DE10260886B4

DE10260886B4 - Verfahren zur Durchführung einer NOx-Regeneration sowie Mehrzylindermotor mit mehrflutiger Abgasreinigungsanlage

Info

Publication number: DE10260886B4
Application number: DE10260886A
Authority: DE
Inventors: Dr. Pott Ekkehard; Fred Thiele; Thomas Emmenthal
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: DE10260886A1

Abstract

Verfahren zur Durchführung einer NOx-Regeneration bei einem magerlauffähigen Mehrzylindermotor (10) mit mehrflutiger Abgasreinigungsanlage (14), die wenigstens zwei Abgasstränge mit jeweils zumindest einem NOx-Speicherkatalysator (26, 26') aufweist, wobei während einer von einer Motorsteuerung auf Grund einer Zustandsermittlung mindestens eines der NOx-Speicherkatalysatoren (26, 26') eingeleiteten NOx-Regeneration die NOx-Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren (26, 26') zumindest teilweise überlappend erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Verlauf während der NOx-Regeneration in jedem Abgasstrang (22, 22') in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführrate in jedem Abgasstrang (22, 22') separat beeinflusst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer NO_x-Regeneration bei einem magerlauffähigen Mehrzylindermotor mit mehrflutiger Abgasreinigungsanlage, die wenigstens zwei Abgasstränge mit jeweils zumindest einem NO_x-Speicherkatalysator aufweist, sowie einen entsprechenden magerlauffähigen Mehrzylindermotor mit mehrflutiger Abgasreinigungsanlage.
Zur Nachbehandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen ist es allgemein üblich, diese katalytisch zu reinigen. Dazu wird das Abgas über mindestens einen Katalysator geleitet, der eine Konvertierung einer oder mehrerer Schadstoffkomponenten des Abgases vornimmt. Es sind unterschiedliche Arten von Katalysatoren bekannt. Oxidationskatalysatoren fördern die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), während Reduktionskatalysatoren eine Reduzierung von Stickoxiden (NO_x) des Abgases unterstützen. Zudem werden 3-Wege-Katalysatoren verwendet, um die Konvertierung der drei vorgenannten Komponenten (HO, CO, NO_x) gleichzeitig zu katalysieren.
Daneben sind auch Speicherkatalysatoren, beispielsweise NO_x-Speicherkatalysatoren, bekannt. Diese werden bei der Abgasreinigung von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, die aus Gründen einer Verbrauchsoptimierung wenigstens zeitweise in einem mageren Betriebsmodus, das heißt mit einem sauerstoffreichen Abgas mit λ > 1, betrieben werden, wobei in hohem Maße Stickoxide NO_x entstehen. Die Stickoxide NO_x können bei einer katalytischen oxidativen Umsetzung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO nicht vollständig zu umweltneutralem Stickstoff umgesetzt werden. Zur Abhilfe werden vorgenannte NO_x-Speicherkatalysatoren in den Abgaskanälen von Verbrennungskraftmaschinen angeordnet, die in mageren Betriebsphasen NO_x als Nitrat einlagern. Um NO_x-Durchbrüche aufgrund eines vollbeladenen NO_x-Speicherkatalysators zu vermeiden, muss der NO_x-Speicherkatalysator in wiederkehrenden Abständen regeneriert werden. Der Beginn der Regeneration des NO_x-Speicherkatalysators bestimmt sich beispielsweise durch Überschreitung einer kumulierten durchgebrochenen NO_x-Masse, eines vorgebbaren Schwellwertes der NO_x-Konzentration stromab des NO_x-Speicherkatalysators oder der im Speicherkatalysator gespeicherten NO_x-Masse. Zur Regeneration des Speicherkatalysators wird der Magerbetrieb (Schichtbetrieb SCH oder Homogen-Magerbetrieb HMM) des Motors zugunsten eines fetten oder unterstöchiometrischen Betriebes (λ ≤ 1) unterbrochen. Infolgedessen steigt ein Reduktionsmittelmassenstrom des Abgases an, die als Nitrat eingelagerten Stickoxide werden desorbiert und katalytisch am NO_x-Speicherkatalysator unter gleichzeitiger Oxidation von CO und HC umgesetzt. Nach Beendigung der NO_x-Regeneration kann der Magerbetrieb wieder aufgenommen werden. Die Regenerationsdauer, während der der Speicherkatalysator mit der fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt wird, kann fest vorgegeben oder anhand bestimmter Betriebsparameter abgeschätzt werden. Jedoch sind diese Verfahren mit erheblichen Ungenauigkeiten behaftet. Des Weiteren sind Verfahren bekannt, bei denen mit Hilfe einer stromab des NO_x-Speicherkatalysators angeordneten Sensorik, die einen Sauerstoffanteil des Abgases misst, der Regenerationsverlauf überwacht wird. Dabei zeigt ein sinkender Sauerstoffanteil im Abgas einen verminderten Reduktionsmittelumsatz am NO_x-Speicher und somit steigende Anteile der Reduktionsmittel im Abgas an. Um Reduktionsmitteldurchbrüche zu vermeiden, wird die NO_x-Regeneration abgebrochen, das heißt die Verbrennungskraftmaschine wieder in einen mageren Betriebsmodus umgeschaltet, sobald der gemessene Sauerstoffanteil einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet beziehungsweise eine Sensorspannung eine entsprechende Grenzspannung überschreitet. Diese Verfahrensweise betrifft magerlauffähige Ottomotoren und Dieselmotoren, insbesondere die Direkteinspritzer bei beiden Motorentypen mit zumindest einem nachgeschalteten NO_x-Speicherkatalysator.
Bei Motoren mit nachgeordneten mehrflutigen Abgasanlagen erfolgt die Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren in den einzelnen Abgassträngen in analoger Weise, wobei die Betriebsartenumschaltungen für die NO_x-Regeneration für diejenigen Pfade gleichzeitig durchgeführt werden müssen, deren Abgasmassenstrom durch eine gemeinsame Drosselklappe beeinflusst werden kann. Dies sind üblicherweise Reihenmotoren und V-Motoren mit engem Gabelwinkel, so genannte VR-Motoren, welche normalerweise nur eine Drosselklappe für alle Zylinder aufweisen.
Nach dem Stand der Technik sind zur Durchführung der NO_x-Regeneration bei derartigen Motoren verschiedene Vorrichtungen beziehungsweise Verfahren, beispielsweise aus der DE 100 03 903 A1 , DE 100 18 062 A1 und DE 100 17 386 A1 , bekannt. So beschreibt die DE 100 03 903 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines Mehrzylindermotors mit einer mehrflutigen Abgasreinigungsanlage mit in den Abgassträngen angeordneten NO_x-Speicherkatalysatoren, wobei in Abhängigkeit vom Zustand oder Schadstoffemission der einzelnen den Zylinderbänken zugeordneten Katalysatoren die Betriebsmodi jeder Bank separat einstellbar sind und die Regeneration der Katalysatoren gleichzeitig durchgeführt wird. Auch nach DE 100 18 062 A1 und DE 100 17 386 A1 wird stets die NO_x-Regeneration auf allen Pfaden gleichzeitig begonnen wird und der oder die Pfade mit abgeschlossener NO_x-Regeneration so lange mit Lambda = 1 weiter betrieben werden, bis auch der letzte Pfad seine NO_x-Regeneration beendet hat. Eine Betriebsartenumschaltung für Teile des Motors kann damit vermieden werden, wobei in DE 100 18 062 zudem beschrieben wird, während der Regeneration auftretende Momentensprünge durch zylinderselektive Änderung der Abgasrückführrate zu kompensieren.
Problematisch sind diese Verfahren, wenn bei den Motoren die Abgasrückführung asymmetrisch ist, das heißt, bei denen das zur Rückführung entnommene Abgas eines oder mehrerer Zylinder stärker den Abgasmassenstrom in zumindest einem der Abgaspfade reduziert als in dem oder den anderen Pfaden. In diesem Falle ist bei zumindest einem der Pfade beziehungsweise Abgasstrang mit einer abweichenden NO_x-Einlagerung im Magerbetrieb gegenüber den anderen Pfaden beziehungsweise Abgassträngen zu rechnen. Während der NO_x-Regeneration im Homogenbetrieb weicht die Abgasrückführrate üblicherweise von der Abgasrückführrate im Magerbetrieb ab (normalerweise wird die NO_x-Regeneration ohne AGR gefahren), so dass keine proportionale Änderung der Regenerationszeit zur abweichenden eingelagerten NO_x-Masse zu erwarten ist. Damit kann die Lambda = 1-Wartephase für zumindest einen der Abgaspfade sehr lang werden, was zu höheren Emissionen führen kann, da der Sauerstoffspeicher der Speicherkatalysatoren nach der NO_x-Regeneration vollkommen geleert ist und somit kleine Schwankungen des Lambda-Ist-Wertes (insbesondere ins Fette) aufgrund der fehlenden O₂-Pufferwirkung des NO_x-Speicherkatalysators sich sofort als Schadstoffdurchbruch bemerkbar machen.
Aufgabe der Erfindung ist somit, ein Verfahren zur Durchführung der NO_x-Regeneration bei magerlauffähigen Motoren mit mehrflutigen Abgasreinigungsanlagen, die in den Abgassträngen jeweils zumindest einen NO_x-Speicherkatalysator aufweisen, sowie einen entsprechenden magerlauffähigen Mehrzylindermotor zu schaffen, das beziehungsweise der gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Emissionssicherheit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass eine von einer Motorsteuerung aufgrund einer Zustandsermittlung mindestens eines der NO_x-Speicherkatalysatoren eingeleitete NO_x-Regeneration durchgeführt wird, wobei die NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren zumindest teilweise überlappend erfolgt und der Lambda-Verlauf während der NO_x-Regeneration in jedem Abgasstrang in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführrate in jedem Abgasstrang separat beeinflusst wird.
Vorzugsweise wird das Verfahren bei magerlauffähigen Motoren angewendet, bei denen eine asymmetrische Abgasrückführung gegeben ist.
Vorzugsweise soll die Überlappung der NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren zumindest 50%, bevorzugt zumindest 80% und besonders bevorzugt zumindest 90% sein. Optimal ist die zeitgleiche Durchführung der NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren, das heißt, die Durchführung der NO_x-Regeneration in jedem Abgasstrang wird mit jeweils identischem oder nahezu identischem Start- und Endzeitpunkt durchgeführt wird.
Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch einen magerlauffähigen Mehrzylindermotor mit den im Anspruch 16 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass der Lambda-Verlauf während der NO_x-Regeneration in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführrate in jedem Abgasstrang separat beeinflussbar ist, wobei die Abgasrückführung asymmetrisch ausgebildet sein kann.
Zunächst wird der Abgasrückführungsverlauf während der NO_x-Speicherphase aufgenommen. Dies kann durch Messung des rückgeführten Abgasmassenstromes erfolgen oder durch Modellierung anhand der Erfassung der Stellung einer Abgasrückführungs-Zumessungsvorrichtung (AGR-Ventil), einer Drosselklappenstellung oder eines Saugrohrdruckes sowie weiterer Größen. Diese Verfahren sind bekannt und Stand der Technik. Anhand der rückgeführten Abgasmasse während der Speicherphase kann unter der Annahme, dass die NO_x-Rohkonzentration aller Zylinder gleich ist, auf Unterschiede im NO_x-Rohmassenstrom zwischen den unterschiedlichen Pfaden geschlossen werden. Am Ende einer Speicherphase ist somit durch zeitliche Aufintegration für jeden Abgasstrang separat das NO_x-Speicherniveau oder doch zumindest die während der Speicherphase vom Motor emittierte NO_x-Masse pro Abgaspfad/Abgasstrang bekannt.
Die NO_x-Regeneration wird üblicherweise mit einem relativ niedrigen Lambda-Wert von beispielsweise 0,7 begonnen. Er kann im weiteren Verlauf auf beispielsweise 0,8 angehoben werden. Der Fettbetrieb wird so lange aufrecht erhalten, bis üblicherweise durch eine stromab des NO_x-Speicherkatalysators angeordnete Messvorrichtung (Lambdasonde, NO_x-Sensor) das Ende der NO_x-Regeneration erkannt wird. Die erste Phase mit einem niedrigeren Lambda-Wert dient dazu, den im Katalysator gespeicherten Sauerstoff so schnell wie möglich abzubauen, um während der NO_x-Regeneration keine hohen NO_x-Desorptionspeaks zu bekommen. Dabei wird vorzugsweise für zumindest einen Pfad die Messvorrichtung so angeordnet, dass diese zumindest nahezu ausschließlich mit Abgas dieses Pfades beaufschlagt wird.
Für die Steuerung des Lambda-Wertes in Abhängigkeit des Abgasrückführungsverlaufs zur Durchführung der zeitgleichen NO_x-Regeneration in allen Abgassträngen sind zwei erfindungsgemäße Verfahrensvarianten vorgesehen:
Nach der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Lambda-Wert des mit weniger NO_x beaufschlagten Abgasstranges über den gesamten Verlauf der NO_x-Regeneration proportional zur Minderladung gegenüber dem/den anderen Abgassträngen angehoben.
Ist zum Beispiel in einer 2-flutigen Abgasreinigungsanlage ein erster Abgasstrang in der Magerphase mit einem Anteil z, beispielsweise 25%, weniger NO_x beaufschlagt worden als ein zweiter Abgasstrang, so wird der Lambda-Wert (Lambda_II) für den zweiten Abgasstrang während der NO_x-Regeneration, wie nach dem Stand der Technik üblich, vorgegeben und für den ersten Abgasstrang gemäß der Formel (I) Lamba_I = 1 – [(1 – z)·(1 – Lamba_II)] (I) berechnet. Der erste Abgasstrang wird also z-% weniger fett betrieben als der zweite Abgasstrang, so dass ein zeitgleiches oder nahezu zeitgleiches Ende der NO_x-Regeneration in beiden Abgassträngen erfolgt. Diese Formel unterstellt, dass die Abgasrückführung während der NO_x-Regeneration abgeschaltet ist.
Wird während der NO_x-Regeneration mit einem Anteil y von beispielsweise 10% Abgasrückführung gefahren und dieser Anteil y komplett aus dem ersten Abgasstrang entnommen, so gilt allgemein für einen n-Zylinder-Motor Formel (II):
Mit dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf dem weniger fett betriebenen Pfad eine höhere NO_x-Desorption auftreten, da der noch gespeicherte Sauerstoff weniger schnell verbraucht wird.
Dieses Problem wird mit der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umgangen, bei der eine erste Sauerstoff-Ausräumphase zunächst für alle Abgasstränge mit gleichem Lambda-Wert durchgeführt wird und erst in einer zweiten Phase durch Aufsteuern des Lambda-Wertes im Abgasstrang mit der höchsten NO_x-Belastung auf die oben stehend beschriebene Formel (I) oder (II) übergegangen wird. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, da davon auszugehen ist, dass der Sauerstoffspeicher aller NO_x-Speicherkatalysatoren gleich gefüllt ist.
Für die zweite Phase gilt dann wiederum Formel I: Lamba_I,Phase2 = 1 – [(1 – Z)·(1 – Lamba_II.Phase2)] (I) beziehungsweise allgemein bei AGR-Rate > 0 während der Regeneration und für einen n-Zylinder-Motor Formel (II):
Mit dem zeitgleichen oder nahezu zeitgleichen Ende der NO_x-Regeneration auf allen Pfaden der Abgasreinigungsanlage kann zum einen eine Verkürzung der NO_x-Regenerationszeit und damit eine Verbrauchsminderung sowie andererseits eine Minderung der Emissionen durch kleinere Schadstoffdurchbrüche am Regenerationsende erreicht werden.
Der erfindungsgemäße, magerlauffähige Mehrzylindermotor besitzt – wie bereits ausgeführt – Mittel, mit denen in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführraten separat in den einzelnen Abgassträngen abgasrelevante Maßnahmen durch Beeinflussung der Betriebsparameter des Mehrzylindermotors ergriffen werden können, wobei die Mittel vorzugsweise den Lambda-Verlauf in den Abgassträngen in Abhängigkeit der Abgasrückführraten beeinflussen.
Diese Mittel umfassen zudem ein Steuergerät, das vorzugsweise in ein Motorsteuergerät integriert ist, in dem ein Algorithmus zur koordinierten Steuerung von abgas- und leistungsrelevanter Maßnahmen in digitalisierter Form hinterlegt ist. Ferner sind Mittel zur Aufnahme oder zur Modellierung des rückgeführten Abgasmassenstromes vorgesehen, wobei gegebenenfalls auch Einrichtungen zur Erfassung der Stellung einer Abgasrückführungs-Zumessungsvorrichtung (AGR-Ventil), einer Drossel klappenstellung oder eines Saugrohrdruckes sowie weiterer Größer vorhanden sind. Stromab der Speicherkatalysatoren sind vorzugsweise Mittel zur Erfassung von zumindest einer Komponente des Abgases angeordnet. Die Steuerung und Koordination vorgenannter Mittel und sonstiger üblicher Mittel erfolgt über das Steuergerät beziehungsweise das Motorsteuergerät.
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrzylindermotor handelt es sich um einen Ottomotor, insbesondere einen direkt einspritzenden Ottomotor, oder einen Dieselmotor.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer schematischen Ansicht einen Mehrzylindermotor mit einer doppelsträngigen Abgasreinigungsanlage, bei der jeder Abgasstrang einen NO_x-Speicherkatalysator aufweist;
2 zeitliche Verläufe von Lambda in den beiden Abgassträngen der Abgasreinigungsanlage während der Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren nach einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 zeitliche Verläufe von Lambda in beiden Abgassträngen der Abgasreinigungsanlage während der Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren nach einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 stellt schematisch einen Mehrzylindermotor 10 dar, der beispielsweise ein direkt einspritzender Ottomotor sein kann und dem eine einteilige Sauganlage 12 und eine zweiflutige Abgasreinigungsanlage 14 zugeordnet ist. Zudem verfügt der Mehrzylindermotor 10 über eine – hier nur schematisch dargestellte – Abgasrückführeinrichtung 16 mit einem Abgasrückführungsventil 18 und einer Abgasrückführungsleitung 20, wobei die Abgasrückführeinrichtung 16 derart ausgestaltet ist, dass die Abgasrückführraten in den beiden Abgassträngen 22, 22' der zweiflutigen Abgasreinigungsanlage 14 separat einstellbar sind. Ein erster und ein zweiter Abgasstrang 22, 22' der Abgasreinigungsanlage 14 beinhalten jeweils ein Katalysatorsystem, das einen Vorkatalysator 24, 24' sowie einen NO_x-Speicherkatalysator 26, 26' umfasst. Ferner ist den Abgassträngen 22, 22' üblicherweise eine hier nicht dargestellte Sensorik, mit der die Konzentration einer Schadstoffkomponente oder eine Abgaszusammensetzung ermittelbar ist, sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Steuereinrichtung beziehungsweise Motorsteuerung zur Beeinflussung der Betriebsparameter des Mehrzylindermotors 10 zugeordnet. Die Notwendigkeit einer Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren wird in aus dem Stand der Technik bekannter Art und Weise festgestellt. Der Verlauf der Abgasrückführung wird während der NO_x-Speicherphase aufgenommen. Dies kann durch Messung des rückgeführten Abgasmassenstromes über eine nicht dargestellte Sensorik oder durch Modellierung anhand der Erfassung der Stellung einer Abgasrückführungs-Zumessungsvorrichtung in Form des Abgasrückführungsventils 18, der Stellung einer Drosselklappe 27 in der Sauganlage 12 oder eines Saugrohrdruckes sowie weiterer Größen erfolgen. Anhand der rückgeführten Abgasmasse während der Speicherphase kann auf Unterschiede im NO_x-Rohmassenstrom zwischen den unterschiedlichen Abgassträngen 22, 22' unter der Annahme, dass die NO_x-Rohkonzentration aller Zylinder des Mehrzylindermotors 10 gleich ist, geschlossen werden. Da die Abgasrückführeinrichtung 16 asymmetrisch angeordnet ist, was nicht aus der 1 ersichtlich ist, reduziert das zur Rückführung entnommene Abgas stärker den Abgasmassenstrom in dem ersten Abgasstrang 22 als in dem zweiten Abgasstrang 22, so dass eine abweichende NO_x-Einlagerung im Magerbetrieb des Mehrzylindermotors 10 gegenüber dem zweiten Abgasstrang 22' erfolgt. Am Ende einer Speicherphase ist somit durch zeitliche Aufintegration – wie bereits ausgeführt – für jeden Abgasstrang 22, 22 separat das NO_x-Speicherniveau oder doch zumindest die während der Speicherphase vom Mehrzylindermotor 10 emittierte NO_x-Masse pro Abgasstrang 22, 22' bekannt. Um die Durchführung der NO_x-Regeneration in jedem Abgasstrang 22, 22' separat, jedoch mit jeweils identischem Start- und Endzeitpunkt, in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführrate durchzuführen, wird vorzugsweise der Lambda-Verlauf während der NO_x-Regeneration pfadweise beeinflusst.
In 2 wird der Verlauf von Lambda vor den Vorkatalysatoren 24, 24' während einer Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26' in beiden Abgassträngen 22, 22' dargestellt. Graph 110 zeigt den Verlauf von Lambda im ersten Abgasstrang 22 und Graph 120 im zweiten Abgasstrang 22'. Beide Graphen 110, 120 sind in der mageren Einspeicherungsphase bis zum Zeitpunkt t₁ und nach Abschluss der NO_x-Regeneration zum Zeitpunkt t₂ deckungsgleich. Zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Beladung der NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26' beim Regenerationsvorgang, welche normalerweise eine unterschiedliche Regenerationsdauer zur Folge hätte, wird in beiden Abgassträngen 22, 22' ab dem Zeitpunkt t₁ ein unterschiedliches Lambda eingestellt. Dazu wird der Lambda-Wert des mit weniger NO_x beaufschlagten ersten Abgasstranges 22 proportional zur Minderbeladung um einen Anteil z gegenüber dem zweiten Abgasstrang 22' angehoben. Wird die Anfettungstiefe (entspricht 1 – Lambda bei Lambda < 1) vom zweiten Abgasstrang 22' zu 100% gesetzt und ist die NO_x-Belastung vom ersten Abgasstrang 22 während der Speicherphase um Anteil z in % geringer gewesen als die vom zweiten Abgasstrang 22', so ist die Anfettungstiefe vom ersten Abgasstrang 22 stets um den Anteil z in % geringer als die vom zweiten Abgasstrang 22', unabhängig von der Anfettungstiefe im zweiten Abgasstrang 22'. Aus 2 ist ersichtlich, dass während der NO_x-Regeneration sich die Werte für Lambda vor dem Vorkatalysator 24, 24' um den Anteil z voneinander unterscheiden. Dieser prozentuale Anteil z bleibt während der Gesamtdauer der NO_x-Regeneration konstant. Die NO_x-Regeneration ist in zwei Phasen I, II unterteilt. Die erste Phase I beginnt mit einem niedrigeren Lambda-Wert, der kontinuierlich auf den Lambda-Wert der zweiten Phase II angehoben wird. Diese dient dazu, den in den NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26' gespeicherten Sauerstoff schnell abzubauen. In der zweiten Phase II, die bis zum Abschluss der NO_x-Regeneration andauert, werden die Lambda-Werte konstant gehalten. Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensweise wird erreicht, dass die NO_x-Regenerationen für beide NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26' identisch beziehungsweise nahezu identisch sind.
Eine zweite Verfahrensvariante wird in 3 dargestellt. Analog zu 2 wird der Verlauf von Lambda vor den Vorkatalysatoren 24, 24' während einer NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26' in beiden Abgassträngen 22, 22' dargestellt. Graph 110 zeigt wiederum den Verlauf von Lambda im ersten Abgasstrang 22 und Graph 120 im zweiten Abgasstrang 22'. Die NO_x-Regeneration wird ebenfalls in zwei Phasen I, II unterteilt. In der ersten Phase 1 zum Ausräumen des Sauerstoffes wird zunächst für beide Abgasstränge 22, 22' ein identischer niedriger Lambda-Wert, der kontinuierlich ansteigt, angesetzt und erst in einer zweiten Phase 11 wird das Lambda im ersten Abgasstrang 22 um einen Anteil z erhöht. Hierbei bleiben die Lambda-Werte auf konstantem Niveau. Die erste Phase I dient wiederum dazu, den in den NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26 gespeicherten Sauerstoff so schnell wie möglich abzubauen, um während der NO_x-Regeneration keine hohen NO_x-Desorptionspeaks zu bekommen, wobei bei dieser Verfahrensvariante davon ausgegangen wird, dass der Sauerstoffspeicher beider NO_x-Speicherkatalysatoren 26, 26' gleich gefüllt ist, wodurch sich die identischen Lambda-Werte in beiden Abgassträngen 22, 22' in der ersten Phase I ergeben.
Bezugszeichenliste

10: Mehrzylindermotor
12: Sauganlage
14: Abgasreinigungsanlage
16: Abgasrückführeinrichtung
18: Abgasrückführungsventil
20: Abgasrückführungsleitung
22, 22': erster und zweiter Abgasstrang
24, 24: Vorkatalysatoren
26, 26': NO_x-Speicherkatalysatoren
27: Drosselklappe
110: Verlauf von Lambda im ersten Abgasstrang
120: Verlauf von Lambda im zweiten Abgasstrang
I, II: Phase der NO_x-Regeneration
z: Anteil
t_n: Zeitpunkte

Claims

Verfahren zur Durchführung einer NO_x-Regeneration bei einem magerlauffähigen Mehrzylindermotor (10) mit mehrflutiger Abgasreinigungsanlage (14), die wenigstens zwei Abgasstränge mit jeweils zumindest einem NO_x-Speicherkatalysator (26, 26') aufweist, wobei während einer von einer Motorsteuerung auf Grund einer Zustandsermittlung mindestens eines der NO_x-Speicherkatalysatoren (26, 26') eingeleiteten NOx-Regeneration die NOx-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren (26, 26') zumindest teilweise überlappend erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Verlauf während der NO_x-Regeneration in jedem Abgasstrang (22, 22') in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführrate in jedem Abgasstrang (22, 22') separat beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren (26, 26') zumindest zu 50% überlappend erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren (26, 26') zumindest zu 80% überlappend erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren (26, 26') zumindest zu 90% überlappend erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung der NO_x-Regeneration der NO_x-Speicherkatalysatoren (26, 26') vollständig überlappend erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass eine Abgasrückführung asymmetrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Abgasrückführraten durch Messung des rückgeführten Abgasmassenstromes aufgenommen oder durch Modellierung anhand der Erfassung der Stellung einer Abgasrückführungs-Zumessungsvorrichtung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsanlage (14) zwei Abgasstränge (22, 22') aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wert des oder der mit weniger NO_x beaufschlagten Abgasstranges (22) beziehungsweise Abgasstränge proportional zur Minderladung gegenüber dem oder den mit mehr NO_x beaufschlagten anderen Abgasstrang (22') beziehungsweise Abgassträngen angehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der NO_x-Regeneration eine Sauerstoff-Ausräumphase für alle Abgasstränge (22, 22') durchgeführt wird und anschließend mit höherem Lambda-Wert in einer zweiten Phase (II) die NO_x-Regeneration abgeschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der NO_x-Regeneration eine Sauerstoff-Ausräumphase für alle Abgasstränge (22, 22') mit gleichem Lambda-Wert durchgeführt wird und anschließend in einer zweiten Phase (II) der Lambda-Wert des oder der mit weniger NO_x beaufschlagten Abgasstranges (22) beziehungsweise Abgasstränge proportional zur Minderladung gegenüber dem oder den mit mehr NO_x beaufschlagten anderen Abgasstrang (22') beziehungsweise Abgassträngen angehoben wird, wobei die Lambda-Werte in der zweiten Phase (II) höher sind als in der ersten Phase (I).
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass vom Beginn bis zum Ende der Sauerstoff-Ausräumphase der beziehungsweise die Lambda-Werte kontinuierlich angehoben werden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ende der Sauerstoff-Ausräumphase der Lambda-Wert mit dem Lambda-Wert identisch ist, mit dem in der zweiten Phase (II) der oder die mit mehr NO_x beaufschlagten Abgasstränge (22') beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung des Lambda-Wertes gemäß Formel (I) Lamba_I = 1 – [(1 – Z)·(1 – Lamba_II)] (I) erfolgt, wobei Lamba_I für den angehobenen Lambda-Wert, Lamba_II für den Lambda-Wert für den Abgasstrang (22') oder die Abgasstränge mit der höheren NO_x-Beaufschlagung und z für den Anteil der Minderladung steht und wobei keine Abgasrückführung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet dass die Anhebung des Lambda-Wertes gemäß Formel (II)
erfolgt, wobei Lamba_I für den angehobenen Lambda-Wert, Lamba_II für den Lambda-Wert für den Abgasstrang (22') oder die Abgasstränge mit der höheren NO_x-Beaufschlagung, z für den Anteil der Minderladung und y für einen Anteil Abgasrückführung, der aus dem oder den mit weniger NO_x beaufschlagten Abgasstrang (22) beziehungsweise Abgassträngen entnommen wird, und n für die Anzahl der Zylinder des Mehrzylindermotors (10) steht.
Magerlauffähiger Mehrzylindermotor (10) für Kraftfahrzeuge mit einer mehrflutigen Abgasreinigungsanlage (14), die wenigstens zwei Abgasstränge mit jeweils zumindest einem NO_x-Speicherkatalysator aufweist, wobei der Mehrzylindermotor (10) Mittel besitzt, die eingerichtet sind, um in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführraten in den einzelnen Abgassträngen (22, 22') zumindest während der Durchführung der NO_x-Regeneration abgasrelevante Maßnahmen durch Beeinflussung der Betriebsparameter des Mehrzylindermotors (10) zu ergreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Verlauf während der NO_x-Regeneration in Abhängigkeit der während der Speicher- und/oder Regenerationsphase gegebenen Abgasrückführrate in jedem Abgasstrang (22, 22') separat beeinflussbar ist.
Magerlauffähiger Mehrzylindermotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführung asymmetrisch ausgebildet ist.
Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet dass die Mittel ein Steuergerät umfassen, in dem ein Algorithmus zur koordinierten Steuerung von abgas- und leistungsrelevanter Maßnahmen in digitalisierter Form hinterlegt ist.
Mehrzylindermotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät in einem Motorsteuergerät integriert ist.
Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 16 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrzylindermotor (10) ein Ottomotor, insbesondere ein direkt einspritzender Ottomotor, oder ein Dieselmotor ist.