DE102021101244A1 - Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system - Google Patents

Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system Download PDF

Info

Publication number
DE102021101244A1
DE102021101244A1 DE102021101244.9A DE102021101244A DE102021101244A1 DE 102021101244 A1 DE102021101244 A1 DE 102021101244A1 DE 102021101244 A DE102021101244 A DE 102021101244A DE 102021101244 A1 DE102021101244 A1 DE 102021101244A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
catalytic converter
way catalytic
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021101244.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan PAUKNER
Ekkehard Pott
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102021101244.9A priority Critical patent/DE102021101244A1/en
Priority to EP22150769.2A priority patent/EP4033078A1/en
Publication of DE102021101244A1 publication Critical patent/DE102021101244A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/021—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting ammonia NH3
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F01N2570/145—Dinitrogen oxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/18—Ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0416—Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1616—NH3-slip from catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Eine Brennkraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und einen Abgasstrang 7. In den Abgasstrang 7 sind ausgehend von dem Verbrennungsmotor 1 eine Lambdasonde 11, ein erster Dreiwegekatalysator 12, ein NH3-Sensor und ein zweiter Dreiwegekatalysator 15 integriert. Der Verbrennungsmotor 1 wird wechselweise fett und mager betrieben. Dabei wird von dem fetten Betrieb zu dem mageren Betrieb umgeschaltet, wenn ein definiertes Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas mittels des NH3-Sensors ermittelt wird. Ein solches Ermitteln kann relativ schnell erfolgen, wodurch eine Ausbildung von Ammoniak und, über das Ammoniak, von Lachgas in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 minimiert werden kann.An internal combustion engine comprises an internal combustion engine 1 and an exhaust system 7. Starting from the internal combustion engine 1, a lambda probe 11, a first three-way catalytic converter 12, an NH3 sensor and a second three-way catalytic converter 15 are integrated into the exhaust system 7. The internal combustion engine 1 is operated alternately rich and lean. There is a switchover from rich operation to lean operation when a defined presence of ammonia in the exhaust gas is determined by the NH3 sensor. Such a determination can take place relatively quickly, as a result of which a formation of ammonia and, via the ammonia, of nitrous oxide in the first three-way catalytic converter 12 can be minimized.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine and a method for operating such an internal combustion engine.

Die Regelung des Massenverhältnisses der Bestandteile Luft und Brennstoff eines Gemischs, das dem Verbrennungsmotor einer Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt wird, ist nicht nur von zentraler Bedeutung für den Betrieb des Verbrennungsmotors sondern auch für eine Nachbehandlung von Abgas, das von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird. Dabei wird dieses Massenverhältnis üblicherweise mit der dimensionslosen Kennzahl λ (Lambda), die auch als Verbrennungsluftverhältnis bezeichnet wird, beschrieben. Das Verbrennungsluftverhältnis gibt dabei konkret das Massenverhältnis der Gemischbestandteile Luft und Brennstoff relativ zum stöchiometrisch idealen Massenverhältnis für einen theoretisch vollständigen Verbrennungsprozess an.The control of the mass ratio of the air and fuel components of a mixture that is fed to the internal combustion engine of an internal combustion engine for combustion is not only of central importance for the operation of the internal combustion engine but also for after-treatment of exhaust gas generated by the internal combustion engine. This mass ratio is usually described with the dimensionless characteristic number λ (lambda), which is also referred to as the combustion air ratio. The combustion air ratio specifically indicates the mass ratio of the mixture components air and fuel relative to the stoichiometrically ideal mass ratio for a theoretically complete combustion process.

Ottomotoren, die fremdgezündet und quantitätsgeregelt sind, werden häufig mit einem grundsätzlich stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, d.h. mit λ ≈ 1, betrieben, wobei zur Realisierung eines solchen stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses mittels einer sogenannten Lambdasonde der Restsauerstoffgehalt im Abgas analysiert und zur Regelung des Luft-Brennstoff-Massenverhältnisses für anschließende Verbrennungsprozesse genutzt wird. Eine solche reaktive Regelung führt dazu, dass das tatsächliche Verbrennungsluftverhältnis in einem üblicherweise relativ schmalen Bereich um das stöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis schwankt. Bekannt ist diesbezüglich, aktiv eine sogenannte Eigenfrequenzregelung für das Verbrennungsluftverhältnis umzusetzen, bei der der Verbrennungsmotor definiert wechselweise leicht fett, d.h. mit einem geringfügig unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (Ä < 1), sowie leicht mager, d.h. mit einem geringfügig überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (Ä > 1), betrieben wird. Eine Umschaltung zwischen fettem und magerem Betrieb erfolgt dabei bei definierten Abweichungen von dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis.Gasoline engines that are spark-ignited and quantity-controlled are often operated with a fundamentally stoichiometric air-combustion ratio, i.e. with λ ≈ 1. To realize such a stoichiometric air-combustion ratio, the residual oxygen content in the exhaust gas is analyzed using a so-called lambda probe and the air-fuel mass ratio is controlled for subsequent combustion processes is used. Such a reactive control means that the actual combustion air ratio fluctuates in a usually relatively narrow range around the stoichiometric combustion air ratio. In this regard, it is known to actively implement a so-called natural frequency control for the combustion air ratio, in which the combustion engine is defined alternately slightly rich, i.e. with a slightly sub-stoichiometric combustion air ratio (Ä < 1), and slightly lean, i.e. with a slightly more than stoichiometric combustion air ratio (Ä > 1), is operated. Switching between rich and lean operation takes place when there are defined deviations from the stoichiometric combustion air ratio.

Eine übliche Ausgestaltung einer in den Abgasstrang eines Ottomotors integrierten Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst in Strömungsrichtung des Abgases gesehen zunächst eine erste Lambdasonde, dann einen ersten Dreiwegekatalysator, anschließend eine zweite Lambdasonde und schließlich einen zweiten Dreiwegekatalysator. Ein Dreiwegekatalysator ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlenstoffdioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umwandelt. Zudem weist ein solcher Dreiwegekatalysator üblicherweise auch eine sogenannte Sauerstoffspeicherkapazität auf. Dieser kann folglich Sauerstoff in einem begrenzten Umfang einlagern. In einem mageren Betrieb des Verbrennungsmotors einer Brennkraftmaschine, die eine solche Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst, wird überschüssiger, in dem Rohabgas enthaltener Sauerstoff in dem ersten Dreiwegekatalysator eingelagert, während in einem fetten Betrieb der eingelagerte Sauerstoff für die genannten Umwandlungen genutzt wird. Wenn während eines solchen fetten Betriebs des Verbrennungsmotors die Sauerstoffspeicherkapazität nahezu vollständig ausgeräumt ist, kann es zu Fettdurchbrüchen in dem ersten Dreiwegekatalysator kommen, d.h. in dem ersten Dreiwegekatalysator liegen relevante Mengen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen vor, die nicht umgewandelt werden können, was zur Ausbildung von Ammoniak (NH3) und, über das Ammoniak, zur Bildung von Lachgas (N2O) führen kann. Eine solche Ausbildung von Ammoniak und Lachgas soll nach Möglichkeit vermieden werden.A typical configuration of an exhaust gas aftertreatment device integrated into the exhaust line of a spark-ignition engine comprises, viewed in the flow direction of the exhaust gas, first a first lambda probe, then a first three-way catalytic converter, then a second lambda probe and finally a second three-way catalytic converter. A three-way catalytic converter is characterized in that it converts carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx) and unburned hydrocarbons (HC) into carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). In addition, such a three-way catalytic converter usually also has what is known as an oxygen storage capacity. As a result, it can store oxygen to a limited extent. In lean operation of the internal combustion engine of an internal combustion engine that includes such an exhaust gas aftertreatment device, excess oxygen contained in the raw exhaust gas is stored in the first three-way catalytic converter, while in rich operation the stored oxygen is used for the conversions mentioned. If the oxygen storage capacity is almost completely depleted during such rich operation of the internal combustion engine, rich breakthroughs can occur in the first three-way catalytic converter, ie relevant quantities of unburned hydrocarbons that cannot be converted are present in the first three-way catalytic converter, which leads to the formation of ammonia ( NH 3 ) and, via the ammonia, can lead to the formation of nitrous oxide (N 2 O). Such a formation of ammonia and nitrous oxide should be avoided if possible.

Die US 7 003 943 B2 offenbart ein Verfahren zur geregelten Einstellung des Verbrennungsluftverhältnisses λ bei einem Verbrennungsmotor mittels eines NOx-Sensors, der die ansonsten üblichen zwei Lambdasensoren ersetzen soll.the U.S. 7,003,943 B2 discloses a method for the controlled adjustment of the air/fuel ratio λ in an internal combustion engine by means of a NOx sensor, which is intended to replace the two lambda sensors that are otherwise customary.

Die US 10 598 063 B2 offenbart ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Dreiwegekatalysators mittels eines NOx-Sensors, der stromab des Dreiwegekatalysators angeordnet ist.the U.S. 10,598,063 B2 discloses a method for functional testing of a three-way catalytic converter using a NOx sensor which is arranged downstream of the three-way catalytic converter.

Die US 9 115 660 B2 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgasstrang, in den in Strömungsrichtung des Abgases gesehen ein Dreiwegekatalysator, ein NOx-Speicherkatalysator, ein SCR-Katalysator und ein NOx-Sensor integriert sind.the U.S. 9,115,660 B2 discloses an internal combustion engine with an internal combustion engine and an exhaust system in which a three-way catalytic converter, an NOx storage catalytic converter, an SCR catalytic converter and an NOx sensor are integrated, viewed in the flow direction of the exhaust gas.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Ausbildung von Ammoniak und Lachgas in dem Abgas einer Brennkraftmaschine möglichst zu vermieden.The object of the invention was to avoid as far as possible the formation of ammonia and nitrous oxide in the exhaust gas of an internal combustion engine.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 vorgesehen, die gemäß einem Verfahren betrieben werden kann, das Gegenstand des Patentanspruchs 7 ist. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.In order to achieve this object, an internal combustion engine according to claim 1 is provided which can be operated according to a method which is the subject of claim 7. Advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention and preferred embodiments of the method according to the invention are the subject matter of the further patent claims and/or result from the following description of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest einen Verbrennungsmotor und einen Abgasstrang umfasst. Der Verbrennungsmotor ist vorzugsweise zumindest zeitweise fremdgezündet und weiterhin vorzugsweise auch quantitätsgeregelt betreibbar (d.h. dann als Ottomotor) ausgestaltet. In den Abgasstrang sind in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, d.h. ausgehend von dem Verbrennungsmotor eine (erste) Lambdasonde, dann ein erster Dreiwegekatalysator und anschließend ein zweiter Dreiwegekatalysator integriert. Erfindungsgemäß ist weiterhin zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator und dem zweiten Dreiwegekatalysator ein NH3-Sensor, d.h. ein Sensor, mittels dessen Ammoniak direkt oder indirekt ermittelt werden kann, in den Abgasstrang integriert.According to the invention, an internal combustion engine is provided which has at least one combustion engine voltage engine and an exhaust system includes. The internal combustion engine is preferably spark-ignited, at least at times, and can also preferably be operated in a quantity-regulated manner (ie then as a spark-ignition engine). A (first) lambda probe, then a first three-way catalytic converter and then a second three-way catalytic converter are integrated into the exhaust line, viewed in the flow direction of the exhaust gas, ie starting from the internal combustion engine. According to the invention, an NH 3 sensor, ie a sensor by means of which ammonia can be determined directly or indirectly, is also integrated in the exhaust line between the first three-way catalytic converter and the second three-way catalytic converter.

Eine solche Brennkraftmaschine ermöglicht die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß dem der Verbrennungsmotor im Betrieb der Brennkraftmaschine wechselweise (leicht) fett und (leicht) mager (dabei vorzugsweise mit definierten unveränderlichen oder veränderlichen Abweichungen von dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (Ä = 1), beispielsweise im Bereich λ = 1 ± 0,05 oder λ = 1 ± 0,03 oder λ = 1 ± 0,01) betrieben wird, was insbesondere zur Erzielung eines im Mittel stöchiometrischen Betriebs des Verbrennungsmotors dienen kann. Dabei wird von dem fetten Betrieb zu dem mageren Betrieb umgeschaltet, wenn ein definiertes Vorhandensein (d.h. ein grundsätzlich ermittelbares Vorhandensein oder ein Vorhandensein in einer definierten Mindestmenge) von Ammoniak in dem Abgas mittels des NH3-Sensors ermittelt wird. Ein solches Ermitteln kann relativ schnell erfolgen, wodurch eine Erzeugung von Ammoniak und, über das Ammoniak, von Lachgas in dem ersten Dreiwegekatalysator minimiert werden kann, weil entsprechend früh beziehungsweise rechtzeitig in den mageren Betrieb des Verbrennungsmotors umgeschaltet wird. Dadurch steht dann ausreichend Sauerstoff in dem Rohabgas, d.h. in dem von dem Verbrennungsmotor erzeugten und noch nicht nachbehandelten Abgas (stromauf des ersten Dreiwegekatalysators), zur Verfügung, um weitere Fettdurchbrüche in dem ersten Dreiwegekatalysator zu vermeiden. Eine entsprechende Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses kann dabei deutlich schneller sein, als wenn ein Umschalten von dem fetten Betrieb zu dem mageren Betrieb basierend auf dem Signal einer Lambdasonde ermittelt würde, wie dies gemäß dem Stand der Technik vorgesehen sein kann.Such an internal combustion engine makes it possible to carry out a method according to the invention, according to which the internal combustion engine is alternately (slightly) rich and (slightly) lean during operation of the internal combustion engine (preferably with defined unchangeable or changeable deviations from the stoichiometric combustion air ratio (Ä = 1), for example in the range λ=1±0.05 or λ=1±0.03 or λ=1±0.01), which can be used in particular to achieve stoichiometric operation of the internal combustion engine on average. In this case, there is a switchover from rich operation to lean operation when a defined presence (ie a fundamentally determinable presence or a presence in a defined minimum quantity) of ammonia in the exhaust gas is determined by means of the NH 3 sensor. Such a determination can take place relatively quickly, as a result of which the generation of ammonia and, via the ammonia, of nitrous oxide in the first three-way catalytic converter can be minimized because the internal combustion engine switches to lean operation correspondingly early or in good time. As a result, sufficient oxygen is then available in the raw exhaust gas, ie in the exhaust gas generated by the internal combustion engine and not yet post-treated (upstream of the first three-way catalytic converter), in order to prevent further rich breakthroughs in the first three-way catalytic converter. A corresponding regulation of the air/fuel ratio can be significantly faster than if a changeover from rich operation to lean operation were determined based on the signal from a lambda probe, as can be provided according to the prior art.

Ein Umschalten von dem mageren Betrieb zu dem fetten Betrieb kann im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise dann erfolgen, wenn ein definiertes Vorhandensein (d.h. ein grundsätzlich ermittelbares Vorhandensein oder ein Vorhandensein in einer definierten Mindestmenge) von Sauerstoff in dem Abgas stromab des ersten Dreiwegekatalysators (und vorzugsweise stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators) ermittelt wird. Das Vorhandensein von Sauerstoff in dem Abgas kann dabei in grundsätzlich bekannter Weise mittels einer zweiten Lambdasonde ermittelt werden, die zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator und dem zweiten Dreiwegekatalysator in den Abgasstrang integriert ist. Alternativ oder ergänzend kann für diesen Zweck auch ein NOx-Sensor, d.h. ein Sensor, mittels dessen zumindest auch Stickoxide direkt oder indirekt ermittelt werden können, in diesem Abschnitt des Abgasstrangs angeordnet sein. Ein solcher NOx-Sensor kann dabei auch in vorteilhafter Weise mit dem NH3-Sensor integral, d.h. als NH3-NOX-Kombinationssensor ausgestaltet sein.Switching from lean operation to rich operation can preferably take place within the scope of a method according to the invention when a defined presence (ie a fundamentally determinable presence or a presence in a defined minimum amount) of oxygen in the exhaust gas downstream of the first three-way catalytic converter (and preferably upstream of the second three-way catalyst) is determined. The presence of oxygen in the exhaust gas can be determined in a basically known manner by means of a second lambda probe, which is integrated in the exhaust line between the first three-way catalytic converter and the second three-way catalytic converter. Alternatively or additionally, an NOx sensor, ie a sensor by means of which at least nitrogen oxides can also be determined directly or indirectly, can also be arranged in this section of the exhaust line for this purpose. Such a NOx sensor can also advantageously be designed integrally with the NH 3 sensor, ie as an NH 3 -NO x combination sensor.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann in den Abgasstrang weiterhin mindestens ein Partikelfilter integriert sein, um eine Emission von Partikeln mit dem Abgas zu minimieren. Ein solcher Partikelfilter kann dabei dem ersten Dreiwegekatalysator und/oder dem zweiten Dreiwegekatalysator zugeordnet sein, wobei als Zuordnung die Integration in den jeweiligen Dreiwegekatalysator (zur Ausbildung eines sogenannten Vierwegekatalysators) oder die Anordnung stromab, insbesondere unmittelbar stromab davon (und hinsichtlich des ersten Dreiwegekatalysators stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators) verstanden wird. Für die Ausbildung eines Vierwegekatalysators kann dabei vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Partikelfilter mit einer als Dreiwegekatalysator wirkenden Beschichtung versehen ist.According to a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, at least one particle filter can also be integrated into the exhaust line in order to minimize emission of particles with the exhaust gas. Such a particle filter can be assigned to the first three-way catalytic converter and/or the second three-way catalytic converter, with integration into the respective three-way catalytic converter (to form a so-called four-way catalytic converter) or the arrangement downstream, in particular immediately downstream of it (and with regard to the first three-way catalytic converter upstream of the second three-way catalyst) is understood. For the formation of a four-way catalytic converter, it can preferably be provided that a particle filter is provided with a coating that acts as a three-way catalytic converter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass die erste Lambdasonde als Breitbandlambdasonde ausgestaltet ist, wodurch eine hohe Regelgenauigkeit für die Basisregelung des Verbrennungsluftverhältnisses mittels der ersten Lambdasonde realisiert werden kann. Die gegebenenfalls vorhandene zweite Lambdasonde kann dagegen vorteilhaft als Sprunglambdasonde (auch als Zweipunktlambdasonde bekannt) ausgestaltet sein, wodurch ein beginnendes Vorhandensein von Sauerstoff in dem Abgas relativ schnell und genau ermittelt werden kann. Grundsätzlich kann jedoch auch die erste Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgestaltet sein.According to an advantageous embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that the first lambda probe is designed as a broadband lambda probe, whereby high control accuracy for the basic control of the air/fuel ratio can be achieved by means of the first lambda probe. In contrast, the second lambda probe that may be present can advantageously be configured as a jump lambda probe (also known as a two-point lambda probe), as a result of which the incipient presence of oxygen in the exhaust gas can be determined relatively quickly and accurately. In principle, however, the first lambda probe can also be configured as a jump lambda probe.

Der Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorzugsweise mit Flüssigkraftstoff (d.h. insbesondere Benzin) betrieben werden. Möglich ist auch ein Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff (insbesondere Erdgas, LNG oder LPG).The internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention can preferably be operated with liquid fuel (i.e. in particular petrol). Operation with a gaseous fuel (in particular natural gas, LNG or LPG) is also possible.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW), mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Dabei kann der Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.The invention also relates to a motor vehicle, in particular a wheel-based and not skid-based one ned motor vehicle (preferably a car or a truck), with an internal combustion engine according to the invention. The internal combustion engine of the internal combustion engine can be provided in particular for the (direct or indirect) provision of the driving power for the motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

  • 1: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer vereinfachten Darstellung.
The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment example shown in the drawing. In the drawing shows:
  • 1 : an internal combustion engine according to the invention in a simplified representation.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße und damit auch für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Diese umfasst einen Verbrennungsmotor 1, der beispielhaft in Form eines Hubkolbenmotors mit vier in Reihe angeordneten Zylinderöffnungen 2 ausgestaltet ist. Die Zylinderöffnungen 2 begrenzen mit darin geführten Hubkolben 3 und einem Zylinderkopf jeweils einen Brennraum 4. Diesen Brennräumen 4 wird im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 und damit der Brennkraftmaschine Frischgas über einen Frischgasstrang 5 zugeführt, wobei die Zufuhr des Frischgases mittels Einlassventilen 9, die den einzelnen Brennräumen 4 zugeordnet sind, gesteuert wird. Bei dem Frischgas handelt es sich ausschließlich oder hauptsächlich um Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird. Abgas, das bei der Verbrennung von Gemischmengen entstanden ist, die aus dem Frischgas sowie aus direkt über Kraftstoffinjektoren 6 in die Brennräume 4 eingespritztem Kraftstoff bestehen, wird über einen Abgasstrang 7 der Brennkraftmaschine abgeführt, wobei die Abfuhr des Abgases mittels Auslassventilen 10, die den einzelnen Brennräumen 4 zugeordnet sind, gesteuert wird. Ein Entzündung der Gemischmengen in den Brennräumen erfolgt mittels elektrischen Zündvorrichtungen 16, die beispielsweise Zündfunken erzeugen (Zündkerzen). Das Abgas durchströmt dabei eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 8, die dafür vorgesehen ist, Bestandteile des Abgases, die als Schadstoffe angesehen werden, aus dem Abgas zu entfernen oder in unschädliche Bestandteile umzuwandeln.the 1 shows an internal combustion engine for a motor vehicle according to the invention and thus also suitable for carrying out a method according to the invention. This includes an internal combustion engine 1, which is designed, for example, in the form of a reciprocating piston engine with four cylinder openings 2 arranged in a row. The cylinder openings 2 delimit a combustion chamber 4 with reciprocating pistons 3 guided therein and a cylinder head. During operation of the internal combustion engine 1 and thus the internal combustion engine, these combustion chambers 4 are supplied with fresh gas via a fresh gas line 5, with the fresh gas being supplied by means of inlet valves 9, which are connected to the individual combustion chambers 4 are associated is controlled. The fresh gas is exclusively or mainly air that is sucked in from the environment. Exhaust gas that is produced during the combustion of mixture quantities, which consists of the fresh gas and fuel injected directly into the combustion chambers 4 via fuel injectors 6, is discharged via an exhaust line 7 of the internal combustion engine, with the exhaust gas being discharged by means of outlet valves 10, which control the individual Combustion chambers 4 are assigned, is controlled. The quantities of mixture in the combustion chambers are ignited by means of electrical ignition devices 16 which, for example, generate ignition sparks (spark plugs). The exhaust gas flows through an exhaust gas after-treatment device 8, which is intended to remove components of the exhaust gas that are regarded as pollutants from the exhaust gas or to convert them into harmless components.

Die Brennkraftmaschine kann aufgeladen ausgestaltet sein, wobei dann in den Frischgasstrang 5 ein Frischgasverdichter (nicht dargestellt) integriert wäre. Sofern der Frischgasverdichter dabei Teil eines Abgasturboladers wäre, würde dieser Abgasturbolader weiterhin noch eine Abgasturbine (nicht dargestellt) umfassen, die in den Abgasstrang integriert ist. Abgas, das die Abgasturbine durchströmt, führt dann zu einem rotierenden Antrieb eines Turbinenlaufrads, das drehantreibend mit einem Verdichterlaufrad des Frischgasverdichters verbunden ist, so dass im Ergebnis ein Antrieb des Frischgasverdichters mittels der Abgasturbine erfolgt.The internal combustion engine can be supercharged, in which case a fresh-gas compressor (not shown) would then be integrated into the fresh-gas line 5 . If the fresh-gas compressor were part of an exhaust-gas turbocharger, this exhaust-gas turbocharger would also include an exhaust-gas turbine (not shown), which is integrated into the exhaust line. Exhaust gas that flows through the exhaust gas turbine then leads to a rotating drive of a turbine impeller, which is rotationally drivingly connected to a compressor impeller of the fresh gas compressor, so that as a result the fresh gas compressor is driven by the exhaust gas turbine.

Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 der Brennkraftmaschine umfasst in Strömungsrichtung des Abgases gesehen eine erste Lambdasonde 11, vorzugsweise in einer Ausgestaltung als Breitbandlambdasonde, dann einen ersten Dreiwegekatalysator 12, der optional als Vierwegekatalysator ausgestaltet sein und demnach auch einen Partikelfilter umfassen kann, anschließend einen NOx-Sensor 13 sowie einen NH3-Sensor 14, die in Form eines NH3-NOX-Kombinationssensors ausgestaltet sind, und schließlich einen zweiten Dreiwegekatalysator 15, der ebenfalls optional als Vierwegekatalysator ausgestaltet sein kann.The exhaust gas aftertreatment device 8 of the internal combustion engine comprises, seen in the direction of flow of the exhaust gas, a first lambda probe 11, preferably configured as a broadband lambda probe, then a first three-way catalytic converter 12, which can optionally be configured as a four-way catalytic converter and can therefore also include a particle filter, then an NOx sensor 13 and an NH 3 sensor 14, which is designed in the form of an NH 3 -NO x combination sensor, and finally a second three-way catalytic converter 15, which can also optionally be designed as a four-way catalytic converter.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine werden das dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführende Frischgas sowie die Mengen des mittels der Kraftstoffinjektoren 6 je Arbeitsspiel in die einzelnen Brennräume 4 einzubringenden Kraftstoffs in Abhängigkeit von dem konkreten Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1, der insbesondere durch die angeforderte Last und die Betriebsdrehzahl definiert ist, gezielt eingestellt. Hierzu kann hinsichtlich des Frischgases die Betriebsstellung einer in den Frischgasstrang 5 integrierten Drosselklappe (nicht dargestellt) und/oder eines variablen Ventiltriebs (nicht dargestellt), mittels dessen die Einlassventile 9 variabel betätigbar sind, verändert werden. Der Verbrennungsmotor wird dabei zumindest zeitweise im Mittel stöchiometrisch (λ ≈ 1) betrieben, so dass der den Brennräumen 4 zugeführte Sauerstoff über diesem Zeitraum im Wesentlichen exakt der Menge entspricht, die für eine thermische Umsetzung des gleichzeitig zugeführten Kraftstoffs gerade benötigt wird. Da ein konstant stöchiometrischer Betrieb des Verbrennungsmotors regelungstechnisch nicht umsetzbar ist, wird der Verbrennungsmotor 1 derart wechselweise leicht fett und leicht mager betrieben, dass sich im Mittel über dem betrachteten Zeitraum ein stöchiometrischer Betrieb einstellt.During operation of the internal combustion engine, the fresh gas to be supplied to the internal combustion engine 1 and the quantities of fuel to be introduced into the individual combustion chambers 4 by means of the fuel injectors 6 per working cycle are specifically set. For this purpose, the operating position of a throttle valve (not shown) integrated in the fresh-gas line 5 and/or a variable valve drive (not shown), by means of which the inlet valves 9 can be variably actuated, can be changed with regard to the fresh gas. The internal combustion engine is at least temporarily operated stoichiometrically (λ≈1) on average, so that the oxygen supplied to the combustion chambers 4 essentially corresponds exactly to the quantity over this period of time that is currently required for thermal conversion of the fuel supplied at the same time. Since constant stoichiometric operation of the internal combustion engine cannot be implemented in terms of control technology, internal combustion engine 1 is alternately operated slightly rich and slightly lean in such a way that stoichiometric operation is set on average over the period under consideration.

Ein Umschalten von einem fetten Betrieb zu einem mageren Betrieb des Verbrennungsmotors 1 erfolgt dabei dann, wenn ein definiertes Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas mittels des NH3-Sensors 14 ermittelt wird. Ein solches Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas ist dabei darauf zurückzuführen, dass es zu Fettdurchbrüchen in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 kommt, weil unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die während des fetten Betriebs in dem Rohabgas enthalten sind, nicht mehr weitestgehend vollständig unter Verwendung von in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 eingelagerten Sauerstoff umgewandelt werden können. Dies führt dazu, dass in Verbindung mit Stickstoffmonoxid (NO), das in dem Rohabgas enthalten ist, und mit Wasserstoff (H2), der in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 durch eine Wassergas-Shift-Reaktion (CO + H2O → CO2 + H2) gebildet wurde, zu der Ausbildung des Ammoniaks (gemäß 2 NO + 5 H2 → 2 NH3+ 2 H2O) in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 kommt.A changeover from rich operation to lean operation of internal combustion engine 1 takes place when a defined presence of ammonia in the exhaust gas is determined by NH 3 sensor 14 . Such a presence of ammonia in the exhaust gas is due to the fact that rich breakthroughs occur in the first three-way catalyst 12 because unburned hydrocarbons that are contained in the raw exhaust gas during rich operation are no longer largely fully utilized in the first three-way catalyst 12 stored oxygen can be converted. As a result, in combination with nitrogen monoxide (NO) contained in the raw exhaust gas and with hydrogen (H 2 ) contained in the first three-way ca catalyst 12 was formed by a water gas shift reaction (CO + H 2 O → CO2 + H 2 ), to the formation of the ammonia (according to 2 NO + 5 H 2 → 2 NH 3 + 2 H 2 O) in the first Three-way catalyst 12 comes.

Die direkte Ermittlung von Ammoniak mittels des NH3-Sensors 14 und die Nutzung einer solchen Ermittlung für die Definition des Zeitpunkts für ein Umschalten von einem fetten Betrieb zu einem mageren Betrieb des Verbrennungsmotors 1 führt dazu, dass Fettdurchbrüche während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 möglichst schnell detektiert werden und diesen durch ein Umschalten in einen mageren Betrieb des Verbrennungsmotors 1 entgegengewirkt wird, da in dem mageren Betrieb ein Vorhandensein von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in dem Rohabgas weitestgehend vermieden ist. Weiterhin wird in einem mageren Betrieb des Verbrennungsmotors 1 in dem Rohabgas enthaltener Sauerstoff in einer Sauerstoffspeicherkapazität des ersten Dreiwegekatalysators 12 eingelagert. Dadurch steht in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 wieder Sauerstoff für eine Umwandlung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen während eines sich anschließenden fetten Betriebs des Verbrennungsmotors 1 zur Verfügung.The direct determination of ammonia by means of the NH 3 sensor 14 and the use of such a determination for defining the point in time for switching from rich operation to lean operation of the internal combustion engine 1 means that rich breakthroughs occur as quickly as possible during operation of the internal combustion engine 1 are detected and this is counteracted by switching to a lean operation of the internal combustion engine 1, since the presence of unburned hydrocarbons in the raw exhaust gas is largely avoided in the lean operation. Furthermore, in a lean operation of the internal combustion engine 1 , oxygen contained in the raw exhaust gas is stored in an oxygen storage capacity of the first three-way catalyst 12 . As a result, oxygen is again available in first three-way catalytic converter 12 for conversion of unburned hydrocarbons during subsequent rich operation of internal combustion engine 1 .

Ein solches Umschalten von einem mageren Betrieb zu einem fetten Betrieb erfolgt dann, wenn ein definiertes Vorhandensein von Sauerstoff in dem Abgas stromab des ersten Dreiwegekatalysators 12 mittels des NOx-Sensors 13 ermittelt wird, wobei dieses Vorhandensein von Sauerstoff in dem Abgas darauf zurückzuführen ist, dass die Sauerstoffspeicherkapazität des ersten Dreiwegekatalysators 12 im Wesentlichen vollständig aufgefüllt ist.Such a switchover from lean operation to rich operation takes place when a defined presence of oxygen in the exhaust gas downstream of the first three-way catalytic converter 12 is determined by means of the NOx sensor 13, this presence of oxygen in the exhaust gas being due to the fact that the oxygen storage capacity of the first three-way catalytic converter 12 is essentially completely filled.

Im Ergebnis kann durch eine erfindungsgemäße Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 auf relativ einfache Weise eine Bildung von Ammoniak und, über das Ammoniak, von Lachgas in dem ersten Dreiwegekatalysator 12 minimiert werden.As a result, the formation of ammonia and, via the ammonia, of nitrous oxide in the first three-way catalytic converter 12 can be minimized in a relatively simple manner by regulating the combustion air ratio in accordance with the invention during operation of the internal combustion engine 1 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Verbrennungsmotorcombustion engine
22
Zylinderöffnungcylinder opening
33
Hubkolbenreciprocating
44
Brennraumcombustion chamber
55
Frischgasstrangfresh gas line
66
Kraftstoffinjektorfuel injector
77
Abgasstrangexhaust line
88th
Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust aftertreatment device
99
Einlassventilintake valve
1010
Auslassventiloutlet valve
1111
erste Lambdasondefirst lambda probe
1212
erster Dreiwegekatalysatorfirst three-way catalytic converter
1313
NOx-SensorNOx sensor
1414
NH3-SensorNH 3 sensor
1515
zweiter Dreiwegekatalysatorsecond three-way catalytic converter
1616
Zündvorrichtungignition device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 7003943 B2 [0005]US7003943B2 [0005]
  • US 10598063 B2 [0006]US 10598063 B2 [0006]
  • US 9115660 B2 [0007]US9115660B2 [0007]

Claims (8)

Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor (1) und einem Abgasstrang (7), wobei in den Abgasstrang (7) ausgehend von dem Verbrennungsmotor (1) eine (erste) Lambdasonde (11), dann ein erster Dreiwegekatalysator (12) und dann ein zweiter Dreiwegekatalysator (15) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator (12) und dem zweiten Dreiwegekatalysator (15) ein NH3-Sensor (14) in den Abgasstrang (7) integriert ist.Internal combustion engine with an internal combustion engine (1) and an exhaust line (7), with a (first) lambda probe (11), then a first three-way catalytic converter (12) and then a second three-way catalytic converter ( 15) are integrated, characterized in that between the first three-way catalytic converter (12) and the second three-way catalytic converter (15) an NH 3 sensor (14) is integrated into the exhaust line (7). Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator (12) und dem zweiten Dreiwegekatalysator (15) ein NOx-Sensor (13) und/oder eine zweite Lambdasonde in den Abgasstrang (7) integriert ist/sind.Internal combustion engine according claim 1 , characterized in that between the first three-way catalytic converter (12) and the second three-way catalytic converter (15) an NOx sensor (13) and/or a second lambda probe is/are integrated in the exhaust line (7). Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator (12) und dem zweiten Dreiwegekatalysator (15) ein/der NOx-Sensor (13) in den Abgasstrang (7) integriert ist, wobei der NH3-Sensor (14) und der NOx-Sensor (13) integral ausgestaltet sind.Internal combustion engine according claim 1 or 2 , characterized in that between the first three-way catalyst (12) and the second three-way catalyst (15) a / the NOx sensor (13) is integrated into the exhaust line (7), wherein the NH 3 sensor (14) and the NOx Sensor (13) are designed integrally. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Partikelfilter stromab des ersten Dreiwegekatalysators (12) angeordnet oder in den ersten Dreiwegekatalysator (12) integriert ist und/oder ein Partikelfilter stromab des zweiten Dreiwegekatalysators (15) angeordnet oder in den zweiten Dreiwegekatalysator (15) integriert ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a particle filter is arranged downstream of the first three-way catalytic converter (12) or is integrated in the first three-way catalytic converter (12) and/or a particle filter is arranged downstream of the second three-way catalytic converter (15) or in the second three-way catalytic converter ( 15) is integrated. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lambdasonde (11) als Breitbandsonde ausgestaltet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first lambda probe (11) is designed as a broadband probe. Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Dreiwegekatalysator (12) und dem zweiten Dreiwegekatalysator (15) eine/die zweite Lambdasonde in den Abgasstrang (7) integriert ist, wobei die zweite Lambdasonde als Sprungsonde ausgestaltet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that between the first three-way catalytic converter (12) and the second three-way catalytic converter (15) a/the second lambda probe is integrated into the exhaust line (7), the second lambda probe being designed as a jump probe. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) wechselweise fett und mager betrieben wird, wobei von dem fetten Betrieb zu dem mageren Betrieb umgeschaltet wird, wenn ein definiertes Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas mittels des NH3-Sensors (14) ermittelt wird.Method for operating an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (1) is operated alternately rich and lean, with switching from rich operation to lean operation when a defined presence of ammonia in the exhaust gas by means of NH 3 sensor (14) is determined. Verfahren gemäß Anspruch 7 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2 oder einem der von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem mageren Betrieb zu dem fetten Betrieb umgeschaltet wird, wenn ein definiertes Vorhandensein von Sauerstoff in dem Abgas mittels der zweiten Lambdasonde und/oder ein definiertes Vorhandensein von Stickoxiden und/oder von Sauerstoff in dem Abgas mittels des NOx-Sensors (13) ermittelt wird.procedure according to claim 7 for operating an internal combustion engine according to claim 2 or one of the claim 2 dependent claims, characterized in that it is switched from lean operation to rich operation when a defined presence of oxygen in the exhaust gas by means of the second lambda probe and / or a defined presence of nitrogen oxides and / or oxygen in the exhaust gas by means of NOx -Sensor (13) is determined.
DE102021101244.9A 2021-01-21 2021-01-21 Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system Pending DE102021101244A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021101244.9A DE102021101244A1 (en) 2021-01-21 2021-01-21 Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system
EP22150769.2A EP4033078A1 (en) 2021-01-21 2022-01-10 Combustion engine with nh3 sensor in the exhaust line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021101244.9A DE102021101244A1 (en) 2021-01-21 2021-01-21 Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021101244A1 true DE102021101244A1 (en) 2022-07-21

Family

ID=79287562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021101244.9A Pending DE102021101244A1 (en) 2021-01-21 2021-01-21 Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4033078A1 (en)
DE (1) DE102021101244A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7003943B2 (en) 2003-05-05 2006-02-28 Siemens Aktiengellschaft Method and device for lambda control and for catalytic converter diagnosis in an internal combustion engine
US20120180558A1 (en) 2011-01-19 2012-07-19 GM Global Technology Operations LLC Method for monitoring exhaust gas aftertreatment devices
US20150082773A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 General Electric Company Systems and Methods for Monitoring Catalyst Deactivation and Controlling an Air/Fuel Ratio
US9115660B2 (en) 2009-10-06 2015-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system for internal combustion engine
US10598063B2 (en) 2017-03-31 2020-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
DE102018218138A1 (en) 2018-10-23 2020-04-23 Continental Automotive Gmbh Exhaust aftertreatment method and exhaust aftertreatment system
DE102019100384A1 (en) 2019-01-09 2020-07-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130340408A1 (en) * 2012-06-26 2013-12-26 GM Global Technology Operations LLC Technique to diagnose and control ammonia generation from a twc for passive ammonia scr operation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7003943B2 (en) 2003-05-05 2006-02-28 Siemens Aktiengellschaft Method and device for lambda control and for catalytic converter diagnosis in an internal combustion engine
US9115660B2 (en) 2009-10-06 2015-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system for internal combustion engine
US20120180558A1 (en) 2011-01-19 2012-07-19 GM Global Technology Operations LLC Method for monitoring exhaust gas aftertreatment devices
US20150082773A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 General Electric Company Systems and Methods for Monitoring Catalyst Deactivation and Controlling an Air/Fuel Ratio
US10598063B2 (en) 2017-03-31 2020-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
DE102018218138A1 (en) 2018-10-23 2020-04-23 Continental Automotive Gmbh Exhaust aftertreatment method and exhaust aftertreatment system
DE102019100384A1 (en) 2019-01-09 2020-07-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP4033078A1 (en) 2022-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3208450A1 (en) Method for operating a combustion engine and three-cylinder engine for carrying out such a method
EP0243534B1 (en) Method for purifying exhaust gases of a combustion engine by means of a catalytic system, and apparatus making use of this method
DE102019213133A1 (en) Method for operating a hydrogen combustion engine with exhaust gas recirculation, engine system, motor vehicle and computer program product
EP0527362B1 (en) Method and device for reducing nitrogen oxide emissions from internal combustion engines
DE102007039588A1 (en) Apparatus and method for purifying exhaust gases for an internal combustion engine
EP1180586B1 (en) Multi-cylinder internal combustion engine with a catalyst heating device
DE19741566A1 (en) Piston engine operable by liquid or gaseous fuel
DE102021101244A1 (en) Internal combustion engine with NH3 sensor in the exhaust system
DE102021205170A1 (en) Internal combustion engine with a secondary air line branching off downstream of a fresh gas compressor
DE102017101610A1 (en) Method for reducing cold-start emissions in a spark-ignited internal combustion engine
AT518574B1 (en) Method and control device for operating a gas engine
DE102016210897A1 (en) Control of nitrogen oxide emissions during high load operation
DE102019219892A1 (en) Method and device for the regeneration of a coated particle filter in the exhaust tract of a gasoline-powered motor vehicle
DE102023107820B3 (en) Exhaust aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of a spark-ignition internal combustion engine
DE102015204505A1 (en) Method for operating a spark-ignited, direct-injection internal combustion engine and spark-ignited, direct-injection internal combustion engine
DE102019113736A1 (en) Internal combustion engine with variable exhaust valve actuation and with electrical heating device in the exhaust system
DE102021111331A1 (en) Desulfurization of a three-way catalytic converter of an internal combustion engine
DE102022108338B3 (en) Internal combustion engine and associated method of operation
DE19812829A1 (en) Control procedure for internal combustion engine
DE102021104836A1 (en) Internal combustion engine with two nitrogen oxide converters, nitrogen oxide storage device and heating device
DE102021102240A1 (en) Exhaust aftertreatment in an internal combustion engine
DE102021102926A1 (en) Catalyst system with radially inhomogeneous oxygen storage capacity
DE19620780A1 (en) Exhaust gas feedback selection method for multi-cylinder IC engines
DE102021107952A1 (en) Heating up an exhaust aftertreatment device during warm-up operation of an internal combustion engine
DE102021125400A1 (en) GASOLINE ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: BUNGARTZ, FLORIAN, DIPL.-ING., DE

R163 Identified publications notified