DE102019101982A1

DE102019101982A1 - Method and device for regulating the exhaust gas temperature of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102019101982A1
Application number: DE102019101982.6A
Authority: DE
Inventors: Elmar Böckmann; Johannes Bunkus; Stephan Kraus
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Abgastemperaturregulierung und einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Verfahren umfasst die Schritte: Betreiben eines ersten Zylinders, sodass das Abgas, welches aus dem ersten Zylinder ausgelassen wird, unterstöchiometrisch vorliegt, und ferner Betreiben wenigstens eines weiteren Zylinders, sodass die Abgase, welche aus allen Zylindern ausgelassen werden, nach Vereinigung ein mittleres Luftverhältnis von λ ≥ 1,2 aufweisen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das vereinigte Abgasgemisch zum einen mit Kohlenstoffmonoxid CO und Kohlenwasserstoffen HC sowie zum anderen mit Sauerstoff angereichert ist und die Temperatur durch exotherme Verbrennung in einer nachfolgenden Abgasnachbehandlung oberhalb eines Schwellenwertes gehalten werden kann.The invention describes a method for regulating exhaust gas temperature and an internal combustion engine, in particular a diesel engine for carrying out this method. The method comprises the steps: operating a first cylinder so that the exhaust gas which is discharged from the first cylinder is substoichiometric, and further operating at least one further cylinder so that the exhaust gases which are discharged from all cylinders have a medium air ratio after being combined of λ ≥ 1.2. This enables the combined exhaust gas mixture to be enriched with carbon monoxide CO and hydrocarbons HC on the one hand, and with oxygen on the other hand and the temperature to be kept above a threshold value in a subsequent exhaust gas aftertreatment by means of exothermic combustion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgastemperaturregulierung eines Verbrennungsmotors, bevorzugt eines Dieselmotors, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for regulating the exhaust gas temperature of an internal combustion engine, preferably a diesel engine, and a device for carrying out such a method according to the preamble of the independent claims.

Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an die motorischen Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Insbesondere Dieselmotoren sind zur Sicherung minimaler Schadstoffemissionen, zum Beispiel von Stickoxiden NO_x, auf eine entsprechende Abgasnachbehandlung angewiesen. Die dort stattfindenden chemischen Reaktionen bedingen ein relativ hohes Temperaturniveau. Dies gilt insbesondere für die Regeneration eines Partikelfilters. Das Temperaturniveau, welches für den effizienten Betrieb der Abgasnachbehandlung erforderlich ist, kann allerdings je nach Fahrprofil nicht immer erreicht werden. Für eine effiziente Abgasnachbehandlung müssen daher weitere Maßnahmen ergriffen werden, um das Abgastemperaturniveau nicht zu weit absinken zu lassen. Hierbei lässt sich zwischen innermotorischen Maßnahmen und außermotorischen Maßnahmen unterscheiden. Aus dem Stand der Technik bekannte außermotorische Maßnahmen zur Anhebung der Abgastemperatur stellen zum Beispiel die Sekundärlufteinblasung, die Bereitstellung elektrisch beheizter Katalysatoren sowie HC-Dosierung in das Abgas dar. Ein wichtiges Beispiel für eine innermotorische Maßnahme ist die späte Nacheinspritzung von Kraftstoff. Durch die späte Nacheinspritzung verbrennt der Kraftstoff nicht im Zylinder, sondern reagiert erst später exotherm auf dem Oxidationskatalysator mit dem im Abgas vorhandenen Sauerstoff. Die Späteinspritzung erfolgt somit im Wesentlichen ohne ein wirksames Drehmoment zu erzeugen, also drehmomentunwirksam.The current exhaust gas legislation, which will become increasingly stringent in the future, places high demands on raw engine emissions and exhaust gas aftertreatment of internal combustion engines. Diesel engines in particular are dependent on appropriate exhaust gas aftertreatment to ensure minimal pollutant emissions, for example nitrogen oxides NO _x . The chemical reactions taking place there require a relatively high temperature level. This applies in particular to the regeneration of a particle filter. Depending on the driving profile, however, the temperature level required for the efficient operation of the exhaust gas aftertreatment cannot always be reached. For efficient exhaust gas aftertreatment, further measures must therefore be taken so that the exhaust gas temperature level does not drop too far. A distinction can be made between internal engine measures and non-engine measures. Non-engine measures for increasing the exhaust gas temperature known from the prior art are, for example, secondary air injection, the provision of electrically heated catalysts and HC metering into the exhaust gas. An important example of an internal engine measure is the late post-injection of fuel. Due to the late post-injection, the fuel does not burn in the cylinder but only reacts exothermically on the oxidation catalytic converter with the oxygen present in the exhaust gas. The late injection thus takes place essentially without generating an effective torque, that is to say ineffective of torque.

Aus der EP 1 077 319 B1 ist ein Steuersystem zum Steuern einer Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, die den Kraftstoff direkt in eine Brennkammer der Diesel-Brennkraftmaschine einspritzt, um mittelbar einen NO_x-Speicherkatalysator zur Abgasreinigung zur regenerieren. Aus der EP 1 128 051 A2 und EP 1 193 383 A2 sind Abgasreinigungssysteme bekannt, wobei der Einspritzzeitpunkt beziehungsweise die Einspritzmenge des Kraftstoffs in Abhängigkeit vom Aktivitätsniveau eines NO_x-Speicherkatalysators bestimmt wird.From the EP 1 077 319 B1 a control system for controlling a diesel internal combustion engine is known, which injects the fuel directly into a combustion chamber of the diesel internal combustion engine in order to indirectly regenerate a NO _x storage catalytic converter for exhaust gas purification. From the EP 1 128 051 A2 and EP 1 193 383 A2 Exhaust gas purification systems are known, the injection time or the injection quantity of the fuel being determined as a function of the activity level of a NO _x storage catalytic converter.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen sind allerdings kostenintensiv und/oder erhöhen den Kraftstoffverbrauch. Bei der späten Nacheinspritzung findet ferner die Einspritzung in den Zylinder erst weit in der Expansions- oder der Ausschiebphase statt, wobei der Gegendruck im Zylinder sehr gering ist. Hierdurch kann Kraftstoff bis an die Brennraumwand gelangen, sich dort anlagern und von dort ins Motoröl gelangen. Ein zu hoher Kraftstoffanteil im Öl setzt jedoch dessen Schmiereigenschaften herab, sodass ein unerwünscht früher Ölwechsel die Folge sein kann.However, the measures known from the prior art are cost-intensive and / or increase fuel consumption. In the late post-injection, the injection into the cylinder also takes place well in the expansion or extension phase, the back pressure in the cylinder being very low. As a result, fuel can reach the combustion chamber wall, accumulate there and get into the engine oil from there. Too much fuel in the oil, however, reduces its lubricating properties, which can result in an undesirable early oil change.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abgastemperaturregulierung bereitzustellen, welches kosteneffizient durchführbar ist und insbesondere eine Verkürzung von Ölwechselintervallen vermeidet.The invention is based on the object of providing a method for regulating the exhaust gas temperature which can be carried out cost-effectively and in particular avoids shortening the oil change intervals.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe erreicht durch ein Verfahren zur Abgastemperaturregulierung und Abgasnachbehandlung eines eine Mehrzahl von Zylindern aufweisenden Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, eines Motoraggregats. Das Motoraggregat umfasst einen Auslasstrakt aufweisend eine Mehrzahl von Einzelauslässen und einen Gesamtauslass, einen Oxidationskatalysator und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wobei Abgase aus den Zylindern stromabwärts zunächst von den Zylindern durch die Einzelauslässe und dann vereinigt durch den Gesamtauslass zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung geleitet werden. Das Verfahren ist dadurch genkennzeichnet, dass dieses ferner folgende Schritte umfasst: Erstens, Betreiben eines ersten Zylinders, sodass das Abgas, welches aus dem ersten Zylinder ausgelassen wird, unterstöchiometrisch vorliegt; Zweitens, Betreiben wenigstens eines weiteren Zylinders, sodass die Abgase, welche aus allen Zylindern ausgelassen werden, nach Vereinigung im Gesamtauslass ein mittleres Luftverhältnis von λ ≥ 1,2 aufweisen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Abgasgemisch im Gesamtauslass zum einen mit Kohlenstoffmonoxid, CO, und Kohlenwasserstoffen, HC, sowie mit Sauerstoff zum anderen angereichert ist.According to the invention, this object is achieved by a method for exhaust gas temperature regulation and exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, in particular a diesel engine, of an engine unit. The engine assembly comprises an exhaust tract having a plurality of individual outlets and an overall outlet, an oxidation catalytic converter and an exhaust gas aftertreatment device, exhaust gases from the cylinders being directed downstream from the cylinders through the individual outlets and then combined through the entire outlet to the exhaust gas aftertreatment device. The method is genetically characterized in that it further comprises the following steps: firstly, operating a first cylinder so that the exhaust gas which is discharged from the first cylinder is sub-stoichiometric; Secondly, operating at least one further cylinder so that the exhaust gases which are discharged from all cylinders have an average air ratio of λ ≥ 1.2 after being combined in the total outlet. This makes it possible for the exhaust gas mixture in the total outlet to be enriched with carbon monoxide, CO and hydrocarbons, HC and with oxygen.

Insoweit im Zusammenhang mit der beschriebenen Erfindung Verfahrensschritte in einer bestimmten Reihenfolge aufgelistet sind, wird damit nicht zum Ausdruck gebracht, dass diese Verfahrensschritte notwendigerweise auch in dieser Reinfolge durchgeführt werden müssen. Allerdings ist die angegebene Reinfolge von Verfahrensschritten bevorzugt. Ferner kann jeder Verfahrensschritt gegebenenfalls auch wiederholt werden, um die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu erreichen.Insofar as process steps are listed in a specific order in connection with the described invention, this does not mean that these process steps must also be carried out in this order. However, the specified sequence of process steps is preferred. Furthermore, each method step can also be repeated if necessary in order to achieve the object on which the invention is based.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet Ä (Lambda) das Verbrennungsluftverhältnis, welches auch kurz als Luftverhältnis oder Luftzahl bezeichnet wird. Dieses ist eine dimensionslose Kennzahl, allgemein bekannt aus der Verbrennungslehre, die das Massenverhältnis aus Luft und Brennstoff in einem Verbrennungsprozess angibt. Das Verbrennungsluftverhältnis setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse ins Verhältnis zur mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse, die für eine vollständige Verbrennung benötigt wird: Ist Lambda gleich 1, so gilt das Verhältnis als stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis. Dies ist dann der Fall, wenn alle Brennstoff-Moleküle vollständig mit dem Luftsauerstoff reagieren, ohne dass Sauerstoff fehlt oder unverbrannter Kraftstoff übrigbleibt. Dies wird als vollständige Verbrennung bezeichnet. Ein Wert von Lambda kleiner 1 bedeutet „Luftmangel“ (unterstöchiometrisch), während ein Wert größer 1 „Luftüberschuss“ (bei Verbrennungsmotoren spricht man von einem mageren oder auch armen Gemisch) bedeutet.In connection with the present invention, Ä (lambda) denotes the combustion air ratio, which is also referred to as air ratio or air ratio for short. This is a dimensionless key figure, generally known from combustion theory, which specifies the mass ratio of air and fuel in a combustion process. The combustion air ratio sets the Air mass actually available for combustion in relation to the at least necessary stoichiometric air mass required for complete combustion: If lambda is 1, the ratio is the stoichiometric combustion air ratio. This is the case when all fuel molecules react completely with the atmospheric oxygen without oxygen being missing or unburned fuel remaining. This is called complete combustion. A value of lambda less than 1 means "lack of air" (substoichiometric), while a value greater than 1 means "excess air" (in internal combustion engines one speaks of a lean or poor mixture).

Die Bestimmung von Ä kann beispielsweise mittels einer Lambdasonde (Ä-Sonde) erfolgen. Diese vergleicht den Restsauerstoffgehalt im Abgas mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft. Daraus kann das Verbrennungsluftverhältnis λ (Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff) bestimmt und damit eingestellt werden. Es werden üblicherweise zwei Messprinzipien verwendet: Spannung eines Festkörperelektrolyten (Nernstsonde) und Widerstandsänderung einer Keramik (Widerstandssonde).Ä can be determined, for example, using a lambda probe (Ä probe). This compares the residual oxygen content in the exhaust gas with the oxygen content of the current atmospheric air. From this, the combustion air ratio λ (ratio of combustion air to fuel) can be determined and thus adjusted. Two measuring principles are usually used: voltage of a solid electrolyte (Nernst probe) and change in resistance of a ceramic (resistance probe).

Als mittleres Luftverhältnis wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung das Luftverhältnis bezeichnet, welches die Abgase nach Vereinigung aber noch stromaufwärts vom Oxidationskatalysator aufweisen. Bevorzugt wird dieses durch eine Sonde im Gesamtauslass gemessen. Damit ist das mittlere Luftverhältnis im Sinne der vorliegenden Erfindung im allgemeinsten Fall dasjenige Luftverhältnis, welches durch eine Sonde im Gesamtauslass noch vor Zuleitung der vereinigten Abgase in dem Oxidationskatalysator gemessen wird. Durch die hohen Temperaturen und die damit einhergehende Konvektion der vereinigten Abgase ist das Luftverhältnis im Wesentlichen homogen im Gesamtauslass. Weiter bevorzugt wird das mittlere Luftverhältnis im Sinne der vorliegenden Erfindung als dasjenige Luftverhältnis bezeichnet, welches durch wenigstens zwei Sonden an zwei voneinander beabstandeten Stellen im Gesamtauslass noch vor Zuleitung der Abgase in den Oxidationskatalysator gemessen wird, wobei aus den wenigstens zwei im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt gemessenen Luftverhältnissen ein mittlerer Wert gebildet wird.In the context of the present invention, the average air ratio is the air ratio which, after being combined, the exhaust gases still have upstream of the oxidation catalytic converter. This is preferably measured by a probe in the total outlet. In the most general case, the mean air ratio in the sense of the present invention is that air ratio which is measured by a probe in the total outlet before the combined exhaust gases are fed into the oxidation catalytic converter. Due to the high temperatures and the associated convection of the combined exhaust gases, the air ratio is essentially homogeneous in the entire outlet. In the context of the present invention, the mean air ratio is further preferably referred to as the air ratio which is measured by at least two probes at two spaced apart locations in the total outlet before the exhaust gases are fed into the oxidation catalytic converter, the at least two being measured essentially at the same time Air conditions an average value is formed.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Abgasnachbehandlung“ sowie „Abgasnachbehandlungsvorrichtung“ zunächst allgemein als Bezeichnung für ein Verfahren beziehungsweise für eine entsprechende Vorrichtung zu dessen Durchführung verwendet, bei dem Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer verlassen haben, gereinigt werden, das heißt, von gasförmigen und/oder partikulären Schadstoffen, die bei Verbrennungsprozessen auftreten, befreit werden. Dies geschieht insbesondere auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Wege. Insbesondere wird der Begriff „Abgasnachbehandlung“ sowie „Abgasnachbehandlungsvorrichtung“ als Bezeichnung für ein Verfahren beziehungsweise für eine entsprechende Vorrichtung verwendet, bei denen Stickoxide NO_x aus Verbrennungsgasen entfernt werden.In connection with the present invention, the term “exhaust gas aftertreatment” and “exhaust gas aftertreatment device” is initially used generally as a designation for a method or for a corresponding device for its implementation in which combustion gases are cleaned after they have left the combustion chamber or the combustion chamber, that is, to be freed of gaseous and / or particulate pollutants that occur during combustion processes. This is done in particular by mechanical, catalytic or chemical means. In particular, the terms “exhaust gas aftertreatment” and “exhaust gas aftertreatment device” are used as a designation for a method or for a corresponding device in which nitrogen oxides NO _{x are} removed from combustion gases.

Dieseloxidationskatalysatoren entfernen Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) aus dem Abgas von Dieselmotoren durch Oxidation mit Sauerstoff. Der Oxidationskatalysator kann Bestandteil der Abgasnachbehandlungsvorrichtung sein, ist in einer bevorzugten Ausführungsform aber von der Abgasnachbehandlungsvorrichtung als eigenständiges Bauteil separiert und mit dieser durch eine Zuleitung verbunden.Diesel oxidation catalysts remove carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) from the exhaust gas of diesel engines by oxidation with oxygen. The oxidation catalytic converter can be part of the exhaust gas aftertreatment device, but in a preferred embodiment it is separated from the exhaust gas aftertreatment device as an independent component and connected to it by a feed line.

Das Luftverhältnis des Abgases, welches aus dem ersten Zylinder ausgelassen wird und unterstöchiometrisch vorliegt, wird bevorzugt durch eine Sonde am entsprechenden Einzelauslass des Zylinders bestimmt.The air ratio of the exhaust gas, which is discharged from the first cylinder and is sub-stoichiometric, is preferably determined by a probe at the corresponding individual outlet of the cylinder.

Bevorzugt ist das Verfahren als Regelkreis ausgebildet, wobei die Temperatur des Abgasgemischs vor Einleitung in die Abgasnachbehandlungsvorrichtung bestimmt wird. Sobald diese Temperatur unter einen Grenzwert fällt, der entsprechend der Art der Abgasbehandlungsvorrichtung und/oder deren Betriebszustand vorbestimmt wird, erfolgen die beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Einstellung der vorgegebenen λ (Lambda) Werte. Sobald die Temperatur den Grenzwert erreicht oder übersteigt, wird der Regelkreis bevorzugt wieder abgestellt, bis die Temperatur erneut unter den Grenzwert fällt. Bei dem Grenzwert kann es sich beispielsweise um eine Mindestbetriebstemperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung handeln, ab der eine chemische Konvertierung von Stickoxiden NO_x im Abgas erfolgt, wenn die Abgasbehandlungsvorrichtung etwa als SCR-Katalysator ausgebildet ist. Gemäß einem anderen Anwendungsfall, bei dem die Abgasbehandlungsvorrichtung als Partikelfilter ausgebildet ist und dieser regeneriert werden soll, kann der Grenzwert eine Mindesttemperatur zum Abbrand der im Filter zurückgehaltenen Rußpartikel sein. Das Verfahren kann somit einerseits zur Aufheizung der Abgasbehandlungsvorrichtung auf eine Zieltemperatur als auch zur Aufrechterhaltung der Zieltemperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung angewendet werden.The method is preferably designed as a control loop, the temperature of the exhaust gas mixture being determined before being introduced into the exhaust gas aftertreatment device. As soon as this temperature falls below a limit value which is predetermined in accordance with the type of exhaust gas treatment device and / or its operating state, the method steps described according to the invention for setting the predetermined λ (lambda) values take place. As soon as the temperature reaches or exceeds the limit value, the control circuit is preferably switched off again until the temperature falls below the limit value again. The limit value can be, for example, a minimum operating temperature of the exhaust gas treatment device, from which a chemical conversion of nitrogen oxides NO _x takes place in the exhaust gas if the exhaust gas treatment device is designed, for example, as an SCR catalytic converter. According to another application, in which the exhaust gas treatment device is designed as a particle filter and this is to be regenerated, the limit value can be a minimum temperature for the combustion of the soot particles retained in the filter. The method can thus be used on the one hand to heat the exhaust gas treatment device to a target temperature and also to maintain the target temperature of the exhaust gas treatment device.

Als weitere bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die vereinigten Abgase mittels des Gesamtauslasses einem der Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromaufwärts vorgeschalten Oxidationskatalysator zugeführt werden. Dieser ermöglicht eine exotherme Reaktion der unvollständigen Verbrennungsprodukte mit Sauerstoff, womit die Temperatur der Abgase, bereits bevor diese zur stromabwärts angeordneten Abgasbehandlungsvorrichtung gelangen, wieder über den Grenzwert gehoben wird. Der Oxidationskatalysator ist in dieser Ausführungsform nicht Bestandteil der Abgasnachbehandlungsvorrichtung sondern von dieser funktional, und weiter bevorzugt räumlich, separiert und mit dieser durch wenigstens eine Zuleitung verbunden. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist an der Zuleitung, die den Oxidationskatalysator und die Abgasnachbehandlungsvorrichtung verbindet, eine Sonde angeordnet, die die Temperatur der Abgase misst, die von dem Oxidationskatalysator zu der Abgasnachbehandlungsvorrichtung geleitet werden.As a further preferred embodiment, a method is described which is characterized in that the combined exhaust gases are connected upstream of the exhaust gas aftertreatment device by means of the total outlet Oxidation catalyst are supplied. This enables an exothermic reaction of the incomplete combustion products with oxygen, with which the temperature of the exhaust gases is raised above the limit value even before they reach the exhaust gas treatment device arranged downstream. In this embodiment, the oxidation catalytic converter is not a component of the exhaust gas aftertreatment device but rather functional, and more preferably spatially, separated and connected to it by at least one supply line. In a further preferred embodiment, a probe is arranged on the feed line, which connects the oxidation catalyst and the exhaust gas aftertreatment device, which measures the temperature of the exhaust gases which are conducted from the oxidation catalyst to the exhaust gas aftertreatment device.

Diese Ausführungsform mit einem stromaufwärts vorgelagerten oder vorgeschalteten Oxidationskatalysator schließt aber nicht aus, dass auch die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen weiteren Oxidationskatalysator enthält, zum Beispiel um noch Restbestände an unvollständigen Verbrennungsstoffen zu entfernen.However, this embodiment with an upstream or upstream oxidation catalytic converter does not rule out that the exhaust gas aftertreatment device also contains a further oxidation catalytic converter, for example in order to remove residual amounts of incomplete combustion fuels.

In einer alternativen Ausführungsform weist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung keinen weiteren Oxidationskatalysator auf. In diesem Fall wird die Oxidation von unverbrannten Abgaskomponenten wie Kohlenmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder Wasserstoff alleine durch den vorgeschalteten Oxidationskatalysator erreicht. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stellt in diesem Fall sicher, dass Stickoxide reduziert werden.In an alternative embodiment, the exhaust gas aftertreatment device has no further oxidation catalyst. In this case, the oxidation of unburned exhaust gas components such as carbon monoxide, unburned hydrocarbons or hydrogen is achieved solely by the upstream oxidation catalytic converter. In this case, the exhaust gas aftertreatment device ensures that nitrogen oxides are reduced.

Als bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen SCR-Katalysator (SCR für engl. selective reduction catalyst) umfasst. SCR-Katalysatoren weisen eine katalytische Beschichtung auf, die eine selektive chemische Umsetzung von Stickoxiden mit einem stromauf des SCR-Katalysators dem Abgas zudosierten Reduktionsmittel (beispielsweise Harnstoff) katalysieren. Für diese chemischen Reaktionen benötigen SCR-Katalysatoren ein Temperaturniveau, das mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt und gehalten werden kann. In alternativer Ausführung umfasst die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen Partikelfilter. Partikelfilter dienen der mechanischen Zurückhaltung partikulärer Abgasbestandteile, insbesondere von Ruß. Sofern ein bestimmter Beladungswert mit Partikeln erreicht ist, muss der Partikelfilter regeneriert werden, wofür ebenfalls ein bestimmtes Temperaturniveau erforderlich ist, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt werden kann. Darüber hinaus kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung als ein SCR-Partikelfilter ausgebildet sein, der die Funktionen der selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden als auch der Partikelentfernung aus dem Abgas vereint. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl zum Einstellen/Halten der katalytischen SCR-Aktivität als auch der Initialisierung der Partikelfilterregeneration eingesetzt werden. Das jeweils erwünschte Temperaturniveau, welches für den effizienten Betrieb der Abgasnachbehandlung beziehungsweise ihrer Regeneration erforderlich ist, kann allerdings je nach Fahrprofil nicht immer passiv erreicht werden. Vielmehr können erforderlichenfalls die erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine aktive Einstellung des erwünschten Temperaturniveaus durchgeführt werden.As a preferred embodiment, a method is described in which the exhaust gas aftertreatment device comprises an SCR catalyst (SCR for selective reduction catalyst). SCR catalysts have a catalytic coating which catalyzes a selective chemical conversion of nitrogen oxides with a reducing agent (for example urea) metered into the exhaust gas upstream of the SCR catalyst. For these chemical reactions, SCR catalysts require a temperature level that can be set and maintained using the method according to the invention. In an alternative embodiment, the exhaust gas aftertreatment device comprises a particle filter. Particulate filters are used for mechanical retention of particulate exhaust gas components, especially soot. If a certain loading value with particles has been reached, the particle filter must be regenerated, for which a certain temperature level is also required, which can be set with the method according to the invention. In addition, the exhaust gas aftertreatment device can be designed as an SCR particle filter, which combines the functions of the selective catalytic reduction of nitrogen oxides and the particle removal from the exhaust gas. In this case, the method according to the invention can be used both to set / hold the catalytic SCR activity and to initialize the particle filter regeneration. The desired temperature level, which is necessary for the efficient operation of the exhaust gas aftertreatment or its regeneration, cannot always be achieved passively, depending on the driving profile. Rather, if necessary, the measures according to the invention can be carried out for an active setting of the desired temperature level.

Die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbaren Verfahren zur Abgasnachbehandlung werden im Folgenden beschrieben. Die Liste ist nicht abschließend, wobei der Fachmann mit weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vertraut ist: Für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden, werden Katalysatoren und Reduktionsmittel, zum Beispiel NH₃ (Ammoniak), eingesetzt. Eingespritzt wird dabei zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, aus der im weiteren Verlauf des Transportes durch das Abgasrohr durch Hydrolyse Ammoniak entsteht. Ebenfalls zur Verminderung der Stickoxide ist der NO_x-Speicherkatalysator bekannt, der dem Abgas die Stickoxide entzieht und diese einlagert. Ein Dieselrußpartikelfilter, oft auch einfach als Dieselpartikelfilter bezeichnet, ist eine Vorrichtung zur Reduzierung der im Abgas von Dieselmotoren vorhandenen Partikel, wobei zwei Funktionstypen unterschieden werden können: Wandstromfilter, bei denen das Abgas im Filter eine poröse Wand durchdringt, oder Nebenstromfilter, bei denen das Abgas den Filter an seiner inneren Oberfläche entlang durchfließt.The exhaust gas aftertreatment methods that can be used in connection with the invention are described below. The list is not exhaustive, and the person skilled in the art is familiar with further processes known from the prior art: for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, catalysts and reducing agents, for example NH ₃ (ammonia), are used. For example, an aqueous urea solution is injected, from which ammonia is formed by hydrolysis in the further course of transport through the exhaust pipe. Also known for reducing the nitrogen oxides is the NO _x storage catalytic converter which extracts the nitrogen oxides from the exhaust gas and stores them. A diesel soot particle filter, often simply referred to as a diesel particle filter, is a device for reducing the particles present in the exhaust gas of diesel engines, whereby two types of function can be distinguished: wall flow filters, in which the exhaust gas in the filter penetrates a porous wall, or secondary flow filters, in which the exhaust gas flows through the filter along its inner surface.

Als bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, das ferner den Schritt umfasst: Betreiben eines zweiten Zylinders, sodass das Abgas, welches aus dem zweiten Zylinder ausgelassen wird, unterstöchiometrisch, mit λ < 1, vorliegt. Dadurch, dass nicht nur ein Zylinder sondern vielmehr wenigstens zwei Zylinder dazu beitragen, ein unterstöchiometrisches Luftverhältnis einzustellen, werden größere Mengen an unvollständig verbrannten Kraftstoffkomponenten bereitgestellt und damit eine größere Temperatursteigerung ermöglicht. Insbesondere lässt sich das gewünschte mittlere Luftverhältnis schneller einstellen.As a preferred embodiment, a method is described which further comprises the step: operating a second cylinder so that the exhaust gas which is discharged from the second cylinder is sub-stoichiometric, with λ <1. Because not only one cylinder but rather at least two cylinders help to set a substoichiometric air ratio, larger quantities of incompletely combusted fuel components are made available and thus a greater temperature increase is made possible. In particular, the desired average air ratio can be set more quickly.

Als weitere bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, das ferner den Schritt umfasst: Betreiben aller weiteren Zylinder, sodass die Abgase, welche aus allen Zylindern ausgelassen werden, nach ihrer Vereinigung aber noch vor der Abgasnachbehandlung ein mittleres Luftverhältnis von λ ≥ 1,2 aufweisen. Dies ist dahingehend aufzufassen, dass alle Zylinder, an denen kein unterstöchiometrisches Luftverhältnis eingestellt wird, derart konfiguriert werden, dass das mittlere Luftverhältnis λ ≥ 1,2 beträgt. Wird zum Beispiel im Falle eines vierzylindrigen Motors nur an einem Zylinder ein unterstöchiometrisches Luftverhältnis eingestellt, werden die verbleibenden drei weiteren Zylinder dazu genutzt, das mittlere Luftverhältnis auf den gewünschten mittleren Wert von λ ≥ 1,2 einzustellen. Werden hingegen im Falle eines vierzylindrigen Motors an zwei Zylindern unterstöchiometrische Luftverhältnisse eingestellt, werden die verbleibenden zwei weiteren Zylinder dazu genutzt, das mittlere Luftverhältnis auf den gewünschten mittleren Wert von λ ≥ 1,2 einzustellen. Diese Konfiguration ist bevorzugt.As a further preferred embodiment, a method is described which further comprises the step: operating all further cylinders so that the exhaust gases which are discharged from all cylinders, but after they have been combined, have an average air ratio of λ 1,2 1.2 before the exhaust gas aftertreatment. This is to be taken to mean that all cylinders with no sub-stoichiometric air ratio is set, configured such that the average air ratio is λ ≥ 1.2. If, for example, in the case of a four-cylinder engine, a substoichiometric air ratio is set on only one cylinder, the remaining three further cylinders are used to set the average air ratio to the desired average value of λ ≥ 1.2. If, on the other hand, sub-stoichiometric air conditions are set on two cylinders in the case of a four-cylinder engine, the remaining two further cylinders are used to set the average air ratio to the desired average value of λ ≥ 1.2. This configuration is preferred.

Dadurch, dass nicht nur ein weiterer Zylinder sondern vielmehr alle weiteren Zylinder dazu beitragen, das mittlere Luftverhältnis auf den gewünschten mittleren Wert von λ ≥ 1,2 einzustellen, wird eine schnellere Regulation des Ä ermöglicht und damit eine schnellere Temperaturanpassung.The fact that not only another cylinder, but rather all other cylinders help to set the average air ratio to the desired average value of λ ≥ 1.2, enables faster regulation of the Ä and thus faster temperature adjustment.

Als weitere bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, bei dem sich für die vereinigten Abgase ein mittleres Luftverhältnis von λ ≥ 1,3 ergibt. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Abgasgemisch mit noch mehr Sauerstoff angereichert ist, was wiederum weitere Triebkraft für die exotherme Reaktion am Oxidationskatalysator leistet.As a further preferred embodiment, a method is described in which there is an average air ratio of λ ergibt 1.3 for the combined exhaust gases. This enables the exhaust gas mixture to be enriched with even more oxygen, which in turn provides additional driving force for the exothermic reaction on the oxidation catalytic converter.

Als bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das Betreiben des ersten Zylinders das Einspritzen einer größeren Menge an Kraftstoff relativ zu der Menge an Kraftstoff, die in den wenigstens einen weiteren Zylinder eingespritzt wird, umfasst. Das Einspritzen einer größeren Menge an Kraftstoff ermöglicht es, dass das Abgasgemisch im Gesamtauslass mit größeren Anteilen an Kohlenstoffmonoxid, CO, und Kohlenwasserstoffen, HC, angereichert ist. Dies ermöglicht eine exotherme Reaktion am Oxidationskatalysator. Hierdurch kann wiederum die Temperatur der Abgase, die zur Abgasbehandlungsvorrichtung gelangen, über den erforderlichen Grenzwert gehoben werden, um eine NO_x Entfernung oder Filterregeneration zu gewährleisten.As a preferred embodiment, a method is described in which operating the first cylinder comprises injecting a larger amount of fuel relative to the amount of fuel that is injected into the at least one further cylinder. Injecting a larger amount of fuel enables the exhaust gas mixture in the entire outlet to be enriched with larger proportions of carbon monoxide, CO, and hydrocarbons, HC. This enables an exothermic reaction on the oxidation catalyst. This in turn allows the temperature of the exhaust gases that reach the exhaust gas treatment device to be raised above the required limit value in order to ensure NO _x removal or filter regeneration.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Einspritzen der größeren Menge an Kraftstoff, also das unterstöchiometrische Betreiben des ersten Zylinders, momentenwirksam. Darunter wird vorliegend verstanden, dass der Kraftstoff so eingespritzt wird, dass er zumindest teilweise an der Verbrennung im Zylinder teilnimmt und darüber hinaus auch zur Erzeugung von Drehmoment beiträgt. Auf diese Weise wird eine kraftstoffsparende Durchführung des Verfahrens gewährleistet.According to a preferred embodiment, the injection of the larger amount of fuel, that is to say the substoichiometric operation of the first cylinder, takes place in a torque-effective manner. In the present case, this means that the fuel is injected in such a way that it at least partially participates in the combustion in the cylinder and also contributes to the generation of torque. In this way, a fuel-saving implementation of the method is ensured.

Als noch weiter bevorzugte Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das Einspritzen der größeren Menge an Kraftstoff im Bereich des oberen Zündtotpunktes (ZOT) des ersten Zylinders zwischen Kompressions- und Arbeitstakt erfolgt. Da das Einspritzen des Kraftstoffs im ersten Zylinder nicht spät sondern schon am oberen Totpunkt erfolgt, wird ein unerwünschtes Einbringen von Kraftstoff in das Motorenöl vermindert. Ein zu hoher Kraftstoffanteil im Öl setzt jedoch dessen Schmiereigenschaften herab, sodass ein unerwünscht früher Ölwechsel die Folge sein kann. Gleichzeitig wird eine momentenwirksame Kraftstoffeinspritzung gewährleistet. Besonders bevorzugt erfolgt die Kraftstoffeinspritzung in einem Kurbelwellenwinkel von -5° bis +15° um den ZOT. Noch bevorzugter sieht das Verfahren vor, dass keinerlei Einspritzung von Kraftstoff nach diesem Winkelbereich erfolgt.As a still further preferred embodiment, a method is described in which the injection of the larger amount of fuel in the area of the top ignition dead center (ZOT) of the first cylinder takes place between the compression stroke and the working stroke. Since the fuel in the first cylinder is not injected late but already at top dead center, an undesirable introduction of fuel into the engine oil is reduced. Too much fuel in the oil, however, reduces its lubricating properties, which can result in an undesirable early oil change. At the same time, torque-effective fuel injection is guaranteed. The fuel injection is particularly preferably carried out in a crankshaft angle of -5 ° to + 15 ° around the ZOT. The method even more preferably provides that no fuel is injected after this angular range.

Dem Fachmann ist bekannt, dass man als Totpunkte die Stellungen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors bezeichnet, in denen der Kolben keine Bewegung mehr in axialer Richtung ausführt. Die Lage der Totpunkte wird durch die Geometrie von Kurbelwelle, Pleuel und Kolben eindeutig bestimmt. Bei Viertaktmotoren unterscheidet man zusätzlich zwischen dem Ladungswechsel-OT (LWOT, zwischen Ausstoß- und Ansaugtakt) und dem Zünd-OT (ZOT, zwischen Kompressions- und Arbeitstakt). Der obere Totpunkt dient als Referenz für die Kurbelwellenlage. Der Zündzeitpunkt bei Ottomotoren und der Einspritzbeginn bei Dieselmotoren werden in Grad vor OT angegeben. Beim Kreiskolbenmotor sind mit Totpunktlagen die Stellungen des Kreiskolbens gemeint, bei denen das Kammervolumen minimal beziehungsweise maximal ist. Bei Läuferstellung 30° (entspricht Exzenterwinkel 90°) stellt sich das kleinste Kammervolumen (OT), bei Läuferstellung 60° (entspricht Exzenterwinkel 180°) das größte Kammervolumen ein (UT).It is known to the person skilled in the art that dead center refers to the positions of the crankshaft of an internal combustion engine in which the piston no longer performs any movement in the axial direction. The position of the dead center is clearly determined by the geometry of the crankshaft, connecting rod and piston. With four-stroke engines, a distinction is also made between the charge change TDC (LWOT, between exhaust and intake stroke) and the ignition TDC (ZOT, between compression and power stroke). The top dead center serves as a reference for the crankshaft position. The ignition timing for gasoline engines and the start of injection for diesel engines are given in degrees before TDC. In the case of the rotary piston engine, dead center positions mean the positions of the rotary piston in which the chamber volume is minimal or maximum. With a rotor position of 30 ° (corresponds to eccentric angle 90 °), the smallest chamber volume (TDC) is set, with a rotor position 60 ° (corresponds to eccentric angle 180 °), the largest chamber volume (UT).

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Motoraggregat umfassend einen Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Zylindern, einen Auslasstrakt aufweisend eine Mehrzahl von Einzelauslässen und einen Gesamtauslass sowie einen Oxidationskatalysator und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wobei der Verbrennungsmotor ausgebildet ist, Abgase aus den Zylindern stromabwärts zunächst durch die Einzelauslässe und dann vereinigt durch den Gesamtauslass von den Zylindern zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung zuleiten, und ferner ausgebildet ist, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchzuführen. Das vorgeschlagene Motoraggregat ermöglicht es, das für die Abgasnachbehandlung notwendige hohe Temperaturniveau unabhängig vom Fahrprofil einzustellen und zu halten, ohne dass dabei die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile auftreten.In a further aspect, the invention relates to an engine assembly comprising an internal combustion engine with a plurality of cylinders, an exhaust tract having a plurality of individual outlets and an overall outlet, and an oxidation catalytic converter and an exhaust gas aftertreatment device, the internal combustion engine being designed to exhaust gases from the cylinders downstream, first through the individual outlets and then united through the entire outlet from the cylinders to the exhaust gas aftertreatment device, and is further configured to carry out the method steps according to the invention. The proposed motor unit makes it possible to set and maintain the high temperature level required for exhaust gas aftertreatment, regardless of the driving profile, without the disadvantages known from the prior art occurring.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are Unless otherwise specified in individual cases, can be combined with one another.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert:

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines insgesamt mit 1 bezeichneten Motoraggregats und erläutert hieran eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Motoraggregat 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 20, der als Dieselmotor ausgeführt ist und beispielsweise vier Zylinder 22, 24, 26, 28, einen Ansaugtrakt 10 und einen Auslasstrakt 30 aufweist. Der Auslasstrakt 30 weist wiederrum eine Mehrzahl von Einzelauslässen 32, 34, 36, 38 auf, die in Form eines Abgaskrümmers ausgeführt sein können. Jeder Einzelauslass 32, 34, 36, 38 ist mit dem Brennraum einem der vier Zylinder 22, 24, 26, 28 verbunden. Die Einzelauslässe 32, 34, 36, 38 vereinigen sich in einen Gesamtauslass 39. Abgase, die bei der Verbrennung in den Zylindern 32, 34, 36, 38 entstehen, werden stromabwärts zunächst durch die Einzelauslässe 32, 34, 36, 38 geführt und dann im Gesamtauslass 39 vereinigt.

The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing:

1 schematically shows an embodiment of a motor unit, generally designated 1, and explains an embodiment of the method according to the invention. The engine unit 1 includes an internal combustion engine 20 , which is designed as a diesel engine and for example four cylinders 22 , 24th , 26 , 28 , an intake tract 10th and an exhaust tract 30th having. The exhaust tract 30th has a number of individual outlets 32 , 34 , 36 , 38 on, which can be designed in the form of an exhaust manifold. Every single outlet 32 , 34 , 36 , 38 is one of the four cylinders with the combustion chamber 22 , 24th , 26 , 28 connected. The individual outlets 32 , 34 , 36 , 38 unite in one total outlet 39 . Exhaust gases that occur during combustion in the cylinders 32 , 34 , 36 , 38 are created downstream through the individual outlets 32 , 34 , 36 , 38 guided and then in the total outlet 39 united.

Einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 ist stromaufwärts ein Oxidationskatalysator 40 vorgeschaltet, dem die Abgase über den Gesamtauslass zugeführt werden. Der Oxidationskatalysator 40 ist mit der Abgasbehandlungsvorrichtung 50 durch eine Zuleitung 52 verbunden, durch welchen die Abgase stromabwärts zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung weitergeleitet werden. Der Oxidationskatalysator weist eine katalytische Beschichtung auf, welche unverbrannte Kohlenwasserstoffe HC, Kohlenmonoxid CO und Wasserstoff H₂ in Gegenwart von Sauerstoff zu oxidieren vermag. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 50 ist im dargestellten Beispiel als ein SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden NO_x in Gegenwart eines zudosierten Reduktionsmittels ausgeführt und muss für ihre katalytische Funktion ein bestimmtes Temperaturniveau aufweisen. Insbesondere wenn die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 50 an einer motorfernen Unterbodenposition des Fahrzeugs angeordnet ist, wird die erforderliche Temperatur im regulären Fahrbetrieb nicht immer gewährleistet. In einem solchen Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt.An exhaust gas aftertreatment device 50 is an oxidation catalyst upstream 40 upstream, to which the exhaust gases are fed via the total outlet. The oxidation catalyst 40 is with the exhaust treatment device 50 through a supply line 52 connected through which the exhaust gases are forwarded downstream to the exhaust gas aftertreatment device. The oxidation catalytic converter has a catalytic coating which is able to oxidize unburned hydrocarbons HC, carbon monoxide CO and hydrogen H ₂ in the presence of oxygen. The exhaust treatment device 50 is designed in the example shown as an SCR catalyst for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides NO _x in the presence of a metered reducing agent and must have a certain temperature level for its catalytic function. Especially when the exhaust gas aftertreatment device 50 is located at an underbody position of the vehicle remote from the engine, the required temperature is not always guaranteed in regular driving. In such a case, the method according to the invention is carried out as follows.

Im dargestellten Verfahren werden die Temperatur T1 im Gesamtauslass 39 und die Temperatur T2 in der Zuleitung 52 mittels geeigneter Sonden (nicht dargestellt) bestimmt oder modelliert. Sofern die Temperatur T2 in der Zuleitung 52 unter einen Grenzwert fällt, unterhalb dem die Abgasbehandlungsvorrichtung 50 nicht mehr ausreichend Stickoxide NO_x aus dem Abgas entfernen kann, und die Temperatur T1 ausreichend hoch ist, um eine exotherme Reaktion von Kohlenmonoxid, CO, und Kohlenwasserstoffen, HC, am Oxidationskatalysator 40 zu ermöglichen, wird ein Regelkreis aktiviert, bei dem erste Zylinder 22 und 28 des Verbrennungsmotor 20 so betrieben werden, dass die Menge an eingespritztem Kraftstoff erhöht wird, wobei die Kraftstoffeinspritzung spätestens im Bereich des oberen Zündtotpunkts erfolgt, sodass das Abgas, welches aus den ersten Zylindern 22, 28 ausgelassen wird, unterstöchiometrisch vorliegt. Hierzu wird die Zusammensetzung der Abgase durch eine geeignete Sonde an den Einzelauslässen 32, 38 der ersten Zylinder 22, 28 bestimmt. Aufgrund des Sauerstoffmangels verbleiben unter anderem Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxide (CO) als Produkte unvollständiger Verbrennung.In the process shown, the temperature T1 in the total outlet 39 and the temperature T2 in the supply line 52 determined or modeled using suitable probes (not shown). Provided the temperature T2 in the supply line 52 falls below a limit below which the exhaust treatment device 50 can no longer remove sufficient nitrogen oxides NO _x from the exhaust gas, and the temperature T1 is sufficiently high to cause an exothermic reaction of carbon monoxide, CO, and hydrocarbons, HC, on the oxidation catalyst 40 To enable a control loop is activated in the first cylinder 22 and 28 of the internal combustion engine 20 be operated so that the amount of fuel injected is increased, the fuel injection taking place at the latest in the area of the upper ignition dead center, so that the exhaust gas, which comes from the first cylinders 22 , 28 is omitted, is substoichiometric. For this purpose, the composition of the exhaust gases is checked using a suitable probe at the individual outlets 32 , 38 the first cylinder 22 , 28 certainly. Due to the lack of oxygen, hydrocarbons (HC) and carbon monoxides (CO) remain as products of incomplete combustion.

Gleichzeitig werden die weiteren Zylinder 24, 26 so betrieben, dass ihre Abgase, welche die Zylinder 24, 26 über die Einzelauslasse 34, 36 verlassen, überstöchiometrisch mit λ > 1 vorliegen. Zu diesem Zweck wird an den weiteren Zylindern 24, 26 die Menge an eingespritztem Kraftstoff erniedrigt und/oder die Verbrennung derart eingestellt, dass sich das magere Abgas ergibt. Die Abgase der weiteren Zylinder 24, 26 vereinigen sich mit den Abgasen der ersten Zylinder 22, 28 im Gesamtauslass 39. Die Abgase der weiteren Zylinder 24, 26 bringen somit Sauerstoff in das vereinigte Abgasgemisch ein. Dabei werden die verschiedenen Lambdawerte der ersten und weiteren Zylinder so eingestellt, dass sich ein mittleres Luftverhältnis λ von wenigstens 1,2 im Gesamtauslass 39 aber noch vor Eintritt in den Oxidationskatalysator 40 ergibt. Der Lambdawert im vereinigten Abgasgemisch kann beispielsweise mittels einer Lambdasonde im Gesamtauslass 39 bestimmt werden.At the same time, the other cylinders 24th , 26 operated so that their exhaust gases, which are the cylinders 24th , 26 about the individual outlets 34 , 36 leave, present more than stoichiometric with λ> 1. For this purpose, the other cylinders 24th , 26 the amount of fuel injected is reduced and / or the combustion is adjusted such that the lean exhaust gas results. The exhaust gases from the other cylinders 24th , 26 combine with the exhaust gases of the first cylinders 22 , 28 in the total outlet 39 . The exhaust gases from the other cylinders 24th , 26 thus bring oxygen into the combined exhaust gas mixture. The various lambda values of the first and further cylinders are set so that there is an average air ratio λ of at least 1.2 in the total outlet 39 but before entering the oxidation catalyst 40 results. The lambda value in the combined exhaust gas mixture can be, for example, by means of a lambda sensor in the total outlet 39 be determined.

Das Abgasgemisch im Gesamtauslass ist nun zum einen mit Kohlenstoffmonoxid, CO, und Kohlenwasserstoffen, HC, sowie zum anderen mit Sauerstoff angereichert. Dies ermöglicht eine exotherme Reaktion am Oxidationskatalysator 40, womit die Temperatur T2 der Abgase, die zur Abgasbehandlungsvorrichtung 50 gelangen, wieder über den Grenzwert gehoben wird. Da das Einspritzen des Kraftstoffs in den ersten Zylindern 22, 28 nicht erst spät im Arbeitstakt sondern schon im Bereich des oberen Zündtotpunktes erfolgt, wird ein unerwünschtes Einbringen von Kraftstoff in das Motorenöl vermieden und Kraftstoff eingespart.The exhaust gas mixture in the total outlet is now enriched with carbon monoxide, CO, and hydrocarbons, HC, as well as with oxygen. This enables an exothermic reaction on the oxidation catalyst 40 what the temperature T2 the exhaust gases leading to the exhaust treatment device 50 reach, is again raised above the limit. Because the injection of fuel in the first cylinders 22 , 28 undesirable introduction of fuel into the engine oil is avoided and fuel is saved, not only late in the work cycle but already in the area of the upper ignition dead center.

BezugszeichenlisteReference list

11: MotoraggregatEngine unit
1010th: AnsaugtraktIntake tract
2020: VerbrennungsmotorInternal combustion engine
22, 24, 26, 2822, 24, 26, 28: Zylindercylinder
30 30th: AuslasstraktExhaust tract
32, 34, 36, 3832, 34, 36, 38: EinzelauslassSingle outlet
3939: GesamtauslassTotal outlet
4040: OxidationskatalysatorOxidation catalyst
5252: ZuleitungSupply
5050: AbgasnachbehandlungsvorrichtungExhaust aftertreatment device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 1077319 B1 [0003]
EP 1128051 A2 [0003]
EP 1193383 A2 [0003]

Claims

Method for regulating the exhaust gas temperature of an internal combustion engine (20) of a motor unit (1) having a plurality of cylinders (22, 24, 26, 28), with an exhaust tract (30), having a plurality of individual outlets (32, 34, 36, 38) and a total outlet (39), an oxidation catalyst (40) and an exhaust gas aftertreatment device (50), exhaust gases from the cylinders (22, 24, 26, 28) downstream first through the individual outlets (32, 34, 36, 38) and then combined through the entire outlet (39) is directed from the cylinders (22, 24, 26, 28) to the exhaust gas aftertreatment device (50), characterized in that the method further comprises the following steps: - Operating a first cylinder (22) so that the exhaust gas which is discharged from the first cylinder is substoichiometric, with A <1; - Operate at least one further cylinder (24) so that the exhaust gases, which are discharged from all cylinders, have an average air ratio of λ ≥ 1.2 after their combination in the total outlet (39) upstream of the exhaust gas aftertreatment.

Procedure according to the previous one Claim 1 , characterized in that the combined exhaust gases are fed to the oxidation catalytic converter (40) by means of the total outlet (39), this being connected upstream of the exhaust gas aftertreatment device (50).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas aftertreatment device (50) comprises an SCR catalytic converter and / or a particle filter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method further comprises the step: - operating a second cylinder (28) so that the exhaust gas which is discharged from the second cylinder (28) is substoichiometric, with λ <1 .

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method further comprises the step: - operating all further cylinders (24, 26) so that the combined exhaust gases which are discharged from all cylinders (22, 24, 26, 28), after their union, however, have an average air ratio of λ ≥ 1.2 upstream of the exhaust gas aftertreatment.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that there is an average air ratio of λ ≥ 1.3 for the combined exhaust gases.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that operating the first cylinder (22) comprises injecting a greater amount of fuel relative to the amount of fuel injected into the at least one other cylinder (24).

Method according to the preceding claim, characterized in that the injection of the larger amount of fuel takes place in a torque-effective manner.

Procedure according to Claim 7 or 8th , characterized in that the injection of the larger amount of fuel takes place in the region of the top ignition dead center of the first cylinder (22).

Motor unit (1) comprising an internal combustion engine (20) having a plurality of cylinders (22, 24, 26, 28) and an exhaust tract (30) comprising a plurality of individual outlets (32, 34, 36, 38) and a total outlet (39) , an oxidation catalytic converter (40) and an exhaust gas aftertreatment device (50), the internal combustion engine (20) being designed, exhaust gases from the cylinders (22, 24, 26, 28) downstream first through the individual outlets (32, 34, 36, 38) and then united through the total outlet (39) from the cylinders (22, 24, 26, 28) to the exhaust gas aftertreatment device (50), and further configured to carry out the method steps according to one of the preceding claims.