DE102004013505A1

DE102004013505A1 - Method for running of internal combustion engine of motor vehicle entails comparing actual value for oxygen loading of catalyser with set value predetermined for special running condition deviating from norm

Info

Publication number: DE102004013505A1
Application number: DE200410013505
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Matt; Klaus Dipl.-Ing. Wunderlich
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-10-06

Abstract

The method for the running of an internal combustion engine (1) of a motor vehicle entails recording an actual value for the oxygen loading degree of an exhaust gas catalyser (4), and comparing this actual value with a set value of oxygen loading predetermined for a special running condition deviating from the norm. If the actual value for oxygen loading is less than the set value an adjustment of a first air-fuel ratio is carried out, and if the actual value for oxygen loading is not less than the set value an adjustment is made to a second air-fuel ratio.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem in einer Abgasleitung angeordneten Abgaskatalysator mit einer Sauerstoffspeicherkapazität und einer Motorsteuerung zur Einstellung der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine a motor vehicle with a arranged in an exhaust pipe exhaust catalyst with an oxygen storage capacity and a motor control for adjusting the operating parameters of the internal combustion engine.

Aus der Offenlegungsschrift DE 102 52 303 A1 ist ein Verfahren für einen Start-Stop-Betrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem vor einem automatischen Stop der zugehörigen Brennkraftmaschine die in einem Drei-Wege-Katalysator des Kraftfahrzeugs gespeicherte Sauerstoffmenge geschätzt wird. Bei einem Neustart der Brennkraftmaschine wird die Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffmenge versorgt, so dass das Luft-Kraftstoffverhältnis der geschätzten Sauerstoffspeichermenge des Drei-Wege-Katalysators entspricht. Dadurch kann die Sauerstoffspeichermenge des Drei-Wege-Katalysators schnell in einen Neutralzustand gebracht werden, wodurch ein günstiges Emissionsverhalten erreicht wird.From the publication DE 102 52 303 A1 a method for a start-stop operation of a motor vehicle is known in which prior to an automatic stop of the associated internal combustion engine, the amount of oxygen stored in a three-way catalytic converter of the motor vehicle is estimated. Upon restart of the internal combustion engine, the internal combustion engine is supplied with an amount of fuel so that the air-fuel ratio corresponds to the estimated oxygen storage amount of the three-way catalyst. Thereby, the oxygen storage amount of the three-way catalyst can be quickly brought into a neutral state, whereby a favorable emission behavior is achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs anzugeben, mit welchem die Emissionen des Kraftfahrzeugs insbesondere bei häufig wechselnden Betriebszuständen möglichst gering gehalten werden.task The invention is an operating method for an internal combustion engine Specify motor vehicle, with which the emissions of the motor vehicle especially with frequent changing operating conditions preferably be kept low.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einem Abgaskatalysator mit Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgegangen, für den bei einem vom normalen Fahrbetrieb abweichenden Sonderbetriebszustand ein Sollwert für den Sauerstoffbeladungsgrad vorgegeben ist. Für den Fall des Vorliegens des Sonderbetriebszustands wird ein Istwert für den Sauerstoffbeladungsgrad des Abgaskatalysators erfasst und dieser mit dem für den Sonderbetriebszustand vorgegebenen Sollwert für den Sauerstoffbeladungsgrad verglichen. Ergibt der Vergleich, dass der Istwert für den Sauerstoffbeladungsgrad kleiner ist als der Sollwert, so wird eine erste Luftverhältniszahl für das Verhältnis von der Brennkraftmaschine zugeführter Luftmenge und Kraftstoffmenge eingestellt. Ergibt der Vergleich hingegen, dass der Istwert für den Sauerstoffbeladungsgrad nicht kleiner ist als der Sollwert, so wird eine zweite Luftverhältniszahl eingestellt, die gegenüber der ersten Luftverhältniszahl kleiner ist.at the method according to the invention is from an exhaust gas catalyst with oxygen storage capacity gone out for the at a different from normal driving special mode a setpoint for the degree of oxygen loading is predetermined. In the event of the existence of the Special operating state becomes an actual value for the degree of oxygen loading the catalytic converter detected and this with the specified for the special operating condition Setpoint for compared the degree of oxygen loading. The comparison shows that the actual value for the degree of oxygen loading is less than the setpoint, so will a first air ratio for the ratio of the amount of air supplied to the internal combustion engine and fuel quantity set. If the comparison shows, that the actual value for the degree of oxygen loading is not less than the nominal value, then becomes a second air ratio set, opposite the first air ratio is smaller.

Dabei wird unter dem Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators die Menge des in ihm eingespeicherten Sauerstoffs in Relation zur maximal einspeicherbaren Sauerstoffmenge verstanden. Vorteilhaft ist es hierbei, den Einfluss der aktuell vorliegenden Katalysatortemperatur auf die maximal einspeicherbare Sauerstoffmenge zu berücksichtigen. Unter der Luftverhältniszahl, nachfolgend abkürzend als Motor-λ bezeichnet, wird wie üblich das Stöchiometrieverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine zugeführter Luftmenge und Kraftstoffmenge verstanden. Demnach entspricht ein magerer, überstöchiometrischer Betrieb einem Betrieb mit Sauerstoffüberschuss und damit einem Motor-λ größer als 1,0. Umgekehrt entspricht ein fetten, unterstöchiometrischer Betrieb einem Betrieb mit Kraftstoffüberschuss und damit einem Motor-λ kleiner als 1,0. Als Katalysator kommt vorzugsweise ein Oxidationskatalysator oder ein Drei-Wege-Katalysator in Frage, dessen katalytische Beschichtung beispielsweise Ceroxid als Sauerstoffspeicher enthält.there becomes the amount under the degree of oxygen loading of the catalyst of the oxygen stored in it in relation to the maximum Conserved amount of oxygen understood. It is advantageous in this case, the influence of the currently present catalyst temperature to take into account the maximum amount of oxygen that can be stored. Under the air ratio, abbreviated as Motor λ denotes, will be as usual the stoichiometric ratio between the internal combustion engine supplied Air quantity and fuel quantity understood. Accordingly, one corresponds lean, superstoichiometric Operation with oxygen surplus and thus a motor λ greater than 1.0. Conversely, a rich, substoichiometric operation corresponds to one Operation with fuel surplus and thus a motor λ smaller as 1.0. The catalyst is preferably an oxidation catalyst or a three-way catalyst in question, whose catalytic coating For example, contains ceria as oxygen storage.

Die Wirksamkeit des Katalysators wird maßgeblich von seinem Sauerstoffbeladungsgrad bestimmt. Es ist vorgesehen, im normalen Fahrbetrieb die Brennkraftmaschine mittels einer üblichen λ-Regelung mit einem Motor-λ von 1,0 zu betreiben. Damit wird ein ausreichender Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators erzielt, so dass dieser in der Lage ist, sowohl Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO), als auch Stickoxide (NO_x) aus dem Abgas zu entfernen. Zur Aufrechterhaltung dieser sogenannten Dreiwege-Funktionalität ist es jedoch notwendig, die Luftverhältniszahl relativ genau auf den Wert von λ = 1,0 einzustellen. Bei Werten von λ > 1,0 steigt die Sauerstoffbeladung des Katalysators an, und der Katalysator wirkt zwar noch als Oxidationskatalysator zur Verminderung von HC und CO, kann aber NO_x nicht mehr oder nicht mehr vollständig reduzieren. Bei Werten von λ < 1,0 sinkt die Sauerstoffbeladung des Katalysators dagegen ab, und der Katalysator wirkt zwar noch als Reduktionskatalysator zur Verminderung von NO_x, kann aber HC und CO nicht mehr oder nicht mehr vollständig oxidieren. In einigen vom normalen Fahrbetrieb abweichenden Sonderbetriebszuständen, wie beispielsweise in Beschleunigungsphasen oder Leerlaufphasen des Kraftfahrzeugs, kann es jedoch dennoch vorgesehen sein, ein von λ = 1,0 abweichendes Motor-λ einzustellen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auch in diesen Sonderbetriebszuständen ein für die Wirksamkeit des Katalysators und damit für die Schadstoffentfernung aus dem Abgas günstiger Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators erreicht. Dabei ist es von Vorteil, wenn die aktuelle Sauerstoffaufnahme des Abgaskatalysators laufend erfasst wird, und zur Ermittlung des Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators zumindest mit herangezogen wird. Sinkt die aktuelle Sauerstoffaufnahme unter ein vorgebbares Maß ab, so kann davon ausgegangen werden, dass der Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators die gewünschte Größe erreicht hat und die Motorsteuerung stellt die Luftverhältniszahl von einem vorgebbaren ersten Wert auf einen demgegenüber kleineren vorgebbaren zweiten Wert um.The effectiveness of the catalyst is largely determined by its degree of oxygen loading. It is intended to operate the internal combustion engine by means of a conventional λ control with a motor λ of 1.0 in normal driving. Thus, a sufficient degree of oxygen loading of the catalyst is achieved, so that it is able to remove both hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), as well as nitrogen oxides (NO _x ) from the exhaust gas. To maintain this so-called three-way functionality, however, it is necessary to set the air ratio relatively accurately to the value of λ = 1.0. With values of λ> 1.0, the oxygen loading of the catalyst increases, and although the catalyst still acts as an oxidation catalyst for reducing HC and CO, it can no longer or no longer completely reduce NO _x . At values of λ <1.0, however, the oxygen loading of the catalyst decreases, and although the catalyst still acts as a reduction catalyst for reducing NO _x , but can no longer or not completely oxidize HC and CO. However, in some of the normal operating mode deviating special operating states, such as in acceleration phases or idling phases of the motor vehicle, it may nevertheless be provided to set an engine λ deviating from λ = 1.0. With the method according to the invention, a degree of oxygen loading of the catalyst which is also favorable for the effectiveness of the catalyst and thus for the pollutant removal from the exhaust gas is achieved in these special operating states. It is advantageous if the current oxygen uptake of the exhaust gas catalyst is detected continuously, and is at least taken into account for determining the degree of oxygen loading of the catalyst. Decreases the current oxygen uptake below a predetermined level, it can be assumed that the degree of oxygen loading of the catalyst has reached the desired size and the engine control adjusts the air ratio of a predetermined first value to a smaller predetermined second value.

In Ausgestaltung der Erfindung entspricht dem Sonderbetriebszustand der Brennkraftmaschine ein Leerlaufbetrieb. Die an dem erfassten Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators orientierte Umstellung der Luftverhältniszahl erfolgt demnach ebenfalls im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine, in dem die Brennkraftmaschine keine dem Fahrbetrieb des Fahrzeugs dienende Leistung abgibt. Der Leerlaufbetrieb kann sich hierbei sowohl auf ein fahrendes Fahrzeug, als auch auf ein stillstehendes Fahrzeug beziehen.In Embodiment of the invention corresponds to the special operating state the internal combustion engine idling operation. The on the captured Oxygen loading of the catalyst oriented conversion the air ratio Accordingly, also takes place in the idle mode of the internal combustion engine, in which the internal combustion engine is not driving the vehicle serving service. The idling mode can be here on a moving vehicle, as well as on a stationary one Refer vehicle.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden insbesondere die bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs aus dem Leerlauf heraus auftretenden Emissionen von schädlichen oxidierbaren Abgasbestandteilen wie HC oder CO verringert. Dies wird dadurch erreicht, dass in der Leerlaufphase des Kraftfahrzeugs dafür gesorgt wird, dass der Katalysator eine bestimmte Menge Sauerstoff einspeichert. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die aktuelle Sauerstoffaufnahmefähigkeit des Katalysators erfasst werden. Wird festgestellt, dass eine ausreichende Menge Sauerstoff vom Katalysator aufgenommen wurde, so wird das Motor-λ vermindert. Dies ist dann der Fall, wenn die Sauerstoffaufnahmefähigkeit unter ein bestimmtes Maß absinkt. Der Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators mit Sauerstoffspeicherfähigkeit wird damit vorzugsweise so eingestellt, dass die genannten Abgasbestandteile, die in einer nachfolgenden Betriebsphase wie beispielsweise beim Anfahren des Kraftfahrzeugs von der Brennkraftmaschine emittiert werden, oxidiert und damit unschädlich gemacht werden können.By the method according to the invention in particular the case of an acceleration of the motor vehicle idle emissions of harmful reduced oxidizable exhaust gas components such as HC or CO. this will achieved in that provided in the idle phase of the motor vehicle is that the catalyst stores a certain amount of oxygen. To For this purpose, for example, the current oxygen absorption capacity of the catalyst are detected. Is found to be a sufficient Quantity of oxygen was absorbed by the catalyst, it will Motor λ reduced. This is the case when the oxygen uptake capacity falls below a certain level. The oxygen loading level of the oxygen storage capacity catalyst is thus preferably adjusted so that the abovementioned exhaust gas constituents, in a subsequent phase of operation such as in Starting the motor vehicle emitted by the internal combustion engine become oxidized and thus harmless can be made.

Im Leerlauf wird der Betrieb der Brennkraftmaschine vorzugsweise so eingestellt, dass sich der Sauerstoffspeicher des Katalysators auffüllt, wobei die Sauerstoffaufnahme entsprechend absinkt. Der gespeicherte Sauerstoff steht anschließend zur Verfügung, um beispielsweise bei Wiederaufnahme des Fahrbetriebs emittierte oxidierbare schädliche Abgasbestandteile zu oxidieren. Da es üblicherweise beim Beschleunigen aus dem Leerlauf heraus vorgesehen ist, die Brennkraftmaschine mit einem Motor-λ kleiner als 1,0 zu betreiben, emittiert die Brennkraftmaschine in diesen Betriebsphasen eine vergleichsweise große Menge an oxidierbaren Bestandteilen. Mit einer an dieser Emission orientierten Bereitstellung von Sauerstoff durch vorheriges Einspeichern im Katalysator können diese Abgasbestandteile im Katalysator durch Oxidation umgesetzt und unschädlich gemacht werden. Die Emission des Kraftfahrzeugs wird daher insbesondere im Stadtbetrieb mit häufigem Wechsel von Fahrtphasen und Leerlaufphasen stark vermindert.in the Idling, the operation of the internal combustion engine is preferably so adjusted so that the oxygen storage of the catalyst fills, the Oxygen consumption drops accordingly. The stored oxygen is then to disposal, for example, emitted at resumption of driving oxidizable harmful Oxidize exhaust components. As is usually the case when accelerating is provided from the idling, the internal combustion engine with a motor-λ smaller to operate as 1.0, the internal combustion engine emits in these Operating phases a comparatively large amount of oxidizable constituents. With an emission-oriented supply of oxygen by prior storage in the catalyst, these exhaust gas components converted in the catalyst by oxidation and rendered harmless become. The emission of the motor vehicle therefore becomes particular in city mode with frequent Change of driving phases and idle periods greatly reduced.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht die erste Luftverhältniszahl einem mageren Verhältnis von Luftmenge und Kraftstoffmenge, das Motor-λ ist somit größer als 1,0. Damit wird dem Abgaskatalysator sauerstoffhaltiges Abgas zugeführt, so dass eine Erhöhung des Sauerstoffbeladungsgrads des Abgaskatakysators ermöglicht ist. Somit kann der Sollwert für den Sauerstoffbeladungsgrad im Sonderbetriebszustand erreicht werden.In Further embodiment of the invention corresponds to the first air ratio a lean relationship of air quantity and fuel quantity, the engine λ is thus greater than 1.0. Thus, the exhaust gas catalyst oxygen-containing exhaust gas is supplied, so that an increase the degree of oxygen loading of the exhaust gas catalyst is made possible. Thus, the setpoint for the degree of oxygen loading can be achieved in the special operating state.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht die zweite Luftverhältniszahl einem stöchiometrischen Verhältnis von Luftmenge und Kraftstoffmenge, das Motor-λ ist somit gleich 1,0. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass in einem Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine der Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators erfasst wird, und die Motorsteuerung bei Erreichen eines vorgegebenen Sollwerts den Betrieb der Brennkraftmaschine von einem mageren Betrieb auf einen stöchiometrischen Betrieb umstellt.In Further embodiment of the invention corresponds to the second air ratio a stoichiometric relationship of air quantity and fuel quantity, the engine λ is thus equal to 1.0. Especially it is advantageous that in an idling operation of the internal combustion engine the degree of oxygen loading of the catalyst is detected, and the Motor control on reaching a predetermined setpoint operation the internal combustion engine from a lean operation to a stoichiometric Operation changed.

Bei Magerbetrieb, d.h. bei Luftüberschuss, können im Gegensatz zum stöchiometrischen Betrieb von der Brennkraftmaschine emittierte Stickoxide vom Katalysator nicht oder nur unvollständig entfernt werden, weil das Abgas in diesem Fall oxidierend wirkt. Da mit der erfindungsgemäßen Maßnahme die Brennkraftmaschine nur so lange mager betrieben wird, als es nötig ist, den Sauerstoffspeicher des Katalysators ausrei chend aufzufüllen, ist die Stickoxidemission des Kraftfahrzeugs in dieser mageren Betriebsphase jedoch insgesamt gering. Nachdem der Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators den Sollwert erreicht hat bzw. die Sauerstoffeinspeicherung des Katalysators dementsprechend stark abgesunken ist, was üblicherweise bereits nach kurzer Zeit der Fall ist, wird auf einen stöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine umgestellt. Damit steht die volle Dreiwege-Funktionalität des Katalysators rasch zur Verfügung und die von der Brennkraftmaschine emittierten Schadstoffe können vom Katalysator mit hohem Wirkungsgrad entfernt werden.at Lean operation, i. in excess of air, can in Unlike the stoichiometric Operation of the internal combustion engine emitted nitrogen oxides from the catalyst not or only incomplete be removed because the exhaust in this case acts oxidizing. As with the inventive measure the Internal combustion engine is only operated leanly for as long as it is necessary it is sufficient to replenish the oxygen storage of the catalyst the nitrogen oxide emission of the motor vehicle in this lean phase of operation but overall low. After the degree of oxygen loading of the Catalyst has reached the target value or the oxygen storage Accordingly, the catalyst has fallen sharply, which is usually after a short time, the case is stoichiometric operation the internal combustion engine switched. This is the full three-way functionality of the catalyst available quickly and the pollutants emitted by the internal combustion engine can from the Catalyst can be removed with high efficiency.

Zur raschen Auffüllung des Sauerstoffspeichers des Katalysators ist die Einstellung eines Brennkraftmaschinenbetriebs mit einer Luftverhältniszahl im Bereich von λ = 1,1 bis λ = 1,4 vorteilhaft. Unter diesen Bedingungen enthält das Brennkraftmaschinenabgas ausreichend Sauerstoff um den Sauerstoffspeicher des Katalysators rasch aufzufüllen, so dass dessen Sauerstoffspeicherkapazität rasch erschöpft und völlig ausgenutzt ist. Andererseits ist bei einem Brennkraftmaschinenbetrieb mit etwa λ = 1,3 die Stickoxidrohemission vergleichsweise gering. Mit der erfindungsgemäßen Einstellung einer Luftverhältniszahl von etwa λ = 1,3 wird daher insbesondere die Emission der bei Magerbetrieb nicht reduzierbaren Stickoxide gering gehalten.For rapid filling of the oxygen storage of the catalyst, the adjustment of an internal combustion engine operation with an air ratio in the range of λ = 1.1 to λ = 1.4 is advantageous. Under these conditions, the engine exhaust contains sufficient oxygen to quickly replenish the oxygen storage of the catalyst so that its oxygen storage capacity is quickly exhausted and fully utilized. On the other hand, in an internal combustion engine operation with about λ = 1.3, the nitrogen oxide emission is comparatively low. With the setting according to the invention of an air ratio of about λ = 1.3, therefore, in particular the emission of lean operation not reducible nitrogen oxides kept low.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Istwert für den Sauerstoffbeladungsgrad des Abgaskatalysators mittels eines stromab des Abgaskatalysators in der Abgasleitung angeordneten ersten Sauerstoffsensors ermittelt. Ist die Sauerstoffaufnahme des Abgaskatalysators abgesunken, d.h. sein Sauerstoffbeladungsgrad hat den Sollwert erreicht, so wird vom Katalysator kein oder nur noch wenig Sauerstoff aus dem Abgas entfernt. Mit abnehmender Sauerstoffaufnahme nähert sich folglich der Sauerstoffanteil des Abgases stromab bzw. ausgangsseitig des Katalysators dem eingangsseitig des Katalysators vorhandenen Sauerstoffanteil an. Mittels des Sauer stoffsensors stromab des Katalysators kann dies festgestellt werden. In diesem Fall stellt die Motorsteuerung den Brennkraftmaschinenbetrieb auf ein kleineres Motor-λ, vorzugsweise auf stöchiometrisch um.In Another embodiment of the invention is the actual value for the degree of oxygen loading the catalytic converter by means of a downstream of the catalytic converter determined in the exhaust pipe arranged first oxygen sensor. If the oxygen uptake of the catalytic converter has dropped, i. its oxygen loading level has reached the set point, so will from the catalyst no or little oxygen from the exhaust gas away. With decreasing oxygen uptake, the oxygen content approaches the exhaust gas downstream or the output side of the catalyst on the input side the amount of oxygen present in the catalyst. By means of the oxygen sensor This can be determined downstream of the catalyst. In this Case, the engine control stops the engine operation smaller motor λ, preferably stoichiometric around.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Istwert für den Sauerstoffbeladungsgrad des Abgaskatalysators anhand eines Modells unter Verwendung des Sauerstoffgehalts des dem Abgaskatalysator zugeführten Abgases und dem Istwert des Sauerstoffbeladungsgrads des Abgaskatalysators vor Umschalten des Betriebs der Brennkraftmaschine in den Sonderbetriebszustand ermittelt. Gegebenenfalls können weitere Betriebsgrößen zur Modellierung herangezogen werden. Da üblicherweise der maximale Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators bekannt ist, kann durch auf diese Weise durch eine Bilanzierung des im Abgas angebotenen Sauerstoffs und der Sauerstoffaufnahme des Katalysators der Istwert des Sauerstoffbeladungsgrads ermittelt werden.In Another embodiment of the invention is the actual value for the degree of oxygen loading of the catalytic converter based on a model using the Oxygen content of the exhaust gas supplied to the catalytic converter and the actual value the degree of oxygen loading of the catalytic converter before switching the operation of the internal combustion engine in the special operating state determined. If necessary, you can further operating variables for Modeling be used. Since usually the maximum degree of oxygen loading of the catalyst is known, can by in this way by a Balancing of the oxygen offered in the exhaust gas and the oxygen uptake the catalyst determines the actual value of the degree of oxygen loading become.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Luftverhältniszahl von der Motorsteuerung unter Verwendung eines Signals eines stromauf des Abgaskatalysators in der Abgasleitung angeordneten zweiten Sauerstoffsensors eingestellt bzw. eingeregelt. Das Ausgangssignal des stromauf des Abgaskatalysators in der Abgasleitung angeordneten zweiten Sauerstoffsensors dient somit vorzugsweise als Regelgröße eines Regelkreises für eine λ-Regelung des Brennkraftmaschinenbetriebs. Dabei kann die λ-Regelung von der Motorsteuerung übernommen werden. Somit kann die Luftverhältniszahl für den Brennkraftmaschinenbetrieb genau eingestellt werden. Folglich ist auch der Sauerstoffgehalt im Brennkraftmaschinenabgas bekannt und die vom Katalysator aufgenommene Sauerstoffmenge kann beispielsweise durch einen Vergleich der eingangsseitig und ausgangsseitig des Katalysators vorhandenen Sauerstoffkonzentrationen ermittelt werden. Damit kann auch die Zeitdauer des Magerbetriebs mit einem vorgegebenen Motor-λ genau an die aufgenommene Sauerstoffmenge angepasst werden.In Another embodiment of the invention, the air ratio from the engine controller using an upstream signal the exhaust gas catalyst arranged in the exhaust pipe second oxygen sensor adjusted or adjusted. The output signal of the upstream of the Catalytic converter in the exhaust pipe arranged second oxygen sensor thus preferably serves as a control variable of a control loop for a λ-control of Engine operation. The λ control can be taken over by the engine control. Thus, the air ratio for internal combustion engine operation be set exactly. Consequently, the oxygen content is also known in the engine exhaust and absorbed by the catalyst Quantity of oxygen, for example, by a comparison of the input side and on the output side of the catalyst present oxygen concentrations be determined. This can also the duration of the lean operation with a given motor λ exactly be adapted to the absorbed amount of oxygen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur des Abgaskatalysators ermittelt und bei Unterschreiten eines vorgebbaren Temperatur-Grenzwertes sowie bei Vorliegen des Sonderbetriebszustands ein magerer Betrieb der Brennkraftmaschine unterbunden. Insbesondere wird der magere Betrieb unterbunden, wenn der Katalysator seine Anspringtemperatur, ab welcher etwa 50 % seiner Wirksamkeit einsetzt, noch nicht erreicht hat. Anstelle eines mageren Betriebs werden in diesem Fall vorzugsweise Maßnahmen getroffen, welche eine rasche Erwärmung des Katalysators bewirken. Diese können beispielsweise eine vergleichsweise spät gelagerte Verbrennung insbesondere bei fettem oder angefetteten Motor-λ umfassen. Dabei kann zusätzlich die Zufuhr von Sekundärluft stromauf des Abgaskatalysators vorgesehen sein.In Another embodiment of the invention, the temperature of the catalytic converter determined and falls below a predetermined temperature limit and in the presence of the special operating condition, a lean operation the internal combustion engine prevented. In particular, the lean becomes Operation is stopped when the catalyst is at its light-off temperature, which is about 50% of its effectiveness, not yet reached Has. In this case, instead of lean operation, it is preferable activities taken, which cause a rapid heating of the catalyst. these can For example, a comparatively late-stored combustion in particular in the case of a rich or enriched engine λ. It can additionally the Supply of secondary air be provided upstream of the catalytic converter.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen:in the The invention will be described below with reference to drawings and corresponding examples explained in more detail. there demonstrate:

1 schematisch dargestellt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 schematically shows an arrangement for carrying out the method according to the invention,

2 ein erstes Zeitdiagramm betreffend den Sauerstoffbeladungsgrad eines Abgaskatalysators mit Sauerstoffspeicherkapazität, 2 a first time chart relating to the degree of oxygen loading of an oxygen storage capacity catalytic converter;

3 ein zweites Zeitdiagramm zur Verdeutlichung einer bevorzugten Vorgehensweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 3 a second time chart to illustrate a preferred procedure for carrying out the method according to the invention,

4a bis 4b Kennliniendiagramme für den spezifischen Kraftstoffverbrauch b_e, die NO_x-Emission des Motors und die HC-Emission des Motors für verschiedene Zündwinkel α_z in Abhängigkeit vom Motor-λ, 4a to 4b Characteristics diagrams for the specific fuel consumption b _e , the NO _x emission of the engine and the HC emission of the engine for different firing angles α _z as a function of the engine λ,

5a ein drittes Zeitdiagramm eines Standardfahrzyklus zur Emissionsermittlung, 5a a third time diagram of a standard driving cycle for emission determination,

5b ein viertes Zeitdiagramm mit den in einem Abschnitt des dritten Zeitdiagramms auftretenden HC-Emissionen, 5b a fourth timing diagram with the HC emissions occurring in a portion of the third timing diagram,

6a bis 6d zu einem Testzyklus gehörende Zeitdiagramme einer Fahrkurve (6a), einer bevorzugten Einstellung eines zugehörigen Motor-λ (6b), des zugehörigen Sauerstoffbeladungsgrads eines Katalysators (6c) sowie der resultierenden zugehörigen aufsummierten HC-Emissionen nach Katalysator (6d) mit gemeinsamer Zeitachse. 6a to 6d Timing diagrams of a travel curve belonging to a test cycle ( 6a ), a preferred setting of an associated motor λ ( 6b ), the associated degree of oxygen loading of a catalyst ( 6c ) as well as the resulting associated cumulative HC emissions after catalyst ( 6d ) with a common timeline.

1 zeigt in einer schematischen Prinzipdarstellung eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Ansaugluftleitung 2, einer Abgasleitung 3 mit darin angeordnetem Abgaskatalysator 4 und einem elektronischen Motorsteuergerät 7. Die Brennkraftmaschine 1 ist hier beispielhaft als vierzylindriger Ottomotor ausgeführt. Ausgangsseitig und eingangsseitig des Abgaskatalysators 4 sind eine erste Abgas-Messsonde 5 und eine zweite Abgas-Messsonde 6 in der Abgasleitung 3 angeordnet, deren Signalleitungen 8 zum Motorsteuergerät 7 führen. Das Motorsteuergerät 7 ist ferner mit einer Signalleitung 9 mit dem Motor 1 zur Einstellung und Erfassung der Motorbetriebsparameter verbunden. Weitere Einrichtungen zur Steuerung des Motorbetriebes wie Einspritzventile, Kraftstoffversorgung, Abgasrückführung, Kühlmittelversorgung und dergleichen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit eingezeichnet. Ebenfalls nicht eingezeichnet sind weitere Verbindungen des Steuergerätes 7 zu Sensoren zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen wie Kühlmitteltemperatur, aktuelle Fahrgeschwindigkeit des zugehörigen Kraftfahrzeuges, eingelegte Fahrstufe, Temperatur des Abgaskatalysators 4 und dergleichen. Es versteht sich jedoch, dass das Steuergerät 7 über die üblichen Mög lichkeiten zur Erfassung und gegebenenfalls Beeinflussung des Betriebszustands des Motors 1 und des zugehörigen Kraftfahrzeuges verfügt. Insbesondere ist das Steuergerät 7 dazu ausgebildet, die dem Motor 1 zugeführte Luftmenge und Kraftstoffmenge und deren Verhältnis bedarfsgerecht und in Abhängigkeit der Signale der Abgas-Messsonden 5, 6 einzustellen bzw. zu regeln. Vorzugsweise sind die Abgas-Messsonden 5, 6 als Sauerstoffsensoren ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die erste Abgas-Messsonde 5 als sogenannte binäre Lambdasonde oder Sprungsonde und die zweite Abgas-Messonde 6 als sogenannte lineare Lambdasonde oder Breitbandsonde ausgebildet. 1 shows a schematic diagram of an internal combustion engine 1 with an intake air line 2 , an exhaust pipe 3 with arranged therein catalytic converter 4 and an electronic engine control unit 7 , The internal combustion engine 1 is exemplified here as a four-cylinder gasoline engine. On the output side and input side of the catalytic converter 4 are a first exhaust gas measuring probe 5 and a second exhaust gas probe 6 in the exhaust pipe 3 arranged, whose signal lines 8th to the engine control unit 7 to lead. The engine control unit 7 is also connected to a signal line 9 with the engine 1 connected to setting and recording the engine operating parameters. Other devices for controlling the engine operation such as injectors, fuel supply, exhaust gas recirculation, coolant supply and the like are not shown for reasons of clarity. Also not shown are other connections of the control unit 7 to sensors for detecting further operating variables such as coolant temperature, current driving speed of the associated motor vehicle, engaged driving position, temperature of the catalytic converter 4 and the same. It is understood, however, that the control unit 7 about the usual possi possibilities for detecting and possibly influencing the operating condition of the engine 1 and the associated motor vehicle. In particular, the controller 7 designed to be the engine 1 supplied amount of air and fuel quantity and their ratio as needed and in response to the signals of the exhaust gas measuring probes 5 . 6 to adjust or regulate. Preferably, the exhaust probes are 5 . 6 designed as oxygen sensors. Particularly preferred is the first exhaust gas measuring probe 5 as a so-called binary lambda probe or jump probe and the second exhaust gas measuring probe 6 designed as a so-called linear lambda probe or broadband probe.

Die Signale der Abgas-Messsonden 5, 6 können dazu herangezogen werden, insbesondere in Leerlaufphasen des Motors 1 das Verhältnis von dem Motor 1 zugeführter Luftmenge zu entsprechend zugeführter Kraftstoffmenge derart einzustellen, dass sich eine möglichst hohe Wirksamkeit des Abgaskatalysators 4 und damit eine geringe Schadstoffemission ergibt. Die weiter unten näher beschriebene Vorgehensweise wirkt sich insbesondere während des Warmlaufs des Motors 1 positiv aus. Es kann daher vorgesehen sein, die entsprechenden Maßnahmen lediglich unterhalb einer vorgebbaren oberen Temperaturschwelle des Abgaskatalysators 4 bzw. des Motors 1 oder der Kühlmitteltemperatur des Fahrzeugs vorzunehmen. Da andererseits die Wirksamkeit des Katalysators 4 erst oberhalb einer sogenannten Anspringtemperatur gegeben ist, ist vorgesehen, die erfindungsgemäßen Maßnahmen lediglich oberhalb einer vorgebbaren unteren Temperaturschwelle des Abgaskatalysators 4 bzw. des Motors 1 oder der Kühlmitteltemperatur des Fahrzeugs vorzunehmen.The signals of the exhaust gas measuring probes 5 . 6 can be used, especially in idle phases of the engine 1 the ratio of the engine 1 adjusted amount of air to appropriately supplied amount of fuel to adjust so that the highest possible efficiency of the catalytic converter 4 and thus results in low pollutant emissions. The procedure described in more detail below has an effect especially during warm-up of the engine 1 positive. It can therefore be provided, the appropriate measures only below a predetermined upper temperature threshold of the catalytic converter 4 or the engine 1 or the coolant temperature of the vehicle. On the other hand, the effectiveness of the catalyst 4 is given only above a so-called light-off, is provided, the inventive measures only above a predetermined lower temperature threshold of the catalytic converter 4 or the engine 1 or the coolant temperature of the vehicle.

Mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Einstellungen des Motor-λ wird die im Katalysator 4 gespeicherte Sauerstoffmenge insbesondere in den Leerlaufphasen des Motors beeinflusst. Der Katalysator 4 verfügt daher beispielsweise durch Verwendung von Ceroxid in der katalytischen Beschichtung die Fähigkeit, Sauerstoff zu speichern. Im Falle von Ceroxid als sauer stoffspeichernder Substanz beruht dies im wesentlichen auf der Eigenschaft von Cer, in verschiedenen Wertigkeitsstufen Oxide wie Ce₂O₃ oder CeO₂ zu bilden. Enthält das dem Abgaskatalysator 4 zugeführte Abgas einen Überschuss an reduzierenden Bestandteilen, wie HC oder CO, so können diese durch Reaktion mit CeO₂ oxidiert und unschädlich gemacht werden, wobei Ce₂O₃ gebildet wird. Umgekehrt wird durch überschüssigen Sauerstoff im Abgas Ce₂O₃ wieder zu CeO₂ oxidiert und auf diese Weise im Katalysator 4 gespeichert.With the inventively provided settings of the engine λ in the catalyst 4 stored amount of oxygen especially in the idling phases of the engine influenced. The catalyst 4 For example, by using ceria in the catalytic coating, it has the ability to store oxygen. In the case of cerium oxide as an oxygen-storing substance, this is based essentially on the property of cerium to form oxides such as Ce ₂ O ₃ or CeO ₂ in various valence states. Contains that the catalytic converter 4 supplied exhaust gas, an excess of reducing constituents, such as HC or CO, they can be oxidized by reaction with CeO ₂ and rendered harmless, wherein Ce ₂ O _{3 is} formed. Conversely, is oxidized by excess oxygen in the exhaust gas Ce ₂ O ₃ again to CeO ₂ and thus in the catalyst 4 saved.

In 2 ist in einem Zeitdiagramm schematisch der zeitliche Verlauf des Sauerstoff-Beladungsgrads eines Ceroxid-haltigen Katalysators an dessen Eintrittsseite (Kurve 10) und am Katalysatoraustritt (Kurve 11) bei Beaufschlagung mit magerem, sauerstoffhaltigen Abgas bei einem Motor-λ größer als 1,0 dargestellt. Dabei wird von einem ursprünglich gleichmäßig niedrigen Sauerstoff-Beladungsgrad im gesamten Katalysator ausgegangen.In 2 is a time diagram schematically shows the time course of the oxygen loading of a cerium oxide-containing catalyst at its inlet side (curve 10 ) and at the catalyst outlet (curve 11 ) when exposed to lean, oxygen-containing exhaust gas at a motor λ greater than 1.0. It is assumed that an initially uniformly low degree of oxygen loading in the entire catalyst.

Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, steigt der Sauerstoff-Beladungsgrad am Katalysatoreintritt rasch an und erreicht einen Sättigungswert. Mit zeitlicher Verzögerung steigt der Sauerstoff-Beladungsgrad am Katalysatorauntritt ebenfalls an und nähert sich dem am Katalysatoreintritt vorhandenen Wert, wobei die Sauerstoffaufnahmefähigkeit des Katalysators entsprechend abnimmt. Dies kann beispielsweise zum Zeitpunkt t1 von einer ausgangsseitig des Katalysators angeordneten Lambdasonde festgestellt werden. Schließlich ist über die gesamte Katalysatorlänge ein etwa gleichmäßig hoher Sauerstoff-Beladungsgrad vorhanden, der einer Sättigung des Katalysators entspricht. Der Katalysator nimmt dann keinen Sauerstoff mehr aus dem Abgas aus, weshalb etwa zum Zeitpunkt t2 eingangsseitig und ausgangsseitig des Katalysators dieselbe Sauerstoffkonzentration im Abgas vorliegt, was beispielsweise durch den Vergleich der Messwerte von eingangsseitig und ausgangsseitig des Katalysators angeordneten Lambdasonden festgestellt werden kann.As can be seen from the diagram, the degree of oxygen loading increases at the catalyst inlet quickly and reaches a saturation value. With time delay the degree of oxygen loading at the catalyst stalk also increases and approach the value present at the catalyst inlet, wherein the oxygen uptake capacity of the catalyst decreases accordingly. This can be, for example at time t1 from an output side of the catalyst Lambda probe be detected. Finally, over the entire catalyst length about evenly higher Oxygen loading level present, which corresponds to a saturation of the catalyst. The catalyst then takes no more oxygen from the exhaust gas out, which is why about time t2 on the input side and output side the catalyst has the same oxygen concentration in the exhaust gas, for example, by comparing the measured values from the input side and arranged on the output side of the catalyst arranged lambda probes can be.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich unter Bezug auf 1 wie folgt darstellen. Es beruht darauf, die Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators 4 zu einem vorgebbaren Anteil durch Einspeicherung von Sauerstoff in Sonderbetriebsphasen des Motors 1 auszunutzen. Zu diesem Zweck wird das Motor-λ vom Motorsteuergerät 7 entsprechend eingestellt. Es ist vorgesehen, für das Motor-λ zunächst einen ersten Wert einzustellen, bei welchem eine Sauerstoffaufnahme des Katalysators 4 erfolgt, und den Sauerstoffbeladungsgrad bzw. die Sauerstoffaufnahme zu erfassen. Vorzugsweise wird hierzu die ausgangsseitig des Katalysators 4 angeordnete Lambdasonde 5 eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich kann die Sauerstoffaufnahme oder der aktuelle Sauerstoffbeladungsgrad mit einem nicht dargestellten Messfühler im Katalysator 4 oder durch eine Modellierung ermittelt werden. Hat der Sauerstoffbeladungsgrad einen vorgegebenen Sollwert erreicht, so wird vom Motorsteuergerät 7 das Motor-λ auf einen zweiten Wert eingestellt, der gegenüber dem ersten Motor-λ-Wert verringert ist. Vorzugsweise erfolgt die Umstellung des Motor-λ, wenn sichergestellt ist, dass die Sauerstoffbeladung des Katalysators 4 zur Oxidation einer bestimmten CO- bzw. HC-Menge ausreicht. Da mit zunehmender Sauerstoffbeladung des Katalysators 4 dessen Fähigkeit weiterhin Sauerstoff aufzunehmen abnimmt, kann durch Erfassung der aktuellen Sauerstoffaufnahme des Katalysators 4 dessen Sauerstoffbeladung ermittelt oder zumindest abgeschätzt werden. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Bilanzierung auf der Basis des Sauerstoffgehalts im Abgas und dem Sauerstoffbeladungsgrad vor dem Umschalten in den Sonderbetriebszustand des Motors 1. Die Motorsteuerung 7 ermittelt aus den ihr zur Verfügung stehenden Werten den Verlauf des Sauerstoffbeladungsgrads des Katalysators 4. Hierzu können beispielsweise Kalibrierkurven in der Art des in 2 dargestellten Zeitdiagramms in einem Speicher der Motorsteuerung 7 abgespeichert sein. Bei Erreichen eines vorgebbaren Werts für den Sauerstoffbeladungsgrad stellt die Motorsteuerung 7 das Motor-λ auf einer geringeren Wert um.The inventive method can be with reference to 1 as follows. It is based on the oxygen storage capacity of the catalytic converter 4 to a predeterminable proportion by storing oxygen in special operating phases of the engine 1 exploit. For this purpose, the engine λ is from the engine control unit 7 adjusted accordingly. It is intended to initially set a first value for the engine λ, in which an oxygen uptake of the catalyst 4 takes place, and to detect the degree of oxygen loading or the oxygen uptake. Preferably For this purpose, the output side of the catalyst 4 arranged lambda probe 5 used. Alternatively or additionally, the oxygen uptake or the current degree of oxygen loading with a sensor, not shown in the catalyst 4 or by modeling. If the degree of oxygen loading has reached a predetermined setpoint, the engine control unit will start 7 the engine λ is set to a second value reduced from the first engine λ value. Preferably, the conversion of the engine λ, if it is ensured that the oxygen loading of the catalyst 4 sufficient for the oxidation of a certain amount of CO or HC. As with increasing oxygen loading of the catalyst 4 its ability to continue to absorb oxygen may decrease by detecting the current oxygen uptake of the catalyst 4 its oxygen loading is determined or at least estimated. This is expediently carried out by balancing on the basis of the oxygen content in the exhaust gas and the degree of oxygen loading before switching to the special operating state of the engine 1 , The engine control 7 determines the course of the oxygen loading of the catalyst from the available values 4 , For this purpose, for example, calibration curves in the manner of in 2 illustrated timing diagram in a memory of the engine control 7 be stored. When a predefinable value for the degree of oxygen loading is reached, the engine control system stops 7 the motor λ is at a lower value.

Die geschilderte Vorgehensweise wird anhand des in 3 dargestellten Zeitdiagramms exemplarisch näher erläutert. Dargestellt sind der zeitliche Verlauf der Fahrgeschwindigkeit (Kurve 12) eines entsprechenden Kraftfahrzeugs, die eingestellte Luftverhältniszahl λ (Kurve 13) sowie der zugehörige Verlauf des Sauerstoffbeladungsgrads des Katalysators (Kurve 14).The described procedure is based on the in 3 illustrated timing example explained in more detail. Shown are the time course of the driving speed (curve 12 ) of a corresponding motor vehicle, the set air ratio λ (curve 13 ) and the associated course of the degree of oxygen loading of the catalyst (curve 14 ).

Ausgehend von einem Fahrzeugbetriebszustand bei welchem ein Motor-λ von λ = 1,0 eingestellt ist, wird zum Zeitpunkt t3 (hier nach einer Fahrzeugverzögerung) der Sonderbetrieb eines Leerlaufs mit Fahrzeugstillstand erreicht. Die Sauerstoffbeladung des Katalysators wird dabei wie oben beschrieben laufend erfasst. Zum Zeitpunkt t3 ist die Sauerstoffbeladung mit etwa 50 % geringer als vorgegeben und es wird ein Motor-λ von λ > 1,0 eingestellt, wodurch die Sauerstoffbeladung des Katalysators ausgehend von 50 % ansteigt. Zum Zeitpunkt t4 wird ein vorgegebener Sollwert für den Sauerstoffbeladungsgrad erreicht und das Motor-λ wird wieder auf λ = 1,0 zurückgesetzt. Im einfachsten Fall erfolgt dies, wenn eine Sauerstoffsättigung des Katalysators ermittelt wird. Es kann sich dabei insbesondere um einen Katalysatorzustand handeln, wie er im Diagramm der 2 zum Zeitpunkt t1 oder t2 vorhanden ist.Starting from a vehicle operating state in which an engine λ of λ = 1.0 is set, the special mode of idling with vehicle standstill is reached at time t3 (here after a vehicle deceleration). The oxygen loading of the catalyst is detected continuously as described above. At time t3, the oxygen load is about 50% less than predetermined, and an engine λ of λ> 1.0 is set, thereby increasing the oxygen load of the catalyst from 50%. At time t4, a predetermined setpoint for the degree of oxygen loading is reached and the engine λ is reset to λ = 1.0. In the simplest case, this is done when an oxygen saturation of the catalyst is determined. It may in particular be a catalyst state, as shown in the diagram of 2 exists at time t1 or t2.

Infolge des verminderten Sauerstoffgehalts im Abgas nach der Umstellung des Motor-λ auf λ = 1,0 verringert sich die Sauerstoffbeladung des Katalysators allmählich. Sie bleibt jedoch ausreichend groß, um bei Eintritt des Fahrzeugbetriebs in eine Beschleunigungsphase (Zeitpunkt t5) die Oxidation der vom Motor emittierten oxidierbaren Schadstoffe zu ermöglichen. Diese werden infolge der zeitweisen Einstellung eines fetten Motor-λ mit λ < 1,0 in der Beschleunigungsphase (Beschleunigungsanreicherung) vermehrt emittiert und können von einem Katalysator mit geringem Sauerstoffbeladungsgrad nicht aus dem Abgas entfernt werden. Mit der erfindungsgemäßen Umstellung des Motor-λ in der Leerlaufphase wird daher insgesamt eine verbesserte Abgasreinigung erzielt. Ferner ist während der mageren Betriebsphase mit λ > 1,0 ein Kraftstoffverbrauchsvorteil gegenüber einem fetten Betrieb oder einem Betrieb bei λ = 1,0 gegeben.As a result the reduced oxygen content in the exhaust gas after the conversion of the motor λ is reduced to λ = 1.0 The oxygen loading of the catalyst gradually. she but it stays big enough at the time of vehicle operation in an acceleration phase (Time t5) the oxidation of the oxidizable emitted by the engine Allow pollutants. These are due to the temporary setting of a rich engine λ with λ <1.0 in the acceleration phase (Acceleration enrichment) increasingly emitted and can by a catalyst with a low degree of oxygen loading is not enough be removed from the exhaust. With the inventive conversion of the engine λ in the idling phase Therefore, a total of improved exhaust gas purification is achieved. Further is during the lean operating phase with λ> 1.0 a fuel economy advantage over one rich operation or operation at λ = 1.0 given.

Anhand der 4a bis 4c wird unter Bezug auf den in 3 dargestellten Ablauf die Wahl von bevorzugten Wertebereichen für die Einstellung des Motor-λ erläutert. Dabei zeigt 4a ein Kennliniendiagramm des spezifischen Kraftstoffverbrauchs b_e in Abhängigkeit vom Motor-λ. In 4b bzw. 4c sind in Form analoger Kennliniendiagramme die NO_x-Emission bzw. HC-Emission des Motors in Abhängigkeit vom Motor-λ dargestellt. Der unabhängige Parameter ist dabei jeweils durch den Zündwinkel α_z in Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt gebildet. Die in den Diagrammen der 4a bis 4c angegebenen Zeitpunkte t3, t4, t5 beziehen sich jeweils auf die in 3 ebenso bezeichneten Zeitpunkte der Umschaltung des Motor-λ. Dabei ergeben sich die im Zeitintervall zwischen t3 und t4 bevorzugten Einstellungen für das Motor-λ aus der Lage des in dem jeweiligen Diagramm eingezeichneten, die Markierungen für die Zeitpunkte t3 und t4 verbindenden Balkens.Based on 4a to 4c is referring to the in 3 illustrated sequence the choice of preferred value ranges for the setting of the motor λ explained. It shows 4a a characteristic diagram of the specific fuel consumption b _e as a function of the engine λ. In 4b respectively. 4c In the form of an analogue characteristic diagram, the NO _x emission or HC emission of the engine is shown as a function of the engine λ. The independent parameter is formed in each case by the ignition angle α _z in degrees crank angle before top dead center. The in the diagrams of the 4a to 4c indicated times t3, t4, t5 respectively refer to the in 3 also designated times of switching the motor λ. In this case, the settings for the motor λ which are preferred in the time interval between t3 and t4 result from the position of the bar drawn in the respective diagram and connecting the markings for the times t3 and t4.

Wie aus 4a ersichtlich, resultiert aus einem Motorbetrieb bei λ ≈ 1,2 ein Minimum des spezifischen Kraftstoffverbrauchs b_e. Gemäß 4b weisen die NO_x-Motor-Emissionen bei einem Motor-λ von λ ≈ 1,1 ein Maximum auf, während die HC-Emissionen gemäß 4c bei λ ≈ 1,25 ein Minimum aufweisen. Es ist daher sowohl aus Gründen des Kraftstoffverbrauchs als auch aus Gründen der Schadstoffemission bevorzugt, zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 ein Motor-λ im Bereich 1,15 ≤ λ ≤ 1,4 einzustellen. Abgesehen von Beschleunigungsphasen (in 3 beginnend bei t5), in denen das Motor-λ in einer Beschleunigungsanreicherung auf etwa λ = 0,85 reduziert wird, ist es ansonsten bevorzugt, den Motor geregelt bei λ = 1,0 zu betreiben.How out 4a can be seen, results from an engine operation at λ ≈ 1.2 a minimum of the specific fuel consumption b _e . According to 4b For example, at a motor λ of λ ≈ 1.1, the NO _x engine emissions peak, while the HC emissions in FIG 4c at λ ≈ 1.25 have a minimum. It is therefore preferable for reasons of fuel consumption as well as for reasons of pollutant emission to set a motor λ in the range of 1.15 ≦ λ ≦ 1.4 between the times t3 and t4. Apart from acceleration phases (in 3 starting at t5), in which the engine λ is reduced to approximately λ = 0.85 in an acceleration enrichment, it is otherwise preferable to operate the engine at λ = 1.0 in a controlled manner.

Die in den 5a und 5b dargestellten Zeitdiagramme verdeutlichen die Verminderung der HC-Emission, die durch die oben erläuterte Vorgehensweise erzielt wird. Dabei zeigt das Diagramm der 5a eine Fahrkurve 16, wie sie standardmäßig zur Beurteilung der Fahrzeugemissionen vorgesehen ist sowie einen markierten Abschnitt 15, der in 5b vergrößert dargestellt ist. Dabei zeigt die Kurve 17 im Diagramm der 5b den zeitlichen Verlauf der HC-Emission bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise. Im Vergleich hierzu stellt die Kurve 18 den Verlauf der HC-Emissionen dar, wenn auf die erfindungsgemäßen Umstellungen des Motor-λ in den Leerlaufphasen des Fahrzyklus verzichtet wird. Es ist deutlich zu erkennen, dass mit dem wie oben erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren eine starke Verminderung der HC-Emissionen erzielt wird.The in the 5a and 5b illustrated timing diagrams illustrate the reduction of HC emission, by the above-mentioned Vorge method is achieved. The diagram shows the 5a a travel curve 16 , as provided by default for the assessment of vehicle emissions and a marked section 15 who in 5b is shown enlarged. The curve shows 17 in the diagram of 5b the time course of the HC emission in the procedure of the invention. In comparison, the curve represents 18 the course of the HC emissions, if it is dispensed with the inventive conversion of the engine λ in the idle phases of the driving cycle. It can be clearly seen that with the method according to the invention explained above, a strong reduction of the HC emissions is achieved.

In den 6a bis 6d sind eine weitere bevorzugte Verfahrensführung bei einer Anordnung entsprechend 1 sowie die dabei erzielten Wirkungen dargestellt. Dabei zeigt 6a eine Fahrkurve 16 in einem standardmäßigen Fahrzyklus analog der in 5a dargestellten Fahrkurve. In 6b ist ein Zeitdiagramm für die in diesem Fahrzyklus eingestellten Werte des Motor-λ (Kurve 22) dargestellt. 6c zeigt den zeitlichen Verlauf 23 des Sauerstoffbeladungsgrads eines sauerstoffspeichernden Katalysators, während in 6d die in dem entsprechenden Fahrzyklus aufsummierten HC-Emissionen dargestellt sind (Kurve 25). Die Diagramme der 6a bis 6d weisen dabei eine gemeinsame Zeitachse auf.In the 6a to 6d are a further preferred process control in an arrangement accordingly 1 and the effects achieved. It shows 6a a travel curve 16 in a standard driving cycle similar to the one in 5a illustrated travel curve. In 6b is a timing diagram for the set in this drive cycle values of the motor λ (curve 22 ). 6c shows the time course 23 the oxygen loading level of an oxygen storage catalyst while in 6d the cumulative HC emissions summed up in the relevant driving cycle are shown (curve 25 ). The diagrams of 6a to 6d have a common time axis.

Der Fahrzyklus wird mit auf Umgebungstemperatur abgekühltem Motor begonnen, weshalb zunächst eine Warmlaufphase 21 durchschritten wird, in welcher für einen gleichmäßigen Motorlauf eine mit zunehmender Erwärmung des Motors und des Katalysators abnehmende Anfettung des Motor-λ entsprechend Kurve 22 eingestellt wird. Infolge dessen enthält das vom Motor emit tierte Abgas einen vergleichsweise hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen und anderen oxidierbaren Bestandteilen, der jedoch mit zunehmendem Motor-λ allmählich abnimmt. Demzufolge sinkt der Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators in der Warmlaufphase 21 gemäß Kurve 23 rasch ab, während die aufsummierte HC-Emission entsprechend Kurve 25 ansteigt. Dabei kann die Motorsteuerung in der Warmlaufphase 21 die Luftverhältniszahl λ zeitgesteuert und/oder in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, der Abgas- oder Katalysatortemperatur bzw. in Abhängigkeit anderer, die zunehmende Erwärmung des Motors bzw. der Abgasanlage kennzeichnender Größen einstellen. Im dargestellten Fall hat in der ersten im Fahrzyklus auftretenden Leerlaufphase 20 der Katalysator seine Anspringtemperatur noch nicht erreicht, weshalb hier auf eine Umstellung des Motor-λ verzichtet wird.The driving cycle is started with the engine cooled down to ambient temperature, which is why a warm-up phase is initially required 21 is passed, in which for a uniform engine running with increasing warming of the engine and the catalyst decreasing enrichment of the engine λ corresponding curve 22 is set. As a result, the exhaust gas emitted from the engine contains a comparatively high proportion of hydrocarbons and other oxidizable constituents, but gradually decreases with increasing engine λ. As a result, the degree of oxygen loading of the catalyst decreases in the warm-up phase 21 according to curve 23 rapidly, while the summed HC emission according to curve 25 increases. In this case, the engine control in the warm-up phase 21 the air ratio λ set time-controlled and / or depending on the coolant temperature, the exhaust gas or catalyst temperature or in dependence of other, the increasing heating of the engine or the exhaust system characterizing parameters set. In the case shown has in the first idle phase occurring in the driving cycle 20 the catalyst does not yet reach its light-off temperature, which is why a conversion of the engine λ is dispensed with here.

Bei der zum Zeitpunkt t6 beginnenden Leerlaufphase ist der Katalysator jedoch auf eine vorgebbare Temperatur aufgewärmt, und es wird entsprechend der in 6b dargestellten Kurve 22 mit Beginn des Leerlaufs eine Umstellung des Motor-λ vorgenommen und die Luftverhältniszahl auf einen Wert von λ > 1,0 erhöht. Dementsprechend steigt der Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators (Kurve 23) rasch an. Mit Erreichen einer Sauerstoff-Sättigung des Katalysators wird die Luftverhältniszahl auf λ = 1,0 eingeregelt bzw. eingestellt. In der auf die zum Zeitpunkt t7 beginnende Beschleunigungsphase wird aus Gründen der Fahrbarkeit des Fahrzeugs eine vorübergehende Anfettung des Motor-λ vorgenommen. Da der Katalysator jedoch zuvor infolge der Einstellung eines zeitweise mageren Motor-λ in hohem Maße Sauerstoff einspeichern konnte, ist er in der Lage, die dabei emittierten oxidierbaren Schadstoffe zu vermindern. Infolgedessen erhöht sich die insgesamt emittierte HC-Emission kaum (vergl. Kurve 25). Die geschilderte Umstellung des Motor-λ wird in den folgenden Leerlaufphasen ebenfalls vorgenommen. Dabei ist vor einem Abstellen des Motors entsprechend der allgemeinen Praxis (s. Ende des Fahrzyklus, 6c) eine Leerlaufphase angestrebt, in welcher ent sprechend der erfindungsgemäßen Vorgehensweise das Motor-λ ebenfalls umgestellt wird. Dabei wird der Sauerstoffspeicher gemäß dem in 6c dargestellten Kurvenast 24 aufgefüllt. Bei einem nachfolgenden Motorstart verfügt der Katalysator daher über eine ausreichende Menge an eingespeichertem Sauerstoff, um auch bei einer Anfettung die dabei emittierten oxidierbaren Schadstoffe zu entfernen, wie dies beispielsweise aus dem Diagramm der 5b hervorgeht.However, at the beginning of the idling phase at time t6, the catalyst is warmed up to a predeterminable temperature, and it is heated to a predeterminable temperature 6b illustrated curve 22 with the start of idling, a conversion of the engine λ made and increases the air ratio to a value of λ> 1.0. Accordingly, the degree of oxygen loading of the catalyst increases (curve 23 ) quickly. Upon reaching an oxygen saturation of the catalyst, the air ratio is adjusted to λ = 1.0 or set. In the beginning of the acceleration phase at the time t7 a temporary enrichment of the engine λ is made for reasons of driveability of the vehicle. However, since the catalyst has previously been able to store oxygen to a high degree as a result of the setting of a temporarily lean engine λ, it is able to reduce the oxidizable pollutants emitted in the process. As a result, the total emitted HC emission hardly increases (see curve 25 ). The described conversion of the engine λ is also made in the following idle phases. In this case, before stopping the engine in accordance with general practice (see end of the driving cycle, 6c ) an idling phase sought in which accordingly the procedure according to the invention, the engine λ is also changed over. In this case, the oxygen storage according to the in 6c illustrated Kurvenast 24 refilled. In a subsequent engine start, therefore, the catalyst has a sufficient amount of stored oxygen to remove the oxidized pollutants emitted during an enrichment, as shown for example in the diagram of 5b evident.

Claims

Method for operating an internal combustion engine ( 1 ) of a motor vehicle with one in an exhaust pipe ( 3 ) arranged exhaust gas catalyst ( 4 ) with an oxygen storage capacity and a motor control ( 7 ) for adjusting the operating parameters of the internal combustion engine ( 1 ), wherein for the catalytic converter ( 4 ) is given a setpoint for the degree of oxygen loading in the case of a special operating state deviating from normal driving mode and the following method steps are carried out in the event of the special operating state: detecting an actual value for the degree of oxygen loading of the catalytic converter ( 4 ), - Comparison of the detected actual value with the setpoint for the oxygen loading level of the catalytic converter specified for the special operating state ( 4 ), - setting a first air ratio for the ratio of the internal combustion engine ( 1 supplied air quantity and amount of fuel when the actual value for the oxygen loading degree is smaller than the target value and - setting a second, compared to the first air ratio number smaller air ratio number when the Actual value for the degree of oxygen loading is not less than the setpoint.

Method according to Claim 1, characterized in that the special operating state of the internal combustion engine ( 1 ) corresponds to an idling operation.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the first air ratio a lean relationship of air quantity and fuel quantity corresponds.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the second air ratio a stoichiometric relationship of air quantity and fuel quantity corresponds.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actual value for the degree of oxygen loading of the catalytic converter ( 4 ) by means of a downstream of the catalytic converter ( 4 ) in the exhaust pipe ( 3 ) arranged first oxygen sensor ( 5 ) is determined.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actual value for the degree of oxygen loading of the catalytic converter ( 4 ) based on a model using the oxygen content of the exhaust gas catalyst ( 4 ) supplied exhaust gas and the actual value of the oxygen loading of the catalytic converter ( 4 ) before switching the operation of the internal combustion engine ( 1 ) is determined in the special operating state.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the air ratio of the engine control ( 7 ) using a signal upstream of the exhaust gas catalyst ( 4 ) in the exhaust pipe ( 3 ) arranged second oxygen sensor ( 6 ) is set or adjusted.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the temperature of the catalytic converter ( 4 ) is determined and falls below a predetermined temperature limit, the engine control ( 7 ) a lean operation of the internal combustion engine ( 1 ) is inhibited in the presence of the special operating state.