DE10244128A1 - Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators - Google Patents

Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators Download PDF

Info

Publication number
DE10244128A1
DE10244128A1 DE10244128A DE10244128A DE10244128A1 DE 10244128 A1 DE10244128 A1 DE 10244128A1 DE 10244128 A DE10244128 A DE 10244128A DE 10244128 A DE10244128 A DE 10244128A DE 10244128 A1 DE10244128 A1 DE 10244128A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lambda probe
oxygen storage
catalyst
probe
catalytic converter
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.)
Granted
Application number
DE10244128A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10244128B4 (de
Inventor
Dietmar Ellmer
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.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens 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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE10244128A priority Critical patent/DE10244128B4/de
Publication of DE10244128A1 publication Critical patent/DE10244128A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10244128B4 publication Critical patent/DE10244128B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0255Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus to accelerate the warming-up of the exhaust gas treating apparatus at engine start
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust 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
    • F01N13/009Exhaust 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
    • F01N13/0097Exhaust 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 arranged in a single housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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 characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust 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 characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/16Oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators (24). Um die Aktivierungseffekte des Katalysators (24) beim Aufheizen zu berücksichtigen, wird für den Aufheizvorgang die in den Katalysator eingebrachte Wärmemenge mit einem Wärmemengen-Sollwert verglichen. Eine in dem Katalysator angeordnete Binärsonde (26) stellt fest, ob für eine in den Katalysator eingebrachte Wärmemenge bereits eine Aktivierung der Sauerstoffspeicherung erfolgt ist. Ist die Aktivierung nicht erfolgt, so wird für den nachfolgenden Start der Wärmemengen-Sollwert hoch gesetzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sichergestellt, dass ein Katalysator (24) nicht unnötig lange aufgeheizt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine.
  • Eine Schlüsselrolle beim Verbrauch spielt der Kaltstart bzw. Warmlauf mit dem Aufheizen des Katalysators zur raschen Erzielung der Betriebstemperatur für den Katalysator. Ist die lokale Betriebstemperatur erreicht, so findet in dem Katalysator eine Sauerstoffspeicherung statt und es erfolgt die Konvertierung der Abgase. Der Zeitpunkt wird gelegentlich auch als Light-Off bezeichnet.
  • Aus dem Fachaufsatz von B. Pfalzgraf et al. „Das Audi-SULEV-Turbo-Konzept", S. 53–79, erschienen in Tagungsband „Emission Control Conference", Dresden, sind gängige Strategien zum Aufheizen eines Katalysators übersichtsartig zusammengefasst. Als grundsätzliche Ansätze für die Warmlaufstrategien können die folgenden beiden Ansätze unterschieden werden:
    • 1. Motornaher Katalysator, magerer Motorwarmlauf mit Luft-Überschuss ermöglicht durch eine Gemischaufbereitung und Verbrennung (Entladungsbewegung).
    • 2. Motornaher Katalysator, fetter Motorwarmlauf, Sekundärluft-Einblasung zur Erzielung eines Thermo-Reaktor-Effekts und Luftüberschuss vor dem Katalysator.
  • Bei diesen Ansätzen können auch Unterboden-Katalysatoren eingesetzt werden.
  • Die Katalysatorbeheizung mit einer kurzen Light-Off-Zeit bietet die Strategie mit fettem Warmlauf und Sekundärluft-System. Dabei wird die meistens von einer elektrischen Pumpe geförderte Sekundärluft bevorzugt in die Auslasskanäle unmittelbar in der Nähe der Auslassventile eingeblasen. Die in der Warmlaufphase im unterstöchiornetrischen Betrieb ausreichend vorhandenen, unverbrannten und heißen Abgaskomponenten HC und CO führen zusammen mit dem Sauerstoff der Sekundärluft zu einer exothermen Nachreaktion im Abgasstrang vor dem Katalysator. Diese Thermoreaktion bewirkt, bei einer exakten Applikation von Motor-Luft-Verhältnis und Sekundärluftmasse, eine effiziente Abgasnachverbrennung und damit eine starke Erhöhung der Abgastemperatur.
  • Beim mageren Warmlauf wird das Ziel verfolgt, durch einen sehr späten Zündzeitpunkt und den damit verbundenen schlechten Wirkungsgrad der Verbrennung eine hohe Abgaswärme zu erzeugen. Gleichzeitig wird durch ein überstöchiometrisches Luftverhältnis und in die späte Lage der Verbrennung ein sehr niedriges HC-Rohemissionsniveau erreicht.
  • Aus dem Fachaufsatz „Ganzheitliche Betrachtung von Antriebsstrang- und Katalysatortechnologien zur Optimierung von Emission, Verbrauch und Kosten" von H.-K. Weining et al., Mercedes-Benz Technology Center, Stuttgart, wird der Zusammenhang zwischen Motorregelung und Katalysator näher diskutiert. Ausgangspunkt hierfür ist, ein Einzelzylinder-Lambda-Management, das eine Zuordnung der Lambdawerte zu den einzelnen Zylindern gestattet. Für die Warmlaufphase des Motors wird vorgeschlagen mit einer erhöhten Regelfrequenz Abgaspakete beim Alternieren der einzelnen Zylinder so klein zu halten, dass ein kleines Katalysatorvolumen schnell aufgeheizt wird. Im weiteren Verlauf sollen dann die Abgaspakete von mehreren Zylindern zusammengefasst und zunehmend größer werden, bis der Katalysator permanent in dem Zustand höchster Umsetzungsrate betrieben wird. Für sehr große Gasdurchsätze und hohe Abgastemperaturen wird vorgeschlagen, die Abgaspakete weiter so zu verändern, dass schädliche „Sauerstoffduschen" für den Katalysator minimiert bzw. vermindert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln ein Aufheizen des Katalysators mit einer möglichst kurzen Aufheizzeit bei gleichzeitig minimalem Kraftstoffverbrauch ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 wird die in den Katalysator eingebrachte Wärmemenge berechnet. Die Wärmemenge ergibt sich als Differenz aus eingebrachter Wärmemenge und abfließender Wärmemenge. Die Wärmemengen werden jeweils modellgestützt berechnet, wobei es insbesondere zur Berechnung der abfließenden Wärmemenge auch denkbar ist, zusätzliche Temperaturfühler in einer Umgebung des Katalysators vorzusehen. Überschreitet die über eine Zeitspanne eingebrachte Wärmemenge einen vorbestimmten Wärmemengensollwert, wird anhand einer in dem Katalysator angeordneten ersten Lambdasonde für eine vorbestimmte Zwangsanregung geprüft, ob eine Sauerstoffspeicherung in den Abschnitt bis zur ersten Lambda-Sonde bereits erreicht wurde. Bei einer Zwangsanregung wechseln sich Abgaspakete mit fetten und mageren Amplituden ab. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die an sich bekannte Zwangsanregung oder eine für die Zylinder individuell erfolgende Anregung eingesetzt werden. Es wird bei dem Verfahren überprüft, ob die eingebrachte Wärmemenge bereits ausreicht, um den Katalysator zu aktivieren, indem die Signale einer ersten, innerhalb des Katalysators platzierten Lambda-Sonde analysiert werden. Nachfolgend an diese erste Aktivierung des Katalysators erfolgt ein Durchheizen, um die Betriebstemperatur zu erreichen. Folgen diese Signale der durch die Zwangsanregung vorgegebenen Dynamik, so liegt keine oder eine unzureichende Aktivierung des Katalysators vor. Für den Fall, dass die eingebrachte Wärmemenge gleich oder größer dem vorbestimmten Wärmemengen-Sollwert ist und trotz der einge brachten Wärmemenge keine Aktivierung des Katalysators eingesetzt hat, wird für den nachfolgenden Kaltstart der Brennkraftmaschine, der Wärmemengen-Sollwert erhöht. Mit der Erhöhung des Wärmemengen-Sollwerts werden Deaktivierungseffekte des Katalysators bei dem Warmlauf des Katalysators berücksichtigt. Das erfindungsgemäße Verfahren adaptiert die zum Aufheizen des Katalysators eingebrachte Wärmemenge und stellt so sicher, dass ein alternder bzw. zunehmend deaktivierter Katalysator bei einem Kaltstart ausreichend lange aufgeheizt wird. Gleichzeitig stellt das Verfahren damit auch sicher, dass nun oder noch nicht gealterte Katalysatoren nicht unnötig lange aufgeheizt werden. Somit werden unnötige Abgasemissionen beim Warmlauf vermieden.
  • Bevorzugt ist eine Lambda-Sonde stromaufwärts vor dem Katalysator angeordnet, die die Zwangsanregung für den Katalysator misst. Durch diese vorzugsweise als lineare Lambdasonde ausgebildete Vor-Kat-Sonde werden die Ist-Werte der Zwangsanregung erfasst.
  • Bevorzugt erfolgt die Überprüfung der Sauerstoffspeicherung in dem Katalysator anhand der Dynamik der Signale der ersten in dem Katalysator angeordneten Lambda-Sonde. Zur Überprüfung der Dynamik sind verschiedene Ansätze möglich.
  • In einem Ansatz können die Schwankungen der Signale der ersten Lambda-Sonde im Katalysator über einen vorbestimmten Zeitabschnitt ermittelt und für eine vorbestimmte Zwangsanregung die Aktivierung der Sauerstoffspeicherung festgestellt werden. Die Sauerstoffspeicherung ist aktiviert, wenn die Schwankungen vorbestimmte Schwellenwerte nicht über- oder unterschreiten. Wird das durch die Schwellenwerte festgelegte Fenster nicht verlassen, so folgt der Signalverlauf der ersten Lambda-Sonde im Katalysator nicht länger der Zwangsanregung oder ist durch die Sauerstoffspeicherung deutlich abgeschwächt.
  • Bei einem weiteren Ansatz werden die maximalen und minimalen Sondensignale in einem vorbestimmten Zeitabschnitt miteinander verglichen und für eine vorbestimmte Zwangsanregung wird die Aktivierung der Sauerstoffspeicherung festgestellt, wenn die Differenzen in den Sondensignalen einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreiten. Auch dieser Betrachtungsweise liegt der Ansatz zugrunde, dass der aktivierte Katalysator die Signale der Zwangsanregung dämpft.
  • In einem weiteren Ansatz zur Feststellung der Dynamik der Sondensignale wird eine Steigung in zwei oder mehr Abtastzeitpunkten ermittelt und für eine vorbestimmte Zwangsanregung wird die Aktivierung des Sauerstoffspeichers festgestellt, wenn die Steigung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die als Steigung bezeichnete Änderung der Signalwerte in den Abgastastzeitpunkten wird gelegentlich auch als Signalgradient bezeichnet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als erste Lambda-Sonde im Katalysator eine Binärsonde vorgesehen. Diese erste Lambda-Sonde, ist bezogen auf die Katalysatormitte näher zum stirnseitigen Ende des Katalysators angeordnet, wodurch zunächst die Aktivierung eines kleinen Volumens erfasst wird.
  • In einer bevorzugten Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachdem die erste, im Katalysator angeordnete Lambda-Sonde eine Aktivierung des Sauerstoffspeichers in dem Abschnitt bis zur der Stelle der ersten Lambda-Sonde festgestellt hat, nachfolgend ein Durchheizen des gesamten Katalysators eingeleitet. Der Aufheizvorgang für den Katalysator vollzieht sich also in zwei Schritten, bei dem in einem ersten Schritt ein Aufheizen bis zu der ersten Lambda-Sonde erfolgt und in einem nachfolgenden Schritt der gesamte Katalysator aufgeheizt wird. Es versteht sich hierbei von selbst, dass das Aufheizen des ersten Abschnitts mit einer Zwangsanregung mit einer geringeren Periodendauer als das Durchheizen erfolgt. Das zweistufige Aufheizen bietet somit den Vorteil, dass eine unnötig erhöhte Abgasemission vermieden wird.
  • Bei dem Durchheizen des gesamten Katalysators wird, wie bereits erwähnt, die Periodendauer der Zwangsanregung vergrößert und anhand der Dynamik der Signale der ersten Lambda-Sonde in dem Katalysator erneut die Sauerstoffspeicherung in dem Katalysator überprüft. Für das effektive Durchheizen des gesamten Katalysators ist es erforderlich, dass eine Zwangsanregung mit einer Periodendauer erfolgt, die nicht länger vollständig in dem stromaufwärts liegenden Teil des Katalysators absorbiert werden kann. Bevorzugt wird die Periodendauer so weit erhöht, dass die Signale der ersten Lambda-Sonde eine ausreichende Dynamik besitzen, woraus folgt, dass für eine wirkungsvolle Sauerstoffspeicherung auch der stromabwärts der ersten Lambda-Sonde liegende Teil des Katalysators aktiviert sein muss. Um festzustellen, ob der gesamte Katalysator ausreichend aufgeheizt ist, wird anhand einer stromabwärts von dem Katalysator liegenden Lambda-Sonde überprüft. Hierbei wird wieder, wie bereits bei der ersten Lambda-Sonde, die Dynamik der Signale der zweiten Lambda-Sonde herangezogen, wobei die Periodendauer bis zu einer maximalen Periodendauer erhöht wird. Besitzen die Signale der stromabwärts liegenden Lambda-Sonde bei der maximalen Periodendauer keine ausreichende Dynamik mehr, so zeigt dies an, dass die Sauerstoffspeicherung im gesamten Katalysator aktiviert ist. Die Überprüfung der Dynamik kann nach dem oben beschriebenen Kriterien erfolgen.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand des nachfolgenden Beispiels näher beschrieben.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Abgaskatalysators und
  • 2 ein Flussdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Einlasstrakt 12. Die in die Zylinder 16 eintretende Luftmasse wird über eine Drosselklappe 14 eingestellt. In 1 sind lediglich beispielhaft vier Zylinder, 16 vorgesehen. Die Steuerung der Brennkraftmaschine 10 und der Verbrennungsvorgänge erfolgt über eine Motorsteuerung 18.
  • In einem Abgastrakt 20 der Brennkraftmaschine 10 ist eine erste lineare Lambda-Sonde 22 vor einem Katalysator 24 vorgesehen, sogenannte Vor-Kat-Sonde. In dem Katalysator 24 ist eine binäre Sonde 26 angeordnet. Die Lambda-Sonden-Position in dem Katalysator ist so gewählt, dass eine Wasserschlagsproblematik vermieden wird, d.h. die Lambda-Sonde wird erst bei einer ausreichenden Temperatur betriebsbereit geschaltet. Hierzu ist beispielsweise die Sonde im Katalysator von dessen Stirnseite so weit entfernt, dass für einen Katalysator eine Bauteiltemperatur, z.B. für Rohrwand und/oder Brick vor Lambda-Sonde, von 60°C für die Lambda-Sonde erreicht ist, wenn der Katalysator eine 50 %ige Abgaskonvertierung erreicht hat, sogenanntes Light-off. Die Bauteiltemperatur für die Lambda-Sonde ist im wesentlichen die Temperatur der Bauteile in der Umgebung der Lambda-Sonde. Durch diese Anordnung wird sichergesellt, dass bei einer Aktivierung der in dem Katalysator angeordneten Lambda-Sonde kein Wasser die Signale stört. Stromabwärts von dem Katalysator 24 ist eine zweite binäre Lambda-Sonde vorgesehen, sogenannte Nach-Kat-Sonde 28.
  • 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm. Das Verfahren beginnt in Schritt 30 mit dem Start der Brennkraftmaschine. In Schritt 32 wird das Integral der eingebrachten Wärmemenge abzüglich der abfließenden Wärmemengen gebildet. Das Integral liefert die netto eingebrachte Wärmemenge in den Katalysator. Die über die Zeit aufintegrierte eingebrachte Wärmemenge wird in Schritt 34 mit einem in 36 abgelegten Wärmemengen-Sollwert verglichen. Ist der Wärmemengen-Sollwert 36 erreicht, so wird in dem nachfolgenden Verfahren in Schritt 38 überprüft, ob ein Binärsondensignal der Lambda-Sonde 26 einen sogenannten Dynamikschwellenwert überschritten hat. Es wird also in Schritt 38 die Dynamik der Binärsondensignale analysiert und festgestellt, ob für die vorgegebene Zwangsanregung der Katalysator bereits die erwartete Dynamik zeigt. Für diesen Dynamikschwellenwert gibt es verschiedene Ansätze zur Analyse. Beispielsweise kann die Größe der Binärsignale bei der Zwangsanregung miteinander verglichen werden. Betragen diese beispielsweise zu Beginn der Aufheizphase 200 mV und 650 mV, so ist eine Verringerung der Differenz der Signalwerte ein Hinweis darauf, dass eine Aktivierung der Speicherung erfolgt.
  • Wird in Schritt 38 festgestellt, dass obwohl die eingetragene Wärmemenge bereits den Wärmemengen-Sollwert 36 überschritten hat, jedoch keine ausreichende Aktivierung des Katalysators erfolgt ist, so wird in Schritt 40 der Wärmemengen-Sollwert für den nächsten Warmlaufvorgang erhöht. Der erhöhte Wärmemengen-Sollwert bewirkt, dass bei dem nächsten Kaltstart eine größere Wärmemenge eingetragen werden muss. Mit anderen Worten wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die in den Abgastrakt eingebrachte Heizenergie in Abhängigkeit von dem Alterungszustand bestimmt. Der Vorteil hierbei liegt in einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch, da zu einem früheren Zeitpunkt auf den Referenzbetrieb, d.h. einen Betrieb mit einem effizienten Verbrennungswirkungsgrad, umgeschaltet werden kann, ohne das Gesamtemissionsverhalten zu verschlechtern.
  • Wird in Verfahrensschritt 38 festgestellt, dass in dem vorderen Teil des Katalysators bereits eine Aktivierung stattgefunden hat, so wird in dem nachfolgenden Schritt 42 die Periodendauer der Zwangsanregung erhöht. Die Zwangsanregung erfolgt hierbei abhängig vom Motorbetriebspunkt. Die Verlängerung der Periodendauer dient dem Durchheizen des gesamten Ka talysators. Nach Erhöhung der Periodendauer wird in Schritt 44 erneut überprüft, ob die Signale der Lambda-Sonde 26 noch eine ausreichende Dynamik besitzen. Wird festgestellt, dass für die erhöhte Periodendauer der Katalysator noch nicht ausreichend aktiviert ist, so wird in Verfahrensschritt 46 die Periodendauer wieder zurückgesetzt. Ist in Verfahrensschritt 44 festgestellt, dass die Aktivierung des Sauerstoffspeichers ausreichend ist, wird im nachfolgenden Verfahrensschritt 48 überprüft, ob bereits die maximale Sauerstoffbeladung erfolgt ist. Wenn die maximale Sauerstoffbeladung noch nicht erreicht ist, dann wird die Periodendauer weiter erhöht. Ist die maximale Sauerstoffbeladung erreicht, wird geprüft, ob die stromabwärts von dem Katalysator liegende Binärsonde 28 betriebsbereit ist. Wenn die Nach-Kat-Sonde 28 bereit ist, erfolgt eine weitere Erhöhung der Periodendauer 52. Für die erhöhte Periodendauer wird anhand der Signalwerte der Sonde 28 überprüft, ob für den gesamten Katalysator die Sauerstoffspeicherung aktiviert ist. Dieser Vergleich kann wie der Vergleich in Verfahrensschritt 38 ausgeführt werden, indem die Dynamik der Nach-Kat-Sondensignale analysiert wird. Die Analyse muss nicht auf dieselbe Methode wie bei dem In-Kat-Sondensignal 26 abstellen. Zeigt die Untersuchung der Signale der Nach-Kat-Sonde (Verfahrensschritt 54), dass eine Aktivierung des Sauerstoffspeichers bereits erfolgt ist, so wird in Schritt 56 überprüft, ob bereits die maximale Periodendauer erreicht wurde. Ist die maximale Periodendauer noch nicht erreicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 52 zurück, in dem die Periodendauer erneut vergrößert wird. Ist in Schritt 56 die maximale Periodendauer erreicht, endet das Verfahren in Schritt 58.
  • Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, dass der Energie- bzw. der Wärmeeintrag ins Abgas genau moduliert werden kann. Diese Modulation kann nach bekannten Verfahren mit Hilfe des Verbrennungswirkungsgrades, dem Sauerstoffeintrag und der eingetragenen Gesamtenergiemenge in Form des Kraftstoffs erfolgen. Des weiteren muss zur Bestimmung der effektiv einge tragenen Nettowärmemenge der Abgasstrang bezüglich seines Aufheizverhaltens und seines Wärmeabfluss an die Umgebung simuliert und ggf. mit zusätzlichen Temperatursensoren im Abgastrakt abgeglichen werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators (24) in einem Abgastrakt (20) einer Brennkraftmaschine (10), mit folgenden Schritten: – die in den Katalysator (24) eingebrachte Wärmemenge (32) wird berechnet, – überschreitet die eingebrachte Wärmemenge einen vorbestimmten Wärmemengensollwert (36), wird anhand einer in dem Katalysator (24) angeordneten ersten Lambda-Sonde (26) für eine vorbestimmte Zwangsanregung geprüft (38), ob eine Sauerstoffspeicherung in dem Abschnitt bis zur ersten Lambda-Sonde (26) bereits erreicht wurde, – in dem Fall, dass noch keine Sauerstoffspeicherung erreicht wurde, wird der Wärmemengen-Sollwert (36) für den nächsten Warmlauf erhöht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lambda-Sonde (22) stromaufwärts vor dem Katalysator angeordnet ist, die die Zwangsanregung für den Katalysator misst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung der Sauerstoffspeicherung anhand der Dynamik der Signale der ersten Lambda-Sonde (26) in dem Katalysator erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwankungen der Signale der ersten Lambda-Sonde (26) für einen vorbestimmten Zeitabschnitt ermittelt und für eine vorbestimmte Zwangsanregung die Aktivierung der Sauerstoffspeicherung festgestellt wird, wenn die Schwankung innerhalb eines vorbestimmten, durch Schwellenwerte festgelegten Fensters liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximalen und minimalen Sondensignale in einem vorbestimmten Zeitabschnitt voneinander subtrahiert werden und für eine vorbestimmte Zwangsanregung die Aktivierung der Sauerstoffspeicherung festgestellt wird, wenn die Differenzen in den Sondensignalen einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreiten.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steigung der Sondensignale in zwei oder mehr Abtastzeitpunkten ermittelt wird und für eine vorbestimmte Zwangsanregung die Aktivierung der Sauerstoffspeicherung festgestellt wird, wenn die Steigungen geringer als ein vorbestimmter Schwellenwert sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Lambda-Sonde (26) in dem Katalysator eine Binärsonde vorgesehen ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lambda-Sonde (26) in dem Katalysator bezogen auf die Katalysatormitte näher zum stirnseitigen Ende des Katalysators angeordnet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem die erste, im Katalysator angeordnete Lambda-Sonde (26) eine Aktivierung des Sauerstoffspeichers in dem Abschnitt stromaufwärts der ersten Lambda-Sonde (26) festgestellt hat, nachfolgend ein Durchheizen des gesamten Katalysators eingeleitet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Durchheizen des gesamten Katalysators die Periodendauer der Zwangsanregung vergrößert wird und die Sauerstoffspeicherung erneut anhand der Dynamik der Signale der ersten Lambda-Sonde (26) hinter dem Katalysator überprüft wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer der Zwangsanregung so weit erhöht wird, dass die Signale der ersten Lambda-Sonde (26) eine ausreichende Dynamik besitzen, wobei anhand einer stromabwärts von dem Katalysator liegenden Lambda-Sonde (28) überprüft wird, ob für den gesamten Katalysator die Sauerstoffspeicherung erreicht wurde.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Durchheizens festgestellt wird, wenn bei einer maximalen Periodendauer der Zwangsanregung die Signale der stromabwärts von dem Katalysator liegenden Lambda-Sonde (28) eine Dynamik aufweisen, die die Aktivierung der Sauerstoffspeicherung anzeigt.
DE10244128A 2002-09-23 2002-09-23 Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators Expired - Fee Related DE10244128B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10244128A DE10244128B4 (de) 2002-09-23 2002-09-23 Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10244128A DE10244128B4 (de) 2002-09-23 2002-09-23 Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10244128A1 true DE10244128A1 (de) 2004-04-01
DE10244128B4 DE10244128B4 (de) 2006-06-14

Family

ID=31969416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10244128A Expired - Fee Related DE10244128B4 (de) 2002-09-23 2002-09-23 Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10244128B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060647A1 (de) 2008-12-05 2010-06-10 Volkswagen Ag Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014019195B4 (de) 2014-12-19 2023-01-19 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0738844Y2 (ja) * 1988-10-07 1995-09-06 トヨタ自動車株式会社 酸素センサ用ヒータ制御装置
JP3832022B2 (ja) * 1997-05-21 2006-10-11 株式会社デンソー エンジン排気ガス浄化装置
DE19753842C2 (de) * 1997-12-04 1999-10-07 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Abgaskatalysators für eine Brennkraftmaschine
DE19802631C1 (de) * 1998-01-24 1999-07-22 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Einrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE19907382A1 (de) * 1999-02-20 2000-08-24 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Abschätzung der Katalysatortemperatur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060647A1 (de) 2008-12-05 2010-06-10 Volkswagen Ag Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators
DE102008060647B4 (de) 2008-12-05 2020-06-25 Volkswagen Ag Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators

Also Published As

Publication number Publication date
DE10244128B4 (de) 2006-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3115566B1 (de) Verfahren zur abgasnachbehandlung einer brennkraftmaschine
EP1121513B1 (de) Verfahren zur stickoxidreduzierung im abgas einer mager betriebenen brennkraftmaschine
EP1336037B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems
EP1373693B2 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines abgasnachbehandlungssystems
EP1121519B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur de-sulfatierung eines nox-speicherkatalysators
DE102012022153A1 (de) Verfahren zur Regeneration mindestens eines Partikelfilters, Steuereinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen
WO2006000472A1 (de) Verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine mit einer aufladevorrichtung
EP3572634A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102016214951A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine
WO2004059150A1 (de) Verfahren zur steuerung der temperatur eines katalysators sowie mehrzylindermotor mit lambdasplitfähiger abgasreinigungsanlage
DE102017103560A1 (de) Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors
DE19923299A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102009045377A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung
DE10244128A1 (de) Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators
EP1370758B1 (de) Verfahren zur steuerung eines warmlaufs eines katalysatorsystems
DE102008025520B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanordnung, sowie Abgasnachbehandlungsanordnung
DE102006062650A1 (de) Verfahren zur Reaktivierung edelmetallhaltiger Abgasnachbehandlungskomponenten von dauernd magerbetriebenenen Brennkraftmaschinen
EP1167710B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung einer Katalysatortemperatur
DE102004033969B4 (de) Verfahren und Steuergerät zur Abgastemperaturregelung
DE102018122843A1 (de) Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters
DE102015202903B4 (de) Betriebsverfahren und Kraftfahrzeug
DE102017210880A1 (de) Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungssystem
DE102018206559B4 (de) Abgasnachbehandlung mit Speicherkatalysator und Partikelfilter
EP3833858B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102015202901B4 (de) Betriebsverfahren und Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee