DE4426788B4 - Verfahren zur Berücksichtigung des aktuellen Konvertierungsgrads einer Abgasreinigungsanlage - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Berücksichtigung des aktuellen Konvertierungsgrads einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine (2) mit Abgasrückführung (10) angeordneten katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung, gekennzeichnet durch zumindest den folgenden Schritt:
Bei Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung (4) erfolgt bei der Brennkraftmaschine (2) nach dem Warmlauf eine Vergrösserung der Abgasrückführungsrate.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Katalytische Abgasreinigungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise in den Abgassystemen von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, insbesondere fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, Einsatz finden, zeigen mit zunehmender Betriebszeit Verringerungen ihres Konvertierungsgrads, die teils alterungsbedingt, teils durch betriebsbedingte Erschütterungen und damit mechanische Beschädigungen hervorgerufen sind. Diese Erscheinungen äußern sich primär in einer Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit sowie in einer von der Abgaseintrittsseite der Vorrichtung ausgehenden, im Laufe der Zeit in Richtung Abgasaustrittsseite fortschreitenden Deaktivierung, so dass die eigentliche katalytische Umsetzung mit zunehmender Betriebszeit der Vorrichtung gleichsam in Richtung Abgasaustrittsseite derselben wandert.
  • Zur Erfassung des aktuellen Konvertierungsgrads derartiger katalytischer Abgasreinigungsvorrichtungen sind verschiedene Verfahren bekannt geworden – siehe nur die DE 40 32 721 A1 G01M 15/00, und die DE 41 00 397 A1 F01N 3/20 -, die letztlich auf Temperaturmessungen in verschiedenen Bereichen der Abgasreinigungsvorrichtung beruhen und aus den jeweils gemessenen Temperaturwerten ein Signal für den aktuellen Konvertierungsgrad erzeugen. Dabei wird dieses Signal nicht nur zur Information des Fahrers des betreffenden Fahrzeugs ausgenutzt, sondern gemäß der erstzitierten Schrift ggf. auch zur Erzeugung eines Abschaltsignals für die Brennkraftmaschine oder gemäß der zweitgenannten Schrift zur Einleitung irgendwelcher Befehle im Motormanagement. Die Abschaltung der Brennkraftmaschine kann insbesondere bei einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gefährliche Folgen für die Verkehrssicherheit haben; auch der Hinweis auf Eingriffe in das Motormanagement in der zweitgenannten Schrift betrifft offensichtlich die Veränderung der Verhältnisse bei für den Betrieb der Maschine wichtigen Parametern, wie Zündung, Einspritzung und dergleichen.
  • Die DE 41 33 117 A1 offenbart ein Verfahren zur Abgasentgiftung von Brennkraftmaschinen mit einem Katalysator, der durch Zuführen von Sekundärluft in das Abgas und/oder durch elektrisches Beheizen vorgewärmt wird, wobei die Vorwärmung des Katalysators an den Alterungszustand des Katalysators angepasst gesteuert wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das kritische Änderungen des Konvertierungsgrads der katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung möglichst ohne Eingriff in den eigentlichen Maschinenbetrieb gleichsam kompensiert.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Die im Anspruch 1 genannte Maßnahme dient zur Verringerung der Temperatur in den Brennräumen der Maschine und damit zur Verringerung des Stickoxidgehalts der Abgase. Die Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung wird dann also kompensiert durch eine Verringerung des NOx-Gehalts der Abgase. Eine derartige Maßnahme ist verständlicherweise nicht während eines Kaltstarts, sondern erst nach Beendigung des Warmlaufs der Maschine möglich, da andernfalls das Betriebsverhalten der – kalten – Maschine nachteilig beeinflusst wäre.
  • Zur Berücksichtigung der von der Abgaseintrittsseite der Vorrichtung ausgehenden Deaktivierung derselben können je nach Auslegung der Maschine bzw. des Abgassystems unterschiedliche Maßnahmen getroffen sein. So ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens möglich, bei einer mit einem elektrisch beheizten Katalysator oder einem der Abgasreinigungsvorrichtung vorgeschalteten Brenner ausgerüsteten Abgasanlage, den Heizbetrieb zeitlich zu verlängern, so dass eine Aufheizung der momentan aktiven, in einem Abstand von der Abgaseintrittsseite der Vorrichtung liegenden Bereiche derselben sichergestellt ist.
  • Besitzt die Abgasreinigungsvorrichtung eine Sekundärluftzufuhr, so ist es vorteilhaft, in diesem "Schadensfall" die Sekundärluftzufuhr zeitlich derart zu verlängern, dass wiederum die Aufheizung der jeweils aktiven Bereiche der Vorrichtung sichergestellt ist.
  • Gemeinsam ist allen Maßnahmen, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine praktisch unbeeinflusst bleibt.
    •
  • Das Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die schematisch eine Brennkraftmaschinenanlage mit einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine und einer katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung wiedergibt. Da die einzelnen Bausteine bekannt sind, erübrigt sich eine ins einzelne gehende Erläuterung.
  • Im Abgassystem 1 der Brennkraftmaschine 2 erkennt man die Reihenschaltung des elektrisch beheizten Vorkatalysators 3 (an seiner Stelle könnte auch ein Brenner Einsatz finden) und der eigentlichen katalytischem Abgas einigungsvorrichtung 4, die einen Dreiwege-Katalysator enthält. In der Ansaugleitung 5 der Brennkraftmaschine 1 liegt der Gemischbildner 6, also beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Der Abgasreinigungsvorrichtung 4 ist die Sekundärluftzufuhr 7 mit der Sekundärluftpumpe 8 zugeordnet, die über das Steuergerät 9 angesteuert wird. Außerdem ist eine Abgasrückführung 10 mit dem Abgasrückführungsventil 11 vorgesehen, dem ebenfalls vom Steuergerät 9 Betätigungssignale zugeführt werden. Diese Betätigungssignale erzeugt das Steuergerät 9 unter Auswertung von Signalen der beiden Abgassonden 12 und 13 (oder Temperatursignalen von Temperaturfühlern), die die Abgasreinigungsvorrichtung zwischen sich einschließen.
  • Wird dem Steuergerät 9 über die Sonden 12 und 13 eine Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Vorrichtung 4 gemeldet, so initiiert das Steuergerät 9 nach Ablauf der Warmlaufphase, also bei warmer Maschine 2, durch entsprechende Ansteuerung des Abgasrückführungsventils 11 eine Vergrößerung der Abgasrückführungsrate, wodurch die Temperatur in den Brennräumen der Maschine 2 und damit der NOx-Gehalt der Abgase verringert werden.
  • Zur Berücksichtigung der Tatsache, dass mit zunehmender Betriebszeit die abgaseintrittsseitigen Bereiche der Vorrichtung 4 deaktiviert werden, bewirkt das Steuergerät 9 eine Verlängerung der "Fremdbeheizung" der Vorrichtung 4 durch Verlängerung der Einschaltdauer der elektrischen Beheizung des Vorkatalysators 3. In derselben Richtung wirkt eine zeitliche Verlängerung der Sekundärluftzufuhr durch entsprechend längere Ansteuerung der Sekundärluftpumpe 8.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, die Betriebszeit der Abgasreinigungsvorrichtung zu erfassen und aus einem gespeicherten Kennfeld den verschiedenen Betriebsdauern zugeordnete Erfahrungswerte für die Verringerung der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung entnehmen; in diesem Falle werden aus diesen Werten Ansteuersignale zur Durchführung der verschiedenen Verfahrensschritte gewonnen.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Berücksichtigung des aktuellen Konvertierungsgrads einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine (2) mit Abgasrückführung (10) angeordneten katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung, gekennzeichnet durch zumindest den folgenden Schritt: Bei Verringerung der NOx-Reduktionsfähigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung (4) erfolgt bei der Brennkraftmaschine (2) nach dem Warmlauf eine Vergrösserung der Abgasrückführungsrate.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei von der Abgaseintrittsseite ausgehender Deaktivierung einer zeitweilig fremdbeheizten Abgasreinigungsvorrichtung (4) eine Verlängerung des Heizbetriebs erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei von der Abgaseintrittsseite ausgehender Deaktivierung einer mit zeitweiliger Sekundärluftzufuhr (7) arbeitenden Abgasreinigungsvorrichtung (4) eine zeitliche Verlängerung der Sekundärluftzufuhr erfolgt.
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