DE102017206162A1 - Device for controlling a diesel engine and a storage catalytic converter connected downstream of the diesel engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Steuerung eines Dieselmotors (10) mit einer Mehrzahl von Zylindern (11 - 14) sowie eines dem Dieselmotor (10) nachgeschalteten Speicherkatalysator (23) zur Abgasnachbehandlung, wobei die Vorrichtung (1) eine Steuereinheit (30) umfasst. Um die Emission von Schadstoffen, insbesondere Stickoxiden, bei einem Dieselmotor zu vermindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist,
- zu überprüfen, ob eine Regeneration des Speicherkatalysators (23) notwendig ist,
- eine Katalysatortemperatur im Bereich des Speicherkatalysators (23) zu ermitteln, und
- bei Erkennen einer Untertemperierung, bei der die Katalysatortemperatur eine notwendige Regenerationstemperatur unterschreitet, einen Teil der Zylinder (11-14) abzuschalten und danach die Regeneration einzuleiten.

Figure DE102017206162A1_0000
The invention relates to a device (1) for controlling a diesel engine (10) having a plurality of cylinders (11 - 14) and a storage catalytic converter (23) downstream of the diesel engine (10) for exhaust aftertreatment, the device (1) comprising a control unit (30 ). In order to reduce the emission of pollutants, in particular nitrogen oxides, in a diesel engine, it is provided according to the invention that the control unit (30) is set up to:
to check whether a regeneration of the storage catalytic converter (23) is necessary,
- To determine a catalyst temperature in the region of the storage catalyst (23), and
- Upon detection of a Untertemperierung, in which the catalyst temperature falls below a necessary regeneration temperature, a part of the cylinder (11-14) turn off and then initiate the regeneration.
Figure DE102017206162A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Dieselmotors mit einer Mehrzahl von Zylindern sowie eines dem Dieselmotor nachgeschalteten Speicherkatalysator zur Abgasnachbehandlung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a device for controlling a diesel engine having a plurality of cylinders and a downstream of the diesel engine storage catalyst for exhaust aftertreatment, having the features of the preamble of claim 1.

Bei modernen Dieselmotoren werden unterschiedliche Vorrichtungen eingesetzt, die zur Reduzierung der Schadstoffemissionen beitragen. Hierzu gehören bspw. Partikelfilter oder Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction; SCR), bei der ein Reduktionsmittel (z. B. Ammoniak bzw. Ammoniak-Vorläufer wie eine Harnstoff-Wasser-Lösung) in den Abgasstrom eingespritzt und an geeigneten Katalysatoren mit Stickoxiden zu weniger schädlichen Produkten (im Falle von Ammoniak als Reduktionsmittel: zu Stickstoff und Wasser) umgesetzt werden. Eine andere Vorrichtung ist ein NOx-Speicherkatalysator bzw. NOx-Absorber, der auch als LNT-Katalysator (Lean NOx trap) bezeichnet wird. Ein solcher LNT-Katalysator umfasst neben einem Katalysator eine NOx-Speicherkomponente. Durch diese werden Stickoxide absorbiert, während die Motorsteuerung überwiegend in einer „mageren“, also vergleichsweise treibstoffarmen Phase arbeitet. Sobald die Speicherkomponente voll besetzt ist, kann sie keine weiteren Stickoxide mehr absorbieren und muss aktiv regeneriert werden. Im Zuge der Regeneration werden die gespeicherten Stickoxide freigesetzt und bspw. zusammen mit Kohlenwasserstoffen umgesetzt, wobei bspw. Stickstoff und Wasser erzeugt werden. Hierzu kann über die Motorsteuerung eine „fette“ Phase mit unterstöchiometrischer Sauerstoffkonzentration eingestellt werden. Damit die der Regeneration zu Grunde liegende Reaktion effizient abläuft, ist eine bestimmte Temperatur im Bereich des LNT-Katalysators notwendig.In modern diesel engines different devices are used, which contribute to the reduction of pollutant emissions. These include, for example, particulate filters or catalysts for selective catalytic reduction (SCR), in which a reducing agent (eg, ammonia or ammonia precursor such as a urea-water solution) is injected into the exhaust gas stream and to suitable catalysts with nitrogen oxides to less harmful products (in the case of ammonia as a reducing agent: to nitrogen and water) to be implemented. Another device is a NO x storage catalyst and NOx absorber, which is also referred to as LNT catalyst (lean NOx trap). Such an LNT catalyst comprises, in addition to a catalyst, an NO x storage component. Through this nitrogen oxides are absorbed, while the engine control works mainly in a "lean", so comparatively low-fuel phase. As soon as the storage component is fully occupied, it can no longer absorb any further nitrogen oxides and must be actively regenerated. In the course of regeneration, the stored nitrogen oxides are released and, for example, reacted together with hydrocarbons, for example, nitrogen and water are generated. For this purpose, a "rich" phase with substoichiometric oxygen concentration can be set via the engine control. For the regeneration underlying reaction to proceed efficiently, a certain temperature in the range of the LNT catalyst is necessary.

LNT-Katalysatoren werden heutzutage üblicherweise in Dieselfahrzeugen der Mittel- und Oberklasse eingesetzt, um die Vorgaben hinsichtlich der Abgaswerte zu erfüllen. Die Anforderungen bei neueren RDE-Tests (Real Drive Emission) beinhalten dabei eine Prüfung des Fahrzeugs unter unterschiedlichen Fahrbedingungen (z. B. Innenstadt/Landstraße/Autobahn). Daher wird es in Zukunft notwendig sein, eine Regeneration von LNT-Katalysatoren in nahezu allen Betriebszuständen des Motors durchzuführen. Allerdings ist insbesondere im innerstädtischen Verkehr die Abgastemperatur aufgrund der geringen Lastanforderungen oftmals nicht hoch genug für eine ausreichende Regeneration. RDE-Tests werden ferner auch unter kalten Umgebungsbedingungen (bis -7°C) durchgeführt was zu einer zusätzlichen Abkühlung des Abgassystems durch die kalte Umgebungsluft führen kann.LNT catalysts are now commonly used in medium and high-end diesel vehicles to meet emission standards. The requirements of newer RDE tests (Real Drive Emission) include a test of the vehicle under different driving conditions (eg city center / highway / motorway). Therefore, it will be necessary in the future to carry out a regeneration of LNT catalysts in almost all operating states of the engine. However, the exhaust gas temperature is often not high enough for adequate regeneration, especially in urban traffic due to the low load requirements. RDE tests are also carried out under cold ambient conditions (down to -7 ° C), which can lead to additional cooling of the exhaust system by the cold ambient air.

Die CH 710 284 A1 offenbart einen Mehrzylinder-Dieselmotor mit Zylinderabschaltung und Abgasnachbehandlungssystem, wobei die Zylinderabschaltung wenigstens einen Zylinder zu Erhöhung der Abgastemperatur des Dieselmotors abschaltet, falls in dem Abgasnachbehandlungssystem eine gemessene Temperatur unterhalb eines bestimmten Werts liegt. Dabei werden als Abgasnachbehandlungssystem ein SCR sowie ein Partikelfilter genannt. Durch die Erhöhung der Abgastemperatur soll zum einen eine effektive Arbeitsweise des SCR sichergestellt werden, zum anderen kann ein Rußabbrand im Partikelfilter unterstützt werden. Ein ähnliches System ist aus der US 5,930,992 A bekannt, wobei u.a. vorgesehen ist, dass die Zylinder wechselweise abgeschaltet werden, um eine vollständige Abkühlung einzelner Zylinder zu verhindern.The CH 710 284 A1 discloses a cylinder deactivation multi-cylinder diesel engine having an exhaust aftertreatment system, wherein the cylinder deactivation shuts down at least one cylinder to increase the exhaust temperature of the diesel engine if a measured temperature in the exhaust after-treatment system is below a certain value. In this case, an SCR and a particulate filter are mentioned as exhaust aftertreatment system. By increasing the exhaust gas temperature on the one hand to ensure an effective operation of the SCR, on the other hand, a Rußabbrand be supported in the particulate filter. A similar system is from the US 5,930,992 A known, among other things, it is provided that the cylinders are alternately switched off to prevent complete cooling of individual cylinders.

Die US 9,376,967 B2 offenbart eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder. Dabei zeichnen sich die Zylinder der zwei Gruppen durch unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse aus. Es ist vorgesehen, dass bei einer Teilabschaltung im unteren Teillastbereich die Zylinder der Gruppe mit dem größeren Verdichtungsverhältnis in Betrieb bleiben.The US 9,376,967 B2 discloses a self-igniting internal combustion engine having at least two groups each having at least one cylinder. The cylinders of the two groups are characterized by different compression ratios. It is envisaged that with a partial shutdown in the lower part load range, the cylinders of the group with the larger compression ratio remain in operation.

Die US 6,931,839 B2 offenbart ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor mit Zylinderabschaltung sowie mit einem katalytischen Nachbehandlungssystem. Falls festgestellt wird, dass sich der Motor in einer Kaltstartphase befindet, ist vorgesehen, dass ein Teil der Zylinder abgeschaltet werden, um die Abgastemperatur im Bereich des Nachbehandlungssystems so zu erhöhen, dass dieses effizient arbeitet.The US 6,931,839 B2 discloses an exhaust aftertreatment system for a cylinder deactivation engine as well as a catalytic aftertreatment system. If it is determined that the engine is in a cold start phase, it is envisaged that a portion of the cylinders will be shut down to increase the exhaust gas temperature in the region of the aftertreatment system to operate efficiently.

Aus der US 2013/0199466 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, mit vier in Reihe angeordneten Zylindern, die in zwei Gruppen konfiguriert sind, wobei jeweils ein außenliegender Zylinder und der benachbarte innenliegende Zylinder eine Gruppe bilden. Die beiden Kurbelwellenkröpfungen der zwei Zylinder jeder Zylindergruppe weisen in Umfangsrichtung um die Längsachse der Kurbelwelle herum keinen Versatz auf, so dass die Zylinder einer Zylindergruppe mechanisch gleichlaufende Zylinder sind. Demgegenüber sind die Kurbelwellenkröpfungen der einen Zylindergruppe gegenüber den Kurbelwellenkröpfungen der anderen Zylindergruppe in Umfangsrichtung um 180° versetzt auf der Kurbelwelle angeordnet. Vorteilhaft findet eine Abgasnachbehandlung statt, bspw. mittels eines LNT-Katalysators.From the US 2013/0199466 A1 For example, an internal combustion engine is known having four cylinders arranged in series, which are configured in two groups, with one outer cylinder and the adjacent inner cylinder forming a group. The two crankshaft cranks of the two cylinders of each cylinder group have no offset in the circumferential direction about the longitudinal axis of the crankshaft, so that the cylinders of a cylinder group are mechanically synchronous cylinders. In contrast, the crankshaft cranks of the one cylinder group with respect to the crankshaft cranks of the other cylinder group are circumferentially offset by 180 ° on the crankshaft. Advantageously, an exhaust aftertreatment takes place, for example by means of an LNT catalyst.

Die Zusammenfassung der Dissertation „Thermal efficiency and emission analysis of advanced thermodynamic strategies in a multicylinder diesel engine utilizing valvetrain flexibility“ von C. Ding, Purdue University, beschreibt Untersuchungen, wie die Effizienz von Abgasnachbehandlungssystemen unter verschiedenen Bedingungen optimiert werden kann. Dabei ist u.a. vorgesehen, dass durch Abgasrückführung (EGR), spätes Schließen eines Ansaugventils (LIVC) und Zylinderabschaltung (CDA) eine Temperaturerhöhung im Bereich des Abgasnachbehandlungssystems erreicht wird.The summary of the dissertation "Thermal efficiency and emission analysis of advanced thermodynamic strategies in a multicylinder diesel engine utilizing valvetrain flexibility" by C. Ding, Purdue University, describes investigations such as the efficiency of exhaust aftertreatment systems can be optimized under different conditions. It is provided, inter alia, that exhaust gas recirculation (EGR), late closing of an intake valve (LIVC) and cylinder deactivation (CDA) increase the temperature in the exhaust gas aftertreatment system.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet eine effektivere Verringerung der Erzeugung bzw. Emission von Schadstoffen, insbesondere Stickoxiden, bei einem Dieselmotor, noch Raum für Verbesserungen. Dies gilt insbesondere für die Steigerung der Effektivität eines eingesetzten SpeicherkatalysatorsIn view of the above-mentioned prior art, a more effective reduction in the production or emission of pollutants, in particular nitrogen oxides, in a diesel engine still offers room for improvement. This applies in particular to the increase in the effectiveness of a storage catalyst used

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Emission von Schadstoffen, insbesondere Stickoxiden, bei einem Dieselmotor zu vermindern.The invention has for its object to reduce the emission of pollutants, especially nitrogen oxides in a diesel engine.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.According to the invention the object is achieved by a device having the features of claim 1, wherein the dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur zusätzlich.It should be noted that the features listed in the following description as well as measures in any technically meaningful way can be combined with each other and show other embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figure.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Dieselmotors sowie eines dem Dieselmotor nachgeschalteten Speicherkatalysators zur Verfügung gestellt. Der Dieselmotor weist eine Mehrzahl von Zylindern auf. Selbstverständlich weist jeder Zylinder zumindest ein Einlassventil und zumindest ein Auslassventil auf. Insbesondere kann es sich um einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines PKW oder LKW handeln. Dem Dieselmotor ist ein Speicherkatalysator zur Abgasnachbehandlung nachgeschaltet. Es versteht sich, dass der Speicherkatalysator eine von mehreren Komponenten einer Abgasnachbehandlungsanlage sein kann, die bspw. weitere Katalysatoren, Partikelfilter und/oder katalytische Partikelfilter umfassen kann. Dabei können mehrere Komponenten der Abgasnachbehandlungsanlage in Strömungsrichtung der Abgase aufeinanderfolgend oder ggf. auch parallel zueinander in dem Abgasstrang angeordnet sein.The invention provides a device for controlling a diesel engine and a storage catalytic converter connected downstream of the diesel engine. The diesel engine has a plurality of cylinders. Of course, each cylinder has at least one inlet valve and at least one outlet valve. In particular, it may be a diesel engine of a motor vehicle, for example a car or truck. The diesel engine is followed by a storage catalytic converter for exhaust aftertreatment. It is understood that the storage catalyst may be one of several components of an exhaust aftertreatment system, which may include, for example, other catalysts, particulate filters and / or catalytic particulate filters. In this case, several components of the exhaust aftertreatment system in the flow direction of the exhaust gases can be arranged sequentially or possibly also parallel to each other in the exhaust line.

Der Speicherkatalysator ist jedenfalls stromabwärts des Dieselmotors angeordnet. Falls es sich um einen Dieselmotor mit Abgasrückführung (AGR) handelt, kann sich der Speicherkatalysator auch in einer Leitung zur Abgasrückführung befinden. Der Speicherkatalysator ist selbstverständlich Teil einer Abgasanlage des Dieselmotors, wobei eine eventuell vorhandene AGR-Leitung auch als Teil der Abgasanlage aufgefasst wird. Es kann sich hierbei grundsätzlich um jeden Typ von Speicherkatalysator handeln, der zur Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren geeignet ist. Insbesondere kann es sich um einen Stickoxid-Speicherkatalysator bzw. LNT-Katalysator handeln. Es können auch mehrere Speicherkatalysatoren vorgesehen sein.The storage catalytic converter is in any case arranged downstream of the diesel engine. If it is a diesel engine with exhaust gas recirculation (EGR), the storage catalytic converter can also be located in an exhaust gas recirculation line. Of course, the storage catalytic converter is part of an exhaust system of the diesel engine, with any EGR line that may be present being considered as part of the exhaust system. In principle, this may be any type of storage catalytic converter which is suitable for exhaust aftertreatment of diesel engines. In particular, it may be a nitrogen oxide storage catalyst or LNT catalyst. It can also be provided several storage catalytic converters.

Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit. Diese kann Hardware- und/oder softwaremäßig realisiert sein und physisch ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Dabei können ggf. auch verschiedene Komponenten der Steuereinheit voneinander beabstandet und bspw. durch Busleitungen miteinander verbunden sein. Insbesondere kann die Steuereinheit Teil einer Motorsteuerung sein bzw. in diese integriert sein. In einer typischen Ausgestaltung fungiert die Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs als Steuereinheit.The device comprises a control unit. This can be implemented in terms of hardware and / or software and be embodied physically in one or more parts. In this case, if necessary, different components of the control unit can be spaced apart from each other and, for example, be interconnected by bus lines. In particular, the control unit may be part of a motor control or integrated into it. In a typical embodiment, the engine control of a motor vehicle functions as a control unit.

Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, in einem ersten Schritt zu überprüfen, ob eine Regeneration des Speicherkatalysators notwendig ist. Dies kann bspw. dann der Fall sein, wenn der Speicherkatalysator vollständig beladen ist oder sein Beladungszustand eine vorgegebene Schwelle erreicht hat, bspw. 90 %. Die Ermittlung, ob eine Regeneration notwendig ist, kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Bspw. kann der Beladungszustand mittels eines mathematischen Modells berechnet werden, in das verschiedene Eingangsgrößen wie bspw. die Stickoxid-Rohemission des Dieselmotors, die bisherige Absorptionsdauer, der Abgasmassenstrom und die Abgastemperatur eingehen können. Alternativ kann die Steuereinheit auch auf Messwerte eines Stickoxid-Sensors zugreifen, der im Abgasstrom hinter dem Speicherkatalysator installiert ist.According to the invention, the control unit is set up to check in a first step whether regeneration of the storage catalytic converter is necessary. This may, for example, be the case when the storage catalytic converter is completely loaded or its loading state has reached a predetermined threshold, for example 90%. The determination of whether regeneration is necessary can take place in different ways. For example. the loading state can be calculated by means of a mathematical model, in which various input variables such as the raw nitrogen oxide emission of the diesel engine, the previous absorption period, the exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature can enter. Alternatively, the control unit can also access measured values of a nitrogen oxide sensor which is installed in the exhaust gas flow downstream of the storage catalytic converter.

Weiterhin ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Katalysatortemperatur im Bereich des Speicherkatalysators zu ermitteln. Bei der Katalysatortemperatur handelt es sich entweder um eine Temperatur des Speicherkatalysators selbst oder eine Temperatur seiner unmittelbaren Umgebung. In jedem Fall ist es diejenige Temperatur, die im Bereich der vorgesehenen Regeneration herrscht und somit ausschlaggebend dafür ist, ob eine Regeneration erfolgreich durchgeführt werden kann. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung noch deutlich wird, ist hierfür nicht unbedingt notwendig, dass die Temperatur des Speicherkatalysators selbst gemessen wird. Vielmehr kann auch indirekt auf die Katalysatortemperatur geschlossen werden, womit prinzipiell ein gewisser Spielraum für Fehler bleiben kann.Furthermore, the control unit is set up to determine a catalyst temperature in the region of the storage catalytic converter. The catalyst temperature is either a temperature of the storage catalyst itself or a temperature of its immediate environment. In any case, it is the temperature that prevails in the area of the planned regeneration and thus is decisive for whether a regeneration can be carried out successfully. As will become clear from the following description, it is not absolutely necessary for this that the temperature of the storage catalytic converter itself be measured. Rather, it can also be concluded indirectly on the catalyst temperature, which in principle can remain a certain margin for error.

Weiterhin ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, bei Erkennen einer Untertemperierung, bei der die Katalysatortemperatur eine notwendige Regenerationstemperatur unterschreitet, einen Teil der Zylinder abzuschalten und danach die Regeneration einzuleiten. Wie bereits oben erwähnt, kann insbesondere eine indirekte Ermittlung der Katalysatortemperatur zu Fehlern führen, so dass die Steuereinheit ggf. in Einzelfällen eine Untertemperierung fälschlich erkennt bzw. fälschlich nicht erkennt. Somit bedeutet „Erkennen“ in diesem Zusammenhang, dass die Steuereinheit den Zustand des Speicherkatalysators als Untertemperierung bewertet, also dass dessen Temperatur unterhalb der Regenerationstemperatur liegt. Die Regenerationstemperatur stellt dabei eine als notwendig angesehene Minimaltemperatur zur erfolgreichen Durchführung der Regeneration dar. Dabei kann diese Regenerationstemperatur insbesondere höher liegen als eine Aktivierungstemperatur des Speicherkatalysators, die dieser benötigt, um die entsprechende Abgaskomponente zu speichern. D. h. gegenüber dem normalen Betrieb des Speicherkatalysators kann zur Regeneration eine erhöhte Temperatur notwendig sein. Liegt die Katalysatortemperatur unter der Regenerationstemperatur und wird dennoch versucht, die Regeneration einzuleiten, so kann dies zu einer erheblichen Verschlechterung der Abgaswerte führen. Im Falle eines Stickoxid-Speicherkatalysators kann dies z. B. dazu führen, dass zuvor gespeicherte Stickoxide wieder freigesetzt, allerdings nicht wie vorgesehen zu elementaren Stickstoff (sowie anderen Substanzen) umgesetzt werden. D. h., in diesem Fall würde die Freisetzung der Stickoxide nur verzögert und die Funktion des Speicherkatalysators zunichte gemacht.Furthermore, the control unit is set up when a lower temperature control is detected the catalyst temperature falls below a necessary regeneration temperature, turn off a portion of the cylinders and then initiate regeneration. As already mentioned above, in particular an indirect determination of the catalyst temperature can lead to errors, so that the control unit, if necessary, incorrectly recognizes or incorrectly recognizes a sub-tempering in individual cases. Thus, "detection" in this context means that the control unit evaluates the state of the storage catalytic converter as a sub-tempering, that is to say that its temperature lies below the regeneration temperature. In this case, this regeneration temperature may in particular be higher than an activation temperature of the storage catalytic converter which it requires in order to store the corresponding exhaust gas component. Ie. In comparison with the normal operation of the storage catalytic converter, an increased temperature may be necessary for the regeneration. If the catalyst temperature is below the regeneration temperature and still attempts to initiate the regeneration, this can lead to a significant deterioration of the exhaust gas values. In the case of a nitrogen oxide storage catalyst, this z. B. cause previously stored nitrogen oxides released again, but not implemented as intended to elemental nitrogen (and other substances). In other words, in this case, the release of the nitrogen oxides would only be delayed and the function of the storage catalyst would be negated.

Die Effizienz der Regeneration ist abhängig von der während der Regeneration erreichten Abgastemperatur. Durch Zylinderabschaltung können somit unter thermischer Betrachtung effiziente Regenerationen im Schwachlastbetrieb ausgelöst werden. Vielfach ist auch im Schwachlastbetrieb bei Dieselmotoren ein fetter Motorbetrieb nur schwer einstellbar. Zylinderabschaltung geht einher mit einer Anfettung und wirkt sich daher auch unter diesem Aspekt positiv auf die Regeneration aus. Daher schaltet die Steuereinheit einen Teil der Zylinder ab, wodurch die Last für die verbleibenden Zylinder erhöht wird. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Temperatur der verbleibenden Zylinder und der Temperatur der erzeugten Abgase, die im weiteren Verlauf am Speicherkatalysator vorbeiströmen. Somit führt die Zylinderabschaltung mit einer gewissen Verzögerung auch zu einer Erhöhung der Katalysatortemperatur. Nachdem die Steuereinheit wie beschrieben ein Teil der Zylinder abgeschaltet hat, leitet sie die Regeneration des Speicherkatalysators ein. Das Einleiten der Regeneration bedeutet bspw. im Falle eines Stickstoff-Speicherkatalysators, dass die Steuereinheit eine unterstöchiometrische Sauerstoffkonzentration bzw. eine erhöhte Kraftstoffkonzentration einstellt. Normalerweise erfolgt das Einleiten der Regeneration mit einer zeitlichen Verzögerung gegenüber dem Abschalten der Zylinder, um dem Speicherkatalysator Zeit zu geben, sich ausreichend zu erwärmen. Die zeitliche Verzögerung ist im Allgemeinen von den Gegebenheiten des Dieselmotors sowie der Abgasanlage abhängig, deren Teil der Speicherkatalysator ist. Sie kann vorab experimentell bestimmt und werkseitig abgespeichert werden oder ggf. auch (z. B. von der Steuereinheit) berechnet werden. Das Abschalten der Zylinder beinhaltet dabei normalerweise ein Abschalten der Treibstoffzufuhr zu dem entsprechenden Zylinder sowie ein Schließen des zugehörigen Einlassventils und/oder Auslassventils. Es sind Ausführungsformen denkbar, in denen die Katalysatortemperatur die Regenerationstemperatur in einigen Fällen zwar nicht erreicht, sich dieser allerdings zumindest annähert, so dass eine zumindest teilweise erfolgreiche Regeneration möglich ist. Dies kann z. B. bei einem Stickstoff-Speicherkatalysator bedeuten, dass sämtliche gespeicherten Stickoxide freigesetzt werden, wobei allerdings nur ein Teil zu elementaren Stickstoff umgesetzt wird. Auch in einem solchen Fall kann durch die erfindungsgemäß vorgesehene Zylinderabschaltung der Ausstoß an schädlichen Abgasen verringert werden.The efficiency of the regeneration depends on the exhaust gas temperature reached during the regeneration. By deactivating cylinders, efficient regeneration in low-load operation can thus be triggered under thermal consideration. In many cases, fat engine operation is difficult to set even in low-load operation in diesel engines. Cylinder deactivation goes hand in hand with enrichment and therefore also has a positive effect on regeneration under this aspect. Therefore, the control unit shuts off a portion of the cylinders, thereby increasing the load on the remaining cylinders. This in turn leads to an increase in the temperature of the remaining cylinders and the temperature of the exhaust gases generated, which flow past the storage catalytic converter in the further course. Thus, the cylinder deactivation also leads to an increase in the catalyst temperature with a certain delay. After the control unit has switched off a part of the cylinders as described, it initiates the regeneration of the storage catalytic converter. The initiation of the regeneration means, for example, in the case of a nitrogen storage catalytic converter, that the control unit sets a substoichiometric oxygen concentration or an increased fuel concentration. Normally, the initiation of regeneration occurs with a time lag from the shutdown of the cylinders to allow time for the storage catalyst to warm up sufficiently. The time delay is generally dependent on the conditions of the diesel engine and the exhaust system, part of which is the storage catalytic converter. It can be determined beforehand experimentally and stored at the factory or possibly also calculated (eg by the control unit). The shutdown of the cylinder normally involves a shutdown of the fuel supply to the corresponding cylinder and a closing of the associated intake valve and / or exhaust valve. Embodiments are conceivable in which the catalyst temperature does not reach the regeneration temperature in some cases, but at least approaches it, so that an at least partially successful regeneration is possible. This can be z. B. in a nitrogen storage catalyst mean that all stored nitrogen oxides are released, although only a part is converted to elemental nitrogen. Even in such a case can be reduced by the inventively provided cylinder shutdown of the emission of harmful exhaust gases.

Prinzipiell kann eine notwendige zeitliche Verzögerung zwischen dem Abschalten eines Teils der Zylinder und dem Einleiten der Regeneration abgeschätzt werden. Dies kann allerdings zu Fehlern führen, die sich vergleichsweise leicht vermeiden lassen. Bevorzugt ist die Steuereinheit daher dazu eingerichtet, nach dem Abschalten zu überprüfen, ob die Regenerationstemperatur erreicht wurde, bevor sie die Regeneration einleitet. Anders ausgedrückt, die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, nach dem Abschalten die Katalysatortemperatur neu zu ermitteln und die Regeneration erst dann durchzuführen, wenn die Regenerationstemperatur erreicht wurde. Dabei kann die Ermittlung der Katalysatortemperatur mehrfach bzw. kontinuierlich erfolgen.In principle, a necessary time delay between the switching off of a part of the cylinders and the initiation of the regeneration can be estimated. However, this can lead to errors that can be relatively easily avoided. Preferably, the control unit is therefore configured to check after switching off whether the regeneration temperature has been reached before it initiates the regeneration. In other words, the control unit is configured to re-determine the catalyst temperature after the shutdown and to perform the regeneration only when the regeneration temperature has been reached. In this case, the determination of the catalyst temperature can take place repeatedly or continuously.

Unter Umständen können die Zylinder des Dieselmotors stufenweise abschaltbar sein, bspw. derart, dass bei einem Achtzylinder-Motor wahlweise 2, 4 oder 6 Zylinder abgeschaltet werden können. In einem solchen Fall ist es möglich, dass zu dem Zeitpunkt, in dem die Steuereinheit feststellt, dass die Katalysatortemperatur die Regenerationstemperatur unterschreitet, bereits ein Teil der Zylinder abgeschaltet ist. Dies könnte bspw. aus Gründen der Leistungsreduzierung geschehen sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, wenn eine Untertemperierung vorliegt und bereits ein Teil der Zylinder abgeschaltet ist, wenigstens einen weiteren Zylinder abzuschalten. Durch diese Maßnahme wird die Last für die in Betrieb verbleibenden Zylinder weiter erhöht und die Abgastemperatur kann weiter angehoben werden.Under certain circumstances, the cylinders of the diesel engine can be switched off in stages, for example. Such that in an eight-cylinder engine optionally 2, 4 or 6 cylinders can be switched off. In such a case, it is possible that at the time when the control unit determines that the catalyst temperature is below the regeneration temperature, a part of the cylinders is already turned off. This could be done, for example, for reasons of power reduction. According to one embodiment of the invention, the control unit may be set up, if a sub-tempering is present and already a part of the cylinder is turned off, at least turn off another cylinder. By this measure, the load for the remaining in operation cylinder is further increased and the exhaust gas temperature can be further increased.

Die Zylinderabschaltung bzw. zusätzliche Zylinderabschaltung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung normalerweise eine vorübergehende Maßnahme, die der Unterstützung der zeitlich begrenzten Regeneration des Speicherkatalysators dient. Bevorzugt ist Steuereinheit daher dazu eingerichtet, nach dem Ende der Regeneration wenigstens einen Teil der Zylinder wieder einzuschalten. Bspw. ist es denkbar, dass bereits ein Teil der Zylinder (z. B. 2 von 8 Zylindern) abgeschaltet war und die Steuereinheit zum Zweck der Regeneration die Anzahl der abgeschalteten Zylinder erhöht hat (z. B. auf 4 von 8). In einem solchen Fall könnten z. B. nach erfolgter Regeneration so viele Zylinder wieder eingeschaltet werden, wie zur Vorbereitung der Regeneration abgeschaltet wurden. In the context of the present invention, the cylinder deactivation or additional cylinder deactivation is normally a temporary measure which serves to support the time-limited regeneration of the storage catalytic converter. The control unit is therefore preferably configured to switch on at least a part of the cylinders again after the end of the regeneration. For example. For example, it is conceivable that some of the cylinders (eg, 2 out of 8 cylinders) have already been shut down, and the control unit has increased the number of deactivated cylinders for regeneration purposes (eg, 4 out of 8). In such a case z. B. after regeneration as many cylinders are turned on again, as were turned off to prepare for the regeneration.

Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, mittels wenigstens einer Messeinrichtung wenigstens eine Temperatur zu messen und zum Erkennen der Untertemperierung zu prüfen, ob die gemessene Temperatur unterhalb einer vorgegebenen Minimaltemperatur liegt. Wie nachfolgend noch besprochen wird, kann die gemessene Temperatur insbesondere eine Temperatur des Dieselmotors, einer hiermit verbundenen Abgasanlage oder eines Fluids sein, das mit den genannten Komponenten in Kontakt steht. In jedem Fall gibt die gemessene Temperatur zumindest näherungsweise Aufschluss über die Katalysatortemperatur. Die Minimaltemperatur ist ein (normalerweise werkseitig) vorgegebener Temperaturwert, der so gewählt ist, dass man davon ausgehen kann, dass der Speicherkatalysator für eine Regeneration nicht ausreichend aufgewärmt ist, wenn die gemessene Temperatur unter der Minimaltemperatur liegt. Die Minimaltemperatur ist innerhalb der Vorrichtung, normalerweise innerhalb der Steuereinheit selbst, hinterlegt und kann von der Steuereinheit mit der gemessenen Temperatur verglichen werden. Es versteht sich, dass die Vorrichtung wenigstens eine Messeinrichtung, bspw. einen Temperatursensor, umfassen muss, mittels derer die genannte Temperatur gemessen wird. Hinsichtlich der Art des Temperatursensors bestehen hierbei grundsätzlich keine Einschränkungen. Insbesondere kann ggf. auch eine berührungslose Messung erfolgen. Selbstverständlich kann eine Mehrzahl von Temperatursensoren vorhanden sein. Es ist hierbei denkbar, dass im Falle mehrerer Temperatursensoren, die an unterschiedlichen Stellen messen, für jeden Temperatursensor eine individuelle Minimaltemperatur festgelegt ist. Stellt die Steuereinheit fest, dass die gemessene Temperatur unterhalb der (ihr zugeordneten) Minimaltemperatur liegt, erkennt sie hieran, dass eine Untertemperierung vorliegt.The control unit is preferably configured to measure at least one temperature by means of at least one measuring device and to check whether the measured temperature lies below a predetermined minimum temperature in order to detect the low-temperature control. As will be discussed below, the measured temperature may be, in particular, a temperature of the diesel engine, an exhaust system connected thereto, or a fluid in contact with said components. In any case, the measured temperature gives at least approximately information about the catalyst temperature. The minimum temperature is a (normally factory default) temperature value that is chosen to allow the storage catalyst to be insufficiently heated for regeneration when the measured temperature is below the minimum temperature. The minimum temperature is stored within the device, usually within the control unit itself, and can be compared by the control unit with the measured temperature. It is understood that the device must comprise at least one measuring device, for example a temperature sensor, by means of which the said temperature is measured. In principle, there are no restrictions with regard to the type of temperature sensor. In particular, if necessary, a non-contact measurement can also take place. Of course, a plurality of temperature sensors may be present. It is conceivable that in the case of multiple temperature sensors that measure at different locations, an individual minimum temperature is set for each temperature sensor. If the control unit detects that the measured temperature is below the (associated) minimum temperature, it recognizes that there is a sub-tempering.

Die Steuereinheit kann dabei mittels unterschiedlicher Messeinrichtungen die wenigstens eine Temperatur messen, was impliziert, dass die entsprechende Temperatur an unterschiedlichen Stellen gemessen werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Messeinrichtung dazu eingerichtet, die Katalysatortemperatur zu messen. Hierüber kann unmittelbar und (im Rahmen der Messgenauigkeit) exakt bestimmt werden, welche Temperatur der Speicherkatalysator hat. Dies erlaubt einen sehr zuverlässigen Rückschluss darauf, ob der Speicherkatalysator hinreichend aufgewärmt ist oder ob eine Untertemperierung vorliegt. Die Temperaturmessung muss hierbei nicht zwangsläufig unmittelbar an dem katalytisch aktiven Material erfolgen, sondern kann bspw. auch an einem Trägerelement durchgeführt werden, auf das dieses aufgebracht ist. Normalerweise kann man davon ausgehen, dass die Temperatur des Trägerelements und die des (im chemischen Sinne) eigentlichen Speicherkatalysators praktisch identisch sind.The control unit can measure the at least one temperature by means of different measuring devices, which implies that the corresponding temperature can be measured at different locations. According to a preferred embodiment, a measuring device is set up to measure the catalyst temperature. By means of this it can be determined directly and (within the scope of the measuring accuracy) exactly what temperature the storage catalytic converter has. This allows a very reliable conclusion as to whether the storage catalytic converter is sufficiently warmed up or whether there is a subsaturation. In this case, the temperature measurement does not necessarily have to take place directly on the catalytically active material, but may, for example, also be carried out on a carrier element to which this is applied. Normally one can assume that the temperature of the carrier element and that of the (in the chemical sense) actual storage catalyst are virtually identical.

Bevorzugt entspricht hierbei die Minimaltemperatur wenigstens der Regenerationstemperatur des Speicherkatalysators. Insbesondere ist es möglich, dass die Minimaltemperatur oberhalb der Regenerationstemperatur liegt, so dass gewissermaßen eine Sicherheitsmarge eingeplant wird, um sicherzustellen, dass die Regeneration auf jeden Fall erfolgreich durchgeführt werden kann.In this case, the minimum temperature preferably corresponds at least to the regeneration temperature of the storage catalytic converter. In particular, it is possible for the minimum temperature to be above the regeneration temperature, so that, as it were, a safety margin is planned in order to ensure that the regeneration can be carried out successfully in any case.

In einer anderen Ausführungsform ist eine Messeinrichtung dazu eingerichtet, eine Abgastemperatur zu messen. Die Abgastemperatur kann hierbei insbesondere stromabwärts des Speicherkatalysators gemessen werden, allerdings sind auch Messungen an anderen Stellen möglich. Der Begriff „Abgastemperatur“ bezieht sich hierbei nicht ausschließlich auf Gasgemische, die teilweise oder überwiegend Verbrennungsprodukte des Dieselmotors enthalten, sondern auf jegliches Gas, das sich in der Abgasanlage des Dieselmotors (einschließlich einer eventuell vorhandenen AGR-Leitung) befindet, also stromabwärts des Auslassventils bzw. der Auslassventile. Im Fall einer Schubabschaltung kann es sich hierbei also auch im Wesentlichen um Frischluft handeln, die ohne Verbrennungsprozess durch den Motor geführt wurde.In another embodiment, a measuring device is configured to measure an exhaust gas temperature. The exhaust gas temperature can be measured in particular downstream of the storage catalytic converter, although measurements at other locations are also possible. The term "exhaust gas temperature" does not refer exclusively to gas mixtures that contain partially or predominantly combustion products of the diesel engine, but to any gas that is in the exhaust system of the diesel engine (including any existing EGR line), ie downstream of the exhaust valve or the exhaust valves. In the case of an overrun fuel cutoff, this may therefore essentially also be fresh air which has been passed through the engine without a combustion process.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist eine Messeinrichtung dazu eingerichtet, eine Temperatur einer Abgasleitung zu messen, welche wenigstens mittelbar mit dem Speicherkatalysator verbunden ist. Hierbei umfasst der Begriff „Abgasleitung“ sämtliche abgasführenden Elemente vom Krümmer bis zum Endrohr, ebenso wie eine eventuell vorhandene Leitung zur Abgasrückführung (AGR). Bevorzugt folgt die Messung in einer Abgasleitung, die unmittelbar mit dem Speicherkatalysator verbunden ist, also ohne Zwischenschaltung weiterer Bauteile. Die Temperatur kann hierbei insbesondere in einem Teil der Abgasleitung gemessen werden, der an den Speicherkatalysator angrenzt. Aber auch eine Messung der Temperatur in weiter vom Speicherkatalysator entfernten Bereichen erlaubt zumindest gewisse Rückschlüsse auf die Katalysatortemperatur. Es ist somit möglich, auf eine Untertemperierung zu schließen, ohne die Katalysatortemperatur selber zu messen.According to a further embodiment, a measuring device is adapted to measure a temperature of an exhaust pipe, which is at least indirectly connected to the storage catalytic converter. Here, the term "exhaust pipe" includes all exhaust gas leading elements from the manifold to the tailpipe, as well as any existing exhaust gas recirculation (EGR). Preferably, the measurement follows in an exhaust pipe, which is connected directly to the storage catalytic converter, ie without the interposition of further components. The temperature can be measured in particular in a part of the exhaust pipe, which adjoins the storage catalyst. But also a measurement of the temperature in further from the storage catalytic converter At least some conclusions about the catalyst temperature are possible. It is thus possible to conclude a low-temperature control without measuring the catalyst temperature itself.

Das Aufwärm- und Abkühlverhalten des Speicherkatalysators ist bis zu einem gewissen Grad an das des Dieselmotors gekoppelt. Daher ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine Messeinrichtung dazu eingerichtet, eine Temperatur des Dieselmotors zu messen. Selbstverständlich weisen im Allgemeinen nicht alle Teile des Dieselmotors die gleiche Temperatur auf. Insofern ist hier „eine Temperatur des Dieselmotors“ so zu verstehen, dass dies die Temperatur eines bestimmten Teils des Motors ist, an dem die Messung vorgenommen wird. Es kann hierbei zweckmäßig sein, die Temperatur in einem Teil des Motors zu messen, der möglichst nah an den abgasführenden Teilen liegt. Dies könnte bspw. eine Auslassleitung eines Zylinders sein.The warm-up and cool-down behavior of the storage catalyst is coupled to that of the diesel engine to some degree. Therefore, according to a further embodiment, a measuring device is adapted to measure a temperature of the diesel engine. Of course, not all parts of the diesel engine generally have the same temperature. As such, "temperature of the diesel engine" should be understood to mean the temperature of a particular part of the engine where the measurement is made. It may be useful in this case to measure the temperature in a part of the engine that is as close as possible to the exhaust-carrying parts. This could, for example, be an outlet line of a cylinder.

Neben einer direkten Messung der Motortemperatur kann eine Messeinrichtung auch dazu eingerichtet sein, eine Kühlmitteltemperatur zu messen. Auch dies erlaubt wenigstens in begrenztem Umfang Rückschlüsse auf die Temperatur des Motors und auf die Temperatur des Speicherkatalysators.In addition to a direct measurement of the engine temperature, a measuring device can also be set up to measure a coolant temperature. Again, this allows at least limited conclusions about the temperature of the engine and the temperature of the storage catalyst.

Bevorzugt ist bei den beschriebenen Ausgestaltungen, bei denen nicht die Temperatur des Speicherkatalysators selbst, sondern die eines anderen Bauteils bzw. des Abgases gemessen wird, die vorgegebene Minimaltemperatur so gewählt, dass diese oberhalb der Aktivierungstemperatur des Speicherkatalysators liegt. Insbesondere die Temperatur des Motors wird in fast allen Fällen höher liegen als die des Speicherkatalysators, so dass eine entsprechende Minimaltemperatur hier oberhalb der Aktivierungstemperatur des Speicherkatalysators liegen sollte. Auch die Temperatur von Abgasen liegt über der Temperatur des Speicherkatalysators, sofern die Abgase aus einer normalen Betriebsphase des Motors (ohne Schubabschaltung) stammen. Daher sollte auch in diesem Fall die Minimaltemperatur größer sein als die Aktivierungstemperatur des Speicherkatalysators. Wird die Temperatur der Abgasleitung gemessen, so kann die Minimaltemperatur umso dichter an der Aktivierungstemperatur liegen, je näher die Temperaturmessung am Speicherkatalysator stattfindet. D. h. falls in einem Abschnitt der Abgasleitung gemessen wird, der dicht, also nahe am Speicherkatalysator liegt, kann die Minimaltemperatur im Wesentlichen der Aktivierungstemperatur entsprechen, während bei einer Messung in einem weiter entfernten Abschnitt die Minimaltemperatur sicherheitshalber höher gewählt werden sollte.Preferably, in the described embodiments, in which the temperature of the storage catalytic converter itself, but that of another component or of the exhaust gas is not measured, the predetermined minimum temperature is chosen such that it lies above the activation temperature of the storage catalytic converter. In particular, the temperature of the engine will be higher than the storage catalytic converter in almost all cases, so that a corresponding minimum temperature should be above the activation temperature of the storage catalytic converter. The temperature of exhaust gases is also above the temperature of the storage catalytic converter, provided that the exhaust gases come from a normal operating phase of the engine (without fuel cut-off). Therefore, even in this case, the minimum temperature should be greater than the activation temperature of the storage catalyst. If the temperature of the exhaust gas line is measured, the closer the temperature measurement takes place to the storage catalytic converter, the closer the minimum temperature to the activation temperature. Ie. if a measured in a portion of the exhaust pipe, which is close, so close to the storage catalytic converter, the minimum temperature may substantially correspond to the activation temperature, while at a measurement in a more distant section, the minimum temperature should be set to be safe for safety.

Sämtliche der oben dargestellten Temperaturmessungen können ggf. miteinander kombiniert werden. Hierbei können zwei oder mehr Messungen kombiniert werden. Dies trifft insbesondere auf Fälle zu, in denen nicht unmittelbar die Katalysatortemperatur gemessen wird.All of the above temperature measurements can be combined if necessary. Here, two or more measurements can be combined. This is especially true in cases where not directly the catalyst temperature is measured.

Neben einer Temperaturmessung kann grundsätzlich auch über den bisherigen Betrieb des Motors darauf geschlossen werden, ob der Speicherkatalysator aktuell hinreichend aufgewärmt ist oder nicht. So ist bspw. kurz nach einem Kaltstart des Motors klar, dass der Speicherkatalysator noch nicht hinreichend aufgewärmt sein kann. Die tatsächliche Temperatur des Speicherkatalysators ist selbstverständlich von verschiedenen Faktoren abhängig, wie bspw. Umgebungstemperatur, Länge und sonstige Ausgestaltung der Abgasleitung zwischen Motor und Speicherkatalysator etc. Wenigstens näherungsweise kann die Temperatur allerdings aus Betriebsdaten des Dieselmotors innerhalb eines zurückliegenden Zeitintervalls (bspw. der letzten Viertelstunde) abgeschätzt werden. Daher ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Vorrichtung (z. B. mittels einer separaten oder in die Steuereinheit integrierten Speichereinheit) dazu eingerichtet, Betriebsdaten des Dieselmotors zu erfassen und zu speichern, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Untertemperierung anhand gespeicherter Betriebsdaten zu erkennen. Zu den Betriebsdaten können insbesondere Daten über Dauer und Beginn der angetriebenen Phasen, zugeführte Treibstoffmenge sowie Dauer und Beginn der Phasen mit Schubabschaltung zählen. Die entsprechenden Daten werden (ggf. von der Steuereinheit selber) gespeichert, so dass sie jeweils für ein zurückliegendes Zeitintervall abrufbar sind. Die Steuereinheit ruft die entsprechenden Daten ab und ermittelt hieraus wenigstens näherungsweise, ob der Speicherkatalysator für eine erfolgreiche Regeneration hinreichend aufgewärmt ist. Die Betriebsdaten können hierbei ggf. auch mit anderen Daten kombiniert werden, bspw. mit einer Umgebungstemperatur.In addition to a temperature measurement can in principle be closed on the previous operation of the engine, whether the storage catalyst is currently sufficiently warmed up or not. For example, it is clear shortly after a cold start of the engine that the storage catalytic converter can not yet be sufficiently warmed up. The actual temperature of the storage catalytic converter is, of course, dependent on various factors, such as ambient temperature, length and other design of the exhaust gas line between engine and storage catalytic converter, etc. At least approximately, however, the temperature may be from operating data of the diesel engine within a past time interval (eg the last quarter hour). be estimated. Therefore, according to a further embodiment, the device (eg by means of a separate or integrated into the control unit memory unit) is adapted to detect and store operating data of the diesel engine, wherein the control unit is adapted to detect the Untertemperierung based stored operating data. In particular, the operating data may include data on the duration and start of the driven phases, the amount of fuel supplied, and the duration and start of the phases with fuel cut. The corresponding data are stored (if necessary by the control unit itself), so that they can be called up in each case for a past time interval. The control unit retrieves the corresponding data and determines at least approximately whether the storage catalytic converter is sufficiently warmed up for successful regeneration. If necessary, the operating data can also be combined with other data, for example with an ambient temperature.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines Dieselmotors und einer Abgasanlage.
Further advantageous details and effects of the invention are explained below with reference to an embodiment shown in the single figure. It shows:
  • 1 a schematic representation of a device according to the invention and a diesel engine and an exhaust system.

1 zeigt in schematischer Darstellung einen Dieselmotor 10 eines Kraftfahrzeugs, wobei vereinfachend vier Zylinder 11 - 14 dargestellt sind. Jeder der Zylinder 11 - 14 ist über eine Einlassleitung 15 mit einer Ansaugleitung 16 für Frischluft verbunden, wobei der Zugang zum jeweiligen Zylinder 11 - 14 durch ein hier nicht dargestelltes Einlassventil gesteuert wird. Weiterhin ist jeder Zylinder 11 - 14 über eine Auslassleitung 17 mit einer Abgasanlage 20 verbunden, die hier stark vereinfacht dargestellt ist. Der Zugang vom jeweiligen Zylinder 11 - 14 zur Auslassleitung 17 ist über ein ebenfalls nicht dargestelltes Auslassventil steuerbar. Die Abgasanlage 20 weist abgesehen von zwei Abgasleitungen 21, 22 auch Abgasnachbehandlungseinrichtungen auf, wobei hier vereinfachend nur ein als Stickoxid-Speicherkatalysator ausgebildeter Speicherkatalysator 23 dargestellt ist, der zur Speicherung und katalytischen Aufbereitung von Abgasen des Dieselmotors 10 dient. 1 shows a schematic representation of a diesel engine 10 of a motor vehicle, wherein simplifying four cylinders 11 - 14 are shown. Each of the cylinders 11-14 is via an inlet conduit 15 with a suction line 16 for fresh air, the access to the respective cylinder 11-14 being controlled by an intake valve, not shown here. Furthermore, each cylinder 11-14 is via an outlet conduit 17 with an exhaust system 20 connected, which is shown here greatly simplified. The access from the respective cylinder 11-14 to the outlet line 17 is about a likewise not shown Exhaust valve controllable. The exhaust system 20 points aside from two exhaust pipes 21 . 22 also exhaust after-treatment devices, wherein here simplistic only designed as a nitrogen oxide storage catalyst storage catalyst 23 is shown, for storing and catalytic treatment of exhaust gases of the diesel engine 10 serves.

Weiterhin ist eine Steuereinheit 30 zu erkennen, die zusammen mit Messeinrichtungen, wie z. B. Temperatursensoren 31-34, zu einer Vorrichtung 1 zum Steuern des Motors 10 gehört. Die Steuereinheit 30 ist mit mehreren Steuerleitungen 36 verbunden. Über eine Steuerleitungen 36 steuert diese die Einlassventile, Auslassventile sowie ebenfalls nicht dargestellte Einspritzventil der jeweiligen Zylinder 11 - 14 an, um deren Betrieb zu steuern. Im Normalbetrieb, d.h. wenn bspw. ein (nicht dargestelltes) Gaspedal betätigt wird, wird Treibstoff eingespritzt, der Dieselmotor 10 saugt über die Ansaugleitung 16 und die Einlassleitungen 15 Frischluft an, verbrennt hiermit Treibstoff und gibt die Abgase über die Auslassleitungen 17 in die Abgasanlage 20 ab. Hierbei werden die Ein- und Auslassventile in bekannter Weise abwechselnd geöffnet und geschlossen. Selbstverständlich kann der Dieselmotor 10 auch als turbogeladener Motor ausgeführt sein, so dass von der Erfindung nicht nur Saugmotoren umfasst sein sollen.Furthermore, a control unit 30 to recognize that together with measuring devices, such. As temperature sensors 31-34, to a device 1 for controlling the engine 10 belongs. The control unit 30 is with several control lines 36 connected. Via a control line 36 it controls the intake valves, exhaust valves and also not shown injection valve of the respective cylinder 11 - 14 to control their operation. In normal operation, ie when, for example, a (not shown) accelerator pedal is actuated, fuel is injected, the diesel engine 10 sucks over the suction line 16 and the inlet pipes 15 Fresh air, burns fuel here and gives the exhaust gases through the outlet pipes 17 in the exhaust system 20 from. Here, the inlet and outlet valves are opened and closed alternately in a known manner. Of course, the diesel engine 10 Also be designed as a turbocharged engine, so that should be included in the invention not only naturally aspirated.

Ein Anteil der Abgase sind Stickoxide, deren Abgabe an die Umgebung unerwünscht ist. Diese werden zumindest überwiegend vom Speicherkatalysator 23 absorbiert, bspw. in Form von Nitraten. Nach einer gewissen Betriebsdauer ist der Speicherkatalysator 23 vollständig oder weitgehend beladen, so dass seine Fähigkeit, Stickoxide aufzunehmen, zumindest eingeschränkt ist. Daher muss in gewissen Abständen eine Regeneration des Speicherkatalysators 23 vorgenommen werden, wobei die Steuereinheit 30 über die Steuerleitungen 36 ein geringeres Mischungsverhältnis zwischen Sauerstoff und Treibstoff einstellt, wodurch unverbrannter Treibstoff in dem Bereich der Abgasanlage 20 gelangt. Sofern die Katalysatortemperatur zumindest einer notwendigen Regenerationstemperatur entspricht, werden die vorher gespeicherten Stickoxide freigesetzt und katalytisch mit Treibstoffresten zu elementaren Stickstoff und anderen Substanzen umgesetzt, die unter Umweltgesichtspunkten nicht oder weniger bedenklich sind.A proportion of the exhaust gases are nitrogen oxides, the delivery of which to the environment is undesirable. These are at least predominantly from the storage catalyst 23 absorbed, for example in the form of nitrates. After a certain period of operation is the storage catalyst 23 fully or substantially loaded, so that its ability to absorb nitrogen oxides is at least limited. Therefore, at certain intervals, a regeneration of the storage catalytic converter 23 be made, the control unit 30 over the control lines 36 a lower mixing ratio between oxygen and fuel, thereby unburned fuel in the area of the exhaust system 20 arrives. If the catalyst temperature corresponds to at least one necessary regeneration temperature, the previously stored nitrogen oxides are released and catalytically reacted with fuel residues to elemental nitrogen and other substances that are environmentally friendly or less questionable.

Die Steuereinheit kann entweder aufgrund von Daten über die bisherige Motorleistung, den Kraftstoffverbrauch etc. die Menge der gespeicherten Stickoxide abschätzen oder sie kann über einen hier nicht dargestellten Stickoxid-Sensor, der in einer Abgasleitung 22 hinter dem Stickoxid-Speicherkatalysator 23 angeordnet ist, feststellen, in welchem Maße letzterer noch Stickoxide aufnimmt. Auf diese Weise stellt die Steuereinheit 30 fest, ob eine Regeneration vorgenommen werden muss. The control unit can either estimate the amount of stored nitrogen oxides on the basis of data on the previous engine power, the fuel consumption, etc., or it can via a nitrogen oxide sensor, not shown here, in an exhaust pipe 22 behind the nitrogen oxide storage catalyst 23 is arranged to determine the extent to which the latter still absorbs nitrogen oxides. In this way, the control unit 30 Determines whether regeneration must be performed.

Falls die Katalysatortemperatur allerdings die Regenerationstemperatur unterschreitet, wirkt sich dies nachteilig auf die Regeneration aus, bspw. derart, dass Stickoxide zwar freigesetzt, aber nicht umgewandelt werden.However, if the catalyst temperature falls below the regeneration temperature, this has a detrimental effect on the regeneration, for example, such that although nitrogen oxides are released, but not converted.

Um eine derartige Untertemperierung zum Zeitpunkt der Regeneration zu vermeiden, ist die Steuereinheit 30 über eine von mehreren Sensorleitungen 35 mit einem ersten Temperatursensor 31 verbunden, der am Speicherkatalysator 23 angeordnet ist und dessen Katalysatortemperatur misst. In der Steuereinheit 30 ist eine erste Minimaltemperatur hinterlegt, mit der die gemessene Katalysatortemperatur verglichen wird. Die erste Minimaltemperatur entspricht hierbei wenigstens der Regenerationstemperatur. Stellt die Steuereinheit 30 fest, dass die gemessene Katalysatortemperatur kleiner ist als die erste Minimaltemperatur, bewertet sie dies als Untertemperierung des Speicherkatalysators 23. Wird eine solche Untertemperierung festgestellt, schaltet die Steuereinheit 30 über die Steuerleitungen 36 einen Teil der Zylinder 11 - 14 ab, bspw. zwei Zylinder 12, 14. Hierdurch steigt die Last der in Betrieb verbleibenden zwei Zylinder 11, 13, womit auch die Temperatur dieser Zylinder und die Temperatur der Abgase ansteigt. Dies wiederum führt zu einer Erwärmung des Speicherkatalysators 23, dessen Katalysatortemperatur sich somit der Regenerationstemperatur annähert.In order to avoid such a sub-tempering at the time of regeneration, the control unit 30 over one of several sensor lines 35 connected to a first temperature sensor 31 which is connected to the storage catalytic converter 23 is arranged and measures the catalyst temperature. In the control unit 30 a first minimum temperature is stored with which the measured catalyst temperature is compared. The first minimum temperature corresponds to at least the regeneration temperature. Represents the control unit 30 determines that the measured catalyst temperature is less than the first minimum temperature, it rates this as a sub-tempering of the storage catalyst 23 , If such a temperature control is detected, the control unit switches 30 over the control lines 36 two cylinders 12, 14. This increases the load of the remaining in operation two cylinders 11, 13, whereby the temperature of these cylinders and the temperature of the exhaust gases increases. This in turn leads to a heating of the storage catalyst 23 whose catalyst temperature thus approaches the regeneration temperature.

Die Steuereinheit 30 ermittelt nach dem Abschalten eines Teils der Zylinder 11 - 14 nochmals die Katalysatortemperatur, um zu überprüfen, ob die Regenerationstemperatur erreicht wurde. Insbesondere kann innerhalb kurzer Zeitintervalle die Katalysatortemperatur wiederholt ermittelt werden. Sobald die Regenerationstemperatur erreicht ist, leitet die Steuereinheit 30 die Regeneration ein. Nachdem dieser abgeschlossen ist, werden die zuvor abgeschalteten Zylinder 12, 14 wieder zugeschaltet.The control unit 30 after switching off a portion of the cylinders 11-14 again determines the catalyst temperature to check whether the regeneration temperature has been reached. In particular, the catalyst temperature can be determined repeatedly within short time intervals. Once the regeneration temperature is reached, the control unit will conduct 30 the regeneration. After this is completed, the previously disabled cylinders 12, 14 are switched on again.

Gemäß einem alternativen Szenario könnte es sein, dass bspw. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Steuereinheit 30 die Untertemperierung feststellt, bereits ein Teil der Zylinder abgeschaltet ist, bspw. ein Zylinder 14. In diesem Fall kann die Steuereinheit einen zusätzlichen Zylinder 12 (oder mehrere) abschalten, um die Last für die verbleibenden Zylinder 11, 13 weiter zu erhöhen.According to an alternative scenario, it could be that, for example, at the time when the control unit 30 In this case, the control unit may shut off an additional cylinder 12 (or more) to further increase the load on the remaining cylinders 11, 13.

Die dargestellte Temperaturmessung unmittelbar am Speicherkatalysator 23 stellt im Allgemeinen die bevorzugte Methode dar, eine Untertemperierung festzustellen. Es bestehen allerdings auch andere Möglichkeiten. So kann bspw. ein zweiter Temperatursensor 32 am Dieselmotor 10 angeordnet sein, um eine zweite Temperatur zu messen. Bspw. kann der zweite Temperatursensor 32 im Bereich der Auslassleitung 17 angeordnet sein. Die dort gemessene zweite Temperatur gibt bis zu einem gewissen Grad Aufschluss über die Temperatur des Speicherkatalysators 23. Daher kann die zweite Temperatur mit einer in der Steuereinheit 30 hinterlegten zweiten Minimaltemperatur verglichen werden, um eine Untertemperierung des Speicherkatalysators 23 festzustellen. Um einerseits zu berücksichtigen, dass der Dieselmotor 10 im Allgemeinen wärmer als der Speicherkatalysator 23 ist und andererseits eine Temperaturmessung abseits des Speicherkatalysators 23 eine gewisse Unsicherheit mit sich bringt, kann die zweite Minimaltemperatur deutlich höher gewählt werden als die erste Minimaltemperatur.The illustrated temperature measurement directly on the storage catalytic converter 23 In general, the preferred method is to detect a sub-ambient temperature. However, there are other possibilities. For example, a second temperature sensor 32 on the diesel engine 10 disposed be to measure a second temperature. For example. For example, the second temperature sensor 32 may be in the region of the outlet line 17 be arranged. The second temperature measured there provides information about the temperature of the storage catalytic converter to a certain extent 23 , Therefore, the second temperature with one in the control unit 30 deposited second minimum temperature compared to a subsaturation of the storage catalyst 23 determine. On the one hand to take into account that the diesel engine 10 generally warmer than the storage catalyst 23 and on the other hand, a temperature measurement away from the storage catalyst 23 there is some uncertainty, the second minimum temperature can be set much higher than the first minimum temperature.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, über einen dritten Temperatursensor 33 eine dritte Temperatur in der Abgasanlage 20 zu messen. Der dritte Temperatursensor 33 kann bspw. unmittelbar stromaufwärts angrenzend an den Speicherkatalysators 23 an der Abgasleitung 21 angeordnet sein. Die Temperatur in diesem Bereich unterscheidet sich normalerweise nur wenig von der Temperatur des Speicherkatalysators 23, weshalb eine entsprechende dritte Minimaltemperatur relativ ähnlich der ersten Minimaltemperatur gewählt werden kann.Another possibility is, via a third temperature sensor 33, a third temperature in the exhaust system 20 to eat. The third temperature sensor 33 may, for example, immediately upstream of adjacent to the storage catalyst 23 at the exhaust pipe 21 be arranged. The temperature in this range usually differs only slightly from the temperature of the storage catalyst 23 why a corresponding third minimum temperature can be chosen to be relatively similar to the first minimum temperature.

Alternativ oder zusätzlich kann über einen vierten Temperatursensor 34 eine vierte Temperatur des Abgases innerhalb der Abgasleitung 22 unmittelbar stromabwärts des Speicherkatalysators 23 gemessen werden. Auch dies erlaubt zumindest ungefähr einen Rückschluss auf die aktuelle Temperatur des Speicherkatalysators 23. Eine für den Vergleich herangezogene vierte Minimaltemperatur kann wiederum zur Sicherheit deutlich höher gewählt werden als die erste Minimaltemperatur.Alternatively or additionally, via a fourth temperature sensor 34, a fourth temperature of the exhaust gas within the exhaust pipe 22 immediately downstream of the storage catalyst 23 be measured. This also allows at least approximately a conclusion on the current temperature of the storage catalyst 23 , A fourth minimum temperature used for the comparison can again be selected to be significantly higher than the first minimum temperature for safety reasons.

Die hier dargestellten Temperatursensoren 31 - 34 kommen normalerweise nicht alle gleichzeitig zum Einsatz; insbesondere kann üblicherweise bei einer Temperaturmessung am Speicherkatalysator 23 auf den zweiten, dritten und vierten Temperatursensor 32, 33, 34 verzichtet werden.The temperature sensors shown here 31 - 34 Normally not all are used at the same time; In particular, usually at a temperature measurement at the storage catalyst 23 to the second, third and fourth temperature sensor 32, 33, 34 are omitted.

Neben einer Temperaturmessung kann auch aus den Betriebsdaten des Dieselmotors 10 einen Rückschluss auf die Temperatur des Speicherkatalysators 23 gezogen werden. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 30 Daten betreffend Zeitpunkt, Dauer und Menge des zugeführten Treibstoffs sowie Zeitpunkt und Dauer der Phasen mit Schubabschaltung abspeichern, oder aus einer separaten Speichereinheit abfragen. Aus diesen Daten kann, ggf. in Verbindung mit einer ermittelten Umgebungstemperatur, abgeschätzt werden, ob eine Untertemperierung des Speicherkatalysators 23 vorliegt oder nicht. Hierbei müssen die Daten selbstverständlich nicht beliebig lange gespeichert bleiben, sondern es können ältere Daten gelöscht werden, die Zeitintervalle betreffen, die auf die Temperatur des Speicherkatalysators 23 keinen Einfluss haben können.In addition to a temperature measurement can also from the operating data of the diesel engine 10 a conclusion on the temperature of the storage catalyst 23 to be pulled. For this purpose, the control unit 30 Save data on the time, duration and amount of fuel supplied and time and duration of the phases with fuel cut, or query from a separate storage unit. From these data, it can be estimated, if necessary in conjunction with a determined ambient temperature, whether or not a subsaturation of the storage catalytic converter 23 present or not. Of course, the data does not have to be stored arbitrarily long, but it can be deleted older data that affect time intervals on the temperature of the storage catalytic converter 23 can not influence.

Unabhängig davon, welche der dargestellten Möglichkeiten zum Feststellen einer Untertemperierung genutzt wird, wird durch die Vorrichtung 1 eine wesentlich effektivere Funktion des Speicherkatalysators 23 und somit eine Reduzierung schädlicher Abgasanteile sichergestellt.Regardless of which of the options shown is used to detect a Untertemperierung, is through the device 1 a much more effective function of the storage catalyst 23 and thus ensures a reduction of harmful exhaust gas components.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
1010
Dieselmotordiesel engine
11-1411-14
Zylindercylinder
1515
Einlassleitunginlet line
1616
Ansaugleitungsuction
1717
Auslassleitungoutlet pipe
2020
Abgasanlageexhaust system
21,2221.22
Abgasleitungexhaust pipe
2323
Speicherkatalysatorstorage catalytic converter
3030
Steuereinheitcontrol unit
31 - 3431 - 34
Messeinrichtung/TemperatursensorMeasuring device / temperature sensor
3535
Sensorleitungsensor line
3636
Steuerleitungcontrol line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 2013/0199466 A1 [0007]US 2013/0199466 A1 [0007]

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur Steuerung eines Dieselmotors (10) mit einer Mehrzahl von Zylindern (11 - 14) sowie eines dem Dieselmotor (10) nachgeschalteten Speicherkatalysator (23) zur Abgasnachbehandlung, wobei die Vorrichtung (1) eine Steuereinheit (30) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, - zu überprüfen, ob eine Regeneration des Speicherkatalysators (23) notwendig ist, - eine Katalysatortemperatur im Bereich des Speicherkatalysators (23) zu ermitteln, und - bei Erkennen einer Untertemperierung, bei der die Katalysatortemperatur eine notwendige Regenerationstemperatur unterschreitet, einen Teil der Zylinder (11 - 14) abzuschalten und danach die Regeneration einzuleiten.Device (1) for controlling a diesel engine (10) having a plurality of cylinders (11-14) as well as a diesel engine (10) downstream of the storage catalyst (23) for exhaust gas aftertreatment, said device (1) comprises a control unit (30), characterized characterized in that the control unit (30) is adapted to: - check whether a regeneration of the storage catalytic converter (23) is necessary, - determine a catalyst temperature in the region of the storage catalytic converter (23), and - detect a subsaturation, in which the Catalyst temperature is below a necessary regeneration temperature to turn off a portion of the cylinder (11 - 14) and then initiate the regeneration. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, nach dem Abschalten zu überprüfen, ob die Regenerationstemperatur erreicht wurde, bevor sie die Regeneration einleitet.Device after Claim 1 , characterized in that the control unit (30) is adapted to check after shutdown whether the regeneration temperature has been reached before initiating the regeneration. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, wenn bereits ein Teil der Zylinder (11 - 14) abgeschaltet ist und eine Untertemperierung vorliegt, wenigstens einen weiteren Zylinder (11 - 14) abzuschalten.Device after Claim 1 or 2 , characterized in that the control unit is adapted to, if already a part of the cylinder (11 - 14) is switched off and there is a Untertemperierung, at least one further cylinder (11 - 14) off. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, nach dem Ende der Regeneration wenigstens einen Teil der Zylinder (11 - 14) wieder einzuschalten.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (30) is adapted to turn on after the end of the regeneration at least a part of the cylinder (11 - 14) again. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, mittels wenigstens einer Messeinrichtung (31 - 34) wenigstens eine Temperatur zu messen und zum Erkennen der Untertemperierung zu prüfen, ob die gemessene Temperatur unterhalb einer vorgegebenen Minimaltemperatur liegt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (30) is adapted to measure by means of at least one measuring device (31 - 34) at least one temperature and to detect the lower temperature control to check whether the measured temperature below a predetermined minimum temperature lies. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (31) dazu eingerichtet ist, die Katalysatortemperatur zu messen.Device after Claim 5 , characterized in that a measuring device (31) is adapted to measure the catalyst temperature. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (34) dazu eingerichtet ist, eine Abgastemperatur zu messen.Device after Claim 5 or 6 , characterized in that a measuring device (34) is adapted to measure an exhaust gas temperature. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (33) dazu eingerichtet ist, eine Temperatur einer Abgasleitung (21, 22) zu messen, welche wenigstens mittelbar mit dem Speicherkatalysator (23) verbunden ist.Device according to one of Claims 5 to 7 , characterized in that a measuring device (33) is adapted to measure a temperature of an exhaust pipe (21, 22) which is at least indirectly connected to the storage catalytic converter (23). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (32) dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Dieselmotors (10) zu messen.Device according to one of Claims 5 to 8th , characterized in that a measuring device (32) is adapted to measure a temperature of the diesel engine (10). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu eingerichtet ist, Betriebsdaten des Dieselmotors (10) zu erfassen und zu speichern, wobei die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, die Untertemperierung anhand gespeicherter Betriebsdaten zu erkennen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is set up to detect and store operating data of the diesel engine (10), wherein the control unit (30) is adapted to detect the low-temperature control based on stored operating data.
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