizphase TH - mit Ausnahme der Abgasrückführrate - auch die weiteren verbrennungsrelevanten Parameter auf weitgehend konstante kennfeldabhängige Vorgaben vorgesteuert. Wie in Fig. 4 erkennbar ist, sind dies insbesondere die Stellung der Drosselklappe 18, die durch die Größe des Tastverhältnisses des Drosselklappenstellers dargestellt ist (Kurve 66), der durch das Tastverhältnis des Ladedruckstellers des Abgasturboladers wiedergegebene Ladedruck (Kurve 68) sowie der Raildruck (Kurve 70), der in der Darstellung der Fig. 4 (bei 820 bar liegend) im Wesentlichen von dem Verlauf des Abgaslambdas 52 verdeckt wird. Just like the control periods mentioned (curves 60 , 62 , 64 in FIG. 2) and start of control (curves 54 , 56 , 58 in FIG. 3) of the various injections, the other combustion-relevant parameters - with the exception of the exhaust gas recirculation rate - also become during the heating phase TH piloted to largely constant map-dependent specifications. As can be seen in FIG. 4, these are, in particular, the position of the throttle valve 18 , which is represented by the size of the duty cycle of the throttle valve actuator (curve 66 ), the boost pressure represented by the boost pressure actuator of the exhaust gas turbocharger (curve 68 ) and the rail pressure ( Curve 70 ), which in the illustration in FIG. 4 (lying at 820 bar) is essentially covered by the course of the exhaust gas lambda 52 .
In der Heizphase TH wird erfindungsgemäß das durch die Breitband-Lambdasonde 36 gemessene Abgaslambda (Kurve 52) durch Beeinflussung der Abgasrückführrate auf die gewünschte Zielvorgabe von hier λ = 1 eingeregelt. Die hierfür erforderlichen Reglereingriffe führen daher während der Heizphase TH zu Schwankungen des Tastverhältnisses des AGR-Stellers (Kurve 72). In the heating phase TH, the exhaust gas lambda (curve 52 ) measured by the broadband lambda probe 36 is regulated by influencing the exhaust gas recirculation rate to the desired target from here λ = 1. The required control interventions therefore lead to fluctuations in the duty cycle of the EGR actuator during the heating phase TH (curve 72 ).
Durch die Lambdaabsenkung von dem ursprünglichen mageren Lambda auf λ = 1 in der Heizphase TH wird einerseits eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur und somit der Katalysatortemperaturen erzielt. Dies wird besonders aus dem in Fig. 5 gezeigten Verlauf der Abgastemperatur stromauf des Oxidationskatalysators 32 (Kurve 74) deutlich, der unmittelbar nach Einsetzen der Nacheinspritzung einen starken Anstieg zeigt. Ein weiterer Heizeffekt wird durch den nicht an der Verbrennung teilnehmenden Kraftstoff der durch die Nacheinspritzung zugeführten Kraftstoffmenge erreicht. Der nacheingespritzte Kraftstoff führt zu einem Anstieg von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO im Abgas, die hauptsächlich am Oxidationskatalysator 32 umgesetzt werden (nachverbrennen). Die Exothermie der katalytischen Nachverbrennung führt zu einer Aufheizung des Oxidationskatalysators 32 und der Abgastemperatur stromab des Oxidationskatalysators 32 (Kurve 76). Aufgrund einer Abgaslaufzeit zwischen Oxidationskatalysator 32 und NOX-Speicherkatalysator 34 wird stromauf des NOX- Speicherkatalysators 34 erst mit einiger Zeitverzögerung ein Anstieg der Abgastemperatur sowie gewisse Wärmeverluste beobachtet (Kurve 78). Wie der Verlauf der Abgastemperatur hinter dem NOX-Speicherkatalysator 34 (Kurve 80) verdeutlicht, findet eine Erwärmung des Speicherkatalysators 34 wiederum erheblich zeitverzögert statt, was hauptsächlich auf die thermische Trägheit der relativ großen Katalysatormasse zurückzuführen ist. Weiterhin sind in Fig. 5 mit den Kurven 82 und 84 die Verläufe der Abgastemperaturen stromauf beziehungsweise stromab des Abgasturboladers gezeigt, die ebenfalls die Aufheizung des Abgases widerspiegeln. By lowering the lambda from the original lean lambda to λ = 1 in the heating phase TH, an increase in the combustion temperature and thus the catalyst temperatures is achieved on the one hand. This is particularly evident from the course of the exhaust gas temperature upstream of the oxidation catalytic converter 32 (curve 74 ) shown in FIG. 5, which shows a sharp increase immediately after the post-injection has started. A further heating effect is achieved by the fuel not participating in the combustion of the fuel quantity supplied by the post-injection. The post-injected fuel leads to an increase in unburned hydrocarbons HC and carbon monoxide CO in the exhaust gas, which are mainly converted (afterburning) on the oxidation catalytic converter 32 . The exothermic nature of the catalytic afterburning leads to heating of the oxidation catalytic converter 32 and the exhaust gas temperature downstream of the oxidation catalytic converter 32 (curve 76 ). Storage catalyst 34 observed only with some time delay, an increase in exhaust gas temperature as well as certain heat losses (curve 78) - due to an exhaust gas transit time between oxidation catalyst 32 and NO X storage catalyst 34 is upstream of the NO X. As the course of the exhaust gas temperature behind the NO x storage catalytic converter 34 (curve 80 ) illustrates, heating of the storage catalytic converter 34 again takes place with a considerable time delay, which is mainly due to the thermal inertia of the relatively large catalyst mass. Furthermore, 5 are shown in Fig. With the curves 82 and 84 upstream of the curves of the exhaust gas temperatures or downstream of the turbocharger shown, which also reflect the heating of the exhaust gas.
Sobald der NOX-Speicherkatalysator 34 eine Mindestentschwefelungstemperatur aufweist, beginnt der eigentliche Schwefelaustrag aus dem NOX-Speicherkatalysator 34 durch thermische Dissoziation des eingelagerten Sulfates in SO3 und anschließender Reduktion an der Katalysatorkomponente. Dabei ist bekannt, dass bei einer konstanten Beaufschlagung des Katalysators 34 mit einer fetten Abgasatmosphäre aufgrund der praktischen Abwesenheit von Sauerstoff im Abgas und in einem Sauerstoffspeicher des NOX- Speicherkatalysators 34 der Schwefel zu großen Teilen in Form von Schwefelwasserstoff H2S, Kohlenoxidsulfid COS und Kohlendisulfid CS2 ausgetragen wird. Diese Verbindungen sind jedoch geruchsbelästigend und/oder giftig, weswegen ihre Entstehung weitgehend unterdrückt werden soll. Daher wird, sobald mit Hilfe der Temperatursensoren 40, 42 eine Temperatur festgestellt wird, die auf eine vorgebbare Entschwefelungstemperatur des NOX- Speicherkatalysators 34 schließen lässt, eine so genannte Wobble-Phase TW eingeleitet, während der der NOX-Speicherkatalysator 34 in einem schnellen Wechsel mit einem fetten und mageren Abgaslambda beaufschlagt wird. Durch die kurzen Magerphasen wird eine teilweise Auffüllung des Sauerstoffspeichers des NOX-Speicherkatalysators 34 bewirkt, wodurch in den Fettphasen das freigesetzte SO3 nur bis zur Oxidationsstufe des SO2 reduziert und ausgetragen wird. Vorzugsweise wird gemäß der vorliegenden Erfindung das "Wobbeln" um ein mittleres Abgaslambda von λ = 1 durchgeführt, das zumindest am Ende der vorausgegangenen Heizphase TH bereits eingeregelt war. Dabei wird die Magervorgabe der Wobble-Phase TW vorteilhaft auf maximal 1,10, vorzugsweise auf 1,05, und die Fettvorgabe auf minimal 0,90, vorzugsweise auf 0,95, gesetzt. As soon as the NO x storage catalyst 34 has a minimum desulfurization temperature, the actual sulfur discharge from the NO x storage catalyst 34 begins by thermal dissociation of the embedded sulfate in SO 3 and subsequent reduction on the catalyst component. It is known that at a constant loading of the catalyst 34 with a rich exhaust gas atmosphere due to the substantial absence of oxygen in the exhaust gas, and an oxygen storage of the NO X - storage catalytic converter 34 the sulfur for the most part in the form of hydrogen sulfide H 2 S, carbonyl sulfide COS and Carbon disulfide CS 2 is discharged. However, these compounds are odorous and / or toxic, which is why their formation should be largely suppressed. A so-called wobble phase TW suggests storage catalytic converter 34 is introduced, during the fast in one of the NO X storing catalyst 34 - Therefore, when using the temperature sensors 40, 42 a temperature is detected, to a predeterminable desulphurization of the NO X Change with a rich and lean exhaust gas lambda is applied. The short lean phases partially fill the oxygen store of the NO x storage catalytic converter 34 , as a result of which the released SO 3 in the fat phases is reduced and discharged only up to the oxidation level of the SO 2 . According to the present invention, the "wobbling" around an average exhaust gas lambda of λ = 1 is preferably carried out, which was already regulated at least at the end of the preceding heating phase TH. The lean specification of the wobble phase TW is advantageously set to a maximum of 1.10, preferably to 1.05, and the fat specification to a minimum of 0.90, preferably to 0.95.
Erfindungsgemäß erfolgt während der Wobble-Phase TW die Regelung des Abgaslambdas durch Beeinflussung der Kraftstoffmenge, insbesondere die der Nacheinspritzung. Bevorzugt wird dies durch Veränderung der Ansteuerdauer der Nacheinspritzung durchgeführt (Fig. 2, Kurve 64), die eine besonders schnelle und präzise Regelung erlaubt. Hierzu sollte ein möglichst schneller Lambdaregler eingesetzt werden. According to the invention, the exhaust gas lambda is regulated during the wobble phase TW by influencing the fuel quantity, in particular that of the post-injection. This is preferably carried out by changing the control duration of the post-injection ( FIG. 2, curve 64 ), which permits particularly rapid and precise control. The fastest possible lambda controller should be used for this.
Die Steuervorgaben der Parameter Ansteuerdauern von Vor- und Haupteinspritzung, Ansteuerbeginne von Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung, Drosselklappenstellung, Ladedruck und Raildruck werden auch während der Wobble-Phase TW weiterhin vorgesteuert, wobei die Vorgaben der Heizphase TH übernommen werden. Ferner wird das am Ende der Heizphase TH vorliegende Tastverhältnis der ASR-Stellers "eingefroren" und zunächst ebenfalls übernommen (Fig. 4, Kurve 72). The control parameters for the control periods of pre and main injection, the start of pilot, main and post injection, throttle valve position, boost pressure and rail pressure are also pre-controlled during the wobble phase TW, whereby the specifications of the heating phase TH are adopted. Furthermore, the duty cycle of the TCS adjuster present at the end of the heating phase TH is "frozen" and initially also adopted ( FIG. 4, curve 72 ).
Um während der Wobble-Phase TW eine möglichst hohe Drehmomentneutralität zu gewährleisten, wird die in der Wobble-Phase TW eingespritzte Kraftstoffmenge auf die in der Heizphase TH eingespritzte Kraftstoffmenge angeglichen. Dafür wird während der alternierenden Beaufschlagung des NOX-Speicherkatalysators 34 ein zeitlicher Mittelwert der Kraftstoffmenge beziehungsweise der Ansteuerdauer derjenigen Einspritzung ermittelt, die zur Lambdaregelung herangezogen wird, vorliegend also der Nacheinspritzung. Dieser Mittelwert wird dann mit der Kraftstoffmenge beziehungsweise der Ansteuerdauer der betreffenden Einspritzung während der Heizphase TH verglichen. Wird hierbei eine Abweichung zwischen mittlerer Kraftstoffmenge/Ansteuerdauer vor und während des Wobble-Betriebs festgestellt, so wird eine Korrektur der Abgasrückführrate vorgenommen. In order to ensure the highest possible torque neutrality during the wobble phase TW, the amount of fuel injected in the wobble phase TW is adjusted to the amount of fuel injected in the heating phase TH. For this purpose, a temporal mean value of the fuel quantity or the activation duration of the injection that is used for the lambda control, in the present case the post-injection, is determined during the alternating loading of the NO x storage catalytic converter 34 . This mean value is then compared with the fuel quantity or the activation duration of the relevant injection during the heating phase TH. If a deviation between the average fuel quantity / activation duration is found before and during wobble operation, the exhaust gas recirculation rate is corrected.
Diese Veränderung der AGR-Rate erfolgt - abhängig von einem Vorzeichen der Abweichung - in Richtung einer größeren oder niedrigeren AGR-Rate und wird vorzugsweise durch schrittweise Verstellung des Tastverhältnisses des AGR-Stellers durchgeführt. This change in the EGR rate takes place - depending on a sign of the Deviation - towards a higher or lower EGR rate and will preferably by gradually adjusting the duty cycle of the EGR actuator carried out.
Zur Festlegung der Schrittweite sind verschiedene Strategien denkbar. Zunächst kann eine feste Schrittweite vorgegeben werden, die so oft angewendet wird, bis praktisch keine Mittelwertabweichung mehr detektiert wird. Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Schrittweite in Abhängigkeit von einer Höhe der Abweichung des Mittelwertes unter Anwendung einer gespeicherten Kennlinie bestimmt. Schließlich ist denkbar, die Schrittweite in Abhängigkeit der Höhe der Mittelwertabweichung und des Ausgangswertes des zunächst eingefrorenen Tastverhältnisses des AGR-Stellers unter Verwendung eines entsprechenden Kennfeldes festzulegen. Various strategies are conceivable for determining the step size. First of all, one fixed increments that are used so often until practically none Deviation from the mean is more detected. In another possibility, the Step size depending on the amount of the deviation of the mean value below Application of a stored characteristic curve determined. Finally, the increment is conceivable depending on the level of the mean deviation and the initial value of the first frozen duty cycle of the EGR controller using an appropriate Map.
Während also die Lambdaregelung über die Ansteuerdauer der Nacheinspritzung (Kurve 64) unter Beibehaltung der fetten und mageren Lambdavorgaben weiterhin aktiv ist, stellt sich durch die beschriebene AGR-Korrektur automatisch eine Verringerung der Abweichung der mittleren Ansteuerdauer der Nacheinspritzung von der vor dem Wobble-Betrieb vorgesteuerten Ansteuerdauer der Nacheinspritzung ein. Sobald ein Ausgleich der Ansteuerdauern vorliegt, wird das Tastverhältnis der AGR-Stellers beziehungsweise die AGR-Rate wieder eingefroren. Thus, while the lambda control over the activation duration of the post-injection (curve 64 ) is still active while maintaining the rich and lean lambda specifications, the described EGR correction automatically reduces the deviation of the average activation duration of the post-injection from that pre-controlled before wobble operation Activation duration of the post-injection. As soon as the control periods are equalized, the duty cycle of the EGR controller or the EGR rate is frozen again.
Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, durch den dem NOX-Speicherkatalysator 34 nachgeschalteten Temperatursensor 42 die Abgastemperatur während der Entschwefelung zu überwachen, um durch die exotherme Verbrennung von HC hervorgerufene Temperaturspitzen zu detektieren. Wird auf diese Weise eine kritische, den NOX- Speicherkatalysator 34 schädigende Temperatur erkannt, wird die Entschwefelung zunächst so lange unterbrochen, bis eine ausreichende Auskühlung festgestellt wird, und dann wieder (wie beschrieben) eingeleitet und zu Ende geführt. It can also be advantageously provided to monitor the exhaust gas temperature during the desulfurization by means of the temperature sensor 42 connected downstream of the NO x storage catalytic converter 34 in order to detect temperature peaks caused by the exothermic combustion of HC. If a critical temperature which damages the NO x storage catalytic converter 34 is detected in this way, the desulfurization is first interrupted until sufficient cooling is found, and then initiated again (as described) and carried out to the end.
Nach Beendigung der Entschwefelung werden alle verbrennungsrelevanten Parameter
beziehungsweise die entsprechenden Steiler wieder in ihren Ausgangszustand eingestellt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Dieselmotor
12 Zylinder
14 Hochdruckeinspritzsystem
16 Luftansaugrohr
18 Drosselklappe
20 Abgasrückführungseinrichtung
22 Abgasrückführungsleitung
24 Abgaskanal
26 Abgasrückführungsventil
28 Motorsteuergerät
30 Abgasanlage
32 Oxidationskatalysator
34 NOX-Speicherkatalysator
36 Breitband-Lambdasonde
38 NOX-Sensor
40 Temperatursensor
42 Temperatursensor
50 Fahrzeuggeschwindigkeit
52 Lambda
54 Ansteuerbeginn Nacheinspritzung
56 Ansteuerbeginn Voreinspritzung
58 Ansteuerbeginn Haupteinspritzung
60 Ansteuerdauer Haupteinspritzung
62 Ansteuerdauer Voreinspritzung
64 Ansteuerdauer Nacheinspritzung
66 Tastverhältnis Drosselklappensteller
68 Tastverhältnis Ladedrucksteller
70 Raildruck
72 Tastverhältnis AGR-Steller
74 Abgastemperatur vor Oxidationskatalysator
76 Abgastemperatur nach Oxidationskatalysator
78 Abgastemperatur vor NOX-Speicherkatalysator
80 Abgastemperatur nach NOX-Speicherkatalysator
82 Abgastemperatur vor Abgasturbolader
84 Abgastemperatur nach Abgasturbolader
TH Heizphase
TW Wobble-Phase
After the desulfurization has ended, all parameters relevant to combustion or the corresponding steeper are reset to their initial state. REFERENCE SIGN LIST 10 Diesel engine
12 cylinders
14 high pressure injection system
16 air intake pipe
18 throttle valve
20 exhaust gas recirculation device
22 Exhaust gas recirculation line
24 exhaust duct
26 Exhaust gas recirculation valve
28 Engine control unit
30 exhaust system
32 Oxidation catalyst
34 NO x storage catalytic converter
36 Broadband lambda sensor
38 NO X sensor
40 temperature sensor
42 temperature sensor
50 vehicle speed
52 Lambda
54 Start of post-injection control
56 Start of pilot injection
58 Start of main injection control
60 Activation period for main injection
62 Pre-injection activation duration
64 Post injection duration
66 Throttle actuator duty cycle
68 Duty cycle charge pressure switch
70 rail pressure
72 Duty cycle EGR actuator
74 Exhaust gas temperature upstream of the oxidation catalytic converter
76 Exhaust gas temperature after oxidation catalytic converter
78 Exhaust gas temperature before NO x storage catalytic converter
80 Exhaust gas temperature after NO x storage catalytic converter
82 Exhaust gas temperature before turbocharger
84 Exhaust gas temperature after exhaust gas turbocharger
TH heating phase
TW wobble phase
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R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20111015 |