DE102006041674A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Dieselmotors - Google Patents

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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors (10), der einen Katalysator (24; 26) mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Dieselmotor (10) dann, wenn seine Drehzahl (n) steigt, ohne dabei einen Drehzahl-Schwellenwert (n_S) zu überschreiten, und seine Last (mk) größer als ein Last-Schwellenwert (mk_S) ist, so betrieben wird, dass der Dieselmotor (10) abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator (24; 26) erzeugt. Ferner wird ein Steuergerät (14) vorgestellt, das den Ablauf des Verfahrens steuert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs und ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Dabei kann der Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften aufweisende Katalysator ein Oxidationskatalysator und/oder ein NOx-Speicherkatalysator sein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die zulässigen Emissionen von Dieselmotoren werden zunehmend durch Gesetze eingeschränkt. In Straßen-Kraftfahrzeugen eingesetzte Dieselmotoren erzeugen insbesondere dann, wenn das Fahrzeug im unteren und mittleren Drehzahlbereich des Dieselmotors mit nahezu Volllast und damit nahe an der Rauchgrenze stark beschleunigt wird, vergleichsweise hohe NOx-Rohemissionen. Dies ist insbesondere in Fahrzyklen mit einem hohen Anteil von solchen starken Beschleunigungsvorgängen mit Blick auf zulässige Gesamtemissionen problematisch.
  • Die Prüfung auf Einhaltung der zulässigen Emissionen erfolgt unter definierten Betriebsdingungen in definierten Fahrzyklen auf Rollenprüfständen. Der in den USA verwendete FTP75-Fahrzyklus weist einen hohen Anteil solcher starker Beschleunigungsvorgänge auf. Gleichzeitig gibt der amerikanische Gesetzgeber gerade für diesen Zyklus sehr anspruchsvolle NOx-Grenzwerte vor. Daraus ergibt sich die Aufgabe, die NOx-Emissionen gerade in den genannten Fällen starker Beschleunigungen wirksam zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genanten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei einem Steuergerät der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.
  • Die Drei-Wege-Konvertierung mit im Mittel stöchiometrischem Kraftstoff/Luft-Gemisch und abwechselnder Erzeugung oxidierender und reduzierender Abgasatmosphären vor dem Katalysator bildet bei Ottomotoren den Stand der Technik. Für den mit Luftüberschuss arbeitenden Dieselmotor wurde die Drei-Wege-Schadstoffkonvertierung bisher nicht zur NOx-Reduktion verwendet, da HC-Anteile und CO-Anteile am Abgas des Dieselmotors am Katalysator bevorzugt mit Restsauerstoff aus dem Abgas und weniger mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden reagieren.
  • Aus diesem Grund werden bei Dieselmotoren zur NOx-Konvertierung andere Konzepte bevorzugt, die einen NOx-Speicherkatalysator oder ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) der Stickoxide aufweisen.
  • Der NOx-Speicherkatalysator speichert beim Betrieb mit Luftüberschuss, also bei oxidierender Abgasatmosphäre, emittierte Stickoxide und konvertiert die gespeicherten Stickoxide in einer reduzierenden Abgasatmosphäre unter anderem zu molekularem Stickstoff. Die oxidierende Abgasatmosphäre (Lambda größer 1) kann dabei für Zeiträume in der Größenordnung weniger Minuten aufrechterhalten werden, bevor der Dieselmotor zur Regeneration des Speicherkatalysators für eine Zeitdauer in der Größenordnung von Sekunden so betrieben wird, dass er die reduzierende Abgasatmosphäre (Lambda kleiner 1) erzeugt. Ein bekanntes Brennverfahren für den Betrieb von Dieselmotoren mit Lambdawerten kleiner als 1 sieht eine Umschaltung des Lambdawertes im quasi-stationären Betrieb des Dieselmotors vor. Dabei wird unter einem quasi-stationären Betrieb ein Betrieb verstanden, in dem sich Drehzahl und Last des Dieselmotors nur wenig ändern. Man geht so vor, weil bei quasi-stationärem Motorbetrieb die Umstellung der Luftmasse oder des Frischluftanteils einer Brennraumfüllung vom Sollwert für den Magerbetrieb (Lambda >> 1, zum Beispiel Lambda = 3) auf den Sollwert im Fetten (zum Beispiel Lambda = 0,9) ohne Rückwirkung auf das Drehmoment und das Fahrverhalten am besten bewerkstelligt werden kann. Diese Vorgehensweise, nach der ein zur Regeneration erforderlicher Betrieb mit Lambda < 1 nur unter quasi-stationären Betriebsbedingungen erfolgt, ist bei Fahrzyklen nachteilig, bei denen diese Bedingungen selten vorliegen, weil häufig stark beschleunigt wird.
  • Durch die Erfindung wird der Dieselmotor bei starken Beschleunigungen dagegen so betrieben, dass er abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator erzeugt. Als Folge ergeben sich gleichzeitig mehrere Vorteile:
    Ein erster Vorteil ist, dass die gerade in diesem Betriebsbereich in vergleichsweise großer Menge emittierten Stickoxide durch eine Drei-Wege-Konvertierung wirksam reduziert werden. Es erfolgt also eine direkte Umsetzung der relativ hohen NOx-Emissionen in diesem Betriebsbereich aufgrund der Dreiwege-Katalysator-Funktion. Dieser Vorteil ist unabhängig davon, ob das Abgasnachbehandlungssystem des Dieselmotors einen Speicherkatalysator aufweist und tritt zum Beispiel auch bei der Verwendung eines Oxidationskatalysators als Bestandteil des Abgasnachbehandlungssystems auf. Weist das Abgasnachbehandlungssystems einen Speicherkatalysator auf, ergibt sich als weiterer Vorteil die Möglichkeit, den Speicherkatalysator nebenbei ganz oder teilweise regenerieren zu können.
  • Vorteilhaft ist ferner, dass bei starken Beschleunigungen der Lambdawert der Brennraumfüllungen bereits von Lambdawerten in der Größenordnung von 2 bis 4 auf Lambdawerte in der Größenordnung von 1,1 bis 1,6 absinkt. Dies ergibt sich durch die Qualitätsregelung des Dieselmotors, bei der das Drehmoment weniger durch die Menge (Quantität) der Brennraumfüllung und mehr über den Kraftstoffanteil (Qualität) der Brennraumfüllung eingestellt wird. Hohe Drehmomentforderungen, wie sie bei starken Beschleunigungen vorliegen, führen damit zu hohen Kraftstoffanteilen und damit zu den genannten Lambdawerten in der Größenordnung von 1,1 bis 1,6, die bereits vergleichsweise nahe an den Lambdawerten liegen, bei denen sich eine reduzierende Abgasatmosphäre ergibt.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass moderne Dieselmotorsteuerungen die Luftmasse, beziehungsweise den Frischluftanteil an Brennraumfüllungen, in den für eine starke Beschleunigung charakteristischen Betriebspunkten schon nahezu optimal für Lambdawerte kleiner 1 einstellen. Daher kann die tatsächliche Einstellung auf Lambdawerte kleiner 1 durch Änderungen der Einspritzstruktur, also durch Änderungen der Menge und gegebenenfalls Änderungen der Aufteilung der Menge auf eine oder mehrere Teileinspritzungen und/oder auf Zeitpunkt(e) der Einspritzung(en)) erfolgen. Zur weiteren Reduktion der Luftmassen dienende Eingriffe ins Luftsystem sind aufgrund des schon niedrigen Lambdas weniger nötig, aber nicht ausgeschlossen.
  • Damit werden insgesamt signifikante Verbesserungen der NOx-Konvertierungsleistungen in Fahrzyklen mit häufigen Beschleunigungsphasen erzielt. Die dafür erforderlichen Eingriffe in die Steuerung des Dieselmotors ändern zwar das Verbrennungsgeräusch und die Drehmomenterzeugung, diese Änderungen werden aber bei einem Fahrerwunsch nach starker Beschleunigung erwartet und stören den Fahrer daher nicht.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
  • 1 einen Dieselmotor mit einem Abgasnachbehandlungssystem und einem Steuergerät;
  • 2 einen durch Kraftstoffmassen und Drehzahlwerte aufgespannten Betriebspunktbereich des Dieselmotors;
  • 3 zeitliche Verläufe verschiedener Betriebskenngrößen des Dieselmotors bei einem Beschleunigungsvorgang;
  • 4 ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 5 eine Ausgestaltung des Flussdiagramms aus der 4.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Im Einzelnen zeigt die 1 einen Dieselmotor 10 eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasnachbehandlungssystem 12 und einem Steuergerät 14. Das Steuergerät 14 steuert den Dieselmotor 10 u. a. so, dass er ein Drehmoment bereitstellt, das von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Betätigung eines Fahrerwunschgebers 16 angefordert wird. Ferner steuert das Steuergerät 14 den Dieselmotor 10 unter Berücksichtigung von Anforderungen des Abgasnachbehandlungssystems 12. Für diese Steueraufgaben werden dem Steuergerät 14 zusätzlich zum Signal des Fahrerwunschgebers 16 Signale weiterer Sensoren zugeführt, die Betriebskenngrößen des Dieselmotors 10 abbilden. Wesentliche Betriebskenngrößen sind in diesem Zusammenhang insbesondere die Drehzahl n des Dieselmotors 10, die von einem Drehzahlsensor 18 bereitgestellt wird, und eine Luftmasse mL, die in den Dieselmotor 10 einströmt und die von einem Luftmassenmesser 20 erfasst wird.
  • Aus der Drehzahl n und der Luftmasse mL berechnet das Steuergerät 14 u. a. Werte für Füllungen von Brennräumen des Dieselmotors 10 mit Luft. Moderne Dieselmotoren weisen darüber hinaus weitere Sensoren auf, die weitere Betriebskenngrößen wie Temperaturen, und/oder Konzentrationen von Abgasbestandteilen, und/oder Brennraumdrücke etc. erfassen. Die Aufzählung der hier angegebenen Sensoren 16, 18 und 20 ist daher nicht als abschließende Aufzählung gemeint.
  • Ferner steuert das Steuergerät 14 Stellglieder des Dieselmotors 10 an, um den Dieselmotor 10 in einer gewünschten Weise zu betreiben. Die Steuerung erfolgt insbesondere so, dass der Dieselmotor 10 das vom Fahrer gewünschte Drehmoment bereitstellt. Dazu steuert das Steuergerät 10 insbesondere die Menge der über eine Einspritzventilanordnung 22 in Brennräume des Dieselmotors 10 eingespritzten Kraftstoffs. Moderne Dieselmotoren weisen über die Einspritzventilanordnung 22 hinaus weitere Stellglieder wie Abgasrückführventile, Turbolader mit verstellbarer Turbinengeometrie, Drosselklappen zur Drosselung der Luftzufuhr, etc. auf. Während die Einspritzventilanordnung 22 einem Kraftstoffmanagement des Dieselmotors 10 zugeordnet werden kann, können die anderen genannten Stellglieder einem Luftmanagement des Dieselmotors 10 zugeordnet werden. Auch hier gilt, dass die genannten Stellglieder nicht als abschließende Aufzählung verstanden werden dürfen.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem 12 weist wenigstens einen Katalysator 24 und/oder 26 mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften auf. In der Ausgestaltung in der 1 ist der Katalysator 24 ein Oxidationskatalysator und der Katalysator 26 ein NOx-Speicherkatalysator. Andere Ausgestaltungen von Abgasnachbehandlungssystemen 12 weisen einen SCR-Katalysator hinter dem Oxidationskatalysator 24 und/oder einen Partikelfilter hinter dem Oxidationskatalysator 24 auf. Weitere Ausgestaltungen von Abgasnachbehandlungssystemen arbeiten mit Kombinationen der drei Abgasnachbehandlungssysteme, z. B. mit einer Reihenschaltung aus einem Oxidationskatalysator, einem Speicherkatalysator und einem Partikelfilter oder einer Reihenschaltung aus einem Speicherkatalysator und einem Partikelfilter. Wesentlich ist in jedem Fall, dass wenigstens ein Katalysator mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften im Abgasnachbehandlungssystem 12 vorhanden ist.
  • Der Dieselmotor 10 wird bei einer hinreichend starken Beschleunigung des Fahrzeugs, die sich bei einer entsprechenden Drehmomentanforderung durch den Fahrer im unteren und mittleren Drehzahlbereich einstellt, im Rahmen der Erfindung durch Eingriffe des Steuergeräts 14 in das Luftmanagement und/oder in das Kraftstoffmanagement so betrieben, dass der Dieselmotor 10 abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Oxidationskatalysator 24 als Ausgestaltung eines Katalysators mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften erzeugt.
  • Die Steuerung des Dieselmotors 10 durch das Steuergerät 14 erfolgt nicht nur so, dass das geforderte Drehmoment bereitgestellt wird, sondern zusätzlich so, dass sich eine möglichst effektive NOx-Konvertierung durch das Zusammenwirken der Abgase des Dieselmotors 10 mit seinem Abgasnachbehandlungssystem 12 ergibt.
  • Zur Erkennung der hinreichend starken Beschleunigungen, die als Auslösekriterium für einen Betrieb mit abwechselnd oxidierender und reduzierender Abgasatmosphäre dienen, werden in einer Ausgestaltung Betriebskenngrößen und/oder Veränderungen von Betriebskenngrößen des Dieselmotors 10 ausgewertet. In einer Ausgestaltung werden dazu Werte einer pro Brennraumfüllung eingespritzten Kraftstoffmasse mk und der Drehzahl n des Dieselmotors 10 ausgewertet. 2 zeigt eine Auftragung möglicher mk, n-Wertepaare, die im Betrieb des Dieselmotors 10 angefahren werden können und damit einen Bereich möglicher Betriebspunkte BP des Dieselmotors 10 definieren. Dabei erstreckt sich das Spektrum möglicher Drehzahlwerte von einer Leerlaufdrehzahl n_LL bis zu einer Maximaldrehzahl n_max und das Spektrum möglicher Kraftstoffmassen von einem Wert mk_min bis zu einem Wert mk_max.
  • Ferner sind in der 2 vier Betriebspunkte BP1, BP2, BP3 und BP4 hervorgehoben, die bei einem typischen Beschleunigungsvorgang nacheinander angefahren werden. Im Betriebspunkt BP1 bewegt sich das Fahrzeug mit vergleichsweise niedriger Last und einer knapp über der Leerlaufdrehzahl n_LL liegenden Drehzahl n in einem stationären Betriebszustand des Dieselmotors 10. Dann fordert der Fahrer über den Fahrerwunschgeber 16 ein erhöhtes Drehmoment an, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Zur Realisierung des erhöhten Drehmomentes erhöht das Steuergerät 14 die einzuspritzende Kraftstoffmasse mk, wobei die Drehzahl n in einer schematischen Betrachtung zunächst gleich bleibt. Nach der Einstellung der erhöhten Kraftstoffmasse mk befindet sich der Dieselmotor 10 im Betriebspunkt BP2. Hier erzeugt er ein Drehmoment, das nicht mehr zu der vergleichsweise niedrigen Drehzahl des Betriebspunktes BP1 passt, so dass das Fahrzeug beschleunigt und die Drehzahl n des Dieselmotors 10s entsprechend steigt. Wenn im Betriebspunkt BP3 die gewünschte Fahrgeschwindigkeit bei einer erhöhten Drehzahl n des Dieselmotors 10 erreicht ist, nimmt der Fahrer seine Drehmomentforderung zurück und das Steuergerät 14 stellt eine kleinere Kraftstoffmasse mk ein, mit der das Fahrzeug im Betriebspunkt BP4 stationär bei der erhöhten Drehzahl weiter fährt.
  • Die Kraftstoffmasse mk steht dabei stellvertretend für alle Größen, die eine Last des Dieselmotors 10 kennzeichnen. Anstelle der Kraftstoffmasse mk kann man z. B. auch die Größe der Drehmomentforderung für die Last verwenden. Ferner kann ein Maß für die Last auch aus Signalen eines Brennraumdrucksensors, eines Ladedrucksensors etc. abgeleitet werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine hinreichend starke Beschleunigung dann erkannt, wenn die Drehzahl n des Dieselmotors 10 steigt, ohne dabei einen Drehzahl-Schwellenwert n_S zu überschreiten und seine Last dabei größer als ein Last-Schwellenwert mk_S ist, wie es in der 2 beim Übergang von dem Betriebspunkt BP2 zu dem Betriebspunkt BP3 der Fall ist.
  • Erfindungsgemäß wird der Dieselmotor 10 bei einem solchen Übergang, der eine starke Beschleunigung kennzeichnet, so betrieben, dass er abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator 24 erzeugt.
  • Dies wird im Folgenden unter Bezug auf die 3 noch näher erläutert. Dabei zeigt die 3a einen zeitlichen Verlauf 28 der Drehzahl n beim Übergang zwischen den Betriebspunkten BP1 und BP4. Der Verlauf 30 entspricht einem korrespondierenden Drehmomentverlauf und der Verlauf 32 entspricht einem korrespondierenden Verlauf der NOx-Roh-Emissionen des Dieselmotors 10 bei diesem Übergang. Man erkennt, wie das Drehmoment von einem niedrigen Anfangswert bei einer niedrigen Anfangsdrehzahl auf einen hohen Wert steigt, wobei die Drehzahl unter Einwirkung des hohen Drehmoments zeitlich parallel ansteigt, bevor das Drehmoment auf einen weiteren Stationärwert reduziert wird, bei dem sich eine konstante, erhöhte Drehzahl einstellt. Während der zwischen den beiden stationären Zuständen erfolgenden Beschleunigung mit ansteigender Drehzahl sind auch die NOx-Roh-Emissionen des Dieselmotors 10 erhöht.
  • 3b zeigt einen korrespondierenden Verlauf 34 der Luftzahl λ (durchgezogene Linie), wie er sich bei einem bekannten Verfahren einstellt, und einen Verlauf 36 der Luftzahl λ (gestrichelte Linie), wie er bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auftritt. Dabei gibt die Luftzahl λ bekanntlich das Verhältnis von zwei Luftmengen an, wobei eine erste Luftmenge im Zähler für die Verbrennung einer bestimmten Kraftstoffmasse zur Verfügung steht und die im Nenner stehende Luftmasse der Luftmasse entspricht, die für eine stöchiometrische Verbrennung dieser Kraftstoffmasse erforderlich ist. λ-Werte größer als 1 entsprechen somit einem Luftüberschuss und führen zu einer oxidierenden Abgasatmosphäre, während λ-Werte kleiner als 1 einem Luftmangel oder Kraftstoffüberschuss entsprechen und damit zu einer reduzierenden Abgasatmosphäre führen.
  • Im Verlauf 34 bildet sich die Erhöhung der Kraftstoffmasse mk beim Übergang zwischen den Betriebspunkten BP1 und BP4 durch die Reduzierung auf λ-Werte in der Nähe von 1 ab, wobei die eingestellten λ-Werte aber permanent oberhalb der λ = 1 Linie verlaufen. Entsprechend ergibt sich beim Verlauf 34 konstant eine oxidierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator 24, bei der die erhöhten NOx-Emissionen des Verlaufs 32 aus der 3a keine direkte katalytische Umsetzung erfahren.
  • Dagegen bildet sich im Verlauf 36, der die λ = 1 Linie zeitweise unterschreitet, auch eine reduzierende Abgasatmosphäre ab, die abwechselnd mit einer oxidierenden Abgasatmosphäre erzeugt wird. Dadurch stellt sich der an sich bekannte Drei-Wege-Konvertierungseffekt ein, bei dem die erhöhten NOx-Emissionen des Verlaufs 32 aus der 3a während der starken Beschleunigung zwischen den Betriebspunkten BP1 und BP4 eine direkte katalytische Umsetzung erfahren.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Schritt 38 entspricht einem übergeordneten Hauptprogramm HP zur Steuerung des Dieselmotors 10, wie es im Steuergerät 14 abgearbeitet wird. Aus dem Schritt 38 heraus wird ein Schritt 40 erreicht, in dem überprüft wird, ob eine Last-Kenngröße, beispielsweise die Kraftstoffmasse mk, einen Schwellenwert, beispielsweise den Schwellenwert mk_S überschreitet. Ist dies nicht der Fall, kehrt das Programm in das Hauptprogramm des Schritts 38 zurück. Wird die Abfrage im Schritt 40 dagegen bejaht, wird im Schritt 42 zusätzlich überprüft, ob die Drehzahl n größer als ein Drehzahlschwellenwert n_S ist. Wenn diese Abfrage bejaht wird, zeigt dies einen Betriebspunkt mit hoher Last und hoher Drehzahl an, der nicht notwendigerweise mit einer vorübergehenden Beschleunigung verbunden ist, sondern z. B. auch bei einer Fahrt mit konstant hohem Tempo angefahren werden kann. In diesem Fall verzweigt das Programm ebenfalls zurück in das Hauptprogramm des Schritts 38.
  • Wird die Abfrage im Schritt 42 dagegen verneint, zeigt dies einen Betriebszustand mit vergleichsweise hoher Last und niedriger Drehzahl an, wie er für eine Beschleunigung typisch ist. In diesem Fall verzweigt das Programm weiter in den Schritt 44, in dem das Steuergerät 14 im Wechsel λ-Werte > 1 und < 1 einstellt, so dass der Dieselmotor 10 abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator 24 erzeugt.
  • Der Schwellenwert mk_S grenzt bevorzugt in der Nähe der Volllast liegende Betriebszustände von anderen Betriebszuständen ab. Der Schwellenwert n_S grenzt bevorzugt niedrige und mittlere Drehzahlen von höheren Drehzahlen ab. Der Schwellenwert mk_S liegt in einer Ausgestaltung bei etwa 80% des Volllast-Wertes mk_max und der Drehzahl-Schwellenwert n_S liegt in einer Ausgestaltung bei etwa 60% der Maximaldrehzahl n_max.
  • Vor dem Erzeugen der reduzierenden Abgasatmosphäre im Schritt 44 wird der λ-Wert der oxidierenden Abgasatmosphäre bevorzugt bereits auf einen Wert von λ > 1,2 verringert. Bevorzugt ist auch, dass der λ-Wert bei der Erzeugung der reduzierenden Abgasatmosphäre > 0,8 ist und bei der Erzeugung der oxidierenden Abgasatmosphäre < 1,2 bleibt. Dies ergibt vergleichsweise kleine Schwankungen des λ-Wertes beim Übergang zwischen der reduzierenden Abgasatmosphäre und der oxidierenden Abgasatmosphäre und umgekehrt. Als Folge treten auch nur Drehmomentschwankungen und Verbrennungsgeräuschschwankungen auf, die noch tolerierbar sind.
  • Ferner wird die abwechselnde Erzeugung der reduzierenden und oxidierenden Abgasatmosphäre im Schritt 44 durch Eingriffe in das Kraftstoffsystem, bzw. in das Kraftstoffmanagement des Dieselmotors 10 gesteuert. Dies kann z. B. durch eine Veränderung der Einspritzmengen mk und/oder Einspritzmuster erfolgen. Dabei ist besonders bevorzugt, dass Einspritzmengen und Einspritzmuster so verändert werden, dass Auswirkungen der Änderung der Einspritzmengen auf das Drehmoment des Dieselmotors 10 durch Auswirkungen der Änderung der Einspritzmuster auf das Drehmoment wenigstens teilweise kompensiert werden. Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, dass eine Erhöhung der Einspritzmenge zur Erzielung einer reduzierenden Abgasatmosphäre mit einer Spätverlegung des Einspritzbeginns kombiniert wird.
  • 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der ein Wechsel zwischen reduzierenden und oxidierenden Abgasatmosphären nur dann eingestellt wird, wenn das Steuergerät 14 eine Regeneration des Speicherkatalysators 26 freigibt. Dabei wird nach dem Schritt 42 in einem Schritt 43 zusätzlich überprüft, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 26 freigegeben ist. Dies ist in einer Ausgestaltung dann der Fall, wenn der Speicherkatalysator 26 zu einem bestimmten Grad mit Stickoxiden beladen ist. Dazu wird im Steuergerät ein Maß B für die Beladung gebildet und im Schritt 43 mit einem Schwellenwert B_S verglichen. Wird der Schwellenwert B_S nicht überschritten, verzweigt das Programm zurück in das Hauptprogramm des Schritts 38 und die erhöhten NOx-Roh-Emissionen des Dieselmotors 10 werden über den Umweg einer Speicherung im NOx-Speicherkatalysator 26 konvertiert. Ist die Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 26 dagegen wegen einer zu großen Beladung bereits weitgehend erschöpft, so wird die Abfrage im Schritt 43 bejaht werden, was der Freigabe einer Regeneration des Speicherkatalysators 26 entspricht. Dann schließt sich der Schritt 44 an.
  • Das abwechselnde Erzeugen der reduzierenden und oxidierenden Abgasatmosphären führt dann nicht nur zu einer direkten katalytischen Umsetzung der erhöhten NOx-Roh-Emissionen des Dieselmotors 10, sondern es bewirkt zusätzlich, dass der NOx-Speicherkatalysator 26 bei ausreichender Länge der Zeitabschnitte mit reduzierender Abgasatmosphäre ganz oder teilweise regeneriert wird. Zur Verbesserung der Regeneration sieht eine weitere Ausgestaltung vor, ein Verhältnis von reduzierenden und oxidierenden Abgasbestandteilen während der abwechselnden Erzeugung der oxidierenden und der reduzierenden Abgasatmosphäre in Abhängigkeit vom Beladungszustand B des NOx-Speicherkatalysators 26 mit Stickstoff zu steuern.
  • Das Steuergerät 14 zeichnet sich dadurch aus, dass es dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert ist, den Dieselmotor 10 nach einem der hier beschriebenen Verfahren zu steuern.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors (10), der ein Abgasnachbehandlungssystem (12) mit einem Katalysator (24; 26) mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dieselmotor (10) dann, wenn seine Drehzahl (n) steigt ohne dabei einen Drehzahl-Schwellenwert (n_S) zu überschreiten und seine Last (mk) größer als ein Last-Schwellenwert (mk_S) ist, so betrieben wird, dass der Dieselmotor (10) abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator (24; 26) erzeugt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdawert des Kraftstoff/Luft-Gemisches, mit dem der Dieselmotor (10) betrieben wird, vor dem Erzeugen einer reduzierenden Abgasatmosphäre durch Eingriffe in ein Luftsystem des Dieselmotors (10) auf einen Wert < 1,2 begrenzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdawert des Kraftstoff/Luft-Gemisches, mit dem der Dieselmotor (10) betrieben wird, bei der Erzeugung der reduzierenden Abgasatmosphäre größer als 0,8 ist und bei der Erzeugung der oxidierenden Abgasatmosphäre kleiner als 1,2 bleibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abwechselnde Erzeugung der reduzierenden Abgasatmosphäre und der oxidierenden Abgasatmosphäre durch Eingriffe in ein Kraftstoffsystem des Dieselmotors (10) gesteuert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffe in das Kraftstoffsystem durch eine Veränderung von Einspritzmengen und/oder Einspritzmustern erfolgen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Einspritzmengen und Einspritzmuster so verändert werden, dass Auswirkungen der Änderung der Einspritzmengen auf das Drehmoment des Dieselmotors (10) durch Auswirkungen der Änderungen der Einspritzmuster auf das Drehmoment wenigstens teilweise kompensiert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierende Abgasatmosphäre beim Betrieb eines Dieselmotors (10), der einen NOx- Speicherkatalysator (26) aufweist, nur dann erzeugt wird, wenn eine übergeordnete Steuerung des Dieselmotors (10) eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators (26) freigegeben hat.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb eines Dieselmotors (10), der einen NOx-Speicherkatalysator (26) aufweist, ein Verhältnis von reduzierenden und oxidierenden Abgasbestandteilen während der abwechselnden Erzeugung der oxidierenden und der reduzierenden Abgasatmosphäre in Abhängigkeit vom Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators (26) mit Stickoxiden gesteuert wird.
  9. Steuergerät (14) zum Betreiben eines Dieselmotors (10), der einen Katalysator (24; 26) mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) dazu eingerichtet ist, den Dieselmotor (10) dann, wenn seine Drehzahl (n) steigt ohne dabei einen Drehzahl-Schwellenwert (n_S) zu überschreiten, und seine Last (mk) größer als ein Last-Schwellenwert (mk_S) ist, so zu betreiben, dass der Dieselmotor (10) abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator (24; 26) erzeugt.
  10. Steuergerät (14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, den Ablauf eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8 zu steuern.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009015900A1 (de) 2009-04-01 2010-10-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine
DE102009053462A1 (de) * 2009-11-16 2011-05-19 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
DE102011018486A1 (de) * 2011-04-23 2012-10-25 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors sowie Dieselmotor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2536129B2 (ja) * 1989-02-23 1996-09-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の始動制御装置
US5622047A (en) * 1992-07-03 1997-04-22 Nippondenso Co., Ltd. Method and apparatus for detecting saturation gas amount absorbed by catalytic converter
DE19543219C1 (de) * 1995-11-20 1996-12-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009015900A1 (de) 2009-04-01 2010-10-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine
DE102009053462A1 (de) * 2009-11-16 2011-05-19 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
DE102009053462B4 (de) 2009-11-16 2022-03-17 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
DE102011018486A1 (de) * 2011-04-23 2012-10-25 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors sowie Dieselmotor

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