DE10254683A1 - Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einem NOx-Speicherkatalysator - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einem NOx-Speicherkatalysator Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (1), in deren Abgasstrom ein Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator (12) angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird bei Bedarf aus einem Normalbetrieb in einen Heizbetrieb zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators (12) übergegangen. In dem Heizbetrieb wird ein Teil der Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) und ein anderer Teil der Zylinder (3, 4) mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_2) betrieben (sog. Split-Lambda-Betrieb). Um störende Drehmomentschwankungen während eines Übergangs zwischen dem Normalbetrieb und dem Heizbetrieb zu verringern, wird vorgeschlagen, dass ein Lambda-Wirkungsgrad (eta(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb einen vorgebbaren Gradienten nicht übersteigt. Dies kann bspw. dadurch erzielt werden, dass der Lambda-Wirkungsgrad (eta(Lambda_1)) oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) der mager betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) zeitabhängig oder in Abhängigkeit von einer Drehzahl (n) oder einem Wunsch-Drehmoment (Mw) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs vorgegeben werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrom ein Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird bei Bedarf aus einem Normalbetrieb in einen Heizbetrieb zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators übergegangen. Während des Heizbetriebs wird zumindest zeitweise ein Teil der Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und ein anderer Teil der Zylinder mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, die einen in einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator aufweist. Das Steuergerät überführt die Brennkraftmaschine bei Bedarf aus einem Normalbetrieb in einen Heizbetrieb zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators. In dem Heizbetrieb betreibt das Steuergerät einen Teil der Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einen anderen Teil der Zylinder mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, eines Steuergeräts zum Steuern und/oder Regeln einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ablauffähig ist.
  • Aus der DE 195 22 165 A1 ist beispielsweise eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem in dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Abgassystem zur Abgasreinigung bekannt. Das Abgassystem umfasst einen Drei-Wege-Katalysator und einen Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator. Bei einem Magerbetrieb ist stets ein Sauerstoffüberschuss in dem Abgassystem vorhanden. Aus diesem Grund können Stickoxide (NOx), die in den Abgasen enthalten sind, während des Magerbetriebs der Brennkraftmaschine nicht in dem Drei-Wege-Katalysator reduziert werden. Um die Abgabe derartiger Stickoxide an die Umgebungsatmosphäre zu verhindern, ist es daher vorgesehen, diese in dem NOx-Speicherkatalysator aufzufangen und bei Temperaturen zwischen 200°C und 500°C periodisch mit Reduktionsmittel zu reduzieren. Dieser Vorgang wird als Regenerationsphase des NOx-Speicherkatalysators bezeichnet. Ein derartiges Abgassystem, bei dem ein motornaher Drei-Wege-Katalysator und stromabwärts ein NOx-Speicherkatalysator eingesetzt werden, ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Darüber hinaus müssen NOx-Speicherkatalysatoren periodisch entschwefelt werden. Die aktiven Zentren der NOx-Speicherkatalysatoren besitzen neben ihrer Affinität für NOx auch eine hohe Affinität für Schwefeloxide (SOx). Diese entstehen ebenfalls bei der Verbrennung des Kraftstoffs und belegen primär die aktiven Zentren des Speicherkatalysators. Die dabei entstehenden Sulfate sind thermisch so stabil, dass sie bei normaler Betriebstemperatur des NOx-Speicherkatalysators nicht freigesetzt werden können. Als Folge sinkt mit zunehmender Schwefelbeladung die Speicherfähigkeit des Katalysators für Stickoxide. Erst bei einer erhöhten Temperatur in dem Katalysator über 600°C und bei gleichzeitig reduzierenden Bedingungen (Lambda < 1) sind diese Sulfate thermodynamisch nicht mehr stabil und werden als Schwefelwasserstoff (H2S) und als Schwefeldioxid (SO2) freigesetzt. Um die NOx-Speicherfähigkeit zu erhalten bzw. wieder herzustellen und den Katalysator zu regenerieren, muss in bestimmten Abständen der Speicherkatalysator kurzzeitig fett bei erhöhten Temperaturen (Heizbetrieb) betrieben werden. Dafür muss der Speicherkatalysator im Fahrbetrieb auf ungefähr 650°C aufgeheizt werden. Der Vorgang der Entschwefelung ist beispielsweise in der EP 0 911 499 A2 ausführlich beschrieben. Auf diese Druckschrift wird ausdrücklich Bezug genommen.
  • Zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators während des Heizbetriebs wird die Brennkraftmaschine in einem sogenannten Split-Lambda-Betrieb betrieben. Das bedeutet, dass ein Teil der Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem mageren oder zumindest stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda) (sog. magere Zylinderbank) und der restliche Teil der Zylinder mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird (sog. fette Zylinderbank). Durch den Split-Lambda-Betrieb gelangen in der Brennkraftmaschine unverbrannte Kraftstoffkomponenten sowie nicht verbrannter Sauerstoff in den NOx-Speicherkatalysator und kommen dort zur Reaktion. Das Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators erfolgt dann mittels der exothermen Reaktion von Kraftstoff und Sauerstoff in dem Katalysator. Im Split-Lambda-Betrieb wird die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators auf über 620°C aufgeheizt. Bei etwa 750°C ist jedoch mit einer thermischen Zerstörung des Katalysators zu rechnen. Im Split-Lambda-Betrieb werden also ständig die Split-Anforderungen variiert, so dass sich die Temperatur des Katalysator in dem angegebenen Temperaturfenster bewegt. Der Split-Lambda-Betrieb einer Brennkraftmaschine wird ausführlich in der DE 195 22 165 A1 beschrieben. Hinsichtlich des Ablaufs und der Funktionsweise des Split-Lambda-Betriebs wird ausdrücklich auf diese Druckschrift Bezug genommen. Das Gesamt-Abgaslambda, das heißt die Summe beziehungsweise das arithmetische Mittel der Abgaslambdas der mit fettem Gemisch betriebenen Zylinder und der mit magerem Gemisch betriebenen Zylinder, ist stöchiometrisch oder leicht mager. Das Abgasgemisch reagiert dann im vorderen Teil des NOx-Speicherkatalysators.
  • Falls sich der NOx-Speicherkatalysator in dem angegebenen Temperaturfenster befindet, kann der eingespeicherte Schwefel bei reduzierenden Bedingungen (Abgaslambda < 1) aus dem Katalysator ausgetragen werden. Wird dem NOx-Speicherkatalysator während der Entschwefelung jedoch konstant fettes Abgasgemisch als Reduktionsmittel zugeführt, entsteht Schwefel-Wasserstoff (H2S). Dies hat einen unangenehmen Geruch und für Personen, welche dem Abgas ausgesetzt sind, insbesondere das Abgas einatmen, besteht die Gefahr einer Schwefelvergiftung. Um dies zu vermeiden, kann das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kontinuierlichen Schwankungen unterworfen sein, um periodisch unverbrannten Sauerstoff in den Katalysator einzuspeichern (sogenanntes wobbelndes Abgaslambda).
  • Während des Normalbetriebs einer Brennkraftmaschine wird üblicherweise in allen Zylindern der Brennkraftmaschine das gleiche Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt. Das bedeutet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beider Zylinderbänke gleich groß ist, beispielsweise Lambda = 1, und der Lambda-Split-Betrieb deaktiviert ist. Im Heizbetrieb oder Split-Lambda-Betrieb wird die Brennkraftmaschine dagegen mit unterschiedlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für die beiden Zylinderbänke der Brennkraftmaschine betrieben. Der Lambda-Wirkungsgrad eines Zylinders hat sein Maximum in einem Bereich zwischen leicht fettem und stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda ≈ 1). Durch den Betrieb der Zylinderbänke mit einem fetten oder einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, kann sich der Lambda-Wirkungsgrad auf bis zu 60% verringern. Aufgrund der verschiedenen Lambda-Wirkungsgrade beim Normalbetrieb und beim Heizbetrieb kann es beim Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten zu deutlichen Schwankungen eines von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments kommen, die sich sowohl subjektiv als auch objektiv äußerst störend auf die Fahrbarkeit eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs auswirken. Die Momentenschwankungen sind als störendes Ruckeln der Brennkraftmaschine spürbar. Die Drehmomentschwankungen treten insbesondere bei Änderungen des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem NOx-Speicherkatalysator beim Umschalten von einem Normalbetrieb in einen Heizbetrieb und umgekehrt, insbesondere bei dynamischer Variation der Zylinder-Lambdas, unerwünschte Schwankungen eines von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments zu verringern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass ein Lambda-Wirkungsgrad der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb einen vorgebbaren Gradienten nicht übersteigt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass Drehmomentschwankungen bei einem Übergang einer Brennkraftmaschine von einem Normalbetrieb in einen Split-Lambda-Betrieb oder umgekehrt ihre Ursache in den sich zu schnell ändernden Lambda-Wirkungsgraden der Zylinder haben. Diese Änderungen werden verursacht durch die sich ändernden Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in den einzelnen Zylindern, da das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder möglichst konstant bleiben soll. Insbesondere eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder wirkt sich stark auf den Lambda-Wirkungsgrad und damit auch auf das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment aus. Durch eine Begrenzung der maximalen Änderung des Lambda-Wirkungsgrads der mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder können Drehmomentschwankungen auf subjektiv und objektiv akzeptable Werte beschränkt werden, wodurch die Fahrbarkeit eines Kraftfahrzeugs während des Übergangs deutlich verbessert wird. Der Gradient, auf den der Lambda-Wirkungsgrad begrenzt wird, ist vorzugsweise derart gewählt, dass es zu keinen störenden Ruckelbewegungen der Brennkraftmaschine kommt.
  • Zur Beschränkung der maximal zulässigen Änderung des Lambda-Wirkungsgrades kann der Verlauf des Lambda-Wirkungsgrads zumindest für die Dauer des Übergangs zwischen dem Normalbetrieb und dem Split-Lambda-Betrieb vorgegeben werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Verlauf mindestens einer Größe, welche sich mittelbar oder unmittelbar auf den Lambda-Wirkungsgrad auswirkt, vorgegeben wird. Eine solche Größe ist beispielsweise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder die Luft-Füllung der mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder. Die Verläufe sind so gewählt, dass sich die Änderungen des Lambda-Wirkungsgrades innerhalb vorgebbarer Grenzen bewegen. Es ist aber auch denkbar, die Verläufe des Lambda-Wirkungsgrades einfach auf vorgebbare Schwellenwerte zu begrenzen.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda > 1) betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem last- und drehzahlabhängigen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegeben werden. Es können Betriebszustände, in denen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer und andere Betriebszustände definiert werden, in denen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis etwas fetter ist, jedoch noch im mageren oder zumindest im stöchiometrischen Bereich liegt.
  • Je nach dem in welchem Betriebszustand die Brennkraftmaschine betrieben wird, werden unterschiedliche Werte für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder vorgegeben. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mager betriebenen Zylinder kann beispielsweise anhand eines Modells oder anhand eines Kennfelds aus der Motordrehzahl und den Lastanforderungen des Fahrers ermittelt werden. Das vorgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann beispielsweise einer Lambda-Regelung als Sollwert zugeführt werden, welche dann einen Lambda-Istwert für die mager betriebenen Zylinder auf den vorgegebenen Sollwert regelt.
  • Das maximal magere Abgaslambda wird abhängig von der momentanen Drehzahl und dem von dem Fahrer vorgegebenen Wunschmoment bestimmt. Abhängig von einer gemessenen oder modellierten Temperatur kann dieses magere Abgaslambda weiter zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verschoben werden. Dadurch ist es möglich, einen gewünschten Temperaturbereich für den NOx-Speicherkatalysator einzuhalten.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine wird in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mager betriebenen Zylinder und von einem vorgebbaren Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder der Brennkraftmaschine (sogenanntes Gesamt-Lambda) vorgegeben.
  • Die Luft-Füllung aller Zylinder wird durch die Drosselklappe derart eingestellt, dass das Moment aller Zylinder im Mittel dem von dem Fahrer vorgegebenen Wunsch-Drehmoment entspricht.
  • Falls beispielsweise während des Betriebs der Brennkraftmaschine der Fahrer ein neues Wunsch-Drehmoment vorgibt, führt dies zu einer entsprechenden Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der mager betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine. Das zieht wiederum eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der mit fettem Gemisch betriebenen Zylinder nach sich, wobei das Gesamt-Abgaslambda im wesentlichen konstant bleibt.
  • Wenn sich das von dem Fahrer vorgegebene Wunsch-Drehmoment nur geringfügig oder mit einem geringen Gradienten ändert (stationärer oder quasi-stationärer Fall), ergibt sich für die mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betriebenen Zylinder ein stetiger Übergang von dem dem ursprünglichen Betriebszustand entsprechenden mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem dem neuen Betriebszustand entsprechenden mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Wenn sich das von dem Fahrer vorgegebene Wunsch-Drehmoment mit einem großen Gradienten, beispielsweise sprunghaft, ändert (dynamischer Fall), erfolgt für die mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betriebenen Zylinder auch ein sprunghafter Übergang von dem dem ursprünglichen Betriebszustand entsprechenden mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem dem neuen Betriebszustand entsprechenden mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Dabei kann es zumindest kurzzeitig erforderlich sein, das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch (Lambda = 1) einzustellen, was einer Deaktivierung des Split-Lambda-Betriebs entspricht. Das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis muss sich entsprechend sprunghaft verändern, damit das resultierende Gesamt-Lambda im Mittel gleich 1 bleibt.
  • Der Split-Lambda-Betrieb soll nicht nur zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators vor der Entschwefelung, sondern auch zum Warmhalten des NOx-Speicherkatalysators während der Entschwefelung eingesetzt werden. Dazu ist es erforderlich, dass das Gesamt-Abgas-Lambda im zeitlichen Mittel leicht fett ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Lambda-Wirkungsgrad der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb zeitabhängig linear abfällt bzw. ansteigt. Durch einen derartigen rampenförmigen Verlauf kann der Gradient des Lambda-Wirkungsgrads auf einfache Weise begrenzt werden.
  • Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Lambda-Wirkungsgrad der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb zeitabhängig entlang einer Sigmoid-Funktion abfällt bzw. ansteigt. Eine Sigmoid-Funktion hat die Gleichung (1+e–cx)–1, wobei mit dem Faktor c die Steilheit der Sigmoid-Funktion vorgegeben werden kann. Bei einer Änderung des Lambda-Wirkungsgrades entlang einer Sigmoid-Funktion sollte darauf geachtet werden, dass die Sigmoid-Funktion in ihrem Wendepunkt nicht zu steil ansteigt, um unerwünschte Drehmomentschwankungen beim Übergang von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb zu vermeiden. Außer des rampenartigen und des sigmoidartigen Verlaufs sind noch eine Vielzahl weiterer Verläufe des Lambda-Wirkungsgrads während des Übergangs der Brennkraftmaschine zwischen Normalbetrieb und Split-Lambda-Betrieb denkbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Lambda-Wirkungsgrad der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgebbaren Wunsch-Drehmoment linear abfällt bzw. ansteigt.
  • Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Lambda-Wirkungsgrad der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgebbaren Wunsch-Drehmoment entlang einer Sigmoid-Funktion abfällt bzw. ansteigt.
  • Die Ausführungsformen, bei denen der Lambda-Wirkungsgrad drehzahlabhängig und/oder momentenabhängig vorgegeben wird, sind für solche Fälle gedacht, bei denen während des Übergangs der Brennkraftmaschine auch eine Drehzahländerung und/oder eine Änderung des vorgegebenen Wunsch-Drehmoments erfolgt. Auch eine Kombination dieser Ausführungsformen mit anderen Verfahren ist denkbar. So wäre es beispielsweise denkbar, falls der Heizbetrieb des NOx-Speicherkatalysators bei konstanter Drehzahl und/oder konstantem Wunsch-Drehmoment aktiviert wird, den Lambda-Wirkungsgrad zeitabhängig vorzugeben.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine zeitabhängig während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb ausgehend von einem Anfangswert zunächst steil ansteigt und sich dann langsam einem Endwert nähert oder während des Übergangs von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in umgekehrter Richtung ausgehend von dem Endwert langsam und gegen Ende des Übergangs steil auf den Anfangswert abfällt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nähert sich dem Endwert zwar langsam, erreicht diesen aber sehr wohl nach einer endlichen Zeit. Der Endwert liegt im mageren Bereich (Lambda > 1) und entspricht dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach bzw. vor dem Übergang.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgebbaren Wunsch-Drehmoment während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb ausgehend von einem Anfangswert zunächst steil ansteigt und sich dann langsam einem Endwert nähert oder während des Übergangs von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in umgekehrter Richtung ausgehend von dem Endwert langsam und gegen Ende des Übergangs steil auf den Anfangswert abfällt. Diese Ausführungsform, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis drehzahlabhängig und/oder momentenabhängig vorgegeben wird, ist für solche Fälle gedacht, bei denen während des Übergangs der Brennkraftmaschine auch eine Drehzahländerung und/oder Wunsch-Momentenänderung erfolgt. Auch eine Kombination dieser Ausführungsform mit anderen Verfahren ist denkbar. So wäre es beispielsweise denkbar, falls der Heizbetrieb des NOx-Speicherkatalysators bei konstanter Drehzahl und/oder konstantem Wunsch-Drehmoment aktiviert wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeitabhängig vorzugeben.
  • Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei konstantem oder nur langsam variierendem vorgegebenem Wunsch-Drehmoment der Brennkraftmaschine (stationärer oder quasi-stationärer Fall) ausgeführt wird. Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei schnell variierendem vorgegebenem Wunsch-Drehmoment der Brennkraftmaschine (dynamischer Fall) deaktiviert und stattdessen der Lambda-Wirkungsgrad oder das Luft-Kraftstoffverhältnis der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb sprungartig angehoben bzw. abgesenkt wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder und einem Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder ermittelt wird.
  • Vorteilhafterweise wird zum Ausspeichern von Schwefeloxiden aus dem NOx-Speicherkatalysator ein Regenerationsbetrieb aktiviert, in dem ein Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder zwischen fett und mager hin- und hergeschaltet wird, wobei das zeitliche Mittel des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses fett ist. Das Gesamt-Lambda der Zylinder der Brennkraftmaschine kann beispielsweise periodisch verändert werden.
  • Vorzugsweise wird das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder durch eine Variation des Luft-Kraftstoffverhältnis der mit einem fetten Luft-Kraftstoff- Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine zwischen leicht fett und leicht mager hin- und hergeschaltet wird. Eine Variation des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der fetten Zylinder während eines Lambda-Split-Betriebs einer Brennkraftmaschine wirkt sich wesentlich weniger auf das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment aus als eine Variation der mageren Zylinder. Auf diese Weise kann das Gesamt-Lambda zwischen fett und mager hin- und hergeschaltet werden, wobei die resultierenden Drehmomentschwankungen auf ein Minimum reduziert und ohne großen Aufwand durch geeignete Maßnahmen verringert bzw. sogar kompensiert werden können.
  • Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Steuergerät der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät die Brennkraftmaschine während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb derart ansteuert und/oder regelt, dass ein Lambda-Wirkungsgrad der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine einen vorgebbaren Gradienten nicht übersteigt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
  • Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Computerprogramms. Dabei ist das Computerprogramm auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. In diesem Falls wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist. Das Computerprogramm ist vorzugsweise auf einem Speicherelement abgespeichert. Als Speicherelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM; Random-Access-Memory), ein nur-Lese-Speicher (ROM; Read-Only-Memory) oder ein Flash-Speicher.
    •
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in den Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
  • 2 ein Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld zur Ermittlung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis betriebenen Zylindern der Brennkraftmaschine aus 1;
  • 3 einen Schnitt durch das Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld aus 2 entlang der Linie A-A;
  • 4 einen Schnitt durch das Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld aus 2 entlang der Linie B-B;
  • 5 zeitliche Verläufe von Lambda-Wirkungsgraden bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine aus 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 6 zeitliche Verläufe von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine aus 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 7 einen zeitlichen Verlauf der Luft-Füllung bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine aus 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 8 einen Verlauf des Lambda-Wirkungsgrades in Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis;
  • 9 ein Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld zur Ermittlung eines Lambda-Wirkungsgrades von mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis betriebenen Zylindern der Brennkraftmaschine aus 1;
  • 10 einen Schnitt durch das Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld aus 8 entlang der Linie C-C; und
  • 11 einen Schnitt durch das Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld aus 8 entlang der Linie D-D.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1 weist vier Zylinder 2, 3, 4, 5 auf. Selbstverständlich kann die Brennkraftmaschine 1 auch eine andere Zylinderzahl, beispielsweise zwei, drei, fünf, sechs, acht, zehn oder zwölf, aufweisen. Die Brennkraftmaschine 1 kann als eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine ausgebildet sein, bei der Kraftstoff über Einspritzventile (nicht dargestellt) direkt in Brennräume der Zylinder 2, 3, 4, 5 eingespritzt wird. In den Brennräumen vermischt sich der eingespritzte Kraftstoff mit Luft, die über (nicht dargestellte) Einlasskanäle in die Brennräume der Zylinder 2, 3, 4, 5 gelangt. Die Brennkraftmaschine 1 kann aber auch als eine Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung ausgebildet sein, bei der Kraftstoff in Einlasskanäle der Zylinder 2, 3, 4, 5 eingespritzt wird. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch gelangt dann aus den Einlasskanälen in die Brennräume der Zylinder 2, 3, 4, 5.
  • Die Gesamtzylinder der Brennkraftmaschine 1 sind auf zwei sogenannte Zylinderbänke aufgeteilt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Zylinder 2, 4 beziehungsweise 3, 5 zu einer Zylinderbank zusammengefasst. Aus den Brennräumen der Zylinder einer Zylinderbank 2, 4; 3, 5 werden die Abgase über Auslasskanäle 7 jeweils zu einem gemeinsamen Vorkatalysator 8, 9 geleitet. Die Vorkatalysatoren 8, 9 sind beispielsweise als Drei-Wege-Katalysatoren ausgebildet. In Strömungsrichtung hinter den beiden Vorkatalysatoren 8, 9 ist jeweils eine Lambda-Sonde 10, 11 im Abgasstrom angeordnet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda) in dem Abgas hinter den Vorkatalysatoren 8, 9 zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, vor den beiden Vorkatalysatoren 8, 9 Lambda-Sonden anzuordnen. Hinter den beiden Vorkatalysatoren 8, 9 werden die Abgase vereint und gemeinsam über einen Hauptkatalysator 12 geführt, der beispielsweise als ein NOx-Speicherkatalysator ausgebildet ist. Eine derartige Abgasführung wird aufgrund der Leitungsanordnung auch als Y-Anordnung bezeichnet.
  • In den Zylindern 2, 3, 4, 5 sind Kolben hin- und herbewegbar geführt. Durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Brennräumen der Zylinder 2, 3, 4, 5 werden die Kolben in Bewegung versetzt. Die lineare Bewegung der Kolben wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine 1 umgesetzt.
  • Des weiteren ist ein Steuergerät 13 vorgesehen, welches eine Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht. Das Steuergerät 13 erhält über Eingangssignale 14 Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 oder anderer Komponenten des Kraftfahrzeugs. Die Eingangssignale 14 werden von geeigneten Sensoren gemessen, beispielsweise den Lambda-Sonden 10, 11, oder werden aus anderen verfügbaren Größen modelliert. Eingangssignale 14 sind unter anderem Signale über den Drehmomentwunsch des Fahrers Mw, der bspw. über die Stellung eines Fahrpedals aufgenommen wird, Signale über die Motordrehzahl n, die über einen bspw. an der Kurbelwelle 6 angeordneten Drehzahlgeber aufgenommen wird, oder Signale über der angesaugten Luft, die über einen Luftmassenmesser aufgenommen werden. In dem Steuergerät 13 ist ein elektrisches Speicherelement 15 vorgesehen, das beispielsweise als ein Flash-Memory ausgebildet ist. Auf dem Speicherelement 15 ist ein Computerprogramm abgelegt, welches die Steuerungs- und/oder Regelungsfunktion des Steuergeräts 13 erfüllt, wenn es auf einem Rechengerät 16, das insbesondere als ein Mikroprozessor ausgebildet ist, abläuft. Zur Abarbeitung des Computerprogramms wird dieses entweder befehlsweise oder abschnittsweise aus dem Speicherelement 15 über eine Datenverbindung 17 an das Rechengerät 16 übertragen. Ebenso können in umgekehrter Richtung Ergebnisse von Berechnungen, die im Rahmen der Abarbeitung des Computerprogramms auf dem Rechengerät 16 gewonnen wurden, oder empfangene Eingangsgrößen 14 über die Datenverbindung 17 an das Speicherelement 15 übertragen und dort abgelegt werden. Die Datenverbindung 17 ist beispielsweise als ein Datenbus ausgebildet. Im Rahmen der Abarbeitung des Computerprogramms werden Ausgangssignale 18 erzeugt, die zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine 1 an geeignete Aktoren, zum Beispiel an eine Drosselklappe in den Einlasskanälen zur Variation der Ansaugluftmenge, an Einlassventile oder Auslassventile der Brennräume oder an Einspritzventile, geführt werden.
  • Bei einem Magerbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ist stets ein Sauerstoffüberschuss in dem Abgassystem vorhanden. Aus diesem Grund können Stickoxide (NOx), die in den Abgasen enthalten sind, während des Magerbetriebs der Brennkraftmaschine 1 nicht in dem Drei-Wege-Katalysator 8, 9 reduziert werden. Um die Abgabe derartiger Stickoxide an die Umgebungsatmosphäre zu verhindern, ist es daher vorgesehen, diese in dem NOx-Speicherkatalysator 12 aufzufangen und periodisch mit Reduktionsmittel zu reduzieren. Dieser Vorgang wird nachfolgend mit Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 12 bezeichnet.
  • Darüber hinaus muss der NOx-Speicherkatalysator 12 periodisch entschwefelt werden. Die aktiven Zentren des NOx-Speicherkatalysators 12 besitzen neben ihrer Affinität für NOx auch eine hohe Affinität für Schwefeloxide (SOx). Diese entstehen ebenfalls bei der Verbrennung des Kraftstoffs und belegen primär die aktiven Zentren des Speicherkatalysators 12. Die dabei entstehenden Sulfate sind thermisch so stabil, dass sie bei normaler Betriebstemperatur des NOx-Speicherkatalysators 12 nicht freigesetzt werden können. Als Folge sinkt mit zunehmender Schwefelbeladung die Speicherfähigkeit des Katalysators 12 für Stickoxide. Erst bei einer erhöhten Temperatur in dem Katalysator 12 im Bereich von über 600°C und bei gleichzeitig reduzierenden Bedingungen (Lambda < 1) sind diese Sulfate thermodynamisch nicht mehr stabil und werden als Schwefelwasserstoff (H2S) und Schwefeldioxid (SO2) freigesetzt. Um die NOx-Speicherfähigkeit zu erhalten bzw. wieder herzustellen und den Katalysator 12 zu regenerieren, muss der Speicherkatalysator 12 in bestimmten Abständen kurzzeitig fett bei erhöhten Temperaturen betrieben werden. Dafür muss der Speicherkatalysator 12 im Fahrbetrieb auf ungefähr 650°C aufgeheizt werden. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird von Zeit zu Zeit von der Einspeicherphase kurzzeitig auf die Regenerationsphase umgeschaltet. Der Vorgang der Entschwefelung ist beispielsweise in der EP 0 911 499 A2 ausführlich beschrieben. Auf diese Druckschrift wird ausdrücklich Bezug genommen.
  • Zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators 12 wird die Brennkraftmaschine 1 in einem sogenannten Split-Lambda-Betrieb betrieben. Das bedeutet, dass ein Teil der Zylinder 2, 5 der Brennkraftmaschine 1 mit einem mageren oder zumindest stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda) und der restliche Teil der Zylinder 3, 4 mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Durch den Split-Lambda-Betrieb gelangt in der Brennkraftmaschine 1 nicht verbrannter Kraftstoff und nicht verbrannter Sauerstoff in den NOx-Speicherkatalysator 12 und wird dort verbrannt. Das Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators 12 erfolgt dann mittels der exothermen Reaktion von Kraftstoff und Sauerstoff in dem Katalysator 12. Im Split-Lambda-Betrieb wird die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 12 auf über 620°C aufgeheizt. Bei etwa 750°C ist jedoch mit einer thermischen Zerstörung des Katalysators 12 zu rechnen. Im Split-Lambda-Betrieb werden also ständig die Split-Anforderungen über das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 und das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_2 variiert, so dass sich die Temperatur des Katalysators 12 in dem angegebenen Temperaturfenster bewegt. Der Split-Lambda-Betrieb einer Brennkraftmaschine wird ausführlich in der DE 195 22 165 A1 beschrieben. Hinsichtlich des Ablaufs und der Funktionsweise des Split-Lambda-Betriebs wird ausdrücklich auf diese Druckschrift Bezug genommen.
  • Das Gesamt-Abgaslambda (2/Lambda_ges = 1/Lambda_1 + 1/Lambda_2; Lambda_ges = 2.Lambda_1.Lambda_2/(Lambda_1 + Lambda_2)), das heißt das Mischungslambda des Abgaslambdas Lambda_1 der mit magerem Gemisch betriebenen Zylinder 2, 5 und des Abgaslambdas Lambda_2 der mit fettem Gemisch betriebenen Zylinder 3, 4, ist stöchiometrisch oder leicht mager. Das Abgasgemisch reagiert dann im vorderen Teil des NOx-Speicherkatalysators 12.
  • Wird dem NOx-Speicherkatalysator 12 während der Entschwefelung jedoch fettes Abgasgemisch (Lambda_ges < 1) als Reduktionsmittel zugeführt, kann Schwefel-Wasserstoff (H2S) entstehen. Abgesehen von dem unangenehmen Geruch von Schwefel-Wasserstoff, besteht für Personen, welche dem Abgas ausgesetzt sind, insbesondere das Abgas einatmen, die Gefahr einer Schwefelvergiftung. Um dies zu vermeiden, kann das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_ges) während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 kontinuierlichen, vorzugsweise periodischen, Schwankungen unterworfen sein (sogenanntes wobbelndes Abgaslambda).
  • Die Änderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den Zylinderbänken während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 können, insbesondere bei Änderungen des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda_1, zu starken Änderungen des resultierenden Wirkungsgrads und damit zu Schwankungen des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Drehmoments führen. Die Momentenschwankungen sind als störendes Ruckeln der Brennkraftmaschine 1 deutlich spürbar und beeinträchtigen die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs sowohl subjektiv als auch objektiv.
  • Durch die vorliegende Erfindung können die Drehmomentschwankungen während des Übergangs der Brennkraftmaschine 1 von einem Normalbetrieb in den Split-Lambda-Betrieb und in umgekehrter Richtung von dem Split-Lambda-Betrieb in den Normalbetrieb deutlich verringert werden, so dass sich die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs entscheidend verbessert.
  • In 5 ist ein Verlauf eines Lambda-Wirkungsgrades η über der Zeit t dargestellt. Der Verlauf des Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda = 1) für ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist mit einem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 21 ist der Verlauf des Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda_2 < 1) für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet. Der Verlauf des Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda_1 > 1) für ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 23 ist der Verlauf eines mittleren Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda)_mittel bezeichnet, der sich aus dem arithmetischen Mittel der beiden Lambda-Wirkungsgrade η(Lambda_1) und η(Lambda_2) ergibt. Das von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Drehmoment ist abhängig von dem Lambda-Wirkungsgrad η. In einem ersten Bereich A ist der Split-Lambda-Betrieb aktiv, d. h. der NOx-Speicherkatalysator 12 wird geheizt. In einem zweiten Bereich B ist Split-Lambda inaktiv, d. h. die Brennkraftmaschine befindet sich in einem Normalbetrieb. Dazwischen befindet sich ein Übergangsbereich C, in dem zwischen dem Normalbetrieb und dem Heizbetrieb übergegangen wird.
  • In 6 ist der Verlauf des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Lambda) über die Zeit t dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 24 ist der stöchiometrische Verlauf (Lambda = 1) bezeichnet Der zeitliche Verlauf des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Lambda > 1) ist mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 26 ist der zeitliche Verlauf des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Lambda < 1) bezeichnet. In 7 ist der Verlauf der Füllung der Brennräume der Brennkraftmaschine 1 mit Luft über der Zeit t dargestellt. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda) und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda. Es ist deutlich zu erkennen, dass das maximale Istmoment Md max bei einem leicht fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda < 1) erreicht wird. Ein Wirkungsgrad η(Lambda) von 100 wird bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda = 1) erreicht.
  • Während des Normalbetriebs in dem Bereich B werden alle Zylinder 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine 1 mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda = 1) betrieben. Der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda) beträgt etwa 100. Wenn nun eine Anforderung zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators 12 kommt, geht die Brennkraftmaschine 1 in den Heizbetrieb im Bereich A über. Die Zeitachse t wird von rechts nach links durchlaufen. Erfindungsgemäß wird während des Übergangs von dem Normalbetrieb (Bereich B) in den Heizbetrieb (Bereich A) verhindert, dass der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 betriebenen Zylinder 2, 5 der Brennkraftmaschine 1 einen vorgebbaren Gradienten übersteigt.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 5 fällt der Verlauf 22 des Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda_1) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 betriebenen Zylinder 2, 5 in dem Übergangsbereich C zeitabhängig stetig und im wesentlichen rampenförmig linear ab. Es wird der Verlauf 22 des Lambda-Wirkungsgrads n(Lambda_1 > 1) des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda_1 vorgegeben, da sich dort Änderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses besonders stark auf den Lambda-Wirkungsgrad η und damit auf das abgegebene Drehmoment auswirken. Der sich daraus ergebende Verlauf 25 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda_1 ist in 6 dargestellt. Bei einem vorgegebenen Verlauf 22 des Lambda-Wirkungsgrades η(Lambda_1) kann der Verlauf 25 des resultierenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses anhand der Zusammenhänge aus 8 oder anhand eines Kennfeldes ermittelt werden. Der Verlauf 26 der mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_2 betriebenen Zylinder 3, 4 der Brennkraftmaschine 1 wird in Abhängigkeit von der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 12 aus dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda 1 und dem Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_ges aller Zylinder 2, 3, 4, 5 der Brennkraftmaschine 1 ermittelt. Wiederum anhand der Zusammenhänge aus 8 oder anhand eines Kennfeldes wird anhand des Verlaufs 26 des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda_2 der entsprechende Verlauf 21 des Lambda-Wirkungsgrades η(Lambda_2) ermittelt. Aus den Verläufen 21 und 22 der Lambda-Wirkungsgrade η(Lambda_1) und η(Lambda_2) ergibt sich der Verlauf 23 des mittleren Lambda-Wirkungsgrades η(Lambda)_mittel. Der daraus resultierende Füllungsverlauf ist in 7 dargestellt.
  • Wenn in umgekehrter Richtung, beispielsweise aufgrund einer Abbruchforderung des Lambda-Split-Betriebs, aus dem Heizbetrieb im Bereich A in den Normalbetrieb im Bereich B übergegangen werden soll, wird die Zeitachse t von links nach rechts durchlaufen. Während des aktiven Split-Lambda-Betriebs in dem Bereich A haben die Lambda-Wirkungsgrade η(Lambda_1 > 1), η(Lambda_2 < 1) und damit auch η(Lambda)_mittel einen im wesentlichen horizontalen Verlauf, das heißt sie sind im wesentlichen konstant. Die Brennkraftmaschine 1 befindet sich in einem stationären oder quasi-stationären Zustand. Unter gegebenen Randbedingungen (Lambda_ges ≈ 1), wird der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda_1) auf der mageren Zylinderbank 2, 5 nach Abbruch der Betriebsart Lambda-Split stetig auf 100% gefahren. Ziel ist es, die Wirkungsgradänderung für die mager betriebenen Zylinder 2, 5 auf einen bestimmten Gradienten zu begrenzen und ein im wesentlichen konstantes Sollmoment zu erhalten. Entsprechend den obigen Ausführungen ergeben sich der Verlauf 25 des mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda 1, der Verlauf 26 des fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda 2, der Verlauf 21 des Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda_2), der Verlauf 23 des mittleren Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda)_mittel und der Füllungsverlauf.
  • Statt eines rampenartigen Verlaufs 22 des Lambda-Wirkungsgrads η(Lambda_1) der mageren Zylinder 2, 5 kann der Verlauf 22 in dem Übergangsbereich C auch sigmoidartig ausgestaltet sein. Eine Sigmoid-Funktion hat die Gleichung (1+e–cx)–1, wobei mit dem Faktor c die Steilheit der Sigmoid-Funktion vorgegeben werden kann. Die Sigmoidfunktion ist in 5 gestrichelt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 22' bezeichnet. Außer dem rampenartigen und dem sigmoidartigen Verlauf 22 in dem Bereich C sind eine Vielzahl anderer Verläufe denkbar. Entscheidend für die Wahl des Verlaufs 22 in dem Übergangsbereich C ist es, dass ein vorgebbarer Gradient nicht überschritten wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in den 9 bis 11 dargestellt ist, wird der Verlauf 22 des Lambda-Wirkungsgrades η(Lambda_1) der mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder 2, 5 nicht zeitabhängig, sondern in Abhängigkeit von einer Drehzahl n und einem von einem Fahrer vorgegebenen Wunsch-Drehmoment Mw der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben. Der Verlauf 22 des Lambda-Wirkungsgrades η(Lambda_1) wird einem Kennfeld entnommen, wie es in 9 und in den 10 und 11 im Schnitt dargestellt ist. 9 kann entnommen werden, dass das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 bei niedrigen Drehzahlen n, beispielsweise im Leerlauf, und bei einem hohen Wunsch-Drehmoment Mw stöchiometrisch (Lambda_1 = 1) ist. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Leerlauf und bei extrem hohen Lastanforderungen ein stöchiometrischer Betrieb gefahren wird und die Betriebsart Split-Lambda unterbunden wird. Der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda_1) liegt dann bei 100. Bei mittleren Drehzahlen n und bei einem mittleren Wunsch-Drehmoment Mw ist der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda_1) dagegen besonders gering (η(Lambda_1) « 100%). Das resultierende Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 ist sehr mager (Lambda_1 » 1). Abhängig von der gemessenen oder modellierten Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 12 wird der Lambda-Wirkungsgrad weiter in Richtung 100%-igem Lambda-Wirkungsgrad verschoben, um den Katalysator 12 in dem gewünschten Temperaturfenster zu halten.
  • Der drehzahl- und momentenabhängige Übergang zwischen dem Heizbetrieb und dem Normalbetrieb kann linear erfolgen (durchgezogene Linie in den 10 und 11). Es ist aber auch denkbar, dass der Übergang entlang einer Sigmoidfunktion (gestrichelte Linie in den 10 und 11) oder einer beliebig anderen Funktion erfolgt.
  • Es ist durchaus denkbar, diese Ausführungsform, bei der der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda_1) in Abhängigkeit von der Drehzahl n und/oder einem Wunsch-Drehmoment Mw vorgegeben wird, mit der Ausführungsform kombiniert wird, bei der der Lambda-Wirkungsgrad η(Lambda_1) zeitabhängig vorgegeben wird. So kann beispielsweise von dieser Ausführungsform auf die zeitabhängig Vorgabe umgeschaltet werden, falls der Übergang bei konstanter Drehzahl n und/oder konstantem Wunsch-Drehmoment Mw erfolgt.
  • Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform, die in den 2 bis 4 dargestellt ist, wird der Verlauf 25 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda_1 der mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder 2, 5 nicht zeitabhängig, sondern in Abhängigkeit von einer Drehzahl n und einem von dem Fahrer vorgegebenen Wunsch-Drehmoment Mw der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben. Der Verlauf 25 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Lambda_1 wird einem Kennfeld entnommen, wie es in 2 und in den 3 und 4 im Schnitt dargestellt ist. 2 kann entnommen werden, dass das magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 bei niedrigen Drehzahlen n, beispielsweise im Leerlauf, und bei einem hohen Wunsch-Drehmoment Mw stöchiometrisch (Lambda_1 = 1) ist. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Leerlauf und bei extrem hohen Lastanforderungen ein stöchiometrischer Betrieb gefahren wird und die Betriebsart Split-Lambda unterbunden wird. Bei mittleren Drehzahlen n und bei einem mittleren Wunsch-Drehmoment Mw ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 sehr mager (Lambda_1 » 1). Abhängig von der gemessenen oder modellierten Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 12 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 der mageren Zylinder 2, 5 weiter in Richtung stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis verschoben, um den Katalysator 12 in dem gewünschten Temperaturfenster zu halten.
  • Der drehzahl- und momentenabhängige Übergang zwischen dem Heizbetrieb und dem Normalbetrieb kann entlang der in den 3 und 4 durchgezogen gezeichneten Linie erfolgen. Es ist aber auch denkbar, dass der Übergang entlang einer steileren oder flacheren Linie (gestrichelte Linien in den 3 und 4) erfolgt. Der maximale Wert für das besonders magere Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1 » 1) liegt vorzugsweise im Bereich der Brenngrenze des Kraftstoff-Luft-Gemisches, bei der das Gemisch gerade noch sicher entzündet werden kann und vollständig durchbrennt.
  • Es ist durchaus denkbar, diese Ausführungsform, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 in Abhängigkeit von der Drehzahl n und/oder einem Wunsch-Drehmoment Mw vorgegeben wird, mit der Ausführungsform kombiniert wird, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 zeitabhängig vorgegeben wird. So kann beispielsweise von dieser Ausführungsform auf die zeitabhängig Vorgabe umgeschaltet werden, falls der Übergang bei konstanter Drehzahl n und/oder konstantem Wunsch-Drehmoment Mw erfolgt.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_2 der mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder 3, 4 der Brennkraftmaschine 1 wird in Abhängigkeit von der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 12 sowie dem vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder 2, 5 und einem vorgebbaren Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_ges) aller Zylinder 2, 3, 4, 5 ermittelt.
  • In den 2 und 9 sind zwei verschiedene Fälle eines Übergangs aus einem aktiven Split-Lambda-Betrieb heraus in einen inaktiven Split-Lambda-Betrieb (Normalbetrieb) dargestellt. In dem Fall 1 ändert sich das von dem Fahrer vorgegebene Wunschdrehmoment Mw nur geringfügig (stationärer oder quasi-stationärer Fall). Es erfolgt ein stetiger Übergang von dem anfänglichen mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 zu dem fetteren Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_1 des stöchiometrischen Betriebs. In dem Fall 2 ändert sich das von dem Fahrer vorgegebene Wunsch-Drehmoment Mw sprunghaft (dynamischer Fall). In einem solchen Fall kann durchaus ein Sprung in dem von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Drehmoment in Kauf genommen werden, da diese Dynamik von dem Fahrer gewollt ist. Es erfolgt also statt des oben beschriebenen Übergangs (vgl. Übergangsbereich C in 5) ein sprunghafter Übergang zwischen dem Heizbetrieb und dem Normalbetrieb und folglich ein Abbruch der Betriebsart Split-Lambda.
  • Die vorliegende Erfindung liefert in Form einer Vorsteuerung Sollwerte für eine nachgeordnete Lambda-Regelung. Mit der Erfindung wird der Übergang zu der und aus der Betriebsart Lambda-Split derart realisiert, dass das gewünschte Fahrerwunschmoment als Sollmoment umgesetzt werden kann und somit unerwünschte Momentenänderungen und folglich ein Ruckeln der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung kann trotz eines sich (in dem Übergangsbereich C) von einer Verbrennung/Zündung zur anderen ändernden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Lambda) ein konstantes Drehmoment eingestellt werden.
  • Falls sich der NOx-Speicherkatalysator 12 während des Heizbetriebs in dem gewünschten Temperaturfenster zwischen etwa 620°C und 750°C befindet, kann der eingespeicherte Schwefel bei reduzierenden Bedingungen (Lambda_ges im zeitlichen Mittel < 1) aus dem Katalysator 12 ausgetragen werden. Wird dem NOx-Speicherkatalysator 12 während der Entschwefelung jedoch konstant fettes Abgasgemisch als Reduktionsmittel zugeführt, entsteht Schwefel-Wasserstoff (H2S). Dies hat einen unangenehmen Geruch und für Personen, welche dem Abgas ausgesetzt sind, insbesondere das Abgas einatmen, besteht die Gefahr einer Schwefelvergiftung. Um dies zu vermeiden, kann das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_ges kontinuierlichen Schwankungen unterworfen sein, um periodisch unverbrannten Sauerstoff in den Katalysator 12 einzuspeichern (sogenanntes wobbelndes Abgaslambda). In den bisherigen Vorschlägen wurde das Wobbeln des Gesamt-Abgaslambdas (Lambda_ges) durch periodisches Verändern aller Zylinderlambdas erzeugt. Vorteilhafterweise wird jedoch nur für die mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_2 betriebenen Zylinder 3, 4 eine Lambdaänderung vorgesteuert werden. Da der Wirkungsgradverlauf für ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda_2 einen deutlich geringeren Gradienten aufweist, kann dadurch der Gradient der Wirkungsgradänderung begrenzt werden.
  • Sofern eine zusätzliche Heizleistung für den Speicherkatalysator 12 benötigt wird, kann diese durch eine verspätete Zündung der Zylinder 2, 3, 4, 5 bereitgestellt werden. Die Temperatur der den mager betriebenen Zylindern 2, 5 nachgeschalteten Drei-Wege-Katalysatoren 8, 9 kann entweder gemessen oder modelliert werden. Beim Überschreiten einer Grenztemperatur wird Split-Lambda abgeregelt, um eine Zerstörung der Drei-Wege-Katalysatoren 8, 9 zu vermeiden. Erreicht mindestens einer der Drei-Wege-Katalysatoren 8, 9 eine kritische Temperatur, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Bauteilschutz angefettet werden.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (1), in deren Abgasstrom ein Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator (12) angeordnet ist, bei dem bei Bedarf aus einem Normalbetrieb in einen Heizbetrieb zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators (12) übergegangen wird, in dem ein Teil der Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) und ein anderer Teil der Zylinder (3, 4) mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_2) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb einen vorgebbaren Gradienten nicht übersteigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb zeitabhängig linear abfällt bzw. ansteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb zeitabhängig entlang einer Sigmoid-Funktion abfällt bzw. ansteigt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in Abhängigkeit von einer Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) und/oder von einem vorgebbaren Wunsch-Drehmoment (Mw) linear abfällt bzw. ansteigt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in Abhängigkeit von einer Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) und/oder von einem vorgebbaren Wunsch-Drehmoment (Mw) entlang einer Sigmoid-Funktion abfällt bzw. ansteigt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis (Lambda_1) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) zeitabhängig während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb ausgehend von einem Anfangswert zunächst steil ansteigt und sich dann langsam einem Endwert (Lambda_1 > 1) nähert oder während des Übergangs von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in umgekehrter Richtung ausgehend von dem Endwert (Lambda_1 > 1) langsam und gegen Ende des Übergangs steil auf den Anfangswert abfällt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis (Lambda_1) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit von einer Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) und/oder von einem vorgebbaren Wunsch-Drehmoment (Mw) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb ausgehend von einem Anfangswert zunächst steil ansteigt und sich dann langsam einem Endwert (Lambda_1 > 1) nähert oder während des Übergangs von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb in umgekehrter Richtung ausgehend von dem Endwert (Lambda_1 > 1) langsam und gegen Ende des Übergangs steil auf den Anfangswert abfällt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei konstantem oder nur langsam variierendem vorgegebenem Wunsch-Drehmoment (Mw) der Brennkraftmaschine (1) ausgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei schnell variierendem vorgegebenem Wunsch-Drehmoment (Mw) der Brennkraftmaschine (1) deaktiviert und stattdessen der Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) oder das Luft- Kraftstoffverhältnis (Lambda_1) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb sprungartig angehoben bzw. abgesenkt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_2) der mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder (3, 4) der Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebenen Zylinder (2, 5) und einem Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_ges) aller Zylinder (2, 3, 4, 5) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausspeichern von Schwefeloxiden (SOx) aus dem NOx-Speicherkatalysator (12) ein Regenerationsbetrieb aktiviert wird, in dem ein Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_ges) aller Zylinder (2, 3, 4, 5) zwischen fett und mager hin- und hergeschaltet wird, wobei das zeitliche Mittel (Lambda Mittel) des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Lambda_ges) fett ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_ges) aller Zylinder (2, 3, 4, 5) durch eine Variation des Luft-Kraftstoffverhältnis (Lambda 2) der mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_2) betriebenen Zylinder (3, 4) der Brennkraftmaschine (1) zwischen leicht fett und leicht mager hin- und hergeschaltet wird.
  13. Steuergerät (13) zum Steuern und/oder Regeln einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (1), die einen in einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator (12) aufweist, wobei das Steuergerät (13) die Brennkraftmaschine (1) bei Bedarf aus einem Normalbetrieb in einen Heizbetrieb zum Aufheizen des NOx-Speicherkatalysators (12) überführt und in dem Heizbetrieb einen Teil der Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) und einen anderen Teil der Zylinder (3, 4) mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_2) betreibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (13) die Brennkraftmaschine (1) während des Übergangs von dem Normalbetrieb in den Heizbetrieb oder von dem Heizbetrieb in den Normalbetrieb derart ansteuert und/oder regelt, dass ein Lambda-Wirkungsgrad (η(Lambda_1)) der mit einem mageren oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda_1) betriebenen Zylinder (2, 5) der Brennkraftmaschine (1) einen vorgebbaren Gradienten nicht übersteigt.
  14. Steuergerät (13) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (13) Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 12 aufweist.
  15. Computerprogramm, das auf einem Rechengerät (16), insbesondere auf einem Mikroprozessor, eines Steuergeräts (13) zum Steuern und/oder Regeln einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (1) ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 geeignet ist, wenn es auf dem Rechengerät (16) abläuft.
  16. Computerprogramm nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm auf einem Speicherelement (15), insbesondere auf einem Schreib-Lese- Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM; Random-Access-Memory), einem nur-Lese-Speicher (ROM; Read-Only-Memory) oder einem Flash-Speicher abgespeichert ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008022106B4 (de) 2007-05-21 2019-07-04 Ford Global Technologies, Llc Schadstoffbegrenzung bei niedriger Temperatur
WO2020148019A1 (de) * 2019-01-17 2020-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fremd gezündete brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben der brennkraftmaschine

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2874653B1 (fr) * 2004-08-31 2008-11-07 Renault Sas Procede de controle d'un moteur de vehicule equipe d'un pot catalytique
JP4285459B2 (ja) 2005-08-22 2009-06-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
AT503125B1 (de) * 2006-05-05 2007-08-15 Man Nutzfahrzeuge Oesterreich Mehrzylindrige brennkraftmaschine mit mehreren katalysatoren im abgasstrang
JP4127295B2 (ja) * 2006-06-07 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のスロットル弁制御装置
EP1939420A1 (de) * 2006-12-30 2008-07-02 Umicore AG & Co. KG Verfahren zum Entschwefeln von Stickoxid-Speicherkatalysatoren in der Abgasanlage eines Magermotors
DE102011084635A1 (de) * 2011-10-17 2013-04-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und Recheneinheit
DE102011084630B4 (de) * 2011-10-17 2023-12-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und Recheneinheit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020789C2 (de) * 1999-05-19 2003-05-08 Ford Global Tech Inc Verfahren und System für den Übergang zwischen magerem und stöchiometrischem Kraftstoff-Luft-Verhältnis in einem mit magerer Verbrennung betriebenen Motor
DE10005954A1 (de) * 2000-02-09 2001-08-16 Bosch Gmbh Robert Entschwefelung eines Speicherkatalysators durch Aufheizen
US6390948B1 (en) * 2000-07-12 2002-05-21 Ford Global Technologies, Inc. Transmission ratio change control during mode transitions in lean burn/DISI engines
DE10055665A1 (de) * 2000-11-10 2002-10-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Katalysatorbeheizung
US6467259B1 (en) * 2001-06-19 2002-10-22 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for operating dual-exhaust engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008022106B4 (de) 2007-05-21 2019-07-04 Ford Global Technologies, Llc Schadstoffbegrenzung bei niedriger Temperatur
WO2020148019A1 (de) * 2019-01-17 2020-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fremd gezündete brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben der brennkraftmaschine
CN113167153A (zh) * 2019-01-17 2021-07-23 宝马股份公司 外部点火式内燃机以及用于运行这种内燃机的方法
US20220120206A1 (en) * 2019-01-17 2022-04-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Applied-Ignition Internal Combustion Engine and Method for Operating the Internal Combustion Engine
US11560824B2 (en) 2019-01-17 2023-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Applied-ignition internal combustion engine and method for operating the internal combustion engine

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