DE102008059698A1 - A method for operating a diesel engine with a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors (1) mit einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator (6) aufweisenden Abgasreinigungsanlage (2). Bei dem Verfahren wird ein einem Lambdawert aufweisendes Luft-Kraftstoffgemisch in einem Brennraum des Dieselmotors (1) wenigstens teilweise verbrannt und dabei entstandenes Abgas dem Stickoxid-Speicherkatalysator (6) zugeführt. Ausgehend von einem Betrieb des Dieselmotors (1) mit einem ersten Betriebsmodus, bei welchem das Luft-Kraftstoffgemisch einen ersten Lambdawert von größer als eins aufweist, wird für eine Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators (6) für den Dieselmotor (1) ein Betrieb mit einem zweiten Betriebsmodus eingestellt, bei welchem das Luft-Kraftstoffgemisch einen zweiten Lambdawert von kleiner als eins aufweist. Unmittelbar vor dem Einstellen des zweiten Betriebsmodus wird eine Betriebsmodus-Übergangsphase eingeschoben, in welcher der Dieselmotor (1) in einem dritten Betriebsmodus betrieben wird, bei welchem für das Luft-Kraftstoffgemisch ein dritter Lambdawert eingestellt wird, der niedriger als im ersten Betriebsmodus ist und geringfügig über eins liegt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im dritten Betriebsmodus ein in Bezug auf den Lambdawert des Luft-Kraftstoffgemisches geregelter Betrieb des Dieselmotors (1) derart erfolgt, dass mittels eines stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator (6) in der Abgasreinigungsanlage (2) angeordneten Lambdasensors (9) ein Abgas-Lambdawert ...The invention relates to a method for operating a diesel engine (1) with an exhaust gas purification system (2) having a nitrogen oxide storage catalytic converter (6). In the method, a lambda value-containing air-fuel mixture in a combustion chamber of the diesel engine (1) is at least partially burned and thereby resulting exhaust gas to the nitrogen oxide storage catalyst (6). Starting from an operation of the diesel engine (1) with a first operating mode in which the air-fuel mixture has a first lambda value of greater than one, for a regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst (6) for the diesel engine (1) is operated with a set second operating mode in which the air-fuel mixture has a second lambda value of less than one. Immediately before setting the second mode of operation, an operating mode transition phase is entered, in which the diesel engine (1) is operated in a third operating mode, in which a third lambda value is set for the air-fuel mixture, which is lower than in the first operating mode and slightly is above one. According to the invention, in the third operating mode, a controlled operation with respect to the lambda value of the air-fuel mixture of the diesel engine (1) takes place in such a way that by means of a lambda sensor (9) arranged downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter (6) in the exhaust gas purification system (2). an exhaust lambda value ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors mit einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisenden Abgasreinigungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Dieselmotor mit einer Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for operating a diesel engine with a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system according to the preamble of claim 1 and a Diesel engine with a control device for implementation of the procedure.
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors mit einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisenden Abgasreinigungsanlage anzugeben, welches eine zuverlässige und reproduzierbare Einstellung des Lambdawerts insbesondere bei der Durchführung einer Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators ermöglicht. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, einen Dieselmotor mit einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisenden Abgasreinigungsanlage anzugeben, welcher auf apparativ einfache Weise die effiziente Durchführung einer Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators ermöglicht.task The invention is a method for operating a diesel engine with a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system indicate which is a reliable and reproducible Adjustment of lambda value, especially during execution a regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst allows. It is another object of the invention to provide a diesel engine with a a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system specify which, in a simple manner, the efficient implementation a regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst allows.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Dieselmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.These Tasks are performed by a method having the features of the claim 1 and solved by a diesel engine with the features of claim 16.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit einem Dieselmotor, in dessen einzelnem oder mehreren Brennräumen ein einen Lambdawert aufweisendes Luft-Kraftstoffgemisch wenigstens teilweise verbrannt wird und dabei entstandenes Abgas dem Stickoxid-Speicherkatalysator zugeführt wird. Ausgehend von einem Betrieb des Dieselmotors mit einem ersten Betriebsmodus, bei welchem das Luft-Kraftstoffgemisch einen ersten Lambdawert von größer als eins aufweist, wird für eine Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators für den Dieselmotor ein Betrieb mit einem zweiten Betriebsmodus eingestellt, bei welchem das Luft-Kraftstoffgemisch einen zweiten Lambdawert von kleiner als eins aufweist. Unmittelbar vor dem Einstellen des zweiten Betriebsmodus wird eine Betriebsmodus-Übergangsphase eingeschoben, in welcher der Dieselmotor in einem dritten Betriebsmodus betrieben wird, bei welchem für das Luft-Kraftstoffgemisch ein dritter Lambdawert eingestellt wird, der niedriger als im ersten Betriebsmodus ist und geringfügig über eins liegt. Erfindungsgemäß erfolgt im dritten Betriebsmodus ein in Bezug auf den Lambdawert des Luft-Kraftstoffgemisches geregelter Betrieb des Dieselmotors derart, dass mittels eines stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator in der Abgasreinigungsanlage angeordneten Lambdasensors ein Abgas-Lambdawert erfasst und als Regelgröße zur geregelten Einstellung eines vorgebbaren Sollwerts für den dritten Lambdawert verwendet wird.The inventive method works with a Diesel engine, in its single or multiple combustion chambers a lambda value having air-fuel mixture at least Partially burned and thereby resulting exhaust gas to the nitrogen oxide storage catalyst is supplied. Starting from an operation of the diesel engine with a first mode of operation in which the air-fuel mixture has a first lambda value greater than one, is for a regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst set for the diesel engine an operation with a second operating mode, in which the air-fuel mixture has a second lambda value of less than one. Immediately before setting the second mode of operation becomes an operation mode transition phase inserted, in which the diesel engine in a third mode of operation is operated, wherein for the air-fuel mixture a third lambda value is set, which is lower than in the first operating mode is and is slightly above one. According to the invention in the third operating mode with respect to the lambda value of the air-fuel mixture controlled operation of the diesel engine such that by means of a downstream arranged by the nitrogen oxide storage catalyst in the emission control system Lambda sensor detected an exhaust gas lambda value and as a controlled variable for the regulated setting of a predefinable setpoint for the third lambda value is used.
Der Sollwert für den dritten Lambdawert in der erfindungsgemäß vorgesehenen Betriebsmodus-Übergangsphase liegt typischerweise in einem Bereich von 1,01 bis 1,10, vorzugsweise 1,02 bis 1,06 und besonders bevorzugt bei etwa 1,03 und damit relativ nahe an dem bei der eigentlichen Regeneration eingestellten zweiten Lambdawert von etwa 0,95. Damit ist in der Betriebsmodus-Übergangsphase eine Einstellung von den Betrieb des Dieselmotors bestimmenden Motorbetriebsgrößen auf Werte möglich, wie sie zumindest annähernd auch in der unmittelbar nachfolgenden Betriebsphase im zweiten Betriebsmodus für einen mit fettem Luft-Kraftstoffverhältnis betriebenen Dieselmotor benötigt werden. Die erfindungsgemäß durchgeführte Betriebsmodus-Übergangsphase dient somit einer stabilen Einstellung von für fetten Motorbetrieb erforderlichen Motorbetriebsparametern, wobei jedoch noch ein schwach magerer Motorbetrieb stattfindet.Of the Reference value for the third lambda value in the inventively provided Operating mode transition phase is typically within a range from 1.01 to 1.10, preferably 1.02 to 1.06, and more preferably at about 1.03, and thus relatively close to that at the actual Regeneration set second lambda value of about 0.95. In order to is a setting in the operation mode transition phase from the operation of the diesel engine determining engine operating variables values possible, as at least approximate also in the immediately following operating phase in the second operating mode for one with a rich air-fuel ratio operated diesel engine needed. The inventively carried out Operating mode transition phase thus serves a stable Adjustment of engine operating parameters required for rich engine operation, however, still a weak lean engine operation takes place.
Somit ist auf vorteilhafte Weise eine Annäherung an die prinzipbedingt bei einem Dieselmotor schwierig einzustellenden Bedingungen für einen fetten Motorbetrieb ermöglicht. Der nachfolgende Übergang in den zweiten Betriebsmodus erfordert lediglich geringe Veränderungen eines oder mehrerer Motorbetriebsgrößen und kann somit vereinfacht dargestellt werden. Vorzugsweise wird die Betriebsmodus-Übergangsphase mit einem nur geringfügig oberhalb von eins liegenden Lambdawert nur solange aufrechterhalten, als es zur Einstellung stabiler Bedingungen erforderlich ist. Typischerweise liegt diese Zeitspanne im niedrigen einstelligen Sekundenbereich. Vorzugsweise wird nach etwa zwei bis fünf Sekunden der Betrieb des Dieselmotors vom dritten Betriebsmodus auf den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet.Thus, it is advantageously possible to approximate the conditions that are inherently difficult to set in a diesel engine for rich engine operation. The subsequent transition to the second operating mode requires only slight changes of one or more engine operating variables and can thus be simplified. Preferably, the operating mode transition phase is maintained with a lambda value only slightly above one, only as long as it is necessary to set stable conditions. Typically, this time is in the low single-digit second range. Preferably, after about two to five seconds, the operation of the diesel engine from the third mode of operation to the second mode of operation switched.
Insbesondere ist aufgrund des in der schwach mageren Betriebsmodus-Übergangsphase im dritten Betriebsmodus erfindungsgemäß vorgesehenen lambdageregelten Motorbetriebs eine besonders zuverlässige und genaue Einstellung des Motorbetriebs ermöglicht. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass in der Betriebsmodus-Übergangsphase der zur Lambdaregelung herangezogene, stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordnete Lambdasensor einen den Lambdawert des im Dieselmotor verbrannten Luft-Kraftstoffgemisches sehr genau entsprechenden Messwert liefert, da im vorhergehenden ersten Betriebsmodus ebenfalls ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch eingestellt war. Da der erste Betriebsmodus über längere Zeit, typischerweise im Bereich von 10 Sekunden bis mehrere Minuten, eingestellt war, sind den Abgas-Lambdawert beeinflussende Effekte des Stickoxid-Speicherkatalysators abgeklungen.Especially is due to in the weak lean operating mode transition phase in third operating mode provided according to the invention lambda-controlled engine operation a particularly reliable and allows accurate adjustment of engine operation. there the insight is exploited that in the operating mode transition phase the used for lambda control, downstream of the nitrogen oxide storage catalyst arranged lambda sensor a the lambda value of the diesel engine burned air-fuel mixture very accurately corresponding reading supplies, since in the previous first operating mode also a lean Air-fuel mixture was set. Because the first operating mode over longer time, typically in the range of 10 seconds was set to several minutes, are the exhaust lambda value influencing Decayed effects of the nitrogen oxide storage catalyst.
Im Sinne der Erfindung ist als Stickoxid-Speicherkatalysator ein Abgasreinigungselement zu verstehen, welches auf einem inerten, vorzugsweise in Wabenkörperbauform ausgeführten Träger eine katalytische Beschichtung mit der Fähigkeit zur Einspeicherung von Stickoxiden aufweist. Die entsprechende Speicherkomponente kann eine Alkali- oder eine Erdalkaliverbindung wie beispielsweise Barium-Carbonat sein. Diese entzieht oxidierend wirkendem Abgas mit einem Lambdawert von größer als eins Stickoxide (NOx) sowie Schwefeloxide (SOx) unter Bildung von festem Barium-Nitrat bzw. Barium-Sulfat. Aufgrund der damit verbundenen Materialerschöpfung werden von Zeit zu Zeit Regenerationen des Stickoxid-Speicherkatalysators notwendig, in denen gespeicherte NOx bzw. SOx wieder entfernt werden und die Speicherfähigkeit wieder hergestellt wird. Eine Regeneration geschieht dadurch, dass für eine gewisse Zeit reduzierend wirkendes Abgas zugeführt wird. Dabei können sich Nitrate bzw. Sulfate unter Freisetzung der entsprechenden Oxide zersetzen. Wieder freigesetzte NOx werden von den im Abgas vorhandenen Reduktionsmitteln (H2, CO und HC) an der auf dem Stickoxid-Speicher katalysator vorhandenen katalytisch wirksamen Beschichtungskomponente zu unschädlichem Stickstoff (N2) sowie zu Ammoniak (NH3) reduziert.For the purposes of the invention is to be understood as a nitrogen oxide storage catalyst, an exhaust gas purification element having on an inert, preferably executed in honeycomb body support a catalytic coating with the ability to store nitric oxides. The corresponding storage component may be an alkali or alkaline earth compound such as barium carbonate. This removes oxidizing exhaust gas with a lambda value of greater than one nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) to form solid barium nitrate or barium sulfate. Due to the associated material exhaustion regenerations of the nitrogen oxide storage catalyst are necessary from time to time, in which stored NOx or SOx are removed again and the storage capacity is restored. A regeneration happens in that for a certain time reducing exhaust gas is supplied. In this case, nitrates or sulfates can decompose to release the corresponding oxides. Re-released NOx are reduced by the present in the exhaust reducing agents (H 2 , CO and HC) on the catalytic converter on the nitrogen oxide storage catalytically active coating component to harmless nitrogen (N 2 ) and ammonia (NH 3 ).
Unter einem Lambdawert wird hier wie üblich das Stöchiometrie-Verhältnis aus dem Gehalt des Sauerstoffs und dem Gehalt an Kraftstoff bzw. an reduzierenden Bestandteilen in dem dem Motor zugeführten Luft-Kraftstoffgemisch bzw. im Abgas verstanden. Bei einem Lambdawert von größer als eins liegt ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch bzw. Abgas mit einem Überschuss an Sauerstoff vor, während bei einem Lambdawert von kleiner als eins ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch bzw. Abgas mit einem Überschuss an Reduktionsmitteln vorliegt.Under a lambda value is here as usual the stoichiometric ratio from the content of the oxygen and the content of fuel or at reducing components in the engine supplied Air-fuel mixture or in the exhaust gas understood. At a lambda value greater than one is a lean air-fuel mixture or exhaust gas with an excess of oxygen before, while at a lambda value of less than one, a rich air-fuel mixture Exhaust gas is present with an excess of reducing agents.
Typischerweise werden Luft und Kraftstoff den Brennräumen des vorzugsweise nach dem 4-Takt-Verfahren arbeitenden, mehrzylindrig ausgeführten Dieselmotors auf getrennten Wegen zugeführt und verbrennen in den Brennräumen unter Abgabe von mechanischer Arbeit. Die Verbrennung kann je nach Brennverfahren mehr oder weniger vollständig verlaufen. Zur Entfernung von Schadstoffen aus dem Abgas kann die vorgesehene Abgasreinigungsanlage neben dem Stickoxid-Speicherkatalysator weitere filterwirksame und/oder katalytisch wirksame Komponenten aufweisen. Ferner weist die Abgasreinigungsanlage Sensoren zur Erfassung von Abgas-Kenngrößen wie Temperatur und Zusammensetzung auf.typically, Air and fuel are the combustion chambers of the preferably operating on the 4-stroke process, multi-cylinder running Diesel engines supplied on separate ways and burn in the combustion chambers with release of mechanical work. The combustion can be more or less complete depending on the combustion process run. To remove pollutants from the exhaust gas, the planned emission control system next to the nitrogen oxide storage catalyst further filter-effective and / or catalytically active components exhibit. Furthermore, the emission control system has sensors for detection of exhaust gas parameters such as temperature and composition on.
Der Lambdawert des Verbrennungsabgases ist unmittelbar nach Ausstoß aus dem Brennraum oder den Brennräumen gleich dem des Luft-Kraftstoffgemisches. Durch Einwirkung einer Abgasreinigungskomponente, insbesondere durch Umwandlung, Speicherung und/oder Freisetzung von Abgasbestandteilen, kann jedoch eine Veränderung des Lambdawertes auftreten. Weiterhin kann eine Veränderung des Lambdawertes durch Zufuhr von Luft oder Brennstoff aus motorexternen Quellen zum Abgas vorgesehen sein. Falls der Klarheit halber erforderlich, wird nachfolgend explizit von einem Abgas-Lambdawert gesprochen. Der Lambdawert des den Brennräumen des Motors zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches wird, wo der Klarheit dienlich, nachfolgend auch als Motor-Lambdawert bezeichnet. Obschon nicht zwangsläufig darauf beschränkt, wird nachfolgend davon ausgegangen, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Veränderung des Lambdawertes von dem Stickoxid-Speicherkatalysator zugeführtem Abgas ausschließlich oder nahezu ausschließlich durch eine Veränderung des Motor-Lambdawertes herbeigeführt wird.Of the Lambda value of the combustion exhaust gas is off immediately after discharge the combustion chamber or combustion chambers equal to the air-fuel mixture. By the action of an exhaust gas purification component, in particular by Conversion, storage and / or release of exhaust components, However, a change in the lambda value can occur. Furthermore, a change in the lambda value by Supply of air or fuel from off-engine sources to the exhaust be provided. If necessary for the sake of clarity, will be described below explicitly spoken by an exhaust lambda value. The lambda value of the Combustion chambers of the engine supplied air-fuel mixture is, where the clarity is useful, hereinafter also as engine lambda value designated. Although not necessarily limited to is assumed below that in the inventive Method is a change in the lambda value of the nitrogen oxide storage catalyst supplied exhaust exclusively or almost exclusively caused by a change in the engine lambda value becomes.
Da der Stickoxid-Speicherkatalysator typischerweise eine Speicherwirkung in Bezug auf Sauerstoff und/oder Reduktionsmitteln aufweist, liegen insbesondere bei einem Wechsel des Motor-Lambdawerts von größer als eins nach kleiner als eins (oder umgekehrt) vorübergehend stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators vom Motor-Lambdawert abweichende Abgas-Lambdawerte vor. Zu deren Erfassung ist ein so genannter Lambdasensor vorgesehen, der in einer für den Fachmann geläufigen Form, etwa als binäre oder kontinuierliche Lambdasonde oder auch als NOx-Sensor mit Lambda-Sensitivität ausgebildet sein kann.There the nitrogen oxide storage catalyst typically has a storage effect with respect to oxygen and / or reducing agents are in particular when changing the engine lambda value of greater as one to less than one (or vice versa) temporarily downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter deviating from the engine lambda value Exhaust lambda values before. For their detection is a so-called lambda sensor provided in a familiar to the expert Shape, as a binary or continuous lambda probe or Also designed as a NOx sensor with lambda sensitivity can be.
Gemäß der Erfindung ist ein geschlossener Regelkreis vorgesehen, in welchem speziell bei einem Betrieb des Dieselmotors im dritten Betriebsmodus mittels des Lambdasensors stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator Abgas-Lambdawerte laufend oder in kurzer Folge abgetastet erfasst, und als Regelgröße zurückgekoppelt werden. Im Regelkreis erfolgt ein Vergleich mit einem vorgebbaren Sollwert und ein Regler des Regelkreises regelt den Motor-Lambdawert derart ein, dass die Abweichung des vom Lambdasensor erfassten Lambdawertes vom Sollwert für den dritten Lambdawert wenigstens annähernd Null wird. Der Regler kann in jeder dem Fachmann geläufigen Ausführung, wie beispielsweise einem PI oder PID-Regler gestaltet sein. Der Regler kann hardware- und/oder software-implemetiert ausgeführt sein.According to the invention, a closed loop is provided in which, especially during operation of the diesel engine in the third operating mode by means of the lambda sensor downstream of the sticko xid storage catalytic converter Exhaust gas lambda values recorded continuously or in quick succession, and fed back as a controlled variable. In the control loop, a comparison is made with a predefinable desired value and a controller of the control loop adjusts the engine lambda value in such a way that the deviation of the lambda value detected by the lambda sensor from the desired value for the third lambda value becomes at least approximately zero. The controller can be designed in any known to those skilled execution, such as a PI or PID controller. The controller may be hardware and / or software implemented.
In Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt im zweiten Betriebsmodus in Bezug auf den Lambdawert des Luft-Kraftstoffverhältnisses ein ungeregelter Betrieb des Dieselmotors. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass während der eigentlichen Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators während des zweiten Betriebsmodus von diesem im Abgas enthaltene reduzierende Bestandteile zur NOx- oder SOx-Reduktion verwendet und damit aus dem Abgas entfernt werden. Aus diesem Grund wird von dem stromab angeordneten Lambdasensor ein Abgas-Lambdawert erfasst, der zumindest solange nicht mit dem Motor-Lambdawert übereinstimmt, wie ein merklicher Verbrauch der reduzierenden Abgasbestandteile erfolgt. Als Folge hiervon verharrt der Abgas-Lambdawert annähernd bei dem stöchiometrischen Wert von eins solange die Entfernung insbesondere gespeicherter Stickoxide noch nicht vollständig ist, obwohl der eingestellte Motor-Lambdawert niedriger ist. Der stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator gemessene Abgas-Lambdawert wird in diesem Fall nicht als Regelgröße zur Einstellung des Motor-Lambdawerts herangezogen.In Embodiment of the method takes place in the second operating mode in Reference to the lambda value of the air-fuel ratio an unregulated operation of the diesel engine. This takes into account the fact worn that during the actual regeneration of the Nitrogen oxide storage catalyst during the second operating mode from this reducing element contained in the exhaust gas to the NOx or SOx reduction and thus removed from the exhaust gas. For this reason, from the downstream arranged lambda sensor detected an exhaust gas lambda value, at least as long as not with the Engine lambda value coincides as a noticeable consumption the reducing exhaust gas components takes place. As a result of this persists the exhaust gas lambda value is approximately at the stoichiometric Value of one as long as the distance is stored in particular Nitrogen oxides is not complete, although the set Engine lambda value is lower. The downstream of the nitrogen oxide storage catalyst Measured exhaust lambda value in this case is not considered a controlled variable used for setting the engine lambda value.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird für den zweiten Lambdawert ein Sollwert vorgegeben und im zweiten und im dritten Betriebsmodus erfolgt eine Vorsteuerung einer den Lambdawert des Luft-Kraftstoffgemisches beeinflussenden Motorbetriebsgröße als Stellgröße derart, dass durch die Vorsteuerung der zweite und der dritte Lambdawert ihren jeweils vorgesehenen Sollwert wenigstens annähernd erreichen.In Another embodiment of the method is for the second Lambda value a setpoint given and in the second and in the third Operating mode is a pilot control of the lambda value of the air-fuel mixture influencing engine operating variable as manipulated variable in such a way that the pilot control activates the second and third lambda values their respective intended setpoint at least approximately to reach.
Vorzugsweise werden im zweiten und im dritten Betriebsmodus eine Mehrzahl von Motorbetriebsgrößen vorgesteuert eingestellt, wobei die Vorsteuerwerte bevorzugt in einem Speicher abrufbar vorgehalten sind. Die vorgesteuert eingestellten Motorbetriebsgrößen müssen dabei nicht notwendigerweise alle als Stellgrößen im regelungstechnischen Sinn für die im dritten Betriebsmodus durchgeführte Lambdaregelung wirksam sein.Preferably In the second and third operating modes, a plurality of Motor operating variables pre-set, wherein the pre-control values preferably held retrievable in a memory are. The pilot-operated motor operating variables not necessarily have all as manipulated variables in the regulatory sense of the third operating mode performed lambda control be effective.
Die abgerufenen und eingestellten Vorsteuerwerte sind bevorzugt dem jeweiligen Betriebspunkt des Dieselmotors in Bezug auf Last und Drehzahl zugeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, bereits im dritten Betriebsmodus mit schwach magerem Luft-Kraftstoffverhältnis wesentliche, die Kraftstoffverbrennung in dem Brennraum bestimmende Motorbetriebsgrößen auf Werte einzustellen, wie sie für den Fettbetrieb im zweiten Betriebsmodus erforderlich sind. Auf diese Weise wird das Brennverfahren bereits in der Betriebsmodus-Übergangsphase entsprechend den Erfordernissen für die wenigstens teilweise Verbrennung eines fetten Luft-Kraftstoffgemisches im nachfolgenden zweiten Betriebsmodus eingestellt. Der Übergang in den zweiten Betriebsmodus erfordert demgemäß lediglich geringfügige Änderungen und kann somit zuverlässig und präzise erfolgen.The retrieved and adjusted pre-control values are preferred to respective operating point of the diesel engine with respect to load and Assigned speed. In particular, it is provided already in the third Operating mode with low lean air-fuel ratio essential determining fuel combustion in the combustion chamber Set engine operating variables to values such as they are required for rich operation in the second operating mode are. In this way, the combustion process is already in the operation mode transition phase according to the requirements for the at least partially Combustion of a rich air-fuel mixture in the following second operating mode set. The transition to the second mode of operation accordingly only requires minor changes and thus can be reliable and done precisely.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Vorsteuerung als adaptive Vorsteuerung derart ausgelegt, dass ein adaptiv veränderbarer, die Stellgröße beeinflussender Korrekturwert vorgesehen ist. Der Korrekturwert kann als multiplikativ oder additiv auf die Stellgröße zur Einstellung des zweiten und/oder des dritten Lambdawerts einwirkender Korrekturwert ausgebildet sein. Der Korrekturwert ist somit als adaptiv veränderbarer Lernwert ausgebildet, der anhand festgestellter Regelabweichungen bei Bedarf so angepasst wird, dass die Vorsteuerung die Regelabweichung ausgleichen kann. Infolge der adaptiv ausgeführten Vorsteuerung können insbesondere zeitlich gering veränderliche Störgrößen effektiv ausgeglichen werden, da ein Reglereingriff zum Ausgleich der Störgrößen minimiert und damit ein Ausregeln sehr rasch und mit geringsten Einschwingvorgängen erfolgen kann.In Another embodiment of the method is the feedforward control as adaptive Pilot control designed such that an adaptively changeable, the manipulated variable influencing correction value provided is. The correction value may be multiplicative or additive to the Manipulated variable for setting the second and / or be formed of the third lambda value acting correction value. The correction value is thus as an adaptively changeable learning value trained on the basis of established control deviations as needed is adjusted so that the feedforward offset the control deviation can. Due to the adaptive feedforward control can especially temporally small variable disturbances be effectively balanced, as a regulator intervention to compensate minimizes the interference and thus a Balancing very quickly and with the least transients can be done.
Es ist vorgesehen, dass der gegebenenfalls zuvor neu gelernte Korrekturwert bei einem Übergang von einem lambdageregelten Betrieb im dritten Betriebsmodus der Betriebs modus-Übergangsphase auf den unmittelbar nachfolgenden Motorbetrieb im zweiten Betriebsmodus mit reinem Vorsteuerbetrieb übernommen wird. Infolge der adaptiven Vorsteuerung kann die vergleichsweise kleine Lambdaänderung von etwa 1,03 auf 0,95 sehr präzise vollzogen werden. Hingegen wäre ein direkter Sprung unter Verzicht auf die erfindungsgemäß ausgeführte Betriebsmodus-Übergangsphase vom typischerweise vergleichsweise hohen ersten Lambdawert auf den fetten zweiten Lambdawert ungleich störungsanfälliger und ungenauer.It is provided that the possibly previously learned correction value at a transition from a lambda controlled operation in third mode of operation mode transition phase on the immediately following engine operation in the second operating mode is taken over with pure pre-tax operation. As a result of adaptive pilot control can the relatively small lambda change from about 1.03 to 0.95 can be performed very precisely. On the other hand would be a direct jump waiving the inventively executed Operating mode transition phase of typically comparatively high first lambda value on the fat second lambda value unequal more susceptible to errors and inaccurate.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird im zweiten und im dritten Betriebsmodus eine Vorsteuerung einer Gesamteinspritzmenge von in einem Arbeitszyklus in den Brennraum des Dieselmotors einzuspritzendem Kraftstoff derart vorgenommen, dass nach Maßgabe eines von einer Luftmassenmesseinrichtung ermittelten, zur wenigstens teilweisen Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches dem Dieselmotor zugeführten Luftmassenstroms der zweite und der dritte Lambdawert ihren jeweils vorgesehenen Sollwert wenigstens annähernd erreichen. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der von der Luftmassenmesseinrichtung ermittelte Luftmassenstrom als Regelgröße zur geregelten Einstellung eines vorgebbaren Luftmassenstrom-Sollwerts herangezogen wird. Vorzugsweise ist zur Regelung des Luftmassenstroms ein separater Regelkreis vorgesehen. Auf diese Weise werden die Einstellungen von Luftmassenstrom und Gesamteinspritzmenge als die das Luft-Kraftstoffverhältnis bestimmenden Größen regelungstechnisch entkoppelt. Von der Luftmassenmesseinrichtung wird ein typischerweise hochgenauer Messwert für den tatsächlichen Luftmassenstrom geliefert, so dass mit der entsprechend eingestellten Gesamteinspritzmenge der Motor-Lambdawert ebenfalls sehr präzise eingestellt werden kann.In a further embodiment of the method, in the second and in the third operating mode, a pilot injection of a total injection quantity of fuel injected into the combustion chamber of the diesel engine in one working cycle is carried out in such a way that the diesel engine is supplied to at least partial combustion of the air-fuel mixture in accordance with an air mass measuring device Air mass flow of the second and third lambda values at least approximately reach their respective intended setpoint. In this case, it is particularly preferred if, in a further embodiment of the method according to the invention, the air mass flow determined by the air mass measuring device is used as a controlled variable for the controlled setting of a predefinable air mass flow setpoint. Preferably, a separate control loop is provided for controlling the air mass flow. In this way, the settings of air mass flow and total injection quantity as the air-fuel ratio determining quantities are decoupled control technology. The air mass measuring device typically delivers a highly accurate measured value for the actual air mass flow, so that the engine lambda value can also be set very precisely with the correspondingly set total injection quantity.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die Gesamteinspritzmenge eine in einer Haupteinspritzung eingespritzte Hauptspritzmenge und eine in einer auf die Haupteinspritzung folgenden Nacheinspritzung eingespritzte Nacheinspritzmenge. Die Haupteinspritzmenge wird vorzugsweise in einem Kurbelwinkelbereich von etwa 10 Grad vor dem oberen Totpunkt bis etwa 10 Grad nach dem oberen Totpunkt in den Brennraum gespritzt, während die Nacheinspritzmenge bevorzugt in einem Kurbelwinkelbereich von etwa 15 Grad bis etwa 45 Grad nach dem oberen Totpunkt im Arbeitstakt in den Brennraum gespritzt wird. Durch die Nacheinspritzung ist auf wirksame Weise eine die Leistungsabgabe bzw. Drehmomentabgabe des Dieselmotors wenig oder gar nicht beeinflussende Anreicherung bzw. Anfettung des Luft-Kraftstoffgemisches ermöglicht. Bevorzugt ist zur Verbesserung des Brennverlaufs eine der Haupteinspritzung zeitlich vorgelagerte Voreinspritzung im Verdichtungstakt vorgesehen. Besonders bevorzugt werden zwei Voreinspritzungen in kurzem Abstand durchgeführt. Die entsprechenden Voreinspritzmenge wird bevorzugt in einem Kurbelwinkelbereich von 25 Grad bis 15 Grad vor dem oberen Totpunkt eingespritzt.In Another embodiment of the method comprises the total injection quantity a main injection amount injected in a main injection, and one in a post-injection following the main injection injected post injection quantity. The main injection amount is preferably in a crank angle range of about 10 degrees before top dead center sprayed into the combustion chamber to about 10 degrees after top dead center, while the post-injection amount is preferably in a crank angle range from about 15 degrees to about 45 degrees after top dead center in the power stroke is injected into the combustion chamber. Due to the post-injection is on Effectively a the output or torque output of the Diesel engines little or no influence enrichment or Enrichment of the air-fuel mixture allows. Prefers is one of the main injection to improve the combustion process temporally upstream pilot injection provided in the compression stroke. Particularly preferred are two pilot injections at a short distance carried out. The corresponding pilot injection quantity is preferably in a crank angle range of 25 degrees to 15 degrees injected at top dead center.
Im Zusammenhang mit der Aufteilung der Gesamteinspritzmenge auf wenigstens eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung ist es besonders bevorzugt, wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens die Nacheinspritzmenge als Stellgröße zur Einstellung der Sollwerte für den zweiten und/oder dritten Lambdawert verwendet wird. Bevorzugt bleiben, abgesehen von einer erhöhten Nacheinspritzmenge, beim Übergang vom dritten Betriebsmodus auf den zweiten Betriebsmodus alle oder zumindest die meisten anderen Motorbetriebsgrößen unverändert bestehen. Die Gemisch-Anfettung beim Übergang vom dritten Lambdawert auf den zweiten Lambdawert wird somit bevorzugt ausschließlich durch eine Erhöhung der Nacheinspritzmenge bewerkstelligt.in the Related to the distribution of the total injection quantity to at least a main injection and a post-injection is special preferred, if in a further embodiment of the method, the Nacheinspritzmenge as manipulated variable for setting the setpoints for the second and / or third lambda value is used. Prefers remain, except for an increased post injection quantity, in the transition from the third mode of operation to the second Operating mode all or at least most other engine operating variables unchanged. The mixture enrichment at the transition from the third lambda value to the second lambda value is thus preferred exclusively by an increase in the post-injection quantity accomplished.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird im dritten Betriebsmodus eine Abweichung von dem sich infolge der Vorsteuerung ergebenden Abgas-Lambdawert und dem Sollwert für den dritten Lambdawert ermittelt und erforderlichenfalls wird der adaptiv veränderbare Korrekturwert derart verändert, dass die Abweichung ein wenigstens annähernd vernachlässigbares Ausmaß annimmt. Ein Lernen bzw. eine Adaption des Korrekturwertes erfolgen somit während der Betriebsmodus-Übergangsphase beim Betrieb des Dieselmotors im dritten Betriebsmodus, wobei ein jeweils neu gelernter Korrekturwert in einen auslesbaren Speicher geschrieben wird und bei der nächsten Einstellung des dritten Betriebsmodus wieder ausgelesen wird. Bevorzugt sind vorbestimmte Freigabebedingungen, wie beispielsweise ein Unterschreiten einer vorgebbaren Maximal-Last und/oder eines Maximalwertes für Drehzahlschwankungen sowie eine Abwesenheit eines Schubbetriebs, für die Durchführung einer Adaption vorgesehen. Liegen die Freigabebedingungen nicht vor, so wird die Adaption bzw. das Lernen des Korrekturwerts nicht durchgeführt bzw. abgebrochen. In diesem Fall wird der dritte Lambdawert ungeregelt, jedoch vorgesteuert auf der Basis des seither gültigen Korrekturwerts eingestellt. Die Übernahme eines neu gelernten Korrekturwertes unterbleibt vorzugsweise, wenn die Abweichung zum seither gültigen Korrekturwert ein vorgebbares Mindestmaß unterschreitet oder ein vorgebbares Höchstmaß überschreitet. Durch diese Maßnahmen wird ein zu häufiges oder fehlerhaftes Lernen des Korrekturwertes verhindert.In Further embodiment of the method is in the third mode of operation a deviation from that resulting from the pilot control Exhaust lambda value and the setpoint for the third lambda value determined and, if necessary, the adaptively changeable Correction value changed such that the deviation at least approximately negligible extent. Learning or adaptation of the correction value thus takes place during the operation mode transition phase during operation of the diesel engine in the third mode of operation, with a newly learned correction value is written in a readable memory and at the next Setting the third operating mode is read out again. Prefers are predetermined release conditions, such as falling below a predefinable maximum load and / or a maximum value for Speed fluctuations and an absence of a pushing operation, intended for carrying out an adaptation. If the release conditions are not available, then the adaptation or the learning of the correction value is not performed or aborted. In this case, the third lambda value is unregulated, but pre-controlled adjusted on the basis of the since then valid correction value. The takeover a newly learned correction value is preferably omitted when the deviation from the correction value valid since then can be specified Minimum value or exceeds a predefinable maximum. These measures will be too frequent or erroneous learning of the correction value prevented.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist ein Motorbetriebskennfeld vorgesehen, welches Kennfeldbereiche vorgebbarer Größe aufweist, denen jeweils ein Korrekturwert zugeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Motorbetriebskennfeld um ein Last- Drehzahlkennfeld. Eine zuverlässige Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators mit einer genauen Lambdawert-Einstellung im zumindest überwiegenden Teil des Motorbetriebskennfelds ist insbesondere dadurch ermöglicht, dass in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens die Vorsteuerung zur Einstellung des zweiten und/oder des dritten Lambdawerts bei einem Motorbetrieb in einem vorgegebenen Kennfeldbereich auf einen Korrekturwert zurückgreift, der im Zusammenhang mit einer vorangegangenen Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators diesem Kennfeldbereich zugeordnet wurde. Bevorzugt ist eine Aufteilung des Motorbetriebskennfelds in 10 bis 20 gleich große Kennfeldbereiche. Es kann jedoch auch eine feinere oder gröbere Kennfeldrasterung vorgesehen sein. Insbesondere bei einer groben Rasterung ist es bevorzugt, eine Interpolation zwischen benachbart abgelegten Korrekturwerten vorzunehmen und den Interpolationswert zu verwenden.In a further refinement of the method, a motor operating map is provided which has characteristic map regions of predeterminable size, to each of which a correction value is assigned. Preferably, the engine operating map is a load speed map. A reliable regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter with an accurate lambda value setting in at least the predominant part of the engine operating map is made possible in particular by the fact that in a further embodiment of the method the pilot control for setting the second and / or the third lambda value during engine operation in a predetermined map range a correction value, which was associated with this map area in connection with a previous regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter. Preferably, a division of the engine operating map into 10 to 20 identically sized map areas. However, it may also be provided a finer or coarser map grid. In particular, in the case of coarse rasterization, it is preferable to perform an interpolation between adjacently stored correction values and the interpolation value use.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden im zweiten Betriebsmodus zumindest eine der Motorbetriebsgrößen Abgasrückführrate und Ansaugluftdrosselrate wie im unmittelbar zuvor eingestellten dritten Betriebsmodus eingestellt. Auf diese Weise ist ein besonders zuverlässiger und ruckfreier Übergang vom dritten Betriebsmodus auf den zweiten Betriebsmodus ermöglicht. Bevorzugt werden noch weitere Motorbetriebsparameter, wie beispielsweise Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge von Haupt- und/oder Voreinspritzung unverändert übernommen.In Further embodiment of the method are in the second mode of operation at least one of the engine operating variables exhaust gas recirculation rate and intake throttle rate as set immediately before third operating mode set. This way is a special one reliable and smooth transition from the third Operating mode to the second operating mode allows. Preference is given to other engine operating parameters, such as Injection time and injection quantity of main and / or pilot injection unchanged.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einer Durchführung einer Nitrat-Regeneration zur Entfernung von gespeichertem Stickoxid aus dem Stickoxid-Speicherkatalysator im zweiten Betriebsmodus der mittels des stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator angeordneten Lambdasensors erfasste Abgas-Lambdawert auf ein Unterschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes hin überwacht und bei Unterschreiten des vorgebbaren Grenzwerts wird der Betrieb des Dieselmotors auf den ersten Betriebsmodus zurückgeschalten. Der stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordnete Lambdasensor dient somit zur Ende-Erkennung der Nitratregeneration, wobei als maßgebender Grenzwert bevorzugt ein Lambdawert im Bereich von 1,00 bis 0,98 gewählt wird. Dadurch kann mit ausreichender Sicherheit ein unerwünschtes Durchbrechen von reduzierenden Abgasbestandteilen wie Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoff vermieden oder zumindest minimiert werden.In Further embodiment of the method is in a implementation a nitrate regeneration to remove stored nitric oxide from the nitrogen oxide storage catalyst in the second operating mode of arranged by means of the downstream of the nitrogen oxide storage catalyst Lambda sensor detected exhaust lambda value to fall below one Predefined limit value out and undershot the predetermined limit, the operation of the diesel engine on the switched back first operating mode. The downstream of the Nitrogen storage catalytic converter arranged lambda sensor is thus used for end-detection of nitrate regeneration, being the authoritative limit preferably selected a lambda value in the range of 1.00 to 0.98 becomes. This can with sufficient certainty an undesirable Breaks off reducing exhaust gas constituents such as carbon monoxide or hydrocarbon avoided or at least minimized.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei der Durchführung einer Sulfat-Regeneration zur Entfernung von gespeichertem Schwefeloxid aus dem Stickoxid-Speicherkatalysator im zweiten Betriebsmodus der mittels des stromab vom Stickoxid- Speicherkatalysator angeordneten Lambdasensors erfasste Abgas-Lambdawert auf ein Unterschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes überwacht und nach Unterschreiten des vorgebbaren Grenzwerts unter zumindest annähernder Beibehaltung des zweiten Lambdawerts von einem in Bezug auf den Lambdawert des Luft-Kraftstoffgemisches ungeregelten Betrieb des Dieselmotors auf einen geregelten Betrieb umgeschaltet.In Further embodiment of the method is in the implementation Sulfate regeneration to remove stored sulfur oxide from the nitrogen oxide storage catalyst in the second operating mode of arranged by means of the downstream of the nitrogen oxide storage catalyst Lambda sensor detected exhaust lambda value to fall below one Predefined limit and monitored after falling below the predeterminable limit under at least approximate Maintaining the second lambda value of one in relation to the Lambda value of the air-fuel mixture uncontrolled operation of the Diesel engine switched to a regulated operation.
Da im Stickoxid-Speicherkatalysator eingespeicherte Schwefeloxide typischerweise bedeutend stärker gebunden sind als eingespeicherte Stickoxide, sind im Vergleich zur Nitrat-Regeneration bei einer Sulfat-Regeneration sowohl höhere Temperaturen von mehr als 550°C als auch ein länger andauernder Fettbetrieb erforderlich. Der zweite Betriebsmodus wird bei einer Sulfat-Regeneration daher bevorzugt über einen Zeitraum von 10 Sekunden bis 30 Sekunden unverändert aufrechterhalten. Bereits nach einem Bruchteil dieser Zeitspanne ist jedoch der Verbrauch von reduzierenden Abgasbestandteilen im Stickoxid-Speicherkatalysator stark abgesunken und der vom Lambdasensor erfasste Abgas-Lambdawert ist zumindest annähernd gleich dem Motor-Lambdawert. Ist die Annäherung bis auf ein vorgebbares Maß erfolgt, kann daher wieder unter Verwendung des vom Lambdasensor gelieferten Messwertes ein lambdageregelter Betrieb des Dieselmotors vorgenommen werden. Dies verbessert die Genauigkeit der Einstellung des für eine effiziente Sulfat-Regeneration erforderlichen fetten Abgas-Lambdawertes.There typically stored in the nitrogen oxide storage catalyst sulfur oxides are significantly more strongly bound than stored nitrogen oxides, are compared to nitrate regeneration in a sulfate regeneration both higher temperatures of more than 550 ° C as well as a longer-lasting rich operation required. The second mode of operation is therefore in sulfate regeneration preferably over a period of 10 seconds to 30 seconds maintained unchanged. Already after a fraction However, this period is the consumption of reducing exhaust gas components dropped sharply in the nitrogen oxide storage catalytic converter and that of the lambda sensor detected exhaust lambda value is at least approximately equal to Motor lambda value. Is the approach to a predefinable Measured, can therefore again using the of Lambda sensor delivered a lambda-controlled operation be made of the diesel engine. This improves the accuracy the setting of the for efficient sulfate regeneration required rich exhaust lambda value.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch gelöst durch einen Dieselmotor mit einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisenden Abgasreinigungsanlage und mit einer Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator in der Abgasreinigungsanlage angeordnete Lambdasensor der einzige zur Einstellung des Lambdawerts des in dem Brennraum des Dieselmotors wenigstens teilweise verbrannten Luft-Kraftstoffgemisches in der Abgasanlage vorgesehene Lambdasensor ist. Da eine Lambdaeinstellung allein mittels des stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysator in der Abgasreinigungsanlage angeordneten Lambdasensors ermöglicht ist, erübrigt sich ein weiterer, insbesondere stromauf des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneter Lambdasensor. Somit kann eine beträchtliche Kosteneinsparung erzielt werden.The The problem underlying the invention is also solved by a diesel engine with a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system and with a control device for carrying out the method according to the invention, wherein the downstream of the nitrogen oxide storage catalyst in the emission control system arranged lambda sensor is the only one to adjust the lambda value of at least partially burned in the combustion chamber of the diesel engine Air-fuel mixture provided in the exhaust system lambda sensor is. Since a lambda adjustment solely by means of the downstream of the nitrogen oxide storage catalyst allows arranged in the emission control system lambda sensor is, there is no need for another, especially upstream the nitrogen oxide storage catalytic converter arranged lambda sensor. Thus, can a considerable cost saving can be achieved.
In Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Stickoxid-Speicherkatalysator und dem Lambdasensor ein Partikelfilter in der Abgasreinigungsanlage angeordnet. Somit ist der Lambdasensor stromab vom Partikelfilter angeordnet, was zusätzlich eine Steuerung bzw. Überwachung einer Partikelfilterregeneration durch Rußabbrand ermöglicht. Zudem ist die Gefahr einer Verrußung des Lambdasensors vermieden und damit die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Lambdamessung verbessert.In Embodiment of the invention is between the nitrogen oxide storage catalyst and the lambda sensor a particulate filter in the emission control system arranged. Thus, the lambda sensor is downstream of the particulate filter arranged, what additional control or monitoring a particulate filter regeneration by Rußabbrand allows. In addition, the risk of fouling of the lambda sensor is avoided and thus the reliability and accuracy the lambda measurement improved.
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 of the invention are in the drawings illustrated and described below. Here are the mentioned 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 intake and exhaust valves, one glow plug and a fuel injector and one or more intake ports for the combustion air assigned, which in detail not is shown in more detail. The fuel injectors are included capable of performing multiple injections.
Der
Dieselmotor
Eine
bevorzugte Ausführungsform der dem Dieselmotor
Die
letztgenannte Eigenschaft wird insbesondere dazu genutzt, dem SCR-Katalysator
Eingangsseitig
des Oxidationskatalysators
In
der Abgasnachbehandlungseinrichtung
Zur
Einstellung bzw. Erfassung des Motorbetriebs ist ein elektronisches
Motorsteuergerät
In
analoger Weise ist zur Erfassung und Einstellung von Betriebs- und
Zustandsgrößen der Abgasnachbehandlungseinrichtung
Der
Stickoxid-Speicherkatalysator
Aus
Gründen des Kraftstoffverbrauchs ist ein hoher Zeitanteil
des mageren Motorbetriebs im ersten Betriebsmodus mit einem Motor-Lambdawert λM von größer als eins anzustreben.
Entsprechend ist ein vergleichsweise niedriger Zeitanteil für
den zweiten Betriebsmodus wünschenswert. Der erste Betriebsmodus
ist bei dem normalen mageren Betrieb des Dieselmotors
Im
Diagramm der
In
einem ersten Verfahrensschritt wird zunächst der in
Vom
Dieselmotor
Wird
mit zunehmender Sättigung des Stickoxid-Speicherkatalysators
Der
dem Dieselmotor
Der
beim Betrieb im vorangegangenen ersten Betriebsmodus an Sauerstoff
gesättigte Stickoxid-Speicherkatalysator
Das
vom Lambdasensor
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass festgestellte Abweichungen zwischen gemessenem Abgas-Lambdawert λAm und dem Sollwert für den im dritten Betriebsmodus maßgebenden Motor-Lambdawert λM gegebenenfalls durch eine Veränderung des Korrekturwerts derart berücksichtigt werden, dass infolge des geänderten Korrekturwerts die Abweichungen wenigstens annähernd Null werden. Hierzu wird der vom Luftmassenmesser bereitgestellte Wert für den Luftmassenstrom ausgewertet. Die Gesamteinspritzmenge wird so eingestellt, dass auf der Basis des Werts für den Luftmassenstrom sich rechnerisch der Sollwert des Motor-Lambdawerts λM ergibt, wobei die Gesamteinspritzmenge durch den entsprechend festgelegten Korrekturwert bestimmt ist. Der alte Korrekturwert wird sodann durch den gegebenenfalls geänderten neu gelernten Korrekturwert ersetzt, d. h. im Speicher überschrieben. Der Regler muss daher lediglich zusätzlich auftretende Störgrößen ausregeln. Die Reglereingriffe fallen daher entsprechend gering aus. Ein Überschreiben des Korrekturwerts kann dabei entfallen, wenn die Änderungen nur gering sind oder starke Änderungen des Motorbetriebs, beispielsweise aufgrund einer vom Fahrer angeforderten Lastanforderungen auftreten.According to the invention, it is provided that ascertained deviations between the measured exhaust lambda value λ Am and the desired value for the engine lambda value λ M relevant in the third operating mode are optionally taken into account by a change in the correction value such that the deviations become at least approximately zero due to the changed correction value. For this purpose, the value provided by the air mass meter for the air mass flow is evaluated. The total injection amount is adjusted so that, on the basis of the value for the air mass flow, the nominal value of the engine lambda value λ M is calculated, the total injection quantity being determined by the correspondingly determined correction value. The old correction value is then replaced by the possibly changed newly learned correction value, ie overwritten in memory. The controller therefore only needs to compensate for additional disturbances that occur. The controller interventions are therefore correspondingly low. An override of the correction value can be omitted if the changes are small or strong changes in engine operation, for example, due to a load requests requested by the driver occur.
Es ist in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt, wenn ausschließlich die Nacheinspritzmenge gegebenenfalls nachjustiert wird und die vorgesteuert eingestellten Werte von Vor- und Haupteinspritzmenge konstant gehalten werden. Als Stellgröße zur genauen Einstellung des Motor-Lambdawerts λM wird in dieser besonders bevorzugten Ausführungsform daher lediglich der auf die Nacheinspritzmenge entfallende Anteil der Gesamteinspritzmenge verwendet.In this context, it is particularly preferred if only the post-injection quantity is optionally readjusted and the pre-controlled values of the pilot and main injection quantities are kept constant. Therefore, in this particularly preferred embodiment, only the proportion of the total injection quantity attributable to the post-injection quantity is used as a manipulated variable for setting the engine lambda value λ M precisely.
Ist der Einregelvorgang für den Lambdawert des dritten Betriebsmodus erfolgt, was beispielsweise dann als gegeben angesehen wird, wenn die Regelabweichungen einen Mindestwert unterschritten haben, so wird zum Zeitpunkt t1 der dritte Betriebsmodus beendet und der Motorbetrieb auf den zweiten Betriebsmodus umgestellt. Die Einschwingvorgänge des dritten Betriebsmodus sind typischerweise nach kurzer Zeit, etwa nach ein bis drei Sekunden abgeklungen, weshalb der Motorbetrieb im dritten Betriebsmodus als Betriebsmodus-Übergangsphase bezeichnet werden kann, die zwischen den ersten Betriebsmodus und den zweiten Betriebsmodus eingeschoben ist.Is the Einregelvorgang for the lambda value of the third mode of operation has occurred, which is considered, for example, considered given when the Re gelabweichungen have fallen below a minimum value, then the third operating mode is terminated at time t1 and the engine operation is switched to the second operating mode. The transients of the third mode of operation are typically decayed after a short time, such as one to three seconds, and therefore, in the third mode of operation, engine operation may be referred to as an operational mode transient phase interposed between the first mode of operation and the second mode of operation.
Im
zweiten Betriebsmodus wird für den Dieselmotor
Mit
dem im zweiten Betriebsmodus dem Stickoxid-Speicherkatalysator
Das
Verfahren zur adaptiven Vorsteuerung der Motorlambdawerte λM im zweiten und im dritten Betriebsmodus
wird vorzugsweise dahingehend verfeinert, dass die im dritten Betriebsmodus
gelernten Korrekturwerte einem Kennfeldbereich des Last-Drehfeld-Kennfeld
zugeordneten werden, in welchem der aktuelle Betriebspunkt des Dieselmotors
Zur
weiteren Steigerung der Genauigkeit kann vorgesehen sein, Gaslaufzeiten
im Luftpfad und/oder in der Abgasreinigungsanlage
Nachfolgend
wird auf bevorzugte Vorgehensweisen bei der Durchführung
einer Sulfat-Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators
Eine
Sulfat-Regenration des Stickoxid-Speicherkatalysators
Die
erhöhte Temperatur wird durch Einstellung einer früh
erfolgenden, so genannten mitbrennenden Nacheinspritzung und/oder
einer spät erfolgenden, nicht mitbrennenden Nacheinspritzung
erzielt. Durch die frühe Nacheinspritzung in einem Kurbelwinkelbereich von
etwa 10 Grad bis etwa 40 Grad nach dem oberen Totpunkt im Arbeitstakt
kann die Auslasstemperatur des Abgases unmittelbar erhöht werden.
Durch die späte Nacheinspritzung in einem Kurbelwinkelbereich
von etwa 45 Grad bis etwa 120 Grad nach dem oberen Totpunkt im Arbeitstakt
erfolgt eine Anreicherung des Abgases mit unverbrannten Bestandteilen,
welche durch Oxidation mit im Abgas enthaltenem Restsauerstoff im
Oxidationskatalysator
Mit den für die Durchführung einer Sulfat-Regeneration kennfeldmäßig vorgegebenen vorgesteuerten Motorbetriebsparametern erfolgt die Durchführung eines Wechsels vom ersten Betriebsmodus zum dritten Betriebsmodus analog zu der im Zusammenhang mit einer Nitrat-Regeneration oben erläuterten Vorgehensweise. Ebenfalls analog erfolgt eine Adaption des Korrekturwertes bei dem eingestellten dritten Betriebsmodus der Betriebsmodus-Übergangsphase. Es können jedoch unterschiedliche Sätze von Korrekturwerten für die Durchführung von Nitrat-Regenerationen und für die Durchführung von Sulfat-Regenerationen vorgesehen sein.With for performing a sulphate regeneration characteristic predetermined pre-controlled engine operating parameters a change from the first operating mode takes place to the third mode of operation analogous to that in connection with a Nitrate regeneration explained above. Also analogously, an adaptation of the correction value takes place at the set third operating mode of the operating mode transition phase. However, there may be different sets of correction values for the implementation of nitrate regeneration and for the implementation of sulfate regeneration be provided.
Analog
zu Nitrat-Regeneration weist bei einer Sulfat-Regeneration nach
Einstellung eines fetten Motor-Lambdawerts λM im
zweiten Betriebsmodus das Abgas stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators
Für eine möglichst vollständige Entfernung eingespeicherter SOx ist es vorgesehen, nach einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne von etwa 5 bis 15 Sekunden im ersten Betriebsmodus die Vorgehensweise mit Einstellung der Betriebsmodus-Übergangsphase und nachfolgendem zweiten Betriebsmodus mit einem ungeregelten ersten Teilabschnitt IIa und einem geregelten zweiten Teilabschnitt IIb bei unverändert erhöhter Temperatur zu wiederholen. Insbesondere ist eine 5- bis 20-malige Wiederholung vorgesehen.For a complete removal of stored SOx is provided, after a comparatively short period of time from about 5 to 15 seconds in the first mode of operation with setting the operation mode transition phase and subsequent second operating mode with an unregulated first section IIa and a regulated second section IIb at unchanged to repeat increased temperature. In particular, one is 5 to 20 times repetition provided.
Nach
Beendigung der bevorzugt vorgebbaren Anzahl an Wiederholungen werden
die Maßnahmen zur Erzielung einer erhöhten Abgas-
bzw. Katalysatortemperatur beendet und in den normalen Betrieb des
Dieselmotors
Zur
Steigerung der Genauigkeit der Lambda-Regelung im zweiten Teilabschnitt
IIb des Betriebs im zweiten Betriebsmodus ist es vorzugsweise vorgesehen,
die vorgehaltene Kennlinie des Lambdasensors
Insgesamt
ist infolge der erfindungsgemäß bei der Durchführung
einer Nitrat- bzw. Sulfat-Regeneration vorgesehenen Lambda-Regelung
unter Verwendung des stromab vom Stickoxid-Speicherkatalysators
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