DE102009015900A1 - Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer ersten Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften und einer in Strömungsrichtung eines Abgases dahinter angeordneten zweiten Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte, wenn die zweite Abgasreinigungsanlage eine Temperatur unter einer Betriebstemperatur aufweist: - Betreiben der Diesel-Brennkraftmaschine mit einem weitgehend stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch (λ = 0,9 bis 1,1) bis die zweite Abgasreinigungsanlage ihre Betriebstemperatur erreicht hat, - nach dem Erreichen der Betriebstemperatur der zweiten Abgasreinigungsanlage Betreiben der Diesel-Brennkraftmaschine mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch (λ > 1,0). Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine werden die Schadstoffe CO, HC und NOgleichzeitig während der Warmlaufphase von der ersten Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften reduziert, wodurch die Erfüllung sehr scharfer Emissionsgrenzwerte, z.B. US Sulev, EU6 etc. möglich ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 041 674 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ein Verfahren sowie ein Steuergerät zum Betreiben eines Dieselmotors bekannt. Vorgestellt wird ein Verfahren zum Betreiben des Dieselmotors, der einen Katalysator mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Dieselmotor dann, wenn seine Drehzahl steigt ohne dabei einen Drehzahlschwellenwert zu überschreiten und seine Last größer als ein Lastschwellenwert ist, so betrieben wird, das der Dieselmotor abwechselnd eine oxidierende und eine reduzierende Abgasatmosphäre vor dem Katalysator mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften erzeugt. Ferner wird ein Steuergerät vorgestellt, das den Ablauf des Verfahrens steuert. Weiter weist der Dieselmotor eine in Strömungsrichtung des Abgases hinter der ersten Abgasreinigungsanlage angeordnete, zweite Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften auf.
  • Nachteilig an dem vorgeschlagenen Verfahren ist, dass die Kraftstoffeinsparungsmöglichkeiten nicht optimal ausgeschöpft werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Dieselbrennkraftmaschine aufzuzeigen, mit dem in der Warmlaufphase, bzw. zum Anheben der Temperatur der zweiten Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften auf ihre Betriebstemperatur weniger Kraftstoff benötigt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der stöchiometrische dieselmotorische Betrieb (λ = 0,9 bis 1,1) in Kombination mit der Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften sehr gezielt und temporär nur so lange eingesetzt, bis die zweite Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Danach wird die Diesel-Brennkraftmaschine im klassischen Magerbetrieb betrieben, damit sie dort alle ihre Vorteile hinsichtlich Effizienz (Magerbetrieb) ausspielen kann. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird beabsichtigt, die Warmlaufphase so kurz wie möglich zu gestalten (abhängig von den Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise der Außentemperatur), um dieses Verfahren als Aufheizmaßnahme für die nachgeschaltete, zweite Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften zu nutzen. Dabei wird die Wärmespeicherung eines häufig zwischen der ersten Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften und der zweiten Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften angeordneten Dieselpartikelfilters ebenfalls ausgenutzt.
  • Kurz gesagt: Es werden mit stöchiometrischem Diesel-Brennkraftmaschinenbetrieb das Abgas und somit alle vom Abgas durchströmten Bauteile extrem schnell aufgeheizt, wobei diese die Wärmeenergie speichern und dann wird schnellstmöglich wieder in den Magerbetrieb umgeschaltet, um Kraftstoff zu sparen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine erfolgt eine gleichzeitige Reduktion der Schadstoffe Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und der Stickoxide (NOx) durch die erste Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften während der Warmlaufphase, so dass eine NOx-Emission während der Aufheizphase verhindert ist. Im Normalbetrieb (Magerbetrieb) werden die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid durch die Abgasreinigungsanlage mit den Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften weiterhin reduziert, während die Stickoxide durch die zweite Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidkonvertierungseigenschaften reduziert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine ist bestimmt für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer ersten Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften, einem so genannten Drei-Wege-Katalysator und einer in Strömungsrichtung des Abgases der dahinter angeordneten zweiten Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften. Die Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften kann beispielsweise ein NOx-Speicherkatalysator (NSC, NOx Storage Catalyst) oder auch ein sog. SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) sein. Im Falle eines NSC liegt die Betriebstemperatur zwischen ca. 150°C und 450°C, im Falle eines SCR zwischen ca. 200°C und 550°C. Auch ist es möglich zwischen der ersten Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften und der zweiten Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften ein Dieselpartikelfilter zur Russbeseitigung anzuordnen. Neben den genannten Abgasreinigungsanlagen können auch noch weitere Abgasreinigungsanlagen vorgesehen werden. Da Abgasreinigungsanlagen mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften und Abgasreinigungsanlagen mit Stickoxidreduzierungseigenschaften allgemein bekannt sind, wird auf diese hier nicht weiter eingegangen.
  • Um insbesondere in der Warmlaufphase der Diesel-Brennkraftmaschine besonders günstige Kraftstoffverbrauchswerte zu erzielen, werden erfindungs gemäß folgende Verfahrensschritte, wenn die zweite Abgasreinigungsanlage eine Temperatur unter einer Betriebstemperatur aufweist, vorgeschlagen:
    • – betreiben der Diesel-Brennkraftmaschine mit einem weitgehend stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch (λ = 0,9 bis 1,1) bis die zweite Abgasreinigungsanlage ihre Betriebstemperatur erreicht hat,
    • – nach dem Erreichen der Betriebstemperatur der zweiten Abgasreinigungsanlage betreiben der Diesel-Brennkraftmaschine mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch (λ > 1,0).
  • Selbstverständlich kann der stöchiometrische Aufheizvorgang auch auf mehrere „Einzelgaben”, d. h. aufeinanderfolgende, kurze Aufheizvorgänge, aufgeteilt werden, damit kurzfristige, für die Abgasreinigungsanlage zu heiße Temperaturspitzen vermieden werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006041674 A1 [0002]

Claims (1)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer ersten Abgasreinigungsanlage mit Drei-Wege-Konvertierungseigenschaften und einer in Strömungsrichtung eines Abgases dahinter angeordneten zweiten Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduzierungseigenschaften, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte, wenn die zweite Abgasreinigungsanlage eine Temperatur unter einer Betriebstemperatur aufweist: – betreiben der Diesel-Brennkraftmaschine mit einem weitgehend stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch (λ = 0,9 bis 1,1) bis die zweite Abgasreinigungsanlage ihre Betriebstemperatur erreicht hat, – nach dem Erreichen der Betriebstemperatur der zweiten Abgasreinigungsanlage betreiben der Diesel-Brennkraftmaschine mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch (λ > 1,0).
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