DE102011017486A1 - Operating method for a motor vehicle diesel engine with an emission control system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Kraftfahrzeug-Dieselmotor mit einer Abgasreinigungsanlage umfassend in Strömungsrichtung des Abgas hintereinander angeordnet einen Drei-Wege-Katalysator (34) und einen SCR-Katalysator (36). Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Dieselmotor (1) in einem ersten Betriebsbereich (C, D, E, F), in welchem der SCR-Katalysator (34) eine vorgebbare Mindesttemperatur unterschreitet, wenigstens zeitweise mit einem Luft-Kraftstoffverhältnis von etwa λ = 1,0 betrieben. In einem zweiten Betriebsbereich (G), in welchem der SCR-Katalysator (34) die vorgebbare Mindesttemperatur überschreitet, wird der Dieselmotor (1) mit einem für normalen Dieselmotorbetrieb typischen Luftüberschuss betrieben. Erfindungsgemäß wird zur Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses (λ) im ersten Betriebsbereich (C, D, E, F) ein mit einer NOx-Konzentration des Abgases korrelierendes Ausgangssignal eines stromab des Drei-Wege-Katalysators (34) angeordneten Abgassensors herangezogen.The invention relates to an operating method for a motor vehicle diesel engine with an exhaust gas cleaning system comprising a three-way catalytic converter (34) and an SCR catalytic converter (36) arranged one behind the other in the flow direction of the exhaust gas. In the method according to the invention, the diesel engine (1) is in a first operating range (C, D, E, F), in which the SCR catalytic converter (34) falls below a predetermined minimum temperature, at least temporarily with an air-fuel ratio of approximately λ = 1 , 0 operated. In a second operating range (G), in which the SCR catalytic converter (34) exceeds the predeterminable minimum temperature, the diesel engine (1) is operated with an excess of air that is typical for normal diesel engine operation. According to the invention, to set the air-fuel ratio (λ) in the first operating range (C, D, E, F), an output signal correlating with a NOx concentration of the exhaust gas from an exhaust gas sensor arranged downstream of the three-way catalytic converter (34) is used.
Description
Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Kraftfahrzeug-Dieselmotor mit einer Abgasreinigungsanlage umfassend in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeordnet einen Drei-Wege-Katalysator und einen SCR-Katalysator, bei welchem der Dieselmotor in einem ersten Betriebsbereich, in welchem der SCR-Katalysator eine vorgebbare Mindesttemperatur unterschreitet, wenigstens zeitweise mit einem Luft-Kraftstoffverhältnis von etwa λ = 1,0 betrieben wird, und in einem zweiten Betriebsbereich, in welchem der SCR-Katalysator die vorgebbare Mindesttemperatur überschreitet, mit einem für normalen Dieselmotorbetrieb typischen Luftüberschuss betrieben wird.The invention relates to an operating method for a motor vehicle diesel engine with an exhaust gas purification system comprising in the flow direction of the exhaust gas arranged one behind the other a three-way catalyst and an SCR catalyst, wherein the diesel engine in a first operating range, in which the SCR catalyst a predetermined minimum temperature is at least temporarily operated with an air-fuel ratio of about λ = 1.0, and in a second operating range in which the SCR catalyst exceeds the predetermined minimum temperature, is operated with a typical for normal diesel engine operation excess air.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Betriebsverfahren anzugeben, welches eine genaue und zuverlässige Einstellung eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses von etwa λ = 1,0 insbesondere bei vergleichsweise gering erwärmter Abgasreinigungsanlage ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide an operating method which allows an accurate and reliable setting of a stoichiometric air-fuel ratio of about λ = 1.0, in particular at comparatively low heated exhaust gas purification system.
Diese Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach wird zur Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses im ersten Betriebsbereich ein mit einer NOx-Konzentration des Abgases korrelierendes Ausgangssignal eines stromab des Drei-Wege-Katalysators angeordneten Abgassensors herangezogen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein vom Drei-Wege-Katalysator bewirkter NOx-Umsatz speziell in einem vergleichsweise engen Bereich um das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis von λ = 1,0 empfindlich vom Luft-Kraftstoffverhältnis abhängt. Infolge des erfindungsgemäß herangezogenen Ausgangssignals eines stromab vom Drei-Wege-Katalysator in der Abgasreinigungsanlage angeordneten Abgassensors, der ein mit einer NOx-Konzentration des Abgases korrelierendes Ausgangssignal bereitstellt, kann somit eine Aussage über das Luft-Kraftstoffverhältnis gewonnen und dieses eingestellt werden.This object is achieved by an operating method with the features of
In diesem Zusammenhang ist unter dem das Luft-Kraftstoffverhältnis charakterisierenden λ-Wert wie üblich ein Verhältnis von im Verbrennungsluft-Kraftstoffgemisch tatsächlich vorhandener Sauerstoffmenge zu der für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes theoretisch mindestens erforderlichen Sauerstoffmenge zu verstehen. Ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch mit einem Luftüberschuss weist daher einen λ-Wert von größer als eins auf. Ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch mit einem Kraftstoffüberschuss weist hingegen einen λ-Wert von kleiner als eins auf. Bei Abwesenheit von Sauerstoff-Quellen oder -Senken im Abgassystem entspricht der Lambdawert im Abgas (Abgas-λ) dem Lambdawert des Luft-Kraftstoffgemisches (Verbrennungs-λ), mit welchem der Motor betrieben wird. Vereinfachend wird daher nachfolgend nur von einem λ-Wert oder kürzer λ gesprochen, wenn keine Differenzierung erforderlich ist.In this context, the λ-value characterizing the air / fuel ratio is, as usual, to be understood as a ratio of the amount of oxygen actually present in the combustion air / fuel mixture to the theoretically minimum required oxygen quantity for complete combustion of the fuel. A lean air-fuel mixture with an excess of air therefore has a λ-value of greater than one. A rich air-fuel mixture with a fuel surplus, however, has a λ-value of less than one. In the absence of oxygen sources or sinks in the exhaust system, the lambda value in the exhaust gas (exhaust gas λ) corresponds to the lambda value of the air-fuel mixture (combustion λ), with which the engine is operated. For simplicity's sake, therefore, only one λ value or shorter λ will be discussed below if no differentiation is required.
Bei dem Drei-Wege-Katalysator handelt es sich um einen Katalysator, welcher in einem engen Bereich um λ = 1,0 sowohl Stickoxide (NOx), als auch reduzierende Abgasbestandteile wie Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) aus dem Abgas entfernen kann. Katalysatorformulierungen mit oder ohne einer Sauerstoffspeicherfähigkeit, welche dieses leisten, sind dem Fachmann insbesondere aus Anwendungen betreffend die Abgasreinigung von Ottomotoren bekannt, weshalb hier nicht speziell darauf eingegangen wird. Bei dem Drei-Wege-Katalysator kann es sich auch um einen klassischen (Diesel)-Oxidationskatalysator handeln, welcher ein Katalysatormaterial mit den genannten Drei-Wege-Eigenschaften enthält. Als NOx werden zusammenfassend zumindest die Stickstoffoxide NO und NO2 verstanden.The three-way catalyst is a catalyst capable of removing both nitrogen oxides (NOx) and reducing exhaust gas constituents such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) from the exhaust gas within a narrow range of λ = 1.0 , Catalyst formulations with or without an oxygen storage capacity which perform this are known to the person skilled in the art, in particular from applications relating to the exhaust gas purification of gasoline engines, which is why this is not specifically dealt with here. The three-way catalyst may also be a classic (diesel) oxidation catalyst containing a catalyst material with the said three-way properties. As NOx are summarized at least the nitrogen oxides NO and NO 2 understood.
Bei dem SCR-Katalysator handelt es sich um einen Katalysator, welcher NOx unter oxidierenden Bedingungen, d. h. bei λ > 1,0, mittels Ammoniak (NH3) selektiv und kontinuierlich reduzieren kann. Zwischen dem Drei-Wege-Katalysator und dem SCR-Katalysator ist bevorzugt ein Partikelfilter angeordnet.The SCR catalyst is a catalyst which can selectively and continuously reduce NOx under oxidizing conditions, ie at λ> 1.0, by means of ammonia (NH 3 ). Between the three-way catalyst and the SCR catalyst, a particulate filter is preferably arranged.
Bei dem Abgassensor handelt es sich vorzugsweise um einen NOx-Sensor. Dies schließt jedoch nicht aus, dass dieser Sensor außer dem mit der NOx-Konzentration des Abgases korrelierenden Ausgangssignal ein oder mehrere weitere Ausgangssignale zur Verfügung stellen kann, welche mit der Konzentration einer anderen Abgaskomponente wie z. B. Sauerstoff oder mit einem Abgaszustandsparameter wie beispielsweise der Abgastemperatur korrelieren.The exhaust gas sensor is preferably a NOx sensor. However, this does not preclude that this sensor can provide, in addition to the output signal correlating with the NOx concentration of the exhaust gas, one or more further output signals which correspond to the concentration of another exhaust gas component such as e.g. As oxygen or with an exhaust condition parameter such as the exhaust gas temperature correlate.
Ein Übergang vom Betrieb bei λ = 1,0 zu einem normalen dieseltypischen Motorbetrieb mit Luftüberschuss ist vorgesehen, wenn der SCR-Katalysator eine vorgebbare Mindesttemperatur überschreitet. Bei dieser Mindesttemperatur handelt es sich bevorzugt um eine für einen vorgebbaren NOx-Umsatz typische Katalysatortemperatur, die mit der so genannten Anspringtemperatur korreliert oder ihr entspricht. Die Katalysatortemperatur wird dabei direkt gemessen oder aus einer vor und/oder hinter dem Katalysator messtechnisch ermittelten oder berechneten Abgastemperatur ermittelt oder dieser gleichgesetzt.A transition from operation at λ = 1.0 to a normal diesel engine operation with excess air is provided when the SCR catalyst exceeds a predetermined minimum temperature. This minimum temperature is preferably a catalyst temperature which is typical for a predefinable NO x conversion and which corresponds to the so-called said light-off temperature correlates or corresponds to it. In this case, the catalyst temperature is measured directly or determined from an exhaust gas temperature determined or calculated before and / or after the catalytic converter, or equated to this.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit Betrieb bei λ = 1,0 während einer Aufwärmphase der Abgasreinigungsanlage ist eine hohe NOx-Verminderung bereits in dieser kritischen Betriebsphase, in welcher der SCR-Katalysator noch keinen oder jedenfalls keinen befriedigenden NOx-Umsatz zeigt, ermöglicht. Die NOx-Verminderung erfolgt dabei durch den Drei-Wege-Katalysator. Dies ist insbesondere zur Verminderung der im Anschluss an einen Kaltstart abgegebenen NOx-Emissionen vorteilhaft.By the method according to the invention with operation at λ = 1.0 during a warm-up phase of the exhaust gas purification system is a high NOx reduction already in this critical phase of operation, in which the SCR catalyst shows no or at least no satisfactory NOx conversion possible. The NOx reduction takes place through the three-way catalyst. This is particularly advantageous for reducing the NOx emissions emitted following a cold start.
Zur Einstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses im ersten Betriebsbereich ist es in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass aus dem mit der NOx-Konzentration korrelierenden Ausgangssignal des Abgassensors ein NOx-Ist-Umsatz des Drei-Wege-Katalysators ermittelt wird und eine dem Motor zugeführte Luftmenge und/oder Kraftstoffmenge solange verändert werden, bis der NOx-Ist-Umsatz einen vorgebbaren NOx-Soll-Umsatz wenigstens annähernd erreicht. Die Ermittlung des NOx-Ist-Umsatzes erfolgt dabei durch Verrechnung einer NOx-Rohemission des Motors mit dem mittels des Abgassensors ermittelten NOx-Gehalt im Abgas stromab des Drei-Wege-Katalysators. Dabei wird bevorzugt auf abgespeicherte Kennlinien zurückgegriffen, welche eine NOx-Rohemission des Motors für die jeweiligen Betriebsbedingungen wiedergeben. Die NOx-Rohemission kann jedoch auch messtechnisch mittels eines geeigneten Sensors stromauf des Drei-Wege-Katalysators ermittelt werden. Infolge der λ-Abhängigkeit des NOx-Umsatzes des Drei-Wege-Katalysator ist eine Einstellung eines bestimmten Luft-Kraftstoffverhältnisses über den NOx-Umsatz des Drei-Wege-Katalysators gezielt beeinflussende Parameter betreffend Luft- und/oder Kraftstoffzufuhr ebenso ermöglicht, wie umgekehrt die Einstellung eines bestimmten NOx-Umsatzes durch gezielte Beeinflussung des Luft-Kraftstoffverhältnisses.To set the air-fuel ratio in the first operating range, it is provided in an embodiment of the invention that from the correlating with the NOx concentration output of the exhaust gas sensor, a NOx-actual conversion of the three-way catalyst is determined and a motor supplied amount of air and / or fuel quantity are changed until the actual NOx-conversion at least approximately reaches a predefinable NOx target conversion. The determination of the actual NOx-conversion takes place by offsetting a raw NOx emission of the engine with the determined by means of the exhaust gas sensor NOx content in the exhaust gas downstream of the three-way catalyst. In this case, recourse is preferably made to stored characteristic curves which represent a raw NOx emission of the engine for the respective operating conditions. However, the raw NOx emission can also be determined metrologically by means of a suitable sensor upstream of the three-way catalyst. As a result of the λ-dependence of the NOx conversion of the three-way catalyst is a setting of a certain air-fuel ratio on the NOx conversion of the three-way catalyst specifically influencing parameters relating to air and / or fuel supply also enabled as the reverse Adjustment of a specific NOx-conversion by targeted influencing of the air-fuel ratio.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im ersten Betriebsbereich ein innerhalb eines vorgebbaren Zielbereichs liegender Zielwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt. Der Zielwert liegt dabei bevorzugt in einem engen Bereich um λ = 1,0 oder einem daran angrenzenden Bereich. Bevorzugt ist ein Bereich von etwa 0,95 < λ < 1,05. besonders bevorzugt sind Zielbereiche mit von 0,97 < λ < 1,0 bzw. 0,98 < λ < 1,05. Dabei ist es in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass ein innerhalb des Zielbereichs oszillierender Zielwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird. Die Oszillationsfrequenz beträgt vorzugsweise etwa 5 Hz bis etwa 1 Hz. Auf diese Weise wird ein gutes Umsatzverhalten des Drei-Wege-Katalysators sowohl für CO und HC als auch für NOx sichergestellt.In a further embodiment of the invention, a target value for the air-fuel ratio lying within a predefinable target range is set in the first operating range. The target value is preferably in a narrow range around λ = 1.0 or an adjacent region. A range of about 0.95 <λ <1.05 is preferred. Target ranges with from 0.97 <λ <1.0 or 0.98 <λ <1.05 are particularly preferred. It is provided in a further embodiment that an oscillating within the target range target value for the air-fuel ratio is set. The oscillation frequency is preferably about 5 Hz to about 1 Hz. In this way, a good conversion performance of the three-way catalyst is ensured for both CO and HC and for NOx.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Vorsteuerwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis durch Abgabe einer für eine angeforderte Motorlast erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge und einer zu deren Verbrennung wenigstens annähernd erforderlichen Luftmenge vorgesteuert eingestellt und zur Einstellung des Zielwerts für das Luft-Kraftstoffverhältnis der Vorsteuerwert durch wenigstens eine die Motorlast wenigstens annähernd unbeeinflusst lassende späte Kraftstoffnacheinspritzung vermindert. Auf diese Weise ist eine genaue und ruckelfreie Einstellung des angestrebten Luft-Kraftstoffverhältnisses ermöglicht. Die Einstellung der für den λ-Vorsteuerwert vorgesehenen Luftmenge wird bevorzugt durch Anstellung einer in der Ansaugluftleitung des Motors angeordneten Drosselklappe in Verbindung mit einer Ladedruckregulierung und einer Inertgas- bzw. Abgasrückführmengeneinstellung auf vorgebbare Vorsteuerwerte vorgenommen. Die zur Einstellung der Motorlast erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge kann dabei über eine oder mehrere, vor dem oberen Totpunkt vorgenommene Voreinspritzungen, über eine etwa am oberen Totpunkt vorgenommene Haupteinspritzung sowie gegebenenfalls eine oder mehrere, insbesondere drehmomentwirksame Nacheinspritzungen erfolgen. Vorgesehen ist vorzugsweise zumindest eine an die Haupteinspritzung angelagerte Nacheinspritzung. Der Vorsteuerwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis liegt dabei bevorzugt im mageren. Besonders bevorzugt ist ein Vorsteuerwert von 1,05 < λ < 1,20, insbesondere von 1,10 < λ < 1,15. Damit reichen vergleichsweise geringe, unproblematisch und drehmomentneutral einzustellende Änderungen aus, um den Zielwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses zu erreichen. Infolge der bevorzugt durch Messung mittels Luftmassenmesser bekannten Ansaugluftmenge und der bekannten Einspritzmenge der drehmomentwirksamen Kraftstoffeinspritzungen ist die zur Erreichung des λ-Zielwerts erforderliche zusätzliche Kraftstoffnacheinspritzmenge ermittelbar.In a further embodiment of the invention, a pre-control value for the air-fuel ratio is set pilot-controlled by delivery of a required for a requested engine load fuel injection amount and at least approximately the amount of air required for their combustion and for setting the target value for the air-fuel ratio of the pilot value by at least one of the engine load At least approximately unaffected late post fuel injection is reduced. In this way, an accurate and smooth adjustment of the desired air-fuel ratio is possible. The setting of the air volume provided for the λ precontrol value is preferably carried out by setting a throttle valve arranged in the intake air line of the engine in conjunction with a charge pressure regulation and an inert gas or exhaust gas recirculation quantity setting to predeterminable pilot control values. The fuel injection quantity required for setting the engine load can take place via one or more pre-injections made before top dead center, via a main injection made at about top dead center and optionally one or more post-injections, in particular torque-effective. Provided is preferably at least one subsequent to the main injection post-injection. The precontrol value for the air-fuel ratio is preferably lean. Particularly preferred is a precontrol value of 1.05 <λ <1.20, in particular of 1.10 <λ <1.15. This is sufficient comparatively low, unproblematic and torque-neutral to be adjusted changes in order to achieve the target value of the air-fuel ratio. As a result of the known by measurement by means of air mass meter intake air quantity and the known injection quantity of the torque-effective fuel injections required to achieve the λ target value additional fuel Nacheinspritzmenge can be determined.
Die zur Einstellung des genauen λ-Zielwerts eingesetzte wenigstens eine späte Nacheinspritzung ist nicht oder allenfalls gering drehmomentwirksam. Hierfür erfolgt diese bevorzugt bei Kurbelwinkeln von größer 80° nach dem oberen Totpunkt, wobei vorzugsweise die dem Motor zugeführte Luft- und Inertgasmenge unverändert bleibt.The at least one late post-injection used to set the exact λ target value is not or at most low-torque effective. For this purpose, this is preferably done at crank angles of greater than 80 ° after top dead center, wherein preferably the amount of air and inert gas supplied to the engine remains unchanged.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Zielbereich für das Luft-Kraftstoffverhältnis durch zugeordnete NOx-Soll-Umsatzwerte des Drei-Wege-Katalysators vorgegeben wird, wobei für die Zuordnung von Luft-Kraftstoffverhältniswerten zu NOx-Soll-Umsatzwerten auf eine abgespeicherten NOx-Umsatzkennlinie zurückgegriffen wird, welche eine Abhängigkeit des NOx-Umsatzes vom Luft-Kraftstoffverhältnis für den Drei-Wege-Katalysator wiedergibt. Diese Kennlinie wird bevorzugt vorab ermittelt und in einem Steuergerät zur Steuerung des Motorbetriebs und/oder des Betriebs der Abgasreinigungsanlage abgelegt. Bevorzugt ist es, wenn NOx-Umsatzkennlinien für unterschiedlichste Bedingungen vorgehalten sind, so dass das aktuelle Umsatzverhalten des Drei-Wege-Katalysators stets als bekannt gelten kann. Dabei ist es vorteilhaft, eine im Laufe der Zeit eintretende Alterung abzuschätzen und die NOx-Umsatzkennlinie gegebenenfalls an eine alterungsbedingte Veränderung des NOx-Umsatzverhaltens anzupassen. Ebenfalls verfügbar im Steuergerät ist vorzugsweise ein Kennfeld, welches die aktuelle NOx-Rohemission des Motors zur Verfügung stellt. Anhand der somit bekannten NOx-Rohemission des Motors und der durch den Abgassensor messtechnisch erfassten NOx-Konzentration des Abgases hinter dem Drei-Wege-Katalysator ist der aktuelle NOx-Ist-Umsatz des Drei-Wege-Katalysators und damit aus dessen NOx-Umsatzkennlinie das aktuelle Luft-Kraftstoffverhältnis ermittelbar. Durch entsprechende Veränderung bzw. Einstellung von dem Motor zugeführter Luft- und/oder Kraftstoffmenge ist ein angestrebtes Luft-Kraftstoffverhältnis daher dadurch einstellbar, dass der NOx-Ist-Umsatz dem entsprechenden NOx-Soll-Umsatz angenähert wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that the target range for the air-fuel ratio by predetermined NOx target conversion values of the three-way catalyst is predetermined, wherein for the assignment of air-fuel ratio values to target NOx conversion values to a stored NOx conversion characteristic is used which represents a dependency of the NOx conversion on the air-fuel ratio for the three-way catalyst. This characteristic is preferably determined in advance and stored in a control unit for controlling the engine operation and / or the operation of the exhaust gas purification system. It is preferred if NOx conversion characteristics are provided for a wide variety of conditions, so that the current conversion behavior of the three-way catalyst can always be considered as known. It is advantageous to estimate an aging occurring over time and, if appropriate, to adapt the NOx conversion characteristic to an aging-related change in the NOx conversion behavior. Also available in the control unit is preferably a map, which provides the current NOx raw emissions of the engine. On the basis of the thus-known NOx raw emissions of the engine and the measured by the exhaust gas sensor NOx concentration of the exhaust gas behind the three-way catalyst is the current NOx actual conversion of the three-way catalyst and thus from the NOx conversion characteristic of the current air-fuel ratio can be determined. By appropriate change or adjustment of the amount of air and / or fuel supplied to the engine, a desired air / fuel ratio can therefore be set by approximating the actual NOx / NOx conversion to the corresponding desired NOx conversion.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung von Zeit zu Zeit im zweiten Betriebsbereich eine Adaption des Zielbereichs für das Luft-Kraftstoffverhältnis vorgenommen wird, wobei ein aktueller NOx-Ist-Umsatz des Drei-Wege-Katalysators ermittelt wird und weiter ein Korrekturwert für einen aktuell eingestellten Zielwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses derart ermittelt wird, dass der mit dem Korrekturwert korrigierte Zielwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses einem Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht, welches durch die NOx-Umsatzkennlinie dem NOx-Ist-Umsatz zuzuordnen ist. Es wird somit anhand des ermittelten NOx-Umsatzes und der abgespeicherten NOx-Umsatzkennlinie kontrolliert, ob ein einzustellender Lambdawert dem kennliniengemäß zu erwartenden λ-Wert auch tatsächlich entspricht. Abweichungen werden durch eine λ-Offsetkorrektur ausgeglichen. Dabei werden die Korrekturwerte bevorzugt in ein für alle maßgeblichen Betriebsbedingungen des ersten Betriebsbereichs für die λ-Einstellung heranzuziehendes Kennfeld geschrieben. Infolge der erfindungsgemäß vorgenommenen Adaption ist ein wirksamer Ausgleich von Drift- und/oder Alterungserscheinungen ermöglicht. Eine in Verbindung eines nachfolgenden Motorstarts bzw. -Warmlaufs erfolgende Einstellung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses von etwa 1,0 ist somit in verbesserter und genauerer Weise ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Adaption unmittelbar oder zumindest kurze Zeit vor einer durchzuführenden thermischen Regeneration eines Partikelfilters vorgenommen wird. Für eine solche sind ohnehin ein vermindertes Luft-Kraftstoffverhältnis sowie eine erhöhte Abgastemperatur einzustellen, so dass einerseits ein zuverlässiger Betrieb des Abgassensors gewährleistet ist und andererseits praktisch kein zusätzlich erhöhter Kraftstoffverbrauch resultiert.It has proven to be particularly advantageous if, in a further embodiment of the invention from time to time in the second operating range, an adaptation of the target range for the air-fuel ratio is made, with a current actual NOx-conversion of the three-way catalyst is determined and further, a correction value for a currently set target value of the air-fuel ratio is determined such that the target value of the air-fuel ratio corrected with the correction value corresponds to an air-fuel ratio to be assigned to the NOx actual conversion by the NOx conversion characteristic. Based on the determined NOx conversion and the stored NOx conversion characteristic curve, it is thus checked whether a lambda value to be set also corresponds to the λ value to be expected according to the characteristic curve. Deviations are compensated by a λ offset correction. In this case, the correction values are preferably written in a characteristic map to be used for all relevant operating conditions of the first operating range for the λ setting. As a result of the adaptation made according to the invention, an effective compensation of drifting and / or aging phenomena is made possible. A setting of an air-fuel ratio of about 1.0 made in connection with a subsequent engine start-up is thus made possible in an improved and more accurate manner. It is particularly advantageous if the adaptation is carried out directly or at least for a short time before a thermal regeneration of a particle filter to be carried out. For such a reduced air-fuel ratio and an increased exhaust gas temperature are adjusted anyway, so that on the one hand reliable operation of the exhaust gas sensor is ensured and on the other hand practically no additional increased fuel consumption results.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im ersten Betriebsbereich innerhalb eines insbesondere ersten Temperaturbereichs für den Drei-Wege-Katalysator der Dieselmotor mit einem Heizbrennverfahren mit Luftüberschuss betrieben. Dadurch ist ein besonders rasches Aufwärmen des Drei-Wege-Katalysators ermöglicht. Bei diesem Heizbrennverfahren werden insbesondere vom Normalbetrieb abweichende Kraftstoffeinspritzbedingungen eingestellt, mit welchen im Vergleich zum Normalbetrieb höhere Abgastemperaturen erzeugt werden können. Als Temperatur des Drei-Wege-Katalysators ist dabei vorzugsweise eine vor oder hinter dem Drei-Wege-Katalysator messtechnisch erfasste Abgastemperatur oder eine im Katalysatorbett selbst ermittelte Temperatur als repräsentativ anzusehen.In a further embodiment of the invention, the diesel engine is operated in the first operating range within a particular first temperature range for the three-way catalyst with a Heizbrennverfahren with excess air. This allows a particularly rapid warming of the three-way catalyst allows. In this Heizbrennverfahren different fuel injection conditions are set in particular from normal operation, with which higher exhaust gas temperatures can be generated compared to the normal operation. The temperature of the three-way catalyst is preferably an exhaust gas temperature measured in front of or behind the three-way catalyst, or a temperature determined in the catalyst bed itself, as representative.
Eine weitere Beschleunigung der Aufheizung der Abgasreinigungsanlage kann erzielt werden, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im ersten Betriebsbereich innerhalb eines insbesondere zweiten Temperaturbereichs für den Drei-Wege-Katalysator ein dem Drei-Wege-Katalysator vorgeschaltetes elektrisches Heizelement bestromt wird. Als Heizelement kommt hierbei bevorzugt ein so genannter E-Kat infrage, welcher als scheibenförmiges, gegebenenfalls katalytisch beschichtetes und elektrisch beheizbares Metallträgerelement dem Drei-Wege-Katalysator unmittelbar vorgeschaltet ist. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Bestromen des elektrischen Heizelements vor Durchführen eines Motorstarts begonnen wird. Dadurch kann ein emissionsarmer Motorbetrieb besonders rasch erreicht werden bzw.A further acceleration of the heating of the emission control system can be achieved if in a further embodiment of the invention in the first operating range within a particular second temperature range for the three-way catalyst, a three-way catalytic converter upstream electrical heating element is energized. As a heating element here is preferably a so-called E-Kat in question, which is connected as a disk-shaped, optionally catalytically coated and electrically heatable metal support element immediately upstream of the three-way catalyst. It is particularly preferred if, in a further embodiment of the invention, a starting of the electric heating element is started before performing an engine start. This low-emission engine operation can be achieved very quickly or
die Schadstoffemission beim Warmlauf besonders niedrig gehalten werden. Vorteilhaft ist es, wenn beim Startvorgang selbst, wenn von einem Anlasser elektrische Energie zum Andrehen des Motors benötigt wird, die Beheizung vorübergehend deaktiviert wird.the pollutant emission during warm-up be kept particularly low. It is advantageous if, during the starting process itself, when electrical energy is required to crank the engine from a starter, the heating is temporarily deactivated.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Figurenbeschreibungen genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in der Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only indicated in the respective figures Combination but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.
Die Figuren zeigen in:The figures show in:
Vorliegend ist stromab des Partikelfilters
Stromab des zweiten Verdichters
Im Abgastrakt
Bei sehr hohen Drehzahlen des Motors
Mittels dieser Anordnung des Niederdruck-Abgasturboladers
Stromab des Partikelfilters
In der Niederdruck-AGR-Leitung
In der Niederdruck-AGR-Leitung
Stromauf der Turbine
Der dargestellte Dieselmotor
Die Abgasaufstauklappe
Mittels eines vorzugsweise vorgesehenen, den Ladeluftkühler
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das gesamte Frischluft-Abgasgemisch oder auch nur ein Teil davon über den Ladeluftkühlerbypass
Für einen optimalen Betrieb des Motors
Die Signale der vorhandenen Sensoren sind von einem nicht dargestellten Steuergerät verarbeitbar, welches anhand der Signale und gespeicherten Kennlinien und Kennfelder Betriebszustände des Motors
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf im Diagramm von
Nach einem Motorkaltstart ist die Abgasreinigungsanlage
Eine solche Nacheinspritzung, vorzugsweise bei Kurbelwinkeln des Ansteuerbeginns von mehr als 80° nOT, erfolgt jedoch zusätzlich zu den im Betriebsbereich A vorgesehenen Maßnahmen im Betriebsbereich B. Wie in
Bei weiterer Erwärmung des Drei-Wege-Katalysators
Nachfolgend wird die erfindungsgemäß vorgesehene Vorgehensweise bei der Einstellung des Verbrennungs-λ von etwa 1,0 näher erläutert. Hierzu wird auf eine in
Eine Verbesserung der Genauigkeit der Nacheinspritzmengen-Einstellung ist durch eine Adaption ermöglicht, welche von Zeit zu Zeit, bevorzugt jeweils kurz vor einer angeforderten thermischen Partikelfilterregeneration erfolgt. Dabei wird ausgehend von einem Betrieb des Motors
Nachfolgend werden unter erneuter Bezugnahme auf das in
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Betriebsbereiche A bis G nicht notwendigerweise in ihrer alphabetischen Reihenfolge eingenommen werden müssen. Abhängig vom Fahrbetrieb und damit verbunden abhängig von Abgastemperatur und Abgasmassenstrom können die Betriebsbereiche A bis G vielmehr im Wechsel und zeitlich verteilt erreicht werden.It is understood that the above-described operation areas A to G need not necessarily be taken in their alphabetical order. Depending on the driving mode and associated with it depending on the exhaust gas temperature and exhaust gas mass flow, the operating ranges A to G can be achieved rather alternately and over time.
Im Rahmen der beschriebenen Vorgehensweise ist es zudem bevorzugt vorgesehen, eine im Laufe der Zeit eintretende, alterungsbedingte Umsatzeinbuße des Drei-Wege-Katalysators
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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