DE10349855B4

DE10349855B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Katalysators

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Publication number: DE10349855B4
Application number: DE10349855A
Authority: DE
Inventors: Matthias Holz; Thomas Emmenthal; Dr. Zillmer Michael; Dr. Philipp Kai
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: DE10349855A1

Abstract

Verfahren zur Entschwefelung mindestens eines in einem Abgaskanal (28) einer Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten Katalysators (34), wobei nach Erreichen einer Entschwefelungstemperatur des zu entschwefelnden Katalysators (34) dieser alternierend mit einem überstöchiometrischen Abgas bei einem mageren Abgasgesamtlambda λM Σ > 1 und mit einem unterstöchiometrischen Abgas bei einem fetten Abgasgesamtlambda λF Σ < 1 beaufschlagt wird, wobei das angeforderte magere und fette Abgasgesamtlambda (λM Σ) und (λF Σ) jeweils durch eine gegenläufige Lambdavertrimmung einzelner Zylinder (12, 14, 16, 18) der Verbrennungskraftmaschine (10) erzeugt wird, wobei mindestens eine erste Zylindergruppe, umfassend zumindest einen Zylinder (12, 14, 16, 18), mit einem gegenüber dem aktuell angeforderten Abgasgesamtlambda (λF Σ, λM Σ) magereren Luft-Kraftstoff-Gemisch und mindestens eine zweite Zylindergruppe, umfassend zumindest einen Zylinder (12, 14, 16, 18), mit einem gegenüber dem aktuell angeforderten Abgasgesamtlambda (λF Σ, λM Σ) fetteren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird und ein Abgasteilstrom der mindestens einen ersten Zylindergruppe und ein Abgasteilstrom der mindestens einen zweiten Zylindergruppe stromauf des mindestens einen zu entschwefelnden Katalysators (34) zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass während der Entschwefelung eine der folgenden Maßnahmen (a), (b) oder (c) durchgeführt wird: (a) Betrieben der mindestens einen ersten Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten mageren Einzellambda (λM) mit λM > λM Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten, fetten Einzellambda (λF1) und einem zweiten, fetten, stöchiometrischen oder mageren Einzellambda (λF2) mit λF1 < λF2 und λF1 < λF Σ; (b) Betreiben der mindestens einen ersten Zylindergruppe mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten, mageren, stöchiometrischen oder fetten Einzellambda (λM1) und einem zweiten, mageren Einzellambda (λM2) mit λM1 < λM2 und λM2 > λM Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten fetten Einzellambda (λF) mit λF < λF; ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entschwefelung mindestens eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysators, insbesondere eines NO_x-Speicherkatalysators.
Bekannte zur Abgasreinigung eingesetzte Katalysatorsysteme umfassen häufig einen motornah angeordneten, kleinvolumigen Vorkatalysator und einen in einem Abgasweg weiter stromab angeordneten, größeren Hauptkatalysator. Abhängig von einem Motortyp können die Katalysatorkomponenten dabei als Oxidationskatalysatoren zur Konvertierung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO ausgestaltet sein, als Reduktionskatalysatoren zur Reduzierung von Stickoxiden NO_x oder als 3-Wege-Katalysatoren, welche die genannten oxidativen und reduktiven Konvertierungen gleichzeitig fördern. Im Falle magerlauffähiger Verbrennungskraftmaschinen kann der Hauptkatalysator zusätzlich mit einer NO_x-Speicherkomponente ausgestattet sein, der in mageren Betriebsphasen, in denen die Verbrennungskraftmaschine mit einem sauerstoffreichen Luft-Kraftstoff-Gemisch mit λ > 1 beaufschlagt wird, einen Überschuss an Stickoxiden NO_x einspeichert, um diese in fetten Betriebsintervallen wieder freizusetzen und zu reduzieren. Derartige Katalysatoren werden auch als NO_x-Speicherkatalysatoren bezeichnet.
Ein in der Abgasreinigung bekanntes Problem stellt in Kraftstoffen enthaltener Schwefel dar, der im Verbrennungsprozess nahezu vollständig zu Schwefeldioxid SO₂ verbrannt wird und sich in unterschiedlichen Formen an den verschiedenen Komponenten des Katalysatorsystems einlagert. Dieses Problem betrifft besonders NO_x-Speicherkomponenten von NO_x-Speicherkatalysatoren, die SO₂ bei magerem Verbrennungsluftverhältnis mit einem nahezu 100%igen Einlagerungswirkungsgrad vorrangig in Form von Sulfat SO₄ ^2– speichern. Die Folge ist eine schleichende Abnahme der NO_x-Speicherfähigkeit des Speicherkatalysators (Schwefelvergiftung), welche die Entwicklung verschiedener Entschwefelungsverfahren für NO_x-Speicherkatalysatoren notwendig gemacht hat. Auch bei Verwendung so genannten schwefelfreien Kraftstoffs findet eine – wenn auch verlangsamte – Verschwefelung der Katalysatoren statt, da auch dieser Kraftstoff noch Schwefelgehalte von bis zu 10 ppm aufweist und zudem auch Schwefelanteile aus dem verwendeten Schmieröl zu einer gewissen Verschwefelung führen.
Zur Entschwefelung wird der Katalysator grundsätzlich bei Entschwefelungstemperaturen des Katalysators von mindestens 600 bis 650°C mit einer zumindest zeitweise fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt, um das eingespeicherte Sulfat zu desorbieren und hauptsächlich zu SO₂ zu reduzieren. Wird das Fahrzeug im Teil- oder Hochlastgebiet bei höheren Drehzahlen und Motorlasten, beispielsweise auf Landstraßen oder Autobahnen, betrieben, können sich die genannten Entschwefelungsparameter. Insbesondere die Entschwefelungstemperatur, spontan einstellen, wodurch der Schwefel im normalen Fahrbetrieb wieder ausgetragen wird (passive Entschwefelung). Wird das Fahrzeug dagegen über längere Strecken im Schwachlastgebiet betrieben, liegen die Temperaturen im Katalysator in der Regel unterhalb der Entschwefelungstemperatur, weshalb hier eine aktiv eingeleitete Entschwefelung erforderlich werden kann. In diesem Fall sind zum Erreichen ausreichend hoher Katalysatortemperaturen spezielle Katalysatorheizmaßnahmen erforderlich, wie Zündwinkelspätverstellung, Mehrfacheinspritzung bei Direkteinspritzern oder Lambdasplit (bankselektive Lambdavertrimmung). Nach Erreichen der Entschwefelungstemperatur müssen die Heizmaßnahmen teilweise aufrechterhalten werden, um die Katalysatortemperatur auf dem erforderlichen Niveau zu halten.
Um wähnend der Entschwefelung eine unerwünschte Bildung von Schwefelwasserstoff H₂S zu unterdrücken, beschreiben die DE 198 27 195 A und die DE 198 49 082 A eine alternierende Beaufschlagung des Katalysators in Magerintervallen mit einem überstöchiometrischen Abgas mit einer Lambdamagervorgebe großer eins und in Fettintervallen mit einem unterstöchiometrischen Abgas mit einer Lambdafettvorgabe kleiner eins. Darüber hinaus ist bekannt, die Umschaltung zwischen den Mager- und Fettintervallen geregelt durchzuführen, wobei die Umschaltung in das Magerintervall erfolgt, sobald stromab des Katalysators ein fettes Abgaslambda gemessen wird, und die Umschaltung in das Fettintervall bei Messung eines mageren Lambdawertes.
Die nachveröffentlichte DE 103 47 446 A1 offenbart eine zweiflutige Abgasanlage mit zwei Vorkatalysatoren und einem gemeinsamen nachgeschalteten NO_x-Speicherkatalysator. Zur Entschwefelung desselben wird ein Teil der Zylinder zwischen zwei Mager-Lambdawerten alternierend betrieben und der andere Teil der Zylinder zwischen zwei fetten Lambdawerten alternierend betrieben. Vor dem Speicherkatalysator resultiert ein Abgasgesamt-Lambda, welches zwischen einem mageren und einem fetten Lambdawert alterniert.
Sowohl die Heizmaßnahmen als auch die fette Katalysatorbeaufschlagung sind jedoch mit einem Kraftstoffmehrverbrauch verbunden, weshalb effektivere Verfahren angestrebt werden, sowohl um Katalysatoren möglichst schnell aufzuheizen und die Katalysatortemperatur zu halten als auch um die Entschwefelung zu beschleunigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Entschwefelungsverfahren unter alternierender Abgasbeaufschlagung des Katalysators dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein zur Warmhaltung des Katalysators bei der Entschwefelungstemperatur während der Entschwefelung erforderlicher Kraftstoffverbrauch verringert wird. Es soll ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Merkmalen gelöst. Es ist vorgesehen, dass das für die alternierende Abgasbeaufschlagung des Katalysators angeforderte magere und fette Gesamtlambda (λ_M ^Σ) und (λ_F ^Σ) jeweils durch eine gegenläufige Lambdavertrimmung einzelner Zylinder der Verbrennungskraftmaschine, das heißt einem Lambdasplit, erzeugt wird. Dabei wird mindestens eine erste Zylindergruppe, die mindestens einen Zylinder umfasst, mit einem gegenüber dem angeforderten Abgasgesamtlambda (λ_F ^Σ, λ_M ^Σ) magereren Luft-Kraftstoff-Gemisch und mindestens eine zweite Zylindergruppe, die ebenfalls zumindest einen Zylinder umfasst, mit einem gegenüber dem angeforderten Abgasgesamtlambda (λ_F ^Σ, λ_M ^Σ) fetteren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben. Ein die mindestens eine erste Zylindergruppe verlassender Abgasteilstrom und ein die mindestens eine zweite Zylindergruppe verlassender Abgasteilstrom werden stromauf des mindestens einen zu entschwefelnden Katalysators zusammengeführt. Durch Betreiben der einzelnen Zylinder beziehungsweise Zylindergruppen mit unterschiedlichen Lambdawerten, insbesondere derart, dass die erste Zylindergruppe bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, während die zweite Zylindergruppe in einem fetten Betriebsmodus gefahren wird, werden getrennte Abgastellströme erzeugt, die einerseits einen hohen Reduktionsmittelsanteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC, Kohlenmonoxid CO und Wasserstoff H₂ aufweisen und andererseits einen hohen Oxidationsmittelanteil an Sauerstoff O₂ und Stickoxiden NO_x. Durch die örtliche Trennung der Reduktions- und der Oxidationsmittelanteile kommt es an einem dem zu entschwefelnden Katalysator eventuell vorgeschalteten Vorkatalysator, insbesondere einem 3-Wege-Katalysator, zu keinem nennenswerten katalytischen Umsatz. Die katalytische Umsetzung findet vielmehr erst im zusammengeführten Gesamtabgas am zu entschwefelnden Katalysator statt, so dass es hier aufgrund der Exothermie der katalytischen Reaktionen zu einer Wärmefreisetzung und Aufheizung des Katalysators kommt. Diese Wärme deckt zumindest einen Teil des zur Warmhaltung des Katalysators auf der Entschwefelungstemperatur erforderlichen Energiebedarfs ab, so dass weitere temperaturerhaltende und damit kraftstoffzehrende Maßnahmen weitgehend entbehrlich sind. Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren somit kraftstoffsparend durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß wird während der Entschwefelung eine der folgenden Maßnahmen (a), (b) oder (c) durchgeführt.

(a) Betreiben der mindestens einen ersten Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten mageren Einzellambda (λ_M) mit λ_M > λ_F ^Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten, fetten Einzellambda (λ_F1) und einem zweiten, fetten, stöchiometrischen oder mageren (vorzugsweise fetten) Einzellambda (λ_F2) mit λ_F1 < λ_F2 und λ_F1 < λ_F ^Σ;
(b) Betreiben der mindestens einen ersten Zylindergruppe mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten, mageren, stöchiometrischen oder fetten (vorzugsweise mageren) Einzellambda (λ_M1) und einem zweiten, mageren Einzellambda (λ_M2) mit λ_M1 < λ_M2 und λ_M2 > λ_M ^Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten fetten Einzellambda (λ_F) mit λ_F < λ_F;
(c) Betreiben der mindestens einen ersten Zylindergruppe alternierend mit einem ersten fetten Einzellambda (λ_F1) mit λ_F1 < λ_F ^Σ und einem zweiten mageren Einzellambda (λ_M2) mit λ_M2 > λ_F ^Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe alternierend mit einem ersten mageren Einzellambda (λ_M1) und einem zweiten fetten Einzellambda (λ_F2) mit λ_M1 < λ_M2 und λ_F1 < λ_F2, wobei eine Umschaltung der mindestens einen ersten Zylindergruppe zwischen λ_F1 und λ_M1 und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe zwischen (λ_F2) und (λ_M2) zumindest annähernd zeitgleich und einander entgegengerichtet erfolgt.

Da gemäß Variante (c) jede der Zylindergruppen abwechselnd überstöchiometrisch und unterstöchiometrisch betrieben wird, sollte In diesem Fall die Umschaltung der einzelnen Zylinder zwischen den Einzellambdas erst erfolgen, nachdem gegebenenfalls die dem zu entschwefelnden Katalysator vorgeschalteten Vorkatalysatoren vollständig von überstöchiometrischem beziehungsweise unterstöchiometrischem Abgas durchströmt sind. Auf diese Weise lässt sich eine unerwünschte Aufheizung der Vorkatalysatoren begrenzen.
Grundsätzlich kann die Länge der Mager- und Fettintervalle fest vorgegeben werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft vorgesehen, die Umschaltung der mindestens einen ersten und/oder der mindestens einen zweiten Zylindergruppe zwischen den Einzelzylinderlambdas dann durchzuführen, sobald stromab des mindestens einen zu entschwefelnden Katalysators ein entsprechender Lambdasprung oder ein Erreichen einer vorgegebenen Lambdaschwelle registriert wird. Beispielsweise erfolgt eine Umschaltung von fett nach mager, wenn mittels einer sauerstoffsensitiven Messeinrichtung stromab des zu entschwefelnden Katalysators der Lambdasprung des Abgases von fett nach mager gemessen wird beziehungsweise wenn erstmalig λ ≤ 1 registriert wird. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte Schadstoffdurchbrüche während der Entschwefelung wirkungsvoll unterdrücken. Zudem kann so der Bildung von giftigen und geruchsbelästigenden Intermediaten des Schwefels, wie H₂S oder COS entgegengewirkt werden. Die Umschaltung von mager nach fett kann ebenfalls anhand des Lambdasignals stromab des NO_x-Speicherkatalysators gesteuert werden.
Der erfindungsgemäß betriebene Entschwefelungsaustrag kann besonders vorteilhaft mit einer vorgeschalteten Aufheizphase des Katalysators kombiniert werden, bei der ebenfalls eine gegenläufige Lambdavertrimmung einzelner Zylinder dergestalt durchgeführt wird, dass die mindestens eine erste Zylindergruppe mit einem überstöchiometrischen Lambdawert mit λ > 1 und die mindestens eine zweite Zylindergruppe mit einem unterstöchiometrischen Lambdawert mit λ < 1 betrieben wird. Dieses chemische Aufheizverfahren, bei dem der Katalysator aufgrund des Schadstoffeintrags und seiner exothermen Konvertierung erwärmt wird, kann gegebenenfalls mit thermischen Aufheizverfahren, insbesondere Zündwinkelspätverstellung und/oder Mehrfacheinspritzung, bei welcher innerhalb eines Arbeitsspiels eines Zylinders eine mehrfache Kraftstoffeinspritzung erfolgt, kombiniert werden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer vorteilhaften Aufheizphase ist in der älteren Patentanmeldung DE 103 10 024.5 beschrieben.
Wie bereits beschrieben, kann – bei geeigneten Einzellambdas – bereits durch die zylinderselektive Lambdavertrimmung der Zylinder eine ausreichende Wärmefreisetzung im zu entschwefelnden Katalysator erzielt werden, um diesen auf der erforderlichen Entschwefelungstemperatur zu halten. Reicht die durch den Lambdasplit erzeugte Wärmefreisetzung am Katalysator nicht zur Temperaturerhaltung aus, kann während der alternierenden Abgasbeaufschlagung eine zusätzliche Heizmaßnahme, insbesondere eine Zündwinkelspätverstellung, durchgeführt werden. Diese kann in der Regel jedoch geringer ausfallen als bei Entschwefelungsverfahren ohne gegenläufige Zylindervertrimmung. Die Zündwinkelspätverstellung kann alternativ oder zusätzlich auch so erfolgen, dass sie der Drehmomentstabilisierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Zylinderfüllung dient.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysators umfasst Mittel, die zur Ausführung des Verfahrens zur Steuerung der Entschwefelung eingerichtet sind. Diese Mittel können insbesondere einen Programmalgorithmus zur Steuerung der Entschwefelung in der beschriebenen Weise umfassen, der in einer Motorsteuerung hinterlegt sein kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbelspielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Verbrennungskraftmaschine mit nachgeschalteter Abgasanlage gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung;
2 Temperaturverläufe von Vorkatalysator und NO_x-Speicherkatalysator sowie Lambda- und Zündwinkelverläufe während einer Entschwefelung gemäß Stand der Technik;
3 Temperaturverläufe von Vor- und NO_x-Speicherkatalysator sowie Lambda- und Zündwinkelverläufe während einer Entschwefelung gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
4 Temperaturverläufe von Vor- und NO_x-Speicherkatalysator sowie Lambda- und Zündwinkelverläufe während einer Entschwefelung gemäß einer nicht von der vorliegenden umfassten Ausgestaltung und
5 Temperaturverläufe von Vor- und NO_x-Speicherkatalysator sowie Lambda- und Zündwinkelverläufe während einer Entschwefelung gemäß einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 in 1 handelt es sich um einen magerlauffähigen Ottomotor, der vorzugsweise mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung ausgestattet ist und dadurch schichtladefähig und zylinderselektiv steuerbar ist. Der Motor 10 umfasst beispielsweise vier Zylinder 12, 14, 16, 18. Ein die Verbrennungskraftmaschine 10 verlassendes Abgas wird in einer abschnittsweise getrennt verlaufenden. Insgesamt mit 20 bezeichneten Abgasanlage nachbehandelt. Insbesondere werden in einem ersten Abschnitt der Abgasanlage 20 die Abgase der Zylinder 12 und 14 in einer Abgasleitung 22 und die Abgase der Zylinder 16 und 18 in einer getrennten Abgasleitung 24 geführt. Beide Abgastellströme werden an einer Verbindungsstelle 26 in einen gemeinsamen Abgaskanal 28 zusammengeführt.
Die zusammengefassten Zylinder 12 und 14 sowie die zusammengefassten Zylinder 16 und 18 werden nachfolgend als erste Zylindergruppe beziehungsweise zweite Zylindergruppe bezeichnet. Abhängig von einer Motorbauart, insbesondere von einer Anzahl der Zylinder und einer Anzahl der Zylinderbänke, können auch andere Aufteilungen in Zylindergruppen vorgenommen werden. Insbesondere können auch mehr als zwei Zylindergruppen mit in eigenen Abgasteilleitungen geführten Abgasteilströmen vorhanden sein, beispielsweise vier Gruppen bei vier Zylinderbänken, oder Zylindergruppen mit unterschiedlicher Zylinderzahl.
Jede der getrennten Abgasleitungen 22, 24 weist einen motornah angeordneten Vorkatalysator 30, 32 auf. Die Vorkatalysatoren 30 und 32 sind insbesondere 3-Wege-Katalysatoren, die im stöchiometrischen Abgas bei λ = 1 eine annähernd vollständige Konvertierung der Abgasbestandteile HC, CO und NO_x bewirken. Stromabwärts der Verbindungsstelle 26 ist in dem gemeinsamen Abgaskanal 28, insbesondere an einer motorfernen Unterbodenposition des Fahrzeuges, ein NO_x-Speicherkatalysator 34 angeordnet. Unter einem NO_x-Speicherkatalysator 34 wird zur Abgrenzung von einem 3-Wege-Katalysator hier eine Vorrichtung verstanden, die im Frischzustand (ungebraucht, aber nach Konditionierung von 4 Stunden bei 650 ±30°C mittlerer Katalysatortemperatur und λ = 1 ±0,03 mit höchstens 1,6% O₂ im zuströmenden Gas mit Raumgeschwindigkeit 20.000 ±5.000 h^–1) bei 350 ±20°C mittlerer Katalysatortemperatur – unmittelbar nach einer Regenerationsphase von mindestens 60 Sekunden mit λ < 0,9 – bei einer Raumgeschwindigkeit von 40.000 ±20.000 h^–1 bei λ = 2,2 ±0,2, einer HC-Eingangskonzentration unter 100 ppm HC3 und einer NO_x-Eingangskonzentration von 250 – 600 ppm nach Einlagerung einer NO₂-Masse von 500 mg/l Katalysatorvolumen einen NO_x-Speicherwirkungsgrad von mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95%, aufweist.
Infolge schwefelhaltigen Kraftstoffes wird der NO_x-Speicherkatalysator 34 zunehmend durch in Form von Sulfaten eingelagertem SO_x verschwefeit, wodurch seine NO_x-Speicherkapazität zunehmend sinkt. Daher ist von Zeit zu Zeit eine Entschwefelung des NO_x-Speicherkatalysators 34 erforderlich, wofür Katalysatortemperaturen von mindestens 620°C, vorzugsweise von mindestens 650°C, erforderlich sind. Werden diese Temperaturen im Fahrbetrieb über lange Strecken nicht erreicht, sind gezielte Heizmaßnahmen zur Erhöhung der Katalysatortemperatur mit anschließender Beaufschlagung des Katalysators 34 mit einer zumindest zeitweise fetten Abgasatmosphäre unumgänglich.
Neben dem Katalysatorsystem 30, 32, 34 beherbergt die Abgasanlage 20 üblicherweise verschiedene, im Einzelnen nicht gezeigte Gas- und/oder Temperatursensoren zur Regelung des Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine 10. Dargestellt sind hier lediglich Lambdasonden 36 und 38, die motornah jeweils stromauf der Vorkatalysatoren 30 beziehungsweise 32 angeordnet sind und der Lambdaregelung der Verbrennungskraftmaschine 10 dienen, das heißt der Einstellung eines zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches gemäß einer Lambdavorgabe. Stromab des NO_x-Speicherkatalysators 34 ist eine weitere sauerstoffempfindliche Messeinrichtung 40 installiert, die beispielsweise ein NO_x-Sensor sein kann, welcher mit einer Lambdamessfunktion ausgestattet ist, oder ebenfalls eine Lambdasonde. Die Gassensoren 36, 38 und 40 übermitteln von einem Sauerstoffanteil des Abgases abhängige Signale an eine Motorsteuerung 42, in welcher die Signals digitalisiert und weiterverarbeitet werden, insbesondere ordnet die Motorsteuerung 42 den Sensorsignalen anhand von abgespeicherten Kennlinien einen Sauerstoffanteil des Abgases zu.
Die Motorsteuerung 42 erhält außerdem über im Einzelnen nicht dargestellte Sensoren und dergleichen Informationen über verschiedene Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 10 und des nicht dargestellten Fahrzeuges. Insbesondere gehen Parameter, wie Motordrehzahl und Motorlast, in die Motorsteuerung 42 ein. in Abhängigkeit von diesen Parametern steuert die Motorsteuerung 42 den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 10. Beispielsweise steuert sie In Abhängigkeit von der Motorlast einen der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführten Luftmassenstrom, Kraftstoffmenge, Zündwinkel, Ventilöffnungszeiten und dergleichen, wobei die Motorsteuerung 42 auf abgespeicherte Kennfelder und Steuerungsalgorithmen zugreift.
Die Motorsteuerung 42 umfasst insbesondere einen gespeicherten Algorithmus zur Durchführung eines Verfahrens zur Entschwefelung des NO_x-Speicherkatalysators 34, welches anhand der folgenden Figuren näher erläutert ist.
2 zeigt Verläufe verschiedener Mess- und Kenngrößen der Verbrennungskraftmaschine 10 beziehungsweise der Abgasanlage 20 gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Entschwefelungsverfahren. Dabei ist insbesondere die Aufheizung des NO_x-Speicherkatalysators 34 aus der älteren deutschen Patentanmeldung DE 103 10 024.5 bekannt.
In der 2 kennzeichnet die Kurve 100 den Verlauf der Temperatur T_VK der Vorkatalysatoren 30, 32. Da beide Vorkatalysatoren 30, 32 sich im Wesentlichen gleich verhalten, ist nur ein Temperaturverlauf 100 dargestellt. Darunter zeigt Kurve 102 den Verlauf der Katalysatortemperatur T_HK des NO_x-Speicherkatalysators 34. Die Kurven 104 und 106 stellen den Verlauf der motorisch eingestellten Einzellambdas der ersten beziehungsweise zweiten Zylindergruppe dar, das heißt das Abgaslambda in den Abgasteilleitungen 22 beziehungsweise 24 stromauf der Vorkatalysatoren 30 beziehungsweise 32. Darunter zeigt Kurve 108 den Verlauf des Abgasgesamtlambdas nach Vermischen der Abgasteilströme stromauf des NO_x-Speicherkatalysators 34. Schließlich ist mit Kurve 110 der Zündzeitpunkt α in bezug zu dem oberen Totpunkt OT der Zylinder 12 bis 18 während der Entschwefelung dargestellt.
Nach Erkennung einer Entschwefelungsnotwendigkeit beginnt zum Zeitpunkt t₁ zunächst eine Aufheizphase zur Erwärmung des NO_x-Speicherkatalysators 34 auf eine Temperatur, die mindestens einer Entschwefelungstemperatur T_DeSu entspricht. Hierbei werden die Zylinder 12, 14 der ersten Zylindergruppe überstöchiometrisch bei einem Verbrennungslambda > 1 (Graph 104) und die Zylinder 16, 18 der zweiten Zylindergruppe unterstöchiometrisch bei λ < 1 (Graph 106) betrieben. Dabei werden die Einzellambdawerte der beiden Abgasteilströme so geregelt, dass sich nach ihrer Vermischung das gewünschte Abgasgesamtlambda, insbesondere ein Lambdawert im Bereich von 0,96 bis 1,04, vorzugsweise von 0,98 bis 1,02 und besonders bevorzugt von 0,995 bis 1,005, einstellt. Aufgrund der nicht stöchiometrischen Zusammensetzung beider Abgasteilströme findet an beiden Vorkatalysatoren 30, 32 keine nennenswerte Konvertierungsreaktion statt und infolge der ausbleibenden Exothermie zunächst praktisch keinerlei Aufheizung der Vorkatalysatoren 30, 32 (Graph 100). Im Falle der unterstöchiometrisch beaufschlagten Zylinder 16, 18 (Graph 106) begrenzt die nur geringe O₂-Konzentration des Abgasteilstroms die Umsetzung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC, Kohlenmonoxid CO und Wasserstoff H₂. Andererseits fehlen genau diese brennbaren Abgasbestandteile beziehungsweise liegen in nur vergleichsweise geringer Konzentration seitens der überstöchiometrisch betriebenen Zylinder 12, 14 (Graph 104) vor. In keinem Fall kommt es zu einem nennenswerten katalytischen Umsatz an den Vorkatalysatoren 30, 32, so dass ihre Temperaturen durch diese chemische Heizmaßnahme der Lambdavertrimmung praktisch unbeeinflusst bleiben und weiterhin deutlich unterhalb der zulässigen Maximaltemperatur T_max liegen (Graph 100).
Andererseits wird durch die Vermischung der Abgasteilströme an der Verbindungsstelle 26 vor dem Hauptkatalysator 34 ein Abgas mit hohem chemischen Energiegehalt bereitgestellt.
Bei der nun am NO_x-Speicherkatalysator 34 stattfindenden Konvertierungsreaktion der Reduktionsmittel HC, CO und H₂ mit den Oxidationsmitteln O₂ und NO_x kommt es zur Freisetzung einer starken Reaktionsenthalpie und einer schnellen Aufheizung des Speicherkatalysators 34, der sehr schnell seine Mindestentschwefelungstemperatur T_DeSu erreicht (Graph 102). Während der Aufheizung bis zum Erreichen der Mindestentschwefelungstemperatur T_DeSu wird das Abgasgesamtlambda stromauf des NO_x-Speicherkatalysators 34 vorteilhafterweise leicht überstöchiometrisch (λ > 1) gehalten, um eine vorzeitige und unerwünschte Desorption von H₂S zu unterdrücken (vergleiche Abgasgesamtlambda 108). Die Höhe der chemisch gebundenen Energie, das heißt des chemischen Energieeintrags, und damit auch der Exothermie im Hauptkatalysator 34 lässt sich durch die Differenz der Lambdawerte beider Bänke beeinflusse. Da durch den Lambdasplit die Vorkatalysatoren 30, 32 und die Abgasrohre 22, 24, 28 nicht aufgeheizt werden müssen, kann im Vergleich zu einer reinen Zündwinkelspätverstellung eine erheblich schnellere Erwärmung des Speicherkatalysators 34 erzielt werden.
Gleichzeitig mit Beginn der zylinderselektiven Lambdavertrimmung zum Zeitpunkt t₁ setzt eine kontinuierliche Verschiebung des Zündwinkels α ein, der beginnend von einem Zündwinkel vor OT beispielsweise linear bis zu einem sehr späten Zündwinkel nach OT verschoben wird (Graph 110). Infolge der Spätzündung kommt es zu einer Wirkungsgradminderung der Verbrennung und zu einem Anstieg der Abgastemperatur, die zunächst zu einer Erwärmung der Vorkatalysatoren 30, 32 (Graph 100) sowie der Abgasleitungen 22, 24 und 28 führt. Im Falle einer Anwendung der Zündwinkelspätverstellung als einzige Heizmaßnahme, das heißt ohne Lambdasplit der einzelnen Zylinder, würde die Aufheizung des NO_x-Speicherkatalysators 34 aufgrund der thermischen Trägheit der Abgasrohre sowie der Wärmeverluste über die Abgaslaufstrecke erst mit einer erheblichen Zeitverzögerung gegenüber dem Vorkatalysator stattfinden.
Sobald der Hauptkatalysator 34 die Mindestentschwefelungstemperatur T_DeSu erreicht hat, erfolgt der eigentliche Schwefelaustrag aus dem Speicherkatalysator 34, wofür zum Zeitpunkt t₂ ein alternierender Mager-Fett-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 erfolgt. Dafür werden gemäß des in 2 dargestellten Standes der Technik alle Zylinder 12 bis 18 ohne Vertrimmung mit einheitlichen Lambdavorgaben betrieben. Wie dargestellt, werden sowohl die Zylinder 12, 14 der ersten Zylindergruppe als auch die Zylinder 16, 18 der zweiten Zylindergruppe wechselweise mit einem mageren Einzellambda λ_M und einem fetten Einzellambda λ_F betrieben (Graph 104, 106). Infolge der übereinstimmenden Einzellambdas der Abgasteilströme in den Abgasleitungen 22, 24 ergeben sich nach Vermischen der Abgasteilströme stromauf des Hauptkatalysators 34 alternierend ein fettes Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ und ein mageres Abgasgesamtlambda λ_M ^Σ (Graph 108). Das Abgasgesamtlambda λ_M ^Σ der Magerphasen entspricht den mageren Einzellambdas λ_M und das Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ der Fettphasen entspricht den fetten Einzellambdas λ_F.
Während der Entschwefelungsphase wird gemäß 2 der sehr späte Zündwinkel beibehalten, um die gesamte Abgasanlage 20 inklusive den NO_x-Speicherkatalysator 34 auf dem erforderlichen Temperaturniveau zu halten. Da der durch die Spätzündung hervorgerufene Wirkungsgradverlust in der Regel durch eine erhöhte Zylinderfüllung kompensiert werden muss, um keine Drehmomentverluste zu bewirken, ist das Verfahren mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch verbunden.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, eine zusätzliche Wärmefreisetzung im zu entschwefelnden Katalysator zu bewirken, indem auch während der Entschwefelungsphase, in welcher der zu entschwefelnde Katalysator mit alternierenden Mager-Fett-Zyklen beaufschlagt wird, eine zylinderselektive Vertrimmung (Lambdasplit) durchgeführt wird. Vorteil der Lambdavertrimmung der Zylinder ist, dass der Wärmeeintrag am zu entschwefelnden Katalysator selbst stattfindet und keinerlei Wärmeverluste über die Abgasanlage 20, insbesondere die Vorkatalysatoren 30, 32, verursacht werden. Dabei erfordert der Lambdasplit praktisch keinerlei Verbrauchsnachteile gegenüber dem Betrieb aller Zylinder bei übereinstimmenden Lambdawerten. Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren sind in den 3 und 5 dargestellt, wobei für übereinstimmende Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 2 gewählt wurden. 4 zeigt eine weitere, jedoch nicht von der vorliegenden Erfindung umfasste Ausführung.
Gemäß der in de 3 bis 5 dargestellten Vorgehensweise erfolgt die Aufheizphase des NO_x-Speicherkatalysators 34 im Wesentlichen wie in 2 beschrieben. Es wird also zunächst mit Beginn der Aufheizphase zum Zeitpunkt t₁ eine Lambdavertrimmung der Zylinder 12 bis 18 durchgeführt, wobei zunächst eine relativ große Lambdadifferenz zwischen den Zylindern 12, 14 der ersten Zylindergruppe und den Zylindern 16, 18 der zweiten Zylindergruppe eingestellt wird. Die Lambdadifferenz wird im Verlauf der Aufheizphase stetig zurückgenommen und damit der chemische Energieeintrag in den NO_x-Speicherkatalysator 34 zurückgefahren (Graph 104 und 106). Gleichzeitig erfolgt eine stetige Spätverstellung des Zündwinkels λ von einem Zeitpunkt vor OT zu einem Zeitpunkt nach OT (Graph 110). Infolge der Zündwinkelspätverstellung erfolgt ein zunehmender thermischer Energieeintrag in das gesamte Abgassystem durch das heiße Abgas, wobei auch die Vorkatalysatoren 30, 32 und die Abgasleitungen 22, 24, 28 erwärmt werden.
Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Vorgehensweise wird Im Laufe der Aufheizphase der Lambdasplit nicht vollständig zurückgenommen, sondern auch nach Einsetzen der eigentlichen Entschwefelung zum Zeitpunkt t₂ beibehalten. Gemäß dem in 3 dargestellten Beispiel wird während der Entschwefelung die erste Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten Luft-Kraftstoff-Gemisch, insbesondere bei einem mageren Einzellambda λ_M, betrieben, wobei das magere Einzellambda λ_M größer als des angeforderte Abgasgesamtlambda λ_M ^Σ ist (Graph 104). Gleichzeitig wird die zweite Zylindergruppe 16, 18 mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben und insbesondere abwechselnd mit einem ersten fetten Einzellambda λ_F1 und einem zweiten etwas weniger fetten Einzellambda λ_F2 betrieben. Um das angeforderte fette Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ nach Mischung der Abgasteilströme zu erhalten, muss λ_F1 kleiner und damit fetter als das angeforderte Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ sein. Im Ergebnis entsprechen die Lagen der Abgasgesamtlambdas λ_F ^Σ und λ_M ^Σ (Graph 108) dem in 2 gezeigten Verlauf ohne Lambdasplit. Im Unterschied zum Stand der Technik gewährleistet die Lambdavertrimmung aber eine gleichbleibend hohe Katalysatortemperatur T_HK des NO_x-Speicherkatalysators 34 (Graph 102). Gemäß Graph 110 ist nur eine vergleichsweise geringe Zündwinkelspätverstellung notwendig, um die für die Entschwefelung erforderlichen Katalysatortemperaturen aufrechtzuerhalten. Infolgedessen ist eine vergleichsweise geringe Erwärmung der Vorkatalysatoren 30, 32 zu beobachten (Graph 100). Es ergibt sich somit einerseits der Vorteil eines geringeren Kraftstoffverbrauches gegenüber dem Stand der Technik sowie einer geringeren thermischen Belastung der Vorkatalysatoren 30, 32 und damit einer geringeren Alterung derselben.
In Abweichung zu der in 3 dargestellten Vorgehensweise ist es ebenso denkbar, eine erste Zylindergruppe mit einem konstanten fetten Einzellambda λ_F, das kleiner als das geforderte Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ ist, zu betreiben und gleichzeitig die andere Zylindergruppe alternierend im mageren Bereich mit einem ersten mageren Einzellambda λ_M1 und einem zweiten mageren Einzellambda λ_M2 zu betreiben, wobei λ_M2 größer als λ_M1 und auch größer als das angeforderte magere Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ ist. Diese Ausführungsvariante ist vorliegend nicht dargestellt.
Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden beide Zylindergruppen alternierend betrieben. Dabei wird die erste Zylindergruppe 12, 14 ausschließlich im Magerbereich und die zweite Zylindergruppe 16, 18 ausschließlich im Fettbereich betrieben. Insbesondere werden die Zylinder 12, 14 zwischen einem ersten mageren Einzellambda λ_M1 und einem zweiten mageren Einzellambda λ_M2 betrieben, wobei λ_M1 < λ_M2 (Graph 104). Die Zylinder 16, 18 der zweiten Zylindergruppe hingegen oszillieren zwischen einem ersten fetten Einzellambda λ_F1 und einem zweiten fetten Einzellambda λ_F2, wobei λ_F1 < λ_F2 ist (Graph 106). Um die gewünschten Abgasgesamtlambdas herzustellen, ist erforderlich, dass das Einzellambda λ_F1 kleiner, also fetter, als das fette Gesamtlambda λ_F ^Σ und das Einzellambda λ_M2 größer, also magerer, als das magere Gesamtlambda λ_F ^Σ ist. Es erfolgt eine im Wesentlichen zeitgleiche und gleichgerichtete Umschaltung beider Zylindergruppen zwischen ihren Einzellambdas, das heißt, beide Zylindergruppen werden zeitgleich in Richtung mager beziehungsweise in Richtung fett geschaltet.
Die Umschaltung von einem Einzellambda in ein anderes Einzellambda erfolgt vorzugsweise, sobald mittels der sauerstoffsensitiven Messeinrichtung 40 stromab des Speicherkatalysators 34 der entsprechende Lambdasprung nach einem motorischen Lambdawechsel detektiert wird. Wenn beispielsweise die Zylinder 12 bis 18 bei ihren jeweiligen niedrigen Einzellambdas betrieben werden, die ein unterstöchiometrisches Gesamtlambda λ_F ^Σ darstellen, erfolgt die Umstellung in Richtung mager, das heißt die Beendigung des Fettintervalls, sobald die Messeinrichtung 40 ein unterstöchiometrisches Lambda misst. Umgekehrt erfolgt die Umschaltung in Richtung fett, sobald die Messeinrichtung 40 ein mageres Abgas misst. Diese lambdageregelte Umschaltung kann in allen Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Der Betrieb beider Zylindergruppen mit wechselnden Lambdas hat den Vorteil einer besseren Durchmischung der beiden Abgasteilströme vor dem NO_x-Speicherkatalysator 34. Somit kann gewährleistet werden, dass Emissionsdurchbrüche infolge einer inhomogenen Verteilung der verschiedenen Abgasbestandteile in der Abgasanlage 20 verhindert werden können. Dabei werden beide Zylindergruppen mit dem gleichen Offset, das heißt mit dem gleichen Abstand zu λ = 1,0, sowie mit übereinstimmender Lambdaamplitude gefahren. Die Lambdaamplitude, also die Differenz zwischen den beiden Einzellambdavorgaben einer Zylindergruppe, kann deutlich geringer gewählt werden gegenüber dem Betrieb nur einer Zylindergruppe im alternierenden Modus.
Eine weitere Ausführungsvariante, bei der beide Zylindergruppen in einem alternierenden Betrieb gefahren werden, zeigt 5. Hierbei werden beide Zylindergruppen abwechselnd überstöchiometrisch beziehungsweise unterstöchiometrisch betrieben. Die erste Zylindergruppe mit den Zylindern 12, 14 wird dabei mit einer großen Amplitude alternierend mit einem ersten fetten Einzellambda λ_F1, das kleiner als das fette Gesamtlambda λ_F ^Σ ist, und mit einem zweiten mageren Einzellambda λ_M2, das größer als das magere Gesamtlambda λ_M ^Σ ist, betrieben (Graph 104). Gleichzeitig wird die zweite Zylindergruppe mit den Zylindern 16, 18 mit einer geringeren Amplitude alternierend mit einem ersten mageren Einzellambda λ_M1 und mit einem zweiten fetten Einzellambda λ_F2 betrieben, wobei λ_M1 < λ_M2 und λ_F1 < λ_F2 ist (Graph 106). Die Mager-Fett-Umschaltungen der Zylindergruppen erfolgt zeitgleich jedoch in einander entgegengesetzter Richtung. Wird demnach die erste Zylindergruppe in Richtung fett umgeschaltet, erfolgt zeitgleich eine Umschaltung der zweiten Zylindergruppe in Richtung mager und umgekehrt.
Da gemäß dieser Verfahrensführung beide Vorkatalysatoren 30 und 32 alternierend mit einem über- und einem unterstöchiometrischen Abgas beaufschlagt werden, besteht die Gefahr ihrer unerwünschten Aufheizung durch den chemischen Energieeintrag. Die Aufheizung der Vorkatalysatoren 30, 32 kann aber stark begrenzt werden, wenn die einzelnen Zylindergruppen erst zu einem Zeitpunkt umgeschaltet werden, nachdem die Vorkatalysatoren 30, 32 komplett von stöchiometrischem beziehungsweise unterstöchiometrischem Abgas durchströmt sind. Diese Voraussetzung ist durch die oben beschriebene lambdageregelte Umschaltung mittels der sauerstoffsensitiven Messeinrichtung 40 gewährleistet.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungskraftmaschine
12–18: Zylinder
20: Abgasanlage
22, 24: Abgasleitung
26: Verbindungsstelle
28: Abgaskanal
30, 32: Vorkatalysator
34: NO_x-Speicherkatalysator
36, 38: Lambdasonden
40: sauerstoffempfindliche Messeinrichtung
42: Motorsteuerung
100: Temperaturverlauf der Vorkatalysatoren
102: Temperaturverlauf des NO_x-Speicherkatalysators
104: Lambdaverlauf der ersten Zylindergruppe
106: Lambdaverlauf der zweiten Zylindergruppe
108: Abgasgesamtlambda
110: Zündwinkelverlauf
α: Zündwinkel
λ_F: fettes Einzellambda
λ_M: mageres Einzellambda
λ_F ^Σ: fettes Abgasgesamtlambda
λ_M ^Σ: mageres Abgasgesamtlambda
OT: oberer Totpunkt
t₁: Beginn Heizmaßnahme(n)
t₂: Beginn Entschwefelung
T_VK: Temperatur Vorkatalysator
T_HK: Temperatur Hauptkatalysator/NO_x-Speicherkatalysator
T_DeSu: Mindestentschwefelungstemperatur
T_max: maximal zulässige Katalysatortemperatur

Claims

Verfahren zur Entschwefelung mindestens eines in einem Abgaskanal (28) einer Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten Katalysators (34), wobei nach Erreichen einer Entschwefelungstemperatur des zu entschwefelnden Katalysators (34) dieser alternierend mit einem überstöchiometrischen Abgas bei einem mageren Abgasgesamtlambda λ_M ^Σ > 1 und mit einem unterstöchiometrischen Abgas bei einem fetten Abgasgesamtlambda λ_F ^Σ < 1 beaufschlagt wird, wobei das angeforderte magere und fette Abgasgesamtlambda (λ_M ^Σ) und (λ_F ^Σ) jeweils durch eine gegenläufige Lambdavertrimmung einzelner Zylinder (12, 14, 16, 18) der Verbrennungskraftmaschine (10) erzeugt wird, wobei mindestens eine erste Zylindergruppe, umfassend zumindest einen Zylinder (12, 14, 16, 18), mit einem gegenüber dem aktuell angeforderten Abgasgesamtlambda (λ_F ^Σ, λ_M ^Σ) magereren Luft-Kraftstoff-Gemisch und mindestens eine zweite Zylindergruppe, umfassend zumindest einen Zylinder (12, 14, 16, 18), mit einem gegenüber dem aktuell angeforderten Abgasgesamtlambda (λ_F ^Σ, λ_M ^Σ) fetteren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird und ein Abgasteilstrom der mindestens einen ersten Zylindergruppe und ein Abgasteilstrom der mindestens einen zweiten Zylindergruppe stromauf des mindestens einen zu entschwefelnden Katalysators (34) zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass während der Entschwefelung eine der folgenden Maßnahmen (a), (b) oder (c) durchgeführt wird: (a) Betrieben der mindestens einen ersten Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten mageren Einzellambda (λ_M) mit λ_M > λ_M ^Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten, fetten Einzellambda (λ_F1) und einem zweiten, fetten, stöchiometrischen oder mageren Einzellambda (λ_F2) mit λ_F1 < λ_F2 und λ_F1 < λ_F ^Σ; (b) Betreiben der mindestens einen ersten Zylindergruppe mit einem alternierenden Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten, mageren, stöchiometrischen oder fetten Einzellambda (λ_M1) und einem zweiten, mageren Einzellambda (λ_M2) mit λ_M1 < λ_M2 und λ_M2 > λ_M ^Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mit einem zumindest annähernd konstanten fetten Einzellambda (λ_F) mit λ_F < λ_F; (c) Betreiben der mindestens einen ersten Zylindergruppe alternierend mit einem ersten fetten Einzellambda (λ_F1) mit λ_F1 < λ_F ^Σ und einem zweiten mageren Einzellambda (λ_M2) mit λ_M2 > λ_M ^Σ und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe alternierend mit einem ersten mageren Einzellambda (λ_M1) und einem zweiten fetten Einzellambda (λ_F2) mit λ_M1 < λ_M2 und λ_F1 < λ_F2, wobei eine Umschaltung der mindestens einen ersten Zylindergruppe zwischen λ_F1 und λ_M1 und der mindestens einen zweiten Zylindergruppe zwischen (λ_F2) und (λ_M2) zumindest annähernd zeitgleich und einander entgegengerichtet erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Maßnahme (a) das zweite Einzellambda (λ_F2) der mindestens einen zweiten Zylindergruppe fett ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Maßnahme (b) des erste Einzellambda (λ_M1) der mindestens einen zweiten Zylindergruppe mager ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die mindestens eine erste Zylindergruppe verlassende Abgasteilstrom und der die mindestens eine zweite Zylindergruppe verlassende Abgasteilstrom in zunächst voneinander getrennten Abgasleitungen (22, 24) mit jeweils mindestens einem Vorkatalysator (30, 32) münden und stromauf des zu entschwefelnden Katalysators (34) zusammengeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung der mindestens einen ersten Zylindergruppe und/oder der mindestens einen zweiten Zylindergruppe zwischen den entsprechenden Einzellambdas erfolgt, sobald stromab des mindestens einen Katalysators (18) ein entsprechender Lambdasprung oder ein Erreichen einer Lambdaschwelle gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, um den mindestens einen zu entschwefelnden Katalysator (34) auf seine Entschwefelungstemperatur zu erwärmen, mindestens eine Heizmaßnahme durchgeführt wird, die eine gegenläufige Lambdavertrimmung der einzelnen Zylinder (12, 14, 16, 18) der Verbrennungskraftmaschine (10) umfasst, bei der die mindestens eine erste Zylindergruppe mit einem überstöchiometrischen Lambdawert mit λ > 1 und die mindestens eine zweite Zylindergruppe mit einem unterstöchiometrischen Lambdawert mit λ < 1 betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, um den mindestens einen zu entschwefelnden Katalysator (34) auf seine Entschwefelungstemperatur zu erwärmen, mindestens eine Heizmaßnahme durchgeführt wird, die eine Zündwinkelspätverstellung und/oder eine Mehrfacheinspritzung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der alternierenden Abgasbeaufschlagung des mindestens einen zu entschwefelnden Katalysators (34) eine Zündwinkelspätverstellung derart erfolgt, dass die Entschwefelungstemperatur des Katalysators und/oder ein stabiles Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (10) aufrechterhalten wird.
Vorrichtung zur Entschwefelung mindestens eines in einem Abgaskanal (28) einer Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten Katalysators (34), umfassend Mittel, die zur Ausführung des Verfahrens zur Steuerung der Entschwefelung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Programmalgorithmus zur Steuerung der Entschwefelung umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmalgorithmus in einer Motorsteuerung (42) hinterlegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zu entschwefelnde Katalysator (34) ein NO_x-Speicherkatalysator (34) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (28) getrennte, jeweils mindestens einen Vorkatalysator (30, 32) beherbergende Abgasteilleitungen (22, 24) umfasst, in denen der die mindestens eine erste Zylindergruppe verlassende Abgasteilstrom und der die mindestens eine zweite Zylindergruppe verlassende Abgasteilstrom getrennt voneinander münden, und die getrennten Abgasleitungen (22, 24) stromauf des zu entschwefelnden Katalysators (34) zu einer gemeinsamen Abgasleitung (22, 24) zusammengeführt sind.