DE10154974A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine von einem gefeuerten Betrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine von einem gefeuerten Betrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem nachgeschalteten Katalysator (14, 16) von einem in einer Lastphase (жL¶) oder einer Schubphase (жS¶) durchgeführten gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in einen ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) durch Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr. Dabei wird unter Schubphase ein Betriebspunkt verstanden, an dem ein vom Fahrer vorgegebenes Fahrwunschmoment kleiner oder gleich einem aus den Fahrwiderständen resultierenden (momentanen) Schubmoment des Fahrzeuges ist. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass zur Umschaltung von dem gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) vor Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr eine Übergangsphase (PO) durchgeführt wird, wobei während der Übergangsphase (PO) ein während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs (BLF, BSF) vorliegender Zündwinkel (ZW) in Richtung "spät" verstellt wird und/oder ein während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs (BLF, BSF) eingestellter Lambdasollwert (lambda) in Richtung "mager" verschoben wird. Die erfindungsgemäße Strategie gewährleistet einen besonders katalysatorschonenenden Übergang bei optimiertem Fahrverhalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungen zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges von einem gefeuerten Last- oder Schubbetrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb mit den in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 beziehungsweise 25 und 28 genannten Merkmalen.
  • Zur Nachbehandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen ist bekannt, das Abgas über mindestens einen Katalysator zu leiten, der eine Konvertierung einer oder mehrerer Schadstoffkomponenten des Abgases vornimmt. So genannte Oxidationskatalysatoren fördern die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), während Reduktionskatalysatoren eine Reduzierung von Stickoxiden (NOx) des Abgases unterstützen. Ferner sind 3-Wege-Katalysatoren in der Lage, die Konvertierung dieser drei Komponenten (HC, CO, NOx) gleichzeitig zu katalysieren. Dabei kann ein quantitativer 3-wege-katalytischer Umsatz jedoch nur bei einem streng stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei λ = 1 erfolgen. In einem verbrauchsgünstigen Magerbetrieb, bei dem die Verbrennungskraftmaschine mit Sauerstoffüberschuss, das heißt mit λ > 1, gefahren wird, ist eine vollständige 3-wege-katalytische Umsetzung von NOx hingegen nicht möglich. Zur Abhilfe werden NOx-Speicherkatalysatoren eingesetzt, die neben einer katalytischen Komponente einen NOx-Speicher enthalten, der in den mageren Betriebsphasen NOx in Form von Nitrat speichert und in zwischengeschalteten fetten Regenerationsphasen bei λ < 1 wieder freisetzt und zu Stickstoff N2 reduziert. Häufig ist dem NOx-Speicherkatalysator noch ein Vorkatalysator, beispielsweise ein 3-Wege-Katalysator, vorgeschaltet.
  • Verglichen mit reinen 3-Wege-Katalysatorsystemen sind NOx-Katalysatorsysteme verhältnismäßig temperaturempfindlich. So kann bereits bei stromauf des NOx-Speicherkatalysators vorliegenden Abgastemperaturen oberhalb von 800°C eine irreversible Schädigung des Katalysatorsystems erfolgen, so dass die Katalysatoraktivität über die Fahrzeuglebensdauer deutlich abnimmt. Dies betrifft sowohl die NOx-Speicherung und -Regeneration während der mageren und fetten Betriebsintervalle als auch das HC-, CO- und NOx-Konvertierungsverhalten bei stöchiometrischer Beaufschlagung. Um das Überschreiten einer kritischen Temperaturgrenze zu vermeiden, sind Abgaskühlungsmaßnahmen zur Senkung der Abgastemperatur bekannt.
  • Ein besonderes Problem hinsichtlich der Temperaturbelastung aller Katalysatorsysteme stellen im üblichen Fahrbetrieb unvermeidbare Schubphasen dar, die beispielsweise bei Verzögerungen des Fahrzeuges oder auf Gefällestrecken auftreten können. In der Schubphase ist ein vom Fahrer vorgegebenes Fahrwunschmoment kleiner oder gleich einem aus den Fahrwiderständen resultierenden (momentanen) Schubmoment des Fahrzeuges. In üblichen Systemen wird aus Gründen der Kraftstoffeinsparung während einer Schubphase die Kraftstoffzufuhr unterbrochen, die Verbrennungskraftmaschine somit nicht gefeuert betrieben (Schubabschaltung). Dabei gelangen aber hohe Sauerstoffkonzentrationen ins Abgas und an das Katalysatorsystem, welches zu Beginn der Schubphase, insbesondere nach einem Hoch- oder Volllastbetrieb, noch hohe Massen oxidierbarer Abgaskomponenten, insbesondere HC, enthält. Infolge der exothermen Konvertierungsreaktion dieser Komponenten mit dem Sauerstoff entstehen lokale Temperaturspitzen, welche zu einer verstärkten Oxidation und/oder Sinterung der katalytischen Edelmetallbeschichtungen führen und somit die katalytische Aktivität dauerhaft schädigen können (vgl. Fig. 2). Dieses Problem ist umso gravierender, je höher die während einer der Schubphase vorausgegangenen Fahrzeugvortriebphase (Lastphase) erreichten Temperaturen des Katalysatorsystems sind, das heißt insbesondere nach einem Hochlast- oder Volllast-Fahrzeugbetrieb. Das schädigende Potential der Schubabschaltung zeigt sich in Motorprüfstandsuntersuchungen, bei denen Belastungszyklen, bestehend aus hohen Lasten und hohen Abgastemperaturen im Wechsel mit ungefeuerten Schubphasen, zu einer stärkeren Desaktivierung des NOx-Speicherkatalysatorsystems führen als entsprechende Belastungszyklen ohne zwischengeschaltete Schubphasen.
  • Aus der älteren deutschen Patentanmeldung DE 101 10 500.2 ist eine optimierte Schubabschaltungsstrategie bekannt, bei der die Schubabschaltung während der Schubphase unter gewissen Voraussetzungen unterdrückt wird, das heißt die Verbrennungskraftmaschine weiterhin mit einem zugeführten Kraftstoff gefeuert wird, insbesondere wenn hohe Katalysatortemperaturen vorliegen. Dabei wird ein Lambdasollwert von λ ≤ 1 im gefeuerten Schubbetrieb bevorzugt. Auf diese Weise wird einer Katalysatoralterung aufgrund hoher Sauerstoffbelastung bei hohen Katalysatortemperaturen entgegengewirkt. Verschiedene Strategien der Lambdasollwertvorgabe zur Temperatursteuerung des Katalysatorsystems und zur Kompensation eines im gefeuerten Schubbetrieb erzeugten Nutzmomentes werden in dieser Anmeldung vorgeschlagen. Die ältere Anmeldung umfasst jedoch keine Strategie zur Umschaltung von einem gefeuerten Betrieb in den ungefeuerten Schubbetrieb, wenn beispielsweise eine ausreichend niedrige Katalysatortemperatur vorliegt. Wird zur Umschaltung am Ende der gefeuerten Betriebsphase die Kraftstoffzufuhr zumindest nahezu unvermittelt ausgesetzt, erfolgt ein plötzlicher Momenteneinbruch. Ferner wird das noch immer mit Reduktionsmitteln geflutete Katalysatorsystem mit hohen Sauerstoffmassenströmen beaufschlagt, so dass zumindest lokal und temporär gewisse Exothermiespitzen das Katalysatorsystem belasten. Dies macht sich insbesondere bei einem üblicherweise weniger stark ausgekühlten Vorkatalysator bemerkbar.
  • Bekannt ist ferner, beim Übergang von einem gefeuerten in einen ungefeuerten Betrieb für wenige Arbeitsspiele (beispielsweise höchstens 10, insbesondere etwa 5) des Motors eine gegenüber dem gefeuerten Betrieb reduzierte Kraftstoffmenge einzuspritzen. Unter Arbeitsspiel wird hier ein einmaliges Durchlaufen der Zündfolge des Motors verstanden. Die während des gefeuerten Betriebs im Brennraum und gegebenenfalls im Saugrohr eingelagerten Kraftstoffmassen, die einen so genannten Wandfilm ausbilden, werden bei Drosselung des Motors durch Verdampfen abgetragen. Diese Massen reichen jedoch nicht aus, um ein zündfähiges Gemisch bereitzustellen; sie würden ohne weitere Kraftstoffzugabe daher unverbrannt das Katalysatorsystem beaufschlagen und dort eine zumindest lokale Temperaturerhöhung verursachen. Daher wird der Wandfilmabtrag modelliert und während des Abtrages eine Differenzmenge an Kraftstoff zur sicheren Zündung zugegeben. Diese Funktion ist üblicherweise in eine als "Dashpot" bezeichnete Funktion integriert (Drosselklappen-Schließdämpfung).
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein besonders katalysatorschonendes Verfahren zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine von einem gefeuerten Schub- oder Lastbetrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb zur Verfügung zu stellen, welches schädigende Temperaturspitzen weitgehend vermeidet und ohne signifikanter Änderung des Fahrverhaltens durchführbar ist. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und Vorrichtungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 beziehungsweise 25 und 28 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass zur Umschaltung von dem gefeuerten Betrieb in den ungefeuerten Schubbetrieb vor Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr eine Übergangsphase durchgeführt wird, wobei während der Übergangsphase ein während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs vorliegender Zündwinkel in Richtung "spät" verstellt wird und/oder ein während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs eingestellter Lambdasollwert in Richtung "mager" verschoben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann allgemein beim Übergang von einem gefeuerten (Schub- oder Last-)Betrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb durchgeführt werden. Insbesondere findet das Verfahren Anwendung beim Übergang von einem gefeuerten Schubbetrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb.
  • Erfindungsgemäß setzt also die Schubabschaltung nicht schlagartig ein, sondern es wird eine Übergangsphase (oder ein "Phase Out") durchgeführt, indem zwei Maßnahmen, nämlich Zündwinkelspätverstellung und "Ausmagerung", alternativ oder bevorzugt in Kombination miteinander, ausgeführt werden. Die Übergangsphase umfasst mindestens zwanzig, vorzugsweise wenigstens fünfzig Arbeitsspiele und ist somit gegenüber dem eingangs erläuterten Verfahren zum Wandfilmabtrag deutlich verlängert.
  • Durch die Zündwinkelspätverstellung wird ein Motorwirkungsgrad zunehmend verschlechtert und somit ein Momentenabbau während der Übergangsphase bewirkt. Auf diese Weise liegt zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr ein sehr später Zündwinkel und somit ein nur noch geringes Motordrehmoment der Verbrennungskraftmaschine vor, so dass die Schubabschaltung mit einem relativ geringen Momenteneinbruch einhergeht. Somit ist gegenüber bekannten Strategien zur Einleitung einer Schubabschaltung eine allenfalls geringe Auswirkung auf ein Fahrverhalten zu erwarten.
  • Die zweite erfindungsgemäße Übergangsmaßnahme besteht in der Lambdasollwertverschiebung während der Übergangsphase in Richtung "mager". Diese "Ausmagerung" kann zeitlich vor, während und/oder nach der Zündwinkelverstellung durchgeführt werden. Mit dieser Maßnahme wird eine nahezu schlagartige Flutung des Katalysatorsystems mit Sauerstoff bei Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr vermieden. Somit wird eine an den Katalysatoren befindliche Reduktionsmittelmasse, insbesondere von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC, durch allmähliche Steigerung der beaufschlagenden Sauerstoffkonzentration kontrolliert zumindest weitgehend abreagiert. Dies ist bei der bekannten Dashpot-Funktion aufgrund der kurzen Zeitdauer und der nicht kontrolliert erfolgenden Lambdasollwertverschiebung nicht oder nur in einem sehr eingeschränkten Maß der Fall. Eine bei unvermittelter Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr sonst erfolgende extrem schnelle Verbrennung von HC mit entsprechend hohen lokalen Temperaturspitzen wird auf diese Weise verhindert. Die Umschaltung erfolgt daher besonders katalysatorschonend, insbesondere für einen möglichen Vorkatalysator.
  • Grundsätzlich wird aus Verbrauchsgründen angestrebt, Schubphasen über möglichst weite Bereiche ungefeuert, das heißt mit unterbrochener Kraftstoffzufuhr (Schubabschaltung), zu betreiben. Die Schubschaltung wird daher vorzugsweise nur unterdrückt, die Schubphase also zumindest zeitweise gefeuert betrieben, wenn besonders hohe Katalysatortemperaturen und/oder keine starken Gefällestrecken vorliegen. In entsprechender Weise ist gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass die Umschaltung vom gefeuerten Schubbetrieb in den ungefeuerten Schubbetrieb in Abhängigkeit der Katalysatortemperatur erfolgt, insbesondere wenn die Temperatur mindestens eines der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten Katalysators eine erste vorgebbare Temperaturschwelle unterschreitet. In diesem Fall kann die Temperaturerhöhung des Katalysators, die durch die Sauerstoffbeaufschlagung bei Abschaltung der Kraftstoffzufuhr bewirkt wird, toleriert werden, da aufgrund des genügend ausgekühlten Katalysators eine schädigende, maximal zulässige Katalysatortemperatur nicht erreicht wird.
  • Ebenfalls aus Gründen des Kraftstoffverbrauchs erfolgt in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine Umschaltung von einem gefeuerten Lastbetrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb nur dann mit der erfindungsgemäß zwischengeschalteten Übergangsphase, wenn die Katalysatortemperatur eine vorgebbare zweite Temperaturschwelle, die 20 bis 200 K, vorzugsweise 30 bis 70 K unterhalb der ersten Temperaturschwelle liegt, überschreitet.
  • Die Umschaltung von dem gefeuerten Schubbetrieb in den ungefeuerten Schubbetrieb kann ferner in Abhängigkeit eines Gefälles eines Fahrzeugweges erfolgen, insbesondere wenn ein vorgebbares kritisches Gefälle überschritten wird. Auf der anderen Seite kann vorteilhaft vorgesehen sein, aus einer gefeuerten Schub- oder Lastphase nur dann unter Zwischenschaltung der Übergangsphase umzuschalten, wenn das Gefälle ein vorgebbares Gefälle unterschreitet. Auf diese Weise wird ein im gefeuerten Schubbetrieb beziehungsweise in der Übergangsphase erzeugtes Nutzmoment unterdrückt, das sich andernfalls ungünstig hinsichtlich einer gewünschten Fahrzeugverzögerung beziehungsweise eines Bremsweges auswirken kann und zu gefährlichen Fahrsituationen führen kann. Wird in solchen Situationen - auch bei hohen Katalysatortemperaturen - die Schubabschaltung sofort oder spätestens nach Ablauf der Dashpot-Funktion zugelassen, werden Gefährdungen aufgrund unerwünschter Nutzmomente ausgeschlossen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird während des gefeuerten Schubbetriebs vor Beginn der Übergangsphase der Zündwinkel auf einen maximal späten Ansteuerwert angesteuert. Dieser wird so gewählt, dass unter annähernd stationären Bedingungen eine maximal zulässige Katalysatortemperatur des mindestens einen Katalysators, vorzugsweise aller Katalysatoren, nicht überschritten wird. Beispielsweise kann hier ein Zündwinkel von 18°KWW vor dem oberen Zündpunkt (ZOT) bei einer Motordrehzahl von 6000 min-1 angesteuert werden. Diese Maßnahme bewirkt ein maximal niedriges, im gefeuerten Schubbetrieb erzeugtes Nutzmoment unter gleichzeitiger Gewährleistung unschädlicher Katalysatortemperaturen. Auf der anderen Seite folgt hieraus jedoch, dass bei der nachfolgend während der Übergangsphase durchgeführten Zündwinkelspätverstellung noch spätere Zündwinkel angesteuert werden, die unter stationären Bedingungen zu Katalysatortemperaturen führen würden, bei denen mit signifikanten Katalysatorschädigungen zu rechnen wäre. Daher sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine Dauer der Übergangsphase verhältnismäßig kurz gewählt wird, nämlich mindestens 0,5 s und höchstens 5 s beträgt, insbesondere 1 bis 3,5 s, vorzugsweise etwa 2 s. Dabei wird vorteilhaft die Dauer der Übergangsphase in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine und/oder einer gemessenen oder modellierten Abgastemperatur und/oder einer gemessenen oder modellierten Katalysatortemperatur festgelegt. Unter diesen Bedingungen können extrem späte Zündwinkel, beispielsweise 10°KWW vor ZOT bei einer Motordrehzahl von 6000 min-1, im Laufe der Übergangsphase ohne signifikante Katalysatorschädigung erreicht werden.
  • Die Verstellung des Zündwinkels während der Übergangsphase kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Im letzten Fall hat sich eine vorgebbare Verstellgeschwindigkeit von 1 bis 20° Kurbelwellenwinkel pro Sekunde, vorzugsweise von etwa 5° KWW/s, als besonders vorteilhaft in Hinblick auf einen möglichst ruhigen Momentenübergang erwiesen. Nach Durchführung der Zündwinkelverstellung kann ein am Ende der Übergangsphase vorliegender spätester Zündwinkel noch für maximal zwei Sekunden gehalten werden, ehe die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird.
  • Wegen der Kürze der Einwirkdauer eines am Ende der Lambdasollwertverschiebung während der Übergangsphase vorliegenden Lambdaendwertes kann im Zuge der "Ausmagerung" eine Sauerstoffrohemission der Verbrennungskraftmaschine von 1 Vol.-% überschritten werden, welche bei einer Dauerbeaufschlagung bereits kritisch für das Katalysatorsystem wäre. Vorzugsweise erfolgt die Ausmagerung bis zu einem Endwert des Lambdasollwertes von mindestens 0,97 und höchstens 1,08, wobei der Endwert bevorzugt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der Katalysatortemperatur des mindestens einen Katalysators und/oder einer lambdabezogenen Abgaszusammensetzung hinsichtlich einer Rohemission von O2, HC und CO festgelegt wird.
  • Ferner hat sich die Durchführung der Verschiebung des Lambdasollwertes mit einer Ausmagerungsgeschwindigkeit von 0,01 bis 0,3 s-1, insbesondere von etwa 0,1 s-1, als vorteilhaft erwiesen. Die Ausmagerungsgeschwindigkeit wird bevorzugt in Abhängigkeit von einem Abgasmassenstrom, der Katalysatortemperatur des mindestens einen Katalysators und/oder der lambdabezogenen Abgaszusammensetzung festgelegt.
  • Die Lambdasollwertvorgabe während des gefeuerten Schubbetriebes vor der Übergangsphase kann nach verschiedenen Strategien erfolgen, die beispielsweise in der erwähnten früheren Patentanmeldung DE 100 10 500.2 näher beschrieben sind. Vorzugsweise wird die Verbrennungskraftmaschine in dieser Phase mit einem Lambdasollwert von höchstens 0,95 betrieben. Dabei kann besonders vorteilhaft der Lambdasollwert in Abhängigkeit von der gemessenen oder berechneten Abgastemperatur und/oder der Katalysatortemperatur/en vorgegeben werden. Gemäß einer alternativen Strategie wird der Lambdasollwert derart eingeregelt, dass eine vorgegebene maximal zulässige Temperatur des Abgases und/oder des mindestens einen Katalysators eingehalten wird, wodurch der durch die Feuerung der Schubphase hervorgerufene Kraftstoffmehrverbrauch gering gehalten wird.
  • Ferner kann besonders vorteilhaft eine in Nicht-Schubphasen (Vortriebsphasen) vorgegebene zulässige Maximaltemperatur für die Katalysatoren um 5 bis 100 K, insbesondere um 10 bis 50 K, vorzugsweise um 20 bis 30 K, angehoben werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert wird. Diese Maximaltemperaturanhebung kann toleriert werden, weil durch die erfindungsgemäße Steuerung der Schubphase das Auftreten schubabschaltungsbedingter Temperaturspitzen in den Katalysatoren in sicherer Weise zumindest weitgehend unterbunden wird.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung gelöst, die durch Mittel gekennzeichnet ist, mit denen zur Umschaltung von dem gefeuerten Betrieb in den ungefeuerten Schubbetrieb eine Übergangsphase vor Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr unter Verstellung eines während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs vorliegenden Zündwinkels in Richtung "spät" und/oder unter Verschiebung eines während des vorausgegangenen gefeuerten Schubbetriebs eingestellten Lambdasollwertes in Richtung "mager" durchführbar ist.
  • Die Mittel umfassen insbesondere einen Algorithmus zur Durchführung der Verfahrensschritte in digitaler Form, der in einer Steuereinheit, vorzugsweise in einem vorhandenen Motorsteuergerät, hinterlegt ist.
  • Es ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass der oder die verwendete/n Katalysatoren in Abgasanlagen direkteinspritzender schichtladefähiger Ottomotoren, die in im Neuen Europäischen Fahrzyklus NEFZ betriebenen Fahrzeugen im thermisch ungeschädigten Zustand für mindestens 250 s im Schichtlademodus betrieben werden und weniger als 0,07 g/km HC-Emission und weniger als 0,05 g/km NOx-Emission aufweisen, einen Edelmetallgehalt der Edelmetalle Platin, Palladium und/oder Rhodium von maximal 3,74 g/l Katalysatorvolumen (entsprechend 104 g/ft3), insbesondere von höchstens 2,87 g/l (80 g/ft3) aufweisen. Dies bedeutet eine Absenkung des Edelmetallgehaltes um mindestens 20% gegenüber gemäß dem Stand der Technik eingesetzten Katalysatoren, die üblicherweise einen Edelmetallgehalt von etwa 4,67 g/l (130 g/ft3) aufweisen. Diese kostengünstige Edelmetallbeladung der Katalysatoren ist deshalb möglich, weil durch die erfindungsgemäß optimierte Schubabschaltung eine Katalysatoralterung gegenüber herkömmlichen Verfahren verzögert wird und die sonst übliche Alterung nicht durch entsprechend hohe Edelmetallanteil kompensiert werden muss.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen, Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 schematisch einen Aufbau einer Verbrennungskraftmaschine mit nachgeschaltetem Abgastrakt;
  • Fig. 2 zeitliche Verläufe eines Lambdasollwertes, einer Katalysatortemperatur eines Vor- und eines Hauptkatalysators, eines Zündwinkels sowie einer Sauerstoffrohemission einer Verbrennungskraftmaschine bei einer Schubphase mit Schubabschaltung gemäß Stand der Technik;
  • Fig. 3 zeitliche Verläufe der Größen gemäß Fig. 2 nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß optimierten Schubphasensteuerung; und
  • Fig. 4 schematisch die erfindungsgemäße Strategie zur Umschaltung eines gefeuerten Betriebs in einen ungefeuerten Schubbetrieb in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem ihr nachgeschalteten Abgaskanal 12. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 handelt es sich bevorzugt um einen mit einer nicht dargestellten Kraftstoffdirekteinspritzung ausgestatteten Ottomotor, der im Niedrig- und Teillastbereich zu einem mageren Schichtladebetrieb befähigt ist. In dem verbrauchsgünstigen mageren Schichtladebetrieb wird eine zündfähige Kraftstoffwolke lediglich im Bereich einer Zündkerze erzeugt, während im übrigen Brennraum annähernd reine Luft vorliegt. Die Erzeugung und Stabilisierung der Kraftstoffwolke wird durch einen späten Einspritzzeitpunkt bewirkt und kann in bekannter Weise ferner durch bauliche Maßnahmen, etwa einer in einem Lufteinlasskanal angeordneten Ladungsbewegungsklappe und/oder einer muldenartigen Ausgestaltung eines Kolbenbodens, unterstützt werden.
  • Zur Reinigung eines von der Verbrennungskraftmaschine 10 kommenden Abgases beherbergt der Abgaskanal 12 einen motornahen, kleinvolumigen Vorkatalysator 14, typischerweise einen 3-Wege-Katalysator, sowie einen diesem nachgeschalteten großvolumigen NOx-Speicherkatalysator 16. Der NOx-Speicherkatalysator 16 wird diskontinuierlich mit mageren und fetten Abgasatmosphären beaufschlagt, wobei in den mageren Betriebsphasen eine Einlagerung von Stickoxiden NOx stattfindet und in den kurzen zwischengeschalteten fetten Betriebsphasen eine NOx-Regeneration und -Konvertierung.
  • Die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (des Lambdasollwertes) der Verbrennungskraftmaschine 10 erfolgt typischerweise mit Hilfe einer stromauf des Vorkatalysators 14 angeordneten Lambdasonde 18, insbesondere einer Breitband- Lambdasonde, die eine Sauerstoffkonzentration des Abgases misst. Ein weiterer Gassensor 20 ist stromab des NOx-Speicherkatalysators 16 installiert und dient der Überwachung der Konvertierungsaktivität des Speicherkatalysators 16. Der Gassensor 20 kann ebenfalls eine Lambdasonde oder vorzugsweise ein NOx-Sensor sein. Ein optionaler Temperatursensor 22 ermittelt eine Abgastemperatur vor dem NOx-Speicherkatalysator 16, woraus seine Katalysatortemperatur ermittelt werden kann. Alternativ kann die Katalysatortemperatur des NOx-Speicherkatalysators 16 sowie auch des Vorkatalysators 14 auch mittels last- und drehzahlabhängiger Kennfelder in bekannter Weise modelliert werden.
  • Die von den Sensoren 18, 20, 22 bereitgestellten Signale sowie verschiedene Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 10 finden Eingang in ein Motorsteuergerät 24, welches anhand gespeicherter Algorithmen und Kennfelder den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 steuert. Insbesondere ist hier ein Algorithmus 26 zur Steuerung der erfindungsgemäßen, nachfolgend näher ausgeführten Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine 10 von einem gefeuerten Schub- oder Lastbetrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb eines von der Verbrennungskraftmaschine 10 angetriebenen Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) hinterlegt.
  • Zunächst verdeutlicht Fig. 2 anhand des Verlaufes verschiedener Kenngrößen die katalysatorschädigende Temperaturbelastung während einer herkömmlich gesteuerten Schubphase. Zunächst befindet sich die Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise aufgrund einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit in einer weitgehend konstanten Hochlastphase τL, bei der die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem gefeuerten Lastbetrieb BLF mit einem fetten Lambdasollwert mit λ < 1 und einem last- und drehzahlabhängigen Zündwinkel ZW von beispielsweise 15 bis 20°KWW vor ZOT betrieben wird. Entsprechend einem bei dem fetten Lambdasollwert λ vorherrschenden Luftunterschuss liegt eine nur sehr geringe Sauerstoftrohemission O2-RE der Verbrennungskraftmaschine 10 vor, so dass das Abgas vor dem Vorkatalysator 14 weit weniger als 1% Sauerstoff enthält. Die Katalysatortemperaturen TKV und TKH des Vorkatalysators 14 beziehungsweise des NOx-Speicherkatalysators 16 befinden sich aufgrund einer betriebspunktbedingt hohen Abgastemperatur und einem hohen Reduktionsmittelanteil des fetten Abgases, welcher begrenzt durch die Sauerstoffrohemission O2-RE exotherm an den Katalysatoren 14, 16 umgesetzt wird, auf relativ hohem Niveau oberhalb von 750°C. (Dargestellt sind die lokalen Temperatur in einer Beschichtung (Washcoat) in einer Reaktionszone der Katalysatoren 14, 16.) Dabei liegt die Temperatur TKV des Vorkatalysators 14 noch oberhalb der des Hauptkatalysators 16, da einerseits zumindest ein Teil der Konvertierungsleistung der Reduktionsmittel (HC, CO) durch den Vorkatalysator 14 erbracht wird und anderseits ein Wärmeverlust über die Abgaslaufstrecke bis zum NOx-Speicherkatalysator 16 stattfindet.
  • Zu einem durch die vertikale Doppellinie in Fig. 2 gekennzeichneten Zeitpunkt setzt eine Schubphase τS ein, beispielsweise weil der Fahrer eine Gasanforderung zurücknimmt, etwa um eine Verzögerung herbeizuführen. Während der Schubphase τS ist ein angefordertes Fahrwunschmoment kleiner oder gleich einem momentanen durch die Fahrwiderstände erzeugten Schubmoment. Gemäß üblicher Verfahren erfolgt während der Schubphase τS eine Schubabschaltung, indem gegebenenfalls nach Ablauf einer oben erläuterten Dashpot- Funktion eine Kraftstoffzufuhr der Verbrennungskraftmaschine 10 unterbrochen wird. Infolgedessen nimmt der Lambdasollwert λ einen praktisch gegen unendlich gehenden positiven Wert an und die Sauerstoff-Rohemission O2-RE erreicht - entsprechend einem Sauerstoffanteil der Luft - einen Wert von etwa 20%. Wegen dieser nunmehr hohen Sauerstoffkonzentration des Abgases kommt es zu intensiven, sehr schnell verlaufenden Konvertierungsreaktionen der zunächst noch hohen HC-Mengen an den Katalysatoren 14, 16. Infolgedessen treten zu Beginn der ungefeuerten Schubphase τS intensive Temperaturspitzen in den Katalysatoren 14, 16 auf. In Abhängigkeit von dem vor der Schubabschaltung vorliegenden Ausgangstemperaturniveau können die Katalysatortemperaturen TKV, TKH dabei einen kritischen Temperaturbereich erreichen, in welchem die Katalysatoren 14, 16 irreversibel geschädigt werden können. So finden etwa in NOX Speicherkatalysatoren Sinterungsprozesse statt, die zu einer permanenten Entmischung der NOx-Speicher- und Katalysatorkomponenten führen können.
  • Um das Auftreten von Temperaturspitzen in Schubphasen wirkungsvoll zu unterdrücken, wird erfindungsgemäß die Schubabschaltung in Schubphasen unter bestimmten Voraussetzungen, insbesondere bei hohen Katalysatortemperaturen TKV, TKH, unterdrückt, indem die Verbrennungskraftmaschine 10 auch während der Schubphase τS gefeuert betrieben wird. Dieses Prinzip ist in einer einfachen Ausführung in Fig. 3 dargestellt, ausgehend von dem gleichen Betriebspunkt wie in Fig. 2. Nach Beginn der Schubphase τS wird die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem gefeuerten Schubbetrieb BSF auf einen gegenüber der vorausgegangenen Lastphase angehobenen (magereren) Lambdasollwert λ eingeregelt, der so gewählt wird, dass ein kritischer Sauerstoffgehalt des Rohabgases, insbesondere von 1%, noch unterschritten wird, um ein unkontrolliertes Abbrennen von HC an den Katalysatoren 14, 16 zu verhindern. Vorzugsweise wird ein Lambdasollwert von λ ≤ 1,00, vorzugsweise von λ ≤ 0,95, eingeregelt. Alternativ kann auch eine maximal zulässige Katalysatortemperatur für einen oder beide Katalysatoren 14, 16 vorgegeben werden und der Lambdawert λ so eingeregelt werden, dass sich diese Temperaturen an den Katalysatoren einstellen, aber nicht überschritten werden.
  • Gleichzeitig wird die Verbrennungskraftmaschine 10 während des gefeuerten Schubbetriebs BSF mit einem maximal späten Zündwinkel ZW betrieben, um ein möglichst geringes Nutzmoment zu erzeugen. Dabei wird der Zündwinkel ZW vorzugsweise so gewählt, dass sich eine annähernd konstante Temperatur TKV des Vorkatalysators 14 einstellt, die jedoch die kritische Katalysatortemperatur nicht überschreitet. Beispielsweise wird bei einer aktuellen Motordrehzahl von 6000 min-1 ein Zündwinkel von 12°KWW vor ZOT angesteuert.
  • Infolge der in der Schubphase τS nur sehr geringen Motorlast erfolgt während des gefeuerten Schubbetriebs BSF eine mehr oder weniger starke Abkühlung zumindest an einem der Katalysatoren 14, 16. Erreicht der temperaturempfindlichste Katalysator, hier der NOx-Speicherkatalysator 16, eine für diesen vorgegebene untere Temperaturschwelle TSF, hier beispielsweise bei 750°C, kann die Unterdrückung der Schubabschaltung aufgehoben und die Kraftstoffzufuhr unterbrochen werden, um den Kraftstoffverbrauch im Schubbetrieb möglichst gering zu halten. Ein anderer Grund zur Umschaltung vom gefeuerten in den ungefeuerten Schubbetrieb kann ein festgestelltes starkes Gefälle sein, bei dem das im gefeuerten Schubbetrieb BSF erzeugte Nutzmoment sich kontraproduktiv auf die gewünschte Verzögerung auswirkt.
  • Würde an dieser Stelle die Kraftstoffzufuhr unvermittelt ausgesetzt, käme es zu einem zwar geringen aber für den Fahrer möglicherweise dennoch spürbaren Momenteneinbruch durch den abrupten Wegfall des in der gefeuerten Schubphase BSF erzeugten Nutzmomentes. Solche Momentenschwankungen werden üblicherweise von Fahrern als störend und irritierend empfunden. Ferner würde das noch immer mit Reduktionsmitteln, insbesondere mit HC, geflutete Katalysatorsystem 14, 16 mit hohen Abgasmassenströmen und hohen Sauerstoffkonzentrationen (20%) beaufschlagt, was zu einem heftigen Abbrennen an den Katalysatoren 14, 16 führen würde. Hierdurch kann es zumindest lokal und kurzzeitig zu katalysatorschädigenden Temperaturspitzen der Katalysatortemperaturen TKV, TKH kommen.
  • Um diese Nachteile zu überwinden, wird erfindungsgemäß vor der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr eine Übergangsphase PO ("Phase Off') durchgeführt, deren Dauer in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und/oder der Abgastemperatur und/oder der Katalysatortemperatur/en TKV, TKH festgelegt wird, und hier etwa 2 s beträgt. Während der Übergangsphase PO wird der ohnehin bereits sehr späte Zündwinkel ZW der gefeuerten Schubphase BSF (hier 12°KWW vor ZOT) noch weiter in Richtung spät mit einer vorgebbaren Verstellgeschwindigkeit vorzugsweise von etwa 5°KWW/s verschoben. Anschließend kann abweichend von der Darstellung der letzte Zündwinkel ZW noch für maximal 2 s gehalten werden. Der am Ende der Übergangsphase PO vorliegende, extrem späte Zündwinkel ZW von beispielsweise 8°KWW vor ZOT bei 6000 min-1 würde unter dauerhafter Anwendung zu katalysatorschädigenden Temperaturen führen und ist hier nur aufgrund der Kürze seiner Anwendung tolerierbar. Die Zündwinkelspätverstellung während der Übergangsphase PO führt zu einem kontinuierlichen Abbau des Nutzmomentes des gefeuerten Schubbetriebs BSF, so dass bei der anschließenden Schubabschaltung (ungefeuerter Schubbetrieb BSU) kaum noch ein Momenteneinbruch wahrnehmbar ist.
  • Ferner wird während der Übergangsphase PO eine Ausmagerung durchgeführt, indem der Lambdasollwert λ mit einer vorgebbaren Ausmagerungsgeschwindigkeit von beispielsweise etwa 0,1 s-1 in Richtung "mager", das heißt zu einem sauerstoffreicheren Gemisch, angehoben wird. Dabei wird vorzugsweise ein Endwert von mindestens 0,97 und höchstens 1,08 erreicht, wobei sogar die kritische Sauerstoffkonzentration von 1% im Rohabgas überschritten werden kann. Durch die Ausmagerung wird eine kontinuierliche Sauerstoffanreicherung im Abgas und an den Katalysatoren 14, 16 und somit ein kontrolliertes Abbrennen der hier vorliegenden Reduktionsmittel bewirkt. Hierdurch kommt es zwar zu einer gewissen Erwärmung der Katalysatoren 14, 16, ausgeprägte Exothermiespitzen werden jedoch nicht beobachtet.
  • Der Effekt des heftigen Abbrennens des in den Katalysatoren 14, 16 noch verbleibenden Reduktionsmittels liegt im Allgemeinen beim Übergang vom gefeuerten (Last- oder Schub-) Betrieb in den ungefeuerten Schubbetrieb vor. Ein Zwischenschalten der Übergangsphase PO kann aber auch ohne vorhergehenden gefeuerten Schubbetrieb sinnvoll sein, insbesondere bei Überschreiten einer zweiten vorgebbaren Katalysatortemperaturschwelle TPO, wobei diese Schwelle 20 bis 200 K, besonders vorteilhaft 30 bis 70 K unterhalb der für die Anforderung des gefeuerten Schubbetriebs BSF geltenden Temperaturschwelle TSF (vgl. Fig. 3) liegt.
  • Die Gesamtstrategie verdeutlicht abschließend Fig. 4. Bei niedrigen Temperaturen TK der Katalysatoren 14, 16 unterhalb der Temperaturschwelle TPO ist weder die Übergangsphase PO noch der gefeuerte Schubbetrieb BSF zugelassen. Tritt in diesem unteren Temperaturbereich ein Betriebspunktwechsel aus einer Last- in eine Schubphase ein (τL → τS), so wird unter Unterdrückung der Übergangsphase PO von dem gefeuerten Lastbetrieb BLF in den ungefeuerten Schubbetrieb BSU umgeschaltet. Ferner wird in diesem Temperaturbereich eine Schubphase τL grundsätzlich ungefeuert betrieben (BSU).
  • Überschreitet die Katalysatortemperatur TK mindestens eines Katalysators 14, 16, insbesondere des Vorkatalysators 14, die Temperaturschwelle TPO zur Zulassung der Übergangsphase PO, so wird die Umschaltung vom gefeuerten Lastbetrieb BLF in den ungefeuerten Schubbetrieb BSU unter Zwischenschaltung der erfindungsgemäßen Übergangsphase PO (jedoch ohne vorgeschalteten gefeuerten Schubbetrieb BSF) durchgeführt. Ferner wird auch in diesem Temperaturbereich unterhalb TGS eine Schubphase τL grundsätzlich ungefeuert betrieben BSU.
  • Überschreitet die Katalysatortemperatur TK mindestens eines Katalysators 14, 16 sogar die Temperaturschwelle TSF zur Anforderung der gefeuerten Schubphase BSF, wird die Schubabschaltung nicht mehr zugelassen und die Schubphase τS gefeuert betreiben (BSF). Eine Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine 10 aus einer Lastphase τL in eine Schubphase τS erfolgt, wie anhand Fig. 3 erläutert, zunächst durch Übergang in den gefeuerten Schubbetrieb BSF. Erst nach Vorliegen einer vorgebbaren Umschaltbedingung, beispielsweise einer die Temperaturschwelle TSF unterschreitenden Temperatur TK der Katalysatoren 14, 16, schließt sich die erfindungsgemäße Übergangsphase PO an, gefolgt von der ungefeuerten Schubabschaltung BSU.
  • Mit diesem Maßnahmenpaket kann ein optimaler Katalysatorschutz bei geringst möglichen Nachteilen hinsichtlich Verbrauch und Fahrverhalten erzielt werden. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Verbrennungskraftmaschine
    12 Abgaskanal
    14 Vorkatalysator
    16 Hauptkatalysator/NOx-Speicherkatalysator
    18 Lambdasonde
    20 NOx-Sensor
    22 Temperatursensor
    24 Motorsteuergerät
    λ Lambdasollwert (Luft-Kraftstoff-Verhältnis)
    τL Lastphase
    τS Schubphase
    BLF gefeuerter Lastbetrieb
    BSF gefeuerter Schubbetrieb (Schubabschaltung)
    BSU ungefeuerter Schubbetrieb
    KWW Kurbelwellenwinkel
    O2-RE Sauerstoffrohemission
    PO Übergangsphase (Phase Out)
    t Zeit
    TSF Temperaturschwelle zur Anforderung des gefeuerten Schubbetriebs
    TK Katalysatortemperatur
    TKH Katalysatortemperatur NOx-Speicherkatalysator
    TKV Katalysatortemperatur Vorkatalysator
    TPO Temperaturschwelle zur Zulassung der Übergangsphase
    ZW Zündwinkel

Claims (29)

1. Verfahren zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine (14) eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem nachgeschalteten Katalysator (14, 16) von einem in einer Lastphase (τL) oder einer Schubphase (τS) durchgeführten gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in einen ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) durch Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr, wobei während der Schubphase (τS) ein angefordertes Fahrwunschmoment kleiner oder gleich einem momentanen Schubmoment des Fahrzeuges ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umschaltung von dem gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) vor Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr eine Übergangsphase (PO) durchgeführt wird, wobei während der Übergangsphase (PO) ein während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs (BLF, BSF) vorliegender Zündwinkel (ZW) in Richtung "spät" verstellt wird und/oder ein während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs (BLF, BSF) eingestellter Lambdasollwert (λ) in Richtung "mager" verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsphase (PO) über eine Dauer von mindestens zwanzig Arbeitsspielen der Verbrennungskraftmaschine (10), insbesondere von mindestens fünfzig Arbeitsspielen, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von dem gefeuerten Schubbetrieb (BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) erfolgt, wenn eine Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) eine erste vorgebbare Temperaturschwelle (TSF) unterschreitet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von dem gefeuerten Schubbetrieb (BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) erfolgt, wenn ein vorgebbares kritisches Gefälle eines Fahrzeugweges überschritten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von einem in einer Lastphase (τL) durchgeführten gefeuerten Betrieb (BLF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) nur dann mit zwischengeschalteter Übergangsphase (PO) durchgeführt wird, wenn die Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) eine zweite vorgebbare Temperaturschwelle (TPO) überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vorgebbare Temperaturschwelle (TPO) um 20 bis 200 K, insbesondere um 30 bis 70 K, kleiner als die erste vorgebbare Temperaturschwelle (TSF) zur Umschaltung vom gefeuerten Schubbetrieb (BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) vorgegeben wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von dem gefeuerten Schubbetrieb (BSF) oder Lastbetrieb (BLF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) nur dann mit zwischengeschalteter Übergangsphase (PO) erfolgt, wenn ein festgestelltes Gefälle eines Fahrzeugweges ein vorgebbares Gefälle unterschreitet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des gefeuerten Schubbetriebs (BSF) vor Beginn der Übergangsphase (PO) der Zündwinkel (ZW) auf einen maximal späten Ansteuerwert angesteuert wird, bei dem unter annähernd stationären Bedingungen eine maximal zulässige Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) nicht überschritten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des gefeuerten Schubbetriebs (BSF) vor Beginn der Übergangsphase (PO) der Zündwinkel (ZW) derart vorgegeben wird, dass ein Vorkatalysator (14) eine wenigstens annähernd konstante Katalysatortemperatur (TKV) aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Zündwinkels (ZW) während der Übergangsphase (PO) schrittweise oder kontinuierlich mit einer vorgebbaren Verstellgeschwindigkeit, insbesondere mit einer Verstellgeschwindigkeit von 1 bis 20°KWW/s, insbesondere von etwa 5°KWW/s, erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer der Zündwinkelverstellung mindestens 0,5 s und höchstens 5 s, insbesondere mindestens 1 s und höchstens 3,5 s, insbesondere etwa 2 s beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Zündwinkelverstellung in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl und/oder einer Abgastemperatur und/oder der Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) festgelegt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung der Zündwinkelverstellung ein am Ende der Übergangsphase (PO) vorliegender Zündwinkel (ZW) noch für 0 bis höchstens 2 s gehalten wird, ehe die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Lambdasollwertes (λ) in Richtung "mager" zeitlich vor, während und/oder nach der Zündwinkelverstellung durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdasollwert (λ) während der Übergangsphase (PO) bis zu einem Endwert von mindestens 0,97 und höchstens 1,08 verschoben wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Endwert des Lambdasollwertes (λ) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) und/oder einer lambdabezogenen Abgaszusammensetzung festgelegt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Lambdawertes mit einer Ausmagerungsgeschwindigkeit von 0,01 bis 0,3 s-1, insbesondere von etwa 0,1 s-1, durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausmagerungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Abgasmassenstrom, der Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) und/oder der lambdabezogenen Abgaszusammensetzung festgelegt wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des gefeuerten Schubbetriebs (BSF) vor der Übergangsphase (PO) die Verbrennungskraftmaschine (10) mit einem Lambdasollwert (λ) von höchstens 1,00, insbesondere höchstens 0,95, betrieben wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdasollwert (λ) während des gefeuerten Schubbetriebs (BSF) vor der Übergangsphase (PO) in Abhängigkeit von einer gemessenen oder berechneten Abgastemperatur und/oder Katalysatortemperatur (TK) des mindestens einen Katalysators (14, 16) vorgebbar ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdasollwert (λ) während des gefeuerten Schubbetriebs (BSF) vor der Übergangsphase (PO) derart eingeregelt wird, dass eine vorgegebene maximal zulässige Temperatur (Tmax) des Abgases und/oder des mindestens einen Katalysators (14, 16) sich einstellt.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr durch Direkteinspritzung des Kraftstoffes in Zylinder der Verbrennungskraftmaschine (10) erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) ein schichtladefähiger Ottomotor ist.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein NOx-Speicherkatalysator (16) als Hauptkatalysator eingesetzt wird.
25. Vorrichtung zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem nachgeschalteten Katalysator (14, 16) von einem in einer Lastphase (τL) oder einer Schubphase (τS) durchgeführten gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in einen ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) durch Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr, wobei während der Schubphase (τS) ein angefordertes Fahrwunschmoment kleiner oder gleich einem momentanen Schubmoment des Fahrzeuges ist, gekennzeichnet durch Mittel, mit denen zur Umschaltung von dem gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) eine Übergangsphase (PO) vor Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr unter Verstellung eines während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs (BLF, BSF) vorliegenden Zündwinkels (ZW) in Richtung "spät" und/oder unter Verschiebung eines während des vorausgegangenen gefeuerten Schubbetriebs (BLF, BSF) eingestellten Lambdasollwertes (λ) in Richtung "mager" durchführbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Algorithmus (26) zur Durchführung der Verfahrensschritte in digitaler Form umfassen.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus (26) in einer Steuereinheit, insbesondere in einem Motorsteuergerät (24), hinterlegt ist.
28. Vorrichtung zur Umschaltung einer Verbrennungskraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem nachgeschalteten Katalysator (14, 16) von einem in einer Lastphase (τL) oder einer Schubphase (τS) durchgeführten gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in einen ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) durch Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr, wobei während der Schubphase (τS) ein angefordertes Fahrwunschmoment kleiner oder gleich einem momentanen Schubmoment des Fahrzeuges ist, gekennzeichnet durch
a) Mittel, mit denen zur Umschaltung von dem gefeuerten Betrieb (BLF, BSF) in den ungefeuerten Schubbetrieb (BSU) eine Übergangsphase (PO) vor Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr unter Verstellung eines während des vorausgegangenen gefeuerten Betriebs (BLF, BSF) vorliegenden Zündwinkels (ZVV) in Richtung "spät" und/oder unter Verschiebung eines während des vorausgegangenen gefeuerten Schubbetriebs (BLF, BSF) eingestellten Lambdasollwertes (λ) in Richtung "mager" durchführbar ist, und
b) einen Edelmetallgehalt zumindest eines Katalysators (14, 16) von höchstens 3,74 g/l, (104 g/ft3) Katalysatorvolumen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch einen Edelmetallgehalt zumindest eines Katalysators (14, 16) von höchstens 2,87 g/l, (80 g/ft3).
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