DE102006007122A1 - Operating process for internal combustion engine involves reporting suitable combinations of engine operating values for preset nitrogen oxide emission value - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und einer an den Verbrennungsmotor angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei der Verbrennungsmotor ein Abgas mit einem einstellbaren NOx- und Partikelrohemissionswert erzeugt und die Abgasnachbehandlungseinrichtung den NOx-Gehalt des Abgases auf einen NOx-Endrohremissionswert vermindert.The Invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle and one to the internal combustion engine connected exhaust gas aftertreatment device, wherein the internal combustion engine an exhaust gas with an adjustable NOx and particulate emissions level generates and the exhaust gas aftertreatment device, the NOx content of the exhaust gas reduced to a NOx tailpipe emission value.
Aus
der
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors und einer daran angeschlossene Abgasnachbehandlungseinrichtung anzugeben, welches niedrige Abgasemissionswerte und gleichzeitig einen möglichst vorteilhaften Motorbetrieb ermöglicht.In contrast, is It is an object of the invention to provide a method for operating an internal combustion engine and to indicate an exhaust aftertreatment device connected thereto, which low exhaust emissions and at the same time as possible advantageous engine operation allows.
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.
Erfindungsgemäß wird für einen vorgebbaren NOx-Rohemissionszielwert eine Menge von diesem NOx-Rohemissionszielwert zugeordneten n-Tupeln mit Werten für n vorgegebene, einstellbare und den NOx-Rohemissionswert und/oder den Partikelrohemissionswert beeinflussende Motorbetriebsgrößen ermittelt. Für einen jeweiligen n-Tupel wird in einem weiteren Verfahrensschritt ein zugehöriger Wert für wenigstens eine vorgegebene, von den n Motorbetriebsgrößen der n-Tupel abhängige Zustandsgröße des Verbrennungsmotors ermittelt und aus der Menge der ermittelten n-Tupel derjenige n-Tupel ausgewählt, bei welchem sich für die wenigstens eine vorgegebene Zustandsgröße ein Extremwert ergibt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Werte für die n Motorbetriebsgrößen des ausgewählten n-Tupels eingestellt. Auf diese Weise werden der Betrieb des Verbrennungsmotors und der Abgasnachbehandlungseinrichtung optimal aufeinander abgestimmt.According to the invention is for a predeterminable NOx raw emission target value an amount of this NOx raw emission target value associated n-tuples with values for n predetermined, adjustable and the NOx raw emission value and / or the particulate matter emission value determining influencing engine operating variables. For one respective n-tuple is used in a further process step associated Value for at least one predetermined, of the n engine operating variables of n-tuple dependent State variable of the internal combustion engine determines and from the set of determined n-tuples that n-tuple selected, which is for the at least one predetermined state variable gives an extreme value. In In a further method step, the values for the n Motor operating variables of the selected n-tuple set. In this way, the operation of the internal combustion engine and the Exhaust after-treatment device optimally matched.
Wie üblich wird unter einem Rohemissionswert der Gehalt eines bestimmten Abgasbestandteils, beispielsweise NOx, in dem vom Verbrennungsmotor abgegebenen Verbrennungsabgas vor der Durchführung einer Abgasnachbehandlungsungsmaßnahme bzw. vor Zuführung des Abgases zur Abgasnachbehandlungseinrichtung verstanden. Demgegenüber gibt der Endrohremissionswert den Gehalt des betreffenden Schadstoffs im Abgas nach Durchführung der Abgasnachbehandlungsungsmaßnahme bzw. nach Verlassen der Abgasnachbehandlungseinrichtung an. Dem entsprechend ist unter dem NOx-Rohemissionszielwert ein anzustrebender Vorgabewert für die NOx-Rohemission zu verstehen. Die Emissionswerte können dabei beliebig angegeben werden. Üblich sind auf die Fahrtstrecke oder die vom Motor verrichtete Arbeit bezogene Schadstoffmassen. Bei Partikeln kommt auch deren Anzahl in Betracht.As usual will under a raw emission value, the content of a given component of the exhaust gas, For example, NOx, in the combustion exhaust gas emitted from the engine before the implementation an exhaust aftertreatment measure or before supplying the Exhaust gas for exhaust aftertreatment device understood. In contrast, there the tailpipe emission value is the content of the relevant pollutant in the exhaust after execution the exhaust aftertreatment measure or after leaving the exhaust aftertreatment device. the Accordingly, a target value to be aimed at is under the NOx raw emission target value for the NOx raw emissions to understand. The emission values can thereby can be specified arbitrarily. Common are on the route or the work done by the engine related pollutant masses. For particles also comes their number into consideration.
Die Rohemissionswerte können bei einem Verbrennungsmotor mit vorgegebener Konfiguration im Allgemeinen zumindest in gewissen Grenzen durch Veränderung von einstellbaren Motorbetriebsgrößen beeinflusst werden. Dabei sind unter diesen einstellbaren Motorbetriebsgrößen jene den Motorbetriebszustand bestimmende Größen zu verstehen, welche zumindest innerhalb gewisser Grenzen frei wählbar eingestellt werden können. Die Einstellgrenzen können auf verschiedene Weise bedingt oder vorgegeben sein. Üblicherweise bestimmen Laufruhe, Fahrbarkeit, Geräuschentwicklung, Verschleiß und dergleichen diese Grenzen. Es kann sich jedoch auch um physikalisch vorgegebene Grenzen, beispielsweise bedingt durch Bauteileigenschaften wie eine Pumpenleistung, eine Wärmeabfuhr und dergleichen handeln. Schließlich können die Einstellgrenzen von einstellbaren Motorbetriebsgrößen auch durch Anforderungen des Fahrers des entsprechenden Kraftfahrzeugs vorgegeben sein. Als Beispiel kann hier die Menge von in den Verbrennungsmotor einzuspritzendem Kraftstoff genannt werden, welche zwar in gewissen Grenzen verändert werden kann, ohne die vom Fahrer gewünschte Leistungsentfaltung des Motors unerwünscht zu beeinträchtigen, jedoch nicht beliebig reduziert werden kann.The Raw emissions can in an internal combustion engine with a given configuration in general influenced, at least to a certain extent, by changing adjustable engine operating variables become. These are among those adjustable engine operating variables to understand the engine operating state determining quantities, which at least can be set freely selectable within certain limits. The Setting limits can be conditioned or predetermined in various ways. Usually Smooth running, driveability, noise, wear and the like these limits. However, it can also be physically predetermined Limits, for example due to component properties like a Pump performance, heat dissipation and the like act. After all can the setting limits of adjustable motor operating variables also through Requirements of the driver of the corresponding motor vehicle specified be. As an example, here the amount of injected into the internal combustion engine Called fuel, which are indeed changed within certain limits can, without the driver's desired Power development of the engine undesirable to affect however, it can not be arbitrarily reduced.
Erfindungsgemäß werden gezielt solche einstellbaren Motorbetriebsgrößen ausgewählt, welche den NOx- und/oder den Partikelrohemissionswert des Verbrennungsmotors beeinflussen. Die entsprechende Abhängigkeit der Rohemissionswerte von den Werten der ausgewählten einstellbaren Motorbetriebsgrößen ist vorzugsweise in Form von Tabellen, Kennfeldern oder funktionalen Abhängigkeiten in einem Speicher abgelegt oder steht auf eine andere Weise zur Verfügung. Daher können einem bestimmten, vorgegebenen NOx-Rohemissionszielwert zumindest eine einzige Wertekombination, meist jedoch mehrere Wertekombinationen dieser Motorbetriebsgrößen zugeordnet werden. Unter einem n-Tupel wird in diesem Sinne hier genau eine derartige Kombination von n Werten für die n ausgewählten Motorbetriebsgrößen verstanden. Dabei kann im einfachsten Fall n auch durch die ganze Zahl eins gegeben sein, so dass ein entsprechender Tupel nur einen einzigen Wert für eine einzige ausgewählte einstellbare Motorbetriebsgröße enthält. Vorzugsweise werden jedoch mehr als nur eine einstellbare Motorbetriebsgröße ausgewählt. Insbesondere werden n solcher Motorbetriebsgrößen ausgewählt, welche einen merklichen Einfluss auf die NOx- und/oder Partikelrohemission des Verbrennungsmotors aufweisen und zu einem n-Tupel zusammengefasst.According to the invention, such adjustable engine operating variables are selectively selected which influence the NOx and / or the particulate matter emission value of the internal combustion engine. The corresponding dependence of the raw emission values of The values of the selected adjustable engine operating variables are preferably stored in the form of tables, characteristic diagrams or functional dependencies in a memory or are available in another way. Therefore, at least a single combination of values, but usually several value combinations of these engine operating variables can be assigned to a specific, predetermined NOx raw emission target value. In this sense, an n-tuple is understood here as meaning precisely such a combination of n values for the n selected engine operating variables. In the simplest case, n may also be given by the integer one, so that a corresponding tuple contains only a single value for a single selected adjustable engine operating variable. Preferably, however, more than just an adjustable engine operating variable is selected. In particular, n such engine operating variables are selected, which have a marked influence on the NOx and / or particulate emissions of the internal combustion engine and combined to form an n-tuple.
Es ist vorgesehen, wenigstens eine vorgegebene Zustandsgröße des Verbrennungsmotors im Sinne eines vorteilhaften Motorbetriebszustands und unter Berücksichtigung des vorgebbaren bzw. aktuell vorgegebenen NOx-Rohemissionszielwerts zu optimieren. Dabei wird unter einer Zustandsgröße des Verbrennungsmotors hier eine Größe verstanden, welche selbst lediglich indirekt beeinflusst werden kann. Als Beispiel kann hier die Motortemperatur genannt werden. Erfindungsgemäß wird eine solche Zustandsgröße ausgewählt, welche von den oben genannten, zu n-Tupeln zusammengefassten Motorbetriebsgrößen abhängig ist, bzw. von ihnen beeinflusst werden kann.It is provided, at least a predetermined state variable of the internal combustion engine in terms of an advantageous engine operating condition and taking into account the predetermined or currently specified NOx emission target value to optimize. Here is under a state variable of the engine here a size understood, which itself can only be influenced indirectly. As an an example can be called here the engine temperature. According to the invention is a such state variable is selected, which depends on the above-mentioned engine operating variables combined into n-tuples, or influenced by them.
Zur Optimierung des Motorbetriebs wird erfindungsgemäß jedem ermittelten n-Tupel von Motorbetriebsgrößen ein definierter Wert für die wenigstens eine ausgewählte Zustandsgröße zugeordnet. Dies erfolgt vorzugsweise analog der Zuordnung des Rohemissionswerts zu einem n-Tupel ebenfalls über Kennlinien oder -felder, Tabellen oder dergleichen. Die Optimierung selbst erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass derjenige n-Tupel ausgewählt wird, für welchen sich für die wenigstens eine ausgewählte Zustandsgröße ein Extremwert ergibt. Die Werte für die n Motorbetriebsgrößen des solcherart ausgewählten n-Tupels werden sodann eingestellt.to Optimization of the engine operation according to the invention any determined n-tuple of motor operating variables defined value for the at least one selected State variable assigned. This is preferably carried out analogously to the assignment of the raw emission value to an n-tuple also about characteristics or fields, tables or the like. The optimization itself takes place according to the invention by that one n-tuple selected will, for which for the at least one selected state variable is an extreme value results. The values for the n Motor operating variables of the selected in such a way n-tuples are then discontinued.
Auf diese Weise wird somit einerseits erreicht, dass der Verbrennungsmotor ein Abgas mit dem vorgegebenen NOx-Rohemissionszielwert erzeugt. Andererseits wird erreicht, dass die ausgewählte Zustandsgröße des Verbrennungsmotors einen Extremwert annimmt, wobei es sich um einen Maximalwert oder um einen Minimalwert handeln kann. Somit wird ein Gesamtsystem umfassend einen Verbrennungsmotor und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung hinsichtlich seines Betriebs optimiert. Dadurch ergeben sich Vorteile gegenüber einer voneinander unabhängigen Optimierung des Betriebs der einzelnen Systemkomponenten, da deren wechselseitige Beeinflussung besser berücksichtigt werden kann.On This way is thus achieved on the one hand, that the internal combustion engine generates an exhaust gas with the predetermined NOx raw emission target value. On the other hand, it is achieved that the selected state variable of the internal combustion engine takes an extreme value, which is a maximum value or can be a minimum value. Thus, an overall system is included an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment device optimized for its operation. This results in benefits across from an independent one Optimization of the operation of the individual system components, since their reciprocal Be better taken into account can.
In Ausgestaltung des Verfahrens umfassen die den NOx-Rohemissionswert und/oder den Partikelrohemissionswert beeinflussenden n Motorbetriebsgrößen eine Abgasrückführrate des Verbrennungsmotors und/oder einen Einspritzparameter einer Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum des Verbrennungsmotors. Dabei wird unter der Abgasrückführrate wie üblich der Anteil des zur Frischluftseite des Verbrennungsmotors zurückgeführten Abgases an der Gesamtmenge des dem Verbrennungsmotor zur Kraftstoffverbrennung zugeführten Verbrennungsgases verstanden. Bei dem Einspritzparameter als erfindungsgemäß alternativ oder zusätzlich berücksichtigter Motorbetriebsgröße handelt es sich vorzugsweise um den Zeitpunkt des Einspritzbeginns einer Kraftstoffhaupteinspritzung. Weitere Einspritzparameter wie Einspritzdruck und/oder Einspritzdauer, Einspritzmenge der Haupteinspritzung und/oder gegebenenfalls einer Vor- oder Nacheinspritzung können ebenfalls berücksichtigt werden. Die Abhängigkeit der NOx- und/oder Partikelrohemissionswerte von den genannten Motorbetriebsgrößen ist vorzugsweise in einem Kennfeld abgelegt. Durch Umkehrung der jeweiligen Abhängigkeit können einem bestimmten Rohemissionszielwert wiederum ein oder mehrere Kombinationen für diese Motorbetriebsparameter zugeordnet werden.In Embodiment of the method include the NOx raw emission value and / or the n motor operating variables influencing the particulate matter emission value Exhaust gas recirculation rate of Internal combustion engine and / or an injection parameter of a fuel injection in a combustion chamber of the internal combustion engine. It is under the Exhaust gas recirculation rate as usual the proportion the recirculated to the fresh air side of the engine exhaust gas in the total amount of the internal combustion engine for fuel combustion supplied Understood combustion gas. In the injection parameter as an alternative according to the invention or additionally taken into account Motor operating size is it is preferably the time of the start of injection one Main fuel injection. Further injection parameters such as injection pressure and / or injection duration, injection quantity of the main injection and / or optionally a pre- or post-injection can also be considered become. The dependence NOx and / or particulate matter emission values from said engine operating variables preferably filed in a map. By reversing the respective dependence can in turn, one or more of a particular target emission value Combinations for these engine operating parameters are assigned.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird die von den n Motorbetriebsgrößen abhängige Zustandsgröße des Verbrennungsmotors durch eine Kühlleistung und/oder durch einen Kraftstoffverbrauch repräsentiert. Dabei wird unter der Kühlleistung der mit dem Abgas vom Verbrennungsmotor weg transportierte Wärmestrom verstanden. Infolge der erfindungsgemäßen Zuordnung einer am NOx-Rohemissionszielwert orientierten Auswahl von Motorbetriebsgrößen zu einem Extremwert einer Zustandsgröße des Verbrennungsmotors, insbesondere zu einem Minimalwert für die Kühlleistung und/oder den Kraftstoffverbrauch, wird ein besonders vorteilhafter Motorbetrieb mit gleichzeitig niedrigen Endrohremissionswerten erreicht.In Another embodiment of the method is dependent on the n engine operating variables state variable of the engine through a cooling capacity and / or represented by fuel consumption. It is under the cooling capacity the heat flow transported away from the combustion engine with the exhaust gas Understood. As a result of the assignment according to the invention to the NOx raw emission target value oriented selection of engine operating variables to an extreme value of a State variable of the internal combustion engine, in particular to a minimum value for the cooling capacity and / or the fuel consumption, becomes a particularly advantageous engine operation with simultaneously low tailpipe emission values reached.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein aktueller Wert einer Betriebsgröße der Abgasnachbehandlungseinrichtung ermittelt und auf der Basis des ermittelten Werts der Betriebsgröße der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Größe eines NOx-Umsatzvermögens der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder ein erzielbarer Mindestwert für die NOx-Endrohremission ermittelt. Bei der Betriebsgröße der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann es sich um eine oder mehrere der folgenden Größen handeln: Abgasmassenstrom durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung, Temperatur des Abgases bzw. eines Bauteils der Abgasnachbehandlungseinrichtung, Menge eines in einem Katalysator der Abgasnachbehandlungseinrichtung eingespeicherten Reduktionsmittels zur NOx-Reduktion, Alterungszustand eines Abgaskatalysators, Zufuhrmenge eines Zusatzstoffes bzw. eines Abgasbestandteils wie NOx, Kohlenwasserstoff (HC) oder Sauerstoff (O2) sowie gegebenenfalls weitere Betriebsgrößen. Die entsprechenden Betriebsgrößen können direkt mittels geeigneter Sensoren erfasst und/oder durch Berechnung indirekt aus Sensormesswerten oder aus in Kennfeldern abgespeicherten Werten ermittelt werden. Durch vorab ermittelte und beispielsweise in einem Steuergerät abgespeicherte Abhängigkeiten wird aus einem, vorzugsweise jedoch aus mehreren dieser Größen das NOx-Umsatzvermögen der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder der erzielbare Mindestwert für die NOx-Endrohremission ermittelt. Zusätzlich kann vorgesehen sein, einen Wert für eine gegebenenfalls ablaufende Partikelverminderung zu ermitteln. Auf diese Weise wird eine umfassende Information über das aktuelle Leistungsvermögen der Abgasnachbehandlungseinrichtung gewonnen.In a further refinement of the method, a current value of an operating variable of the exhaust gas aftertreatment device is determined and the size of a NOx conversion capacity of the exhaust gas aftertreatment device and / or an achievable minimum value for the NOx tailpipe emission determined on the basis of the determined value of the operating variable of the exhaust gas aftertreatment device. In the Operating variable of the exhaust aftertreatment device may be one or more of the following variables: exhaust gas mass flow through the exhaust aftertreatment device, temperature of the exhaust gas or a component of the exhaust aftertreatment device, amount of a reducing agent stored in a catalyst of the exhaust aftertreatment device for NOx reduction, aging state of a catalytic converter, supply amount of Additive or an exhaust gas component such as NOx, hydrocarbon (HC) or oxygen (O2) and optionally other operating variables. The corresponding operating variables can be detected directly by means of suitable sensors and / or determined indirectly by calculation from sensor measured values or from values stored in characteristic diagrams. By determined in advance and stored, for example, in a control unit dependencies of one, but preferably of several of these sizes, the NOx conversion capacity of the exhaust aftertreatment device and / or the achievable minimum value for the NOx tailpipe emission is determined. In addition, it may be provided to determine a value for an optionally occurring particle reduction. In this way, comprehensive information about the current performance of the exhaust aftertreatment device is obtained.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Größe des NOx-Umsatzvermögens der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder der erzielbare Mindestwert für die NOx-Endrohremission innerhalb eines jeweils vorgebbaren, um die aktuellen Werte der Betriebsgrößen der Abgasnachbehandlungseinrichtung festgelegten Intervalls ermittelt werden. Dies ermöglicht über die Ermittlung des aktuellen Leistungsvermögens der Abgasnachbehandlungseinrichtung hinaus zusätzlich eine Ermittlung eines Leistungspotentials bei je nach Vorgabe der Intervallgröße geänderten Werten für die Betriebsgrößen der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Auf diese Weise kann gegebenenfalls nicht ausgeschöpftes Leistungspotential der Abgasnachbehandlungseinrichtung erkannt werden. Durch Ergreifen geeigneter Maßnahmen, wie beispielsweise Aufheizung des Abgases ist eine Verbesserung des Leistungsvermögens der Abgasnachbehandlungseinrichtung ermöglicht.In Another embodiment of the method is provided that the size of the NOx conversion capacity of the Exhaust gas aftertreatment device and / or the achievable minimum value for the NOx tailpipe emission within of a predefinable to the current values of the operating variables of Exhaust gas aftertreatment device determined interval determined become. This allows over the Determining the current performance of the exhaust aftertreatment device addition in addition a determination of a performance potential according to the specification of the Interval size changed values for the Operating variables of Exhaust treatment device. In this way, if necessary not exhausted Performance potential of the exhaust aftertreatment device are detected. By taking appropriate measures, such as heating the exhaust gas is an improvement of the capacity allows the exhaust aftertreatment device.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein NOx-Rohemissionszielwert auf der Basis des ermittelten NOx-Umsatzvermögens und/oder auf der Basis des ermittelten erzielbaren Mindestwerts der NOx-Endrohremission so vorgegeben, dass der erzielbare Mindestwert der NOx-Endrohremission einen vorgebbaren Grenzwert erreicht oder unterschreitet. Hinsichtlich einer Unterschreitung des Grenzwerts kann auch ein gewisser Toleranzbereich vorgesehen sein. Der NOx-Rohemissionszielwert wird somit derart festgelegt, dass das aktuelle Umsatzvermögen der Abgasnachbehandlungseinrichtung bei gleichzeitiger Einhaltung des Grenzwerts für die NOx-Endrohremission möglichst vollständig ausgeschöpft wird. Dies führt dazu, dass der Verbrennungsmotor an einem Betriebspunkt betrieben wird, bei welchem er ein Abgas mit einem vergleichsweise hohen NOx-Rohemissionswert erzeugt, der jedoch von der Abgasnachbehandlungseinrichtung sicher auf den durch den Grenzwert bestimmten Endrohremissionswert vermindert werden kann. Dadurch werden einerseits geringe Werte für die NOx-Endrohremissionen erzielt, andererseits wird vermieden, dass der Verbrennungsmotor beispielsweise zu Lasten des Kraftstoffverbrauchs in einem Betriebspunkt mit unnötig niedriger NOx-Rohemission betrieben wird.In Another embodiment of the method is a NOx raw emission target value on the basis of the determined NOx turnover capacity and / or on the basis the determined achievable minimum value of the tailpipe NOx emission specified so that the achievable minimum value of the NOx tailpipe emission a specified limit value is reached or fallen below. Regarding If the limit value is undershot, a certain tolerance range can also be provided be. The NOx raw emission target value is thus set that current sales the exhaust aftertreatment device while maintaining compliance the limit for the NOx tailpipe emission possible Completely exhausted becomes. this leads to for the internal combustion engine to operate at one operating point in which it is an exhaust gas with a comparatively high NOx emission level generated, but of the exhaust aftertreatment device safely on reduces the tailpipe emission level determined by the limit can be. On the one hand, this results in low NOx tailpipe emissions achieved, on the other hand avoids that the internal combustion engine for example, at the expense of fuel consumption at an operating point with unnecessary low NOx raw emissions is operated.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Ermittlung und gegebenenfalls Einstellung der Motorbetriebsgrößen und/oder der Zustandsgrößen des Verbrennungsmotors ein Motorsteuergerät und zur Ermittlung und gegebenenfalls Einstellung der aktuellen Betriebsgrößen der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein zweites Steuergerät eingesetzt und das Motorsteuergerät und das zweite Steuergerät werden mit bidirektionalem Datenaustausch derart betrieben, dass ein wechselseitiger Datenzugriff ermöglicht ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Verknüpfung der Betriebs- und Zustandsgrößen des Verbrennungsmotors mit denen der Abgasnachbehandlungseinrichtung und umgekehrt. Motorsteuergerät und zweites Steuergerät können physikalisch getrennt voneinander sein oder in einer gemeinsamen Steuereinheit integriert sein.In Another embodiment of the method are used to determine and if necessary setting of the motor operating variables and / or the state variables of the Internal combustion engine, an engine control unit and to determine and optionally adjustment the current size of the company Exhaust after-treatment device used a second control unit and the engine control unit and the second controller are operated with bidirectional data exchange such that a mutual data access is enabled. This allows for easy Way a shortcut the operating and state variables of the Internal combustion engine with those of the exhaust aftertreatment device and vice versa. Engine control unit and second controller can physically be separate from each other or in a common control unit be integrated.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen SCR-Katalysator auf, der zur NOx-Verminderung eingesetzt wird. Als SCR-Katalysator wird vorzugsweise ein edelmetallhaltiger und/oder ein vanadiumpentoxidhaltiger Katalysator eingesetzt, welcher in der Lage ist, mittels eines in der Abgasnachbehandlungseinrichtung erzeugten oder dem Abgas von außen zugegebenen Reduktionsmittels NOx auch bei Vorliegen eines Sauerstoffüberschusses zu Stickstoff (N2) zu reduzieren. Vorzugsweise ist vorgesehen, Ammoniak (NH3) oder ein NH3 freisetzendes Reduktionsmittel einzusetzen. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Harnstoff als Reduktionsmittel.In Further embodiment of the invention, the exhaust aftertreatment device an SCR catalyst, which is used for NOx reduction. As SCR catalyst is preferably a precious metal-containing and / or a vanadium pentoxide catalyst used, which in is able, by means of a in the exhaust aftertreatment device generated or the exhaust from the outside added reducing agent NOx even in the presence of an excess of oxygen to reduce nitrogen (N2). Preferably, ammonia is provided (NH3) or to use an NH3 releasing reducing agent. Especially the use of urea as reducing agent is preferred.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Partikelfilter mit vorgeschaltetem Oxidationskatalysator, wobei vom Partikelfilter ausgefilterte oxidierbare Partikel durch Oxidation mit im Abgas enthaltenem Sauerstoff (O2) und/oder Stickstoffdioxid (NO2) entfernt werden. Vorzugsweise wird als Partikelfilter ein so genannter Wall-Flow-Filter oder ein offenes Filter oder ein Tiefenfilter eingesetzt. Der Einsatz eines Sintermetallfilters ist ebenfalls möglich. Erfindungsgemäß ist der Partikelfilter regenerierbar, wobei die Regeneration aktiv durch Abbrennen angesammelter Partikel mit im Abgas enthaltenem O2 bei Abgastemperaturen von 500 °C oder darüber und/oder passiv mit im Abgas enthaltenem NO2 bei niedrigeren Temperaturen erfolgen kann. Eine Erzeugung des für die passive Regeneration erforderlichen NO2 kann durch Oxidation von im Abgas enthaltenem Stickstoffmonoxid (NO) im Oxidationskatalysator erfolgen. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung ist somit in der Lage, sowohl NOx als auch Partikel aus dem Abgas zu entfernen und zu unschädlichen Stoffen umzusetzen.In a further embodiment of the invention, the exhaust aftertreatment device comprises a particulate filter with upstream oxidation catalyst, wherein the particulate filter filtered oxidizable particles are removed by oxidation with oxygen contained in the exhaust gas (O2) and / or nitrogen dioxide (NO2). Preferably, a so-called wall-flow filter or an open filter or a depth filter is used as a particle filter. The use of a sintered metal filter is also possible. Fiction According to the particulate filter is regenerable, wherein the regeneration can actively take place by burning accumulated particles with O2 contained in the exhaust gas at exhaust gas temperatures of 500 ° C or above and / or passively with NO2 contained in the exhaust gas at lower temperatures. Generation of the NO2 required for passive regeneration can be achieved by oxidation of nitrogen monoxide (NO) present in the exhaust gas in the oxidation catalytic converter. The exhaust aftertreatment device is thus able to remove both NOx and particulates from the exhaust gas and convert them into harmless substances.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung Mittel zur Zufuhr von Brennstoff in das Abgas des Verbrennungsmotors stromauf des Oxidationskatalysators und eine Zufuhr des Brennstoffs wird derart vorgenommen, dass infolge einer Oxidation des Brennstoffs am Oxidationskatalysator das Abgas um ein vorgebbares Maß aufgeheizt wird. Dies ermöglicht einerseits die Einstellung eines für den NOx-Umsatz optimalen Temperaturbereichs der Abgasnachbehandlungseinrichtung, andererseits kann ein gegebenenfalls vorhandener Partikelfilter auf eine zur aktiven Regeneration erforderliche Temperatur gebracht werden.In Another embodiment of the invention comprises the exhaust aftertreatment device Means for supplying fuel into the exhaust gas of the internal combustion engine upstream of the oxidation catalyst and a supply of the fuel is made such that due to oxidation of the fuel on the oxidation catalyst, the exhaust gas heated by a predetermined amount becomes. This allows one hand the setting of a for the NOx conversion optimum temperature range of the exhaust aftertreatment device, on the other hand, an optionally present particulate filter brought to a temperature required for active regeneration become.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.advantageous embodiments The invention is illustrated and illustrated in the drawings described below. Here are the above and to be explained below Features not only in the specified feature combination, but also usable in other combinations or in isolation, without to leave the scope of the present invention.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Den Zylindern des Verbrennungsmotors sind jeweils ein Brennraum mit ein oder zwei Einlass- und Auslassventilen, einer Glühkerze und einem Kraftstoffinjektor sowie ein oder mehrere Einlasskanäle für die Verbrennungsluft zugeordnet, was im Einzelnen nicht näher dargestellt ist. Die Kraftstoffinjektoren sind dabei zur Durchführung von Mehrfacheinspritzungen befähigt.The Cylinders of the internal combustion engine are each a combustion chamber with one or two inlet and outlet valves, a glow plug and a fuel injector and one or more inlet channels for the combustion air assigned, which is not shown in detail. The fuel injectors are doing so to carry enabled by multiple injections.
Der
Verbrennungsmotor
In
den Brennräumen
der Zylinder des Verbrennungsmotors
Eine
bevorzugte Ausführungsform
des dem Verbrennungsmotor
Eingangsseitig
des ersten Oxidationskatalysators
In
der Abgasnachbehandlungseinrichtung
Zur
Steuerung bzw. Erfassung des Motorbetriebs ist ein elektronisches
Motorsteuergerät
In
analoger Weise ist zur Erfassung und Einstellung von Betriebs- und
Zustandsgrößen der
Abgasnachbehandlungseinrichtung
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Betreiben des Verbrennungsmotors
Das
Motorsteuergerät
Parallel
hierzu ermittelt das zweite Steuergerät
Die
zur Ermittlung des NOx-Umsatzvermögens maßgebenden Größen können direkt
aus Sensorsignalen oder indirekt aus Kennlinien oder Kennfeldern
oder durch im zweiten Steuergerät
Mit
Kenntnis des vom Motorsteuergerät
Der NOx-Endrohremissionswert wird nun mit einem vorgebbaren Grenzwert für die NOx-Endrohremission verglichen. Vorzugsweise wird der Grenzwert als auf eine Fahrstrecke, eine Motorarbeit oder auf eine Zeit bezogene NOx-Masse vorgegeben. Weiter ist es bevorzugt, für den Grenzwert einen sich insbesondere überwiegend in Richtung kleinerer Werte erstreckenden Toleranzbereich vorzusehen.Of the NOx tailpipe emission value will now be at a predeterminable limit for the NOx tailpipe emissions compared. Preferably, the limit becomes as on a driving route, a motor work or a time related NOx mass specified. Further, it is preferable for the limit one in particular predominantly to provide a tolerance range extending to smaller values.
Es
werden nun folgende Fälle
unterschieden. Liegt im ersten Fall der NOx-Endrohremissionswert
innerhalb des vorgesehenen Toleranzbereiches bzw. entspricht er
etwa dem Grenzwert, so werden vorzugsweise keine Änderungen
von Motorbetriebsgrößen oder
von Betriebsgrößen der
Abgasnachbehandlungseinrichtung
Ist
im zweiten Fall der NOx-Endrohremissionswert größer als der Grenzwert bzw.
liegt er oberhalb des vorgesehenen Toleranzbereichs, so bedeutet
dies, dass der Abgasnachbehandlungseinrichtung
Zur
Verminderung des NOx-Rohemissionswerts übermittelt das zweite Steuergerät
Zu
Erzielung einer geänderten
NOx-Rohemission, welche dem solcherart vorgegebenen NOx-Rohemissionszielwert
entspricht, müssen
Motorbetriebsgrößen verändert werden.
Die entsprechende Vorgehensweise hierzu wird nachfolgend beispielhaft
anhand der Ermittlung für
eine Veränderung
der Motorbetriebsgrößen AGR-Rate
und Einspritzzeitpunkt für
die Kraftstoffhaupteinspritzung erläutert. Eine Veränderung
anderer, für
die NOx-Rohemission maßgeblicher
Betriebsgrößen kann
ebenfalls vorgesehen sein, wobei dafür in analoger Weise vorgegangen
wird. Zur Erläuterung
wird Bezug auf das in
In
Schließlich kann
sich als dritter Fall ein NOx-Endrohremissionswert ergeben, welcher
den Grenzwert unterschreitet bzw. unterhalb des Toleranzbereichs
für diesen
liegt. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass zu Lasten
eines vorteilhaften Motorbetriebs vergleichsweise niedrige NOx-Rohemissionswerte
vorliegen. Analog zum oben erläuterten
zweiten Fall wird auch hier ein am NOx-Umsatzvermögen der
Abgasnachbehandlungseinrichtung
Dem
solcherart vorgegebenen NOx-Rohemissionszielwert werden wie erläutert eine
Menge von zugeordneten n-Tupeln für n vorgegebene, einstellbare
und den NOx-Rohemissionswert beeinflussende Motorbetriebsgrößen, wie
beispielsweise die AGR-Rate, der Ladedruck, der Beginn der Kraftstoffhaupteinspritzung,
die Ansauglufttemperatur oder andere zugeordnet. Danach wird derjenige
n-Tupel ausgewählt,
welchem ein Mindestwert für
den Kraftstoffverbrauch oder die Kühlleistung des Verbrennungsmotors
In
den genannten Fällen
werden für
den Verbrennungsmotor
Im
Zusammenhang mit der erläuterten
Vorgehensweise ist es vorteilhaft, wenn für die einem NOx-Rohemissionszielwert
zugeordneten Motorbetriebsgrößen Einstellgrenzen
vorgegeben werden, innerhalb derer eine Veränderung vorgesehen ist. Auf diese
Weise wird vermieden, dass ein n-Tupel von Motorbetriebsgrößen ausgewählt wird,
für welchen sich
trotz Optimierung einer zugeordneten Zustandsgröße in anderer Hinsicht nachteilige
Eigenschaften des Motorbetriebs ergäben. Die entsprechende Vorgehensweise
hierbei wird anhand des in
In
dem in
Zustandsgrößen des
Verbrennungsmotors
Weiter ist es vorteilhaft, Zustandsgrößen des Motorbetriebs miteinander zu verknüpfen und eine Optimierung einer solchen verknüpften Zustandsgröße durch Extremwertbildung vorzunehmen. Beispielsweise können die Zustandsgrößen Wirkungsgrad von Motorbetrieb und Geräuschentwicklung multiplikativ oder additiv oder auf sonstige Weise miteinander verknüpft werden. In diesem Fall wird ein n-Tupel von Motorbetriebsgrößen ausgewählt, für welches sich für die verknüpfte Größe ein Extremwert ergibt. Auf diese Weise können Zielkonflikte bei der Optimierung von Zustandsgrößen des Verbrennungsmotors vermieden werden.Further it is advantageous to state variables of engine operation to connect with each other and an optimization of such a linked state variable To make extreme value. For example, the state variables can be efficient of engine operation and noise multiplicatively or additively or otherwise linked together. In this case, an n-tuple of engine operating variables is selected for which for the linked one Size gives an extreme value. That way you can Target conflicts in the optimization of state variables of the internal combustion engine be avoided.
Es
versteht sich, dass die erläuterte
Vorgehensweise nicht auf Abgasnachbehandlungseinrichtungen beschränkt ist,
welche der in
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DE102006007122A DE102006007122A1 (en) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Operating process for internal combustion engine involves reporting suitable combinations of engine operating values for preset nitrogen oxide emission value |
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