WO2004029439A1 - Abgasreinigungsanlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2004029439A1
WO2004029439A1 PCT/EP2003/010332 EP0310332W WO2004029439A1 WO 2004029439 A1 WO2004029439 A1 WO 2004029439A1 EP 0310332 W EP0310332 W EP 0310332W WO 2004029439 A1 WO2004029439 A1 WO 2004029439A1
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exhaust
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Peter Müller
Stefan Detterbeck
Stephan Ramatschi
Florian Preuss
Matthew Keenan
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas cleaning system for an internal combustion engine according to the features in the preamble of patent claim 1, and to methods for regenerating the first and second catalytic converters of an exhaust gas cleaning system according to the features in the preambles of patent claims 6 and 8.
  • the invention is based on the German patent application DE 100 12 839 A1.
  • This describes a multi-flow exhaust system of a multi-cylinder internal combustion engine for motor vehicles with two exhaust lines, into which one or more cylinders each open.
  • each exhaust line there is a catalytic converter with one sensor upstream and one downstream. Downstream of the sensors, the two exhaust gas lines open into a common exhaust line, in which a NO x adsorber is integrated.
  • Another sensor is integrated into the common exhaust pipe behind the NO x adsorber.
  • a method for controlling regeneration fuel that is supplied to the internal combustion engine that works with a lean fuel-air mixture is described. The aim is to create optimal emissions control with minimal fuel consumption.
  • the method monitors the exhaust gases that flow out of the NO x adsorber during the regeneration event to detect when a fuel-air mixture for the internal combustion engine is in an excessively lean or rich range. If the detected exhaust gases contain an excessively lean fuel-air mixture, the amount of fuel for the engine is increased. The amount of fuel is reduced if the detected exhaust gases contain an excessively rich fuel-air mixture. The amount of fuel can be increased or decreased by adjusting the duration or the air-fuel ratio of the regeneration event.
  • a disadvantage of the described design of the exhaust gas cleaning system is that when the NO x adsorber is regenerated, all cylinders of the internal combustion engine must be operated with a rich mixture.
  • the object of the present invention is to show an exhaust gas purification system with which cylinder-group-selective regeneration of NO x adsorbers is possible, at the same time the number of sensors required being minimal.
  • the construction of the exhaust gas cleaning system according to the invention enables cylinder group-selective regeneration of NO x adsorbents. Furthermore, the required number of sensors required for regeneration of the NO x adsorbers is minimal. In addition, the arrangement of the NO x adsorbers close to the engine advantageously leads to faster starting and thus to an early storage of pollutants after a cold start of the internal combustion engine.
  • control by a control unit is customary for modern internal combustion engines, it makes sense, according to claim 4, to also include the desulfation of NO x adsorbents in the control strategy of the control unit. This integration saves separate control units or components and thus reduces manufacturing costs.
  • At least one further catalytic purifier integration device in the exhaust gas cleaning system. This can be a 3-way catalytic converter, for example.
  • the method for the regeneration of NO x adsorbents according to claim 6 is characterized above all by its simple control strategy.
  • the entire internal combustion engine is operated uniformly with the same fuel / air mixture, but only three sensors are required to regulate the regeneration.
  • the same regeneration start applies to all cylinder groups, with the determination of the regeneration duration being detected by means of the probe signal using a linear sensor.
  • the regeneration cycle is either ended when the measured exhaust gas component, such as. B. O 2 or NO x , approaching a limit value, or if the exhaust gas component converges within a tolerance limit for all three sensors.
  • a cylinder-group-selective control is used, which makes it possible to detect the loading state of the individual NO x adsorbers and to carry out the control in a catalyst-selective manner.
  • the amount of residual pollutants is reduced again compared to the first method from patent claims 6 and 7, since the fuel / air mixture control is more precise at the end of the regeneration cycle.
  • the regeneration start for the two NO x adsorbers is simultaneous, the regeneration duration being determined via the sensor signal and the sensors being linear sensors.
  • the estimated regeneration duration which is always shorter than the actual regeneration duration of the NO x adsorbers, is either calculated from the raw emissions of the internal combustion engine or read from a map in the control unit.
  • the estimated regeneration duration thus divides the actual regeneration duration into at least two individual phases, which makes it possible to determine the loading of the individual NO x adsorbers separately and to selectively determine the duration of a regeneration cycle for cylinder groups.
  • the method for regeneration of the NO x adsorbers according to claims 10 and 11 is again characterized by a very simple control strategy.
  • a step response sensor is used for this procedure. advises a digital signal.
  • the regeneration starts for each cylinder group at a different time.
  • the start for the regeneration cycle for the first cylinder group serves as a delayed start signal for the regeneration cycle of the second cylinder group.
  • the process steps are the same as in the process according to claims 6 and 7, but separately for each cylinder group.
  • the simplicity of the control strategy according to claims 6 and 7 is retained, but each cylinder group, viewed individually, successively goes through its regeneration cycle.
  • the start of the regeneration cycle for the second cylinder group begins before the end of the regeneration cycle for the first cylinder group, but at the latest when the first regeneration cycle ends.
  • the method for the regeneration of the NO x adsorbers according to claim 12 largely corresponds with its advantages to the method according to claims 10 and 11.
  • a linear probe is used here with which tolerance ranges can be better defined and adhered to.
  • the estimated regeneration times are in a time range in which a regeneration cycle can be carried out in a meaningful manner without affecting the operation of the internal combustion engine or the driver receiving feedback about the internal combustion engine.
  • the definition of the first and second regeneration times t- *, t 2 to values according to claim 14 are also useful periods for practical driving, which allow a regeneration cycle without influencing the operating properties of the internal combustion engine.
  • the determination of the estimated regeneration period t according to claims 15 and 16 allows internal engine changes in the operation of the internal combustion engine to be determined with respect to the emission formation over the life of the internal combustion engine and corrected accordingly.
  • the determination of the estimated regeneration time t according to claims 15 and 17 is a simple and inexpensive method to carry out a simple and within narrow tolerance limits with regard to the exhaust gas emissions to keep exhaust gas cleaning for the entire life of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated exhaust gas purification system 1 on a schematically illustrated internal combustion engine 2.
  • An intake system 10 consisting of a first intake manifold group 10 ′ and a second intake manifold group 10 ′′, is attached to an internal combustion engine 2. Only one intake manifold is depicted for each intake manifold group 10 ′, 10 ′′.
  • the first intake manifold group 10 ' opens into a first combustion chamber group 5
  • the second intake manifold group 10 "opens into a second combustion chamber group 5'.
  • each combustion chamber group is represented by only one combustion chamber.
  • the first combustion chamber group 5 is gas-carrying with a first exhaust pipe 3 and the second combustion chamber group 5 'is connected to a second exhaust line 3' in a manner guiding the exhaust gas.
  • first catalytic cleaning device 4 a NO x adsorber
  • second catalytic cleaning device 4' also a NO x adsorber, preferably the NO x adsorbers are NO x storage catalytic converters
  • Catalytic cleaning device 9, here a 3-way catalytic converter is integrated upstream of the first catalytic cleaning device ng 4 is a first sensor 7 and upstream of the second catalytic cleaning device 4 'a second sensor 7' is arranged in the exhaust pipes 3, 3 '.
  • a third sensor 8 is arranged in the common exhaust line 6 upstream of the third catalytic cleaning device 9. The sensor-active elements of the sensors 7 and 8 are in contact with the exhaust gas.
  • All three sensors 7, 7 'and 8 are oxygen sensors, but can also be NO x sensors. In the present case, these are linear sensors, but they can also be step response sensors for other regeneration methods of the NO x adsorber. All three sensors 7, 7 ', 8, are electrically connected to a control unit 2', which is also the control unit for the internal combustion engine. Separate control units for the exhaust gas cleaning system 1 and the internal combustion engine 2 are also possible. In further exemplary embodiments, at least one further catalytic cleaning device can be provided downstream of the first and second sensors 7, 7 ′ and / or downstream of the third sensor 8.
  • the internal combustion engine 1 has at least two combustion chamber groups 5, 5 'and each combustion chamber group 5, 5' is connected to an exhaust gas line 3, 3 'in a gas-carrying manner.
  • the lambda value ⁇ for the mixture of the first combustion chamber group 5 is designated ⁇ z * ⁇ and for the second combustion chamber group 5 ' ⁇ zz.
  • the ⁇ N ⁇ is the lambda value in the common exhaust pipe.
  • a stoichiometric mixture means ⁇ 1, a rich mixture (excess fuel) is in the range 0.5 ⁇ ⁇ 1 and a lean mixture (excess air) is in the range 30> ⁇ > 1.
  • the start of a regeneration cycle is the beginning of rich operation of at least one combustion chamber group 5, 5 '.
  • the regeneration cycle is necessary when the NO x absorption capacity of the catalytic cleaning devices 4, 4 ', the NO x adsorbers, has dropped below a tolerable limit value.
  • a regeneration cycle is understood to mean the time period within which all NO x adsorbers are regenerated; a regeneration period relates to a NO x adsorber.
  • each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor, and the two combustion chamber groups 5, 5' are fed the same mixture in this method.
  • each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor
  • the start of the regeneration cycle is simultaneous for each combustion chamber group 5, 5'.
  • each sensor (7, 7 ', 8) is a step response sensor
  • the start of the regeneration cycle is offset in time for the combustion chamber groups 5, 5.
  • the following process steps are carried out after the start of the regeneration cycle:
  • the regeneration cycle is ended and the duration of the second regeneration period t 2 is recorded.
  • the rich mixture for ⁇ F1 and ⁇ F2 can be adjusted as a function of the measured first and second regeneration times t, and t 2 .
  • each sensor 7, 7 ', 8 is a linear sensor
  • the start of the regeneration cycle is offset in time for the combustion chamber groups 5, 5. It is characterized by the following process steps after the start of regeneration:
  • the total regeneration time t lasts at least 0.2 seconds.
  • the total regeneration duration t is determined by the control unit, either by calculation from the raw NO x emission of the internal combustion engine or by reading from a map stored in control unit 2 '.
  • the first and second regeneration times t **, t 2 are between 0.5 times and 0.99 times the total regeneration time t.
  • Third catalytic cleaning device 0 suction system 0 'first suction pipe group 0 "second suction pipe group

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Abstract

Abgasreinigungsanlage (1) für eine Brennkraftmaschine (2) mit einer NOX-Adsorbtionseinrichtung mit einer ersten Abgasleitung (3) mit einer ersten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4) und einer zweiten Abgasleitung (3') mit einer zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4'), die stromab der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') in eine gemeinsame Abgasleitung (6) münden, wobei jeder katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') in der jeweiligen Abgasleitung (3, 3') stromauf jeweils ein erster Sensor (7, 7') zugeordnet ist, wobei die katalytischen Reinigungsvorrichtungen (4, 4') NOX-Adsorber sind und in der gemeinsamen Abgasleitung (6) ein gemeinsamer dritter Sensor (8) zumindest für eine Regeneration der katalytischen Reinigungsvorrichtungen (4, 4') vorgesehen ist. In der vorgeschlagenen Abgasreinigungsanlage werden zur Regeneration der NOX-Adsorbtionseinrichtung in Verbindung mit den vorgeschlagenen Verfahren zur Regeneration der NOX-Adsorber nur drei Sensoren benötigt.

Description

Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie Verfahren zur Regeneration des ersten und zweiten Katalysators einer Abgasreinigungsanlage gemäß der Merkmale in den Oberbegriffen der Patentansprüche 6 und 8.
Die Erfindung geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 12 839 A1 aus. In dieser ist eine mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge mit zwei Abgassträngen, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden, beschrieben. In jedem Abgasstrang ist ein Katalysator mit jeweils einem Sensor stromauf sowie stromab. Stromab der Sensoren münden die zwei Abgasstränge in eine gemeinsame Abgasleitung, in die ein NOx-Adsorber integriert ist. Hinter dem NOx-Adsorber ist ein weiterer Sensor in die gemeinsame Abgasleitung integriert. Ferner ist ein Verfahren zum Steuern von Regenerationskraftstoff, der dem Verbrennungsmotor, der mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch arbeitet, zugeführt wird, beschrieben. Ziel ist eine optimale Emissionssteuerung bei minimalen Kraftstoffverbrauch zu schaffen. Das Verfahren überwacht die Abgase, die während des Regenerationsereignisses aus dem NOx-Adsorber herausströmen, um zu detektieren, wann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch für den Verbrennungsmotor in einem übermäßig mageren oder fetten Bereich liegt. Wenn die erfassten Abgase ein ü- bermäßig mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch enthalten, wird die Kraftstoffmenge für den Motor erhöht. Die Kraftstoffmenge wird verringert, wenn die erfassten Abgase ein übermäßig fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch enthalten. Die Kraftstoffmenge kann erhöht oder verringert werden, indem die Dauer oder das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Regenerationsereignisses eingestellt wird.
Nachteilig bei der beschriebenen Ausgestaltung der Abgasreinigungsanlage ist, dass bei einer Regeneration des NOx-Adsorbers alle Zylinder des Verbrennungsmotors mit einem fetten Gemisch betrieben werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsanlage aufzuzeigen, mit der eine zylindergruppenselektive Regeneration von NOx-Adsorbern mög- lieh ist, wobei gleichzeitig die Anzahl von benötigten Sensoren minimal ist.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Abgasreinigungsanlage ist eine zylin- dergruppenselektive Regeneration von NOx-Adsorbem möglich. Ferner ist die benötigte Anzahl von für eine Regeneration der NOx-Adsorber benötigten Sensoren minimal Außerdem führt die motornahe Anordnung der NOx-Adsorber in vorteilhafter Weise zu einem schnelleren Anspringen und somit zu einer frühen Schadstoffspei- cherung nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.
Gemäß der Patentansprüche 2 und 3 wird ein kostengünstiges Gleichteileprinzip für die Sensoren verwendet, wobei je nach Ausführung der Sensoren, NOx-Sensor, bzw. O2-Sensor, in linearer oder Sprungantwort Ausführung, eine optimale Desulfa- tisierungsstrategie, Regeneration der NOx-Adsorber, möglich ist.
Da für moderne Brennkraftmaschinen die Steuerung durch ein Steuergerät üblich ist, ist es sinnvoll gemäß Patentanspruch 4, auch die Desulfatisierung von NOx- Adsorbem in die Steuerstrategie des Steuergerätes miteinzubeziehen. Diese Integration spart separate Steuergeräte bzw. Bauteile und reduziert somit die Herstell- kosten.
Da NOx-Adsorber nicht sämtliche Schadstoffe aus dem Abgas entfernen, ist es sinnvoll gemäß Patentanspruch 5, zumindest noch eine weitere katalytische Reini- gungsvorrichtung in die Abgasreinigungsanlage zu integrieren. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen 3-Wege-Katalysator handeln.
Das Verfahren zur Regeneration von NOx-Adsorbem gemäß Patentanspruch 6 zeichnet sich vor allem durch seine einfache Regelstrategie aus. Hier wird wie beim zitierten Stand der Technik die gesamte Brennkraftmaschine einheitlich mit demselben Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu betrieben, jedoch sind zur Regelung der Regeneration nur drei Sensoren nötig. Für alle Zylindergruppen gilt der selbe Regenerationsstart, wobei die Ermittlung der Regenerationsdauer über das Sondensignal mit ei- nem linearen Sensor detektiert wird. Der Regenerationszyklus wird entweder beendet, wenn sich die gemessene Abgaskomponente, wie z. B. O2 oder NOx, einem Grenzwert nähert, oder wenn sich die Abgaskomponente innerhalb einer Toleranzgrenze für alle drei Sensoren angleicht.
Bei dem Verfahren zur Regeneration der NOx-Adsorber gemäß der Patentansprüche 8 und 9 wird eine zylindergruppenselektive Regelung eingesetzt die es erlaubt, den Beladungszustand der einzelnen NOx-Adsorber zu detektieren und die Regelung katalysatorselektiv durchzuführen. Bei Verwendung dieses Verfahrens wird die Restschadstoffmenge gegenüber dem ersten Verfahren aus Patentan- spruch 6 und 7 nochmals reduziert, da die Kraftstoff-/Luft-Gemischregelung zum Endes des Regenerationszyklus genauer ist. Auch bei diesem Verfahren ist der Regenerationsstart für die zwei NOx-Adsorber gleichzeitig, wobei die Regenerationsdauer über das Sensorsignal ermittelt wird und die Sensoren lineare Sensoren sind. Die geschätzten Regenerationsdauer, die immer kürzer ist als die tatsächliche Re- generationsdauer der NOx-Adsorber wird entweder aus den Rohemissionen der Brennkraftmaschine berechnet oder aus einem Kennfeld im Steuergerät ausgelesen. Die geschätzte Regenerationsdauer unterteilt somit die tatsächliche Regenerationsdauer in zumindest zwei Einzelphasen, wodurch es möglich ist, die Beladung der einzelnen NOx-Adsorber separat festzustellen, und zylindergruppenselektiv die Dauer eines Regenerationszyklus festzulegen.
Das Verfahren zur Regeneration der NOx-Adsorber gemäß den Patentansprüchen 10 und 11 zeichnet sich wiederum durch eine sehr einfache Regelstrategie aus. Für dieses Verfahren kommt ein Sprungantwortsensor zum Einsatz, der dem Steuerge- rät ein digitales Signal liefert. Bei diesem Verfahren beginnt der Start der Regeneration für jede Zylindergruppe zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt. Der Start für den Regenerationszyklus für die erste Zylindergruppe dient zeitverzögert als Startsignal für den Regenerationszyklus der zweiten Zylindergruppe. Grundsätzlich handelt es sich um dieselben Verfahrensschritte wie im Verfahren nach den Patentansprüchen 6 und 7, jedoch für jede Zylindergruppe separat. Somit bleibt die Einfachheit der Regelstrategie gemäß Patentanspruch 6 und 7 erhalten, wobei jedoch jede Zylindergruppe für sich betrachtet nacheinander ihren Regenerationszyklus durchläuft. Der Start des Regenerationszyklus für die zweite Zylindergruppe beginnt vor Been- digung des Regenerationszyklus für die erste Zylindergruppe, jedoch spätestens zum Zeitpunkt der Beendigung des ersten Regenerationszyklus.
Das Verfahren zur Regeneration der NOx-Adsorber gemäß Patentanspruch 12 entspricht mit seinen Vorteilen weitestgehend dem Verfahren gemäß den Patentan- Sprüchen 10 und 11. Im Unterschied zum zuvor genannten Verfahren wird hier eine lineare Sonde verwendet, mit der Toleranzbereiche besser festlegbar sowie einhaltbar sind.
Die geschätzten Regenerationszeiten gemäß Patentanspruch 13 liegen in einem Zeitbereich, in dem in sinnvoller Weise ein Regenerationszyklus durchführbar ist, ohne dass der Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflusst wird, bzw. der Fahrer eine Rückmeldung über die Brennkraftmaschine erhält.
Die Festlegung der ersten und zweiten Regenerationszeit t-*, t2 auf Werte gemäß Patentanspruch 14 sind ebenfalls für den praktischen Fahrbetrieb sinnvolle Zeiträume, die einen Regenerationszyklus ohne Beeinflussung der Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine zulassen.
Die Bestimmung der geschätzten Regenerationsdauer t gemäß Patentanspruch 15 und 16 erlaubt es, innermotorische Veränderungen beim Betrieb der Brennkraftmaschine in Bezug auf die Emissionsbildung über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine zu bestimmen und entsprechend zu korrigieren. Die Bestimmung der geschätzten Regenerationsdauer t gemäß Patentanspruch 15 und 17 ist eine einfache und kostengünstige Methode, um für die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine eine einfache und in engen Toleranzgrenzen bezüglich der Abgasemissionen zu haltende Abgasreinigung durchzuführen.
Im Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage in einer einzigen Figur näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Abgasreinigungsanlage 1 an einer schematisch dargestellten Brennkraftmaschine 2.
An eine Brennkraftmaschine 2 ist eine Sauganlage 10, bestehend aus einer ersten Saugrohrgruppe 10' und einer zweiten Saugrohrgruppe 10", befestigt. Für jede Saugrohrgruppe 10', 10" ist stellvertretend nur ein Saugrohr dargestellt. Die erste Saugrohrgruppe 10' mündet in eine erste Brennraumgruppe 5, die zweite Saugrohrgruppe 10" mündet in eine zweite Brennraumgruppe 5'. Analog ist jede Brennraumgruppe durch nur einen Brennraum dargestellt. Die erste Brennraumgruppe 5 ist gasführend mit einer ersten Abgasleitung 3 und die zweite Brennraumgruppe 5' ist abgasführend mit einer zweiten Abgasleitung 3' verbunden. In die erste Abgaslei- tung 3 ist eine erste katalytische Reinigungsvorrichtung 4, ein NOx-Adsorber, und in die zweite Abgasleitung 3' ist eine zweite katalytischen Reinigungsvorrichtung 4', ebenfalls ein NOx-Adsorber, integriert. Vorzugsweise handelt es sich bei den NOx- Adsorbern um NOx-Speicherkatalysatoren. Stromab der zwei katalytischen Reinigungsvorrichtungen 4, 4' münden die zwei Abgasleitungen 3, 3' in eine gemeinsame Abgasleitung 6. In dieser ist eine dritte katalytische Reinigungsvorrichtung 9, hier ein 3-Wege-Katalysator, integriert. Stromauf der ersten katalytischen Reinigungsvorrichtung 4 ist ein erster Sensor 7 und stromauf der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung 4' ist ein zweiter Sensor 7' in die Abgasleitungen 3, 3' angeordnet. Stromauf der dritten katalytischen Reinigungsvorrichtung 9 ist ein dritter Sensor 8 in die gemeinsame Abgasleitung 6 angeordnet. Die sensoraktiven Elemente der Sensoren 7, und 8 sind mit dem Abgas in Kontakt. Alle drei Sensoren 7, 7' und 8 sind Sauerstoffsensoren, können jedoch auch NOx-Sensoren sein. Es handelt sich im vorliegenden Fall um lineare Sensoren, es können jedoch auch für weitere Regenerationsverfahren der NOx-Adsorber Sprungantwort-Sensoren sein. Alle drei Sensoren 7, 7', 8, sind elektrisch mit einem Steuergerät 2' verbunden, das gleichzeitig auch das Steuergerät für die Brennkraftmaschine ist. Auch separate Steuergeräte für die Abgasreinigungsanlage 1 und die Brennkraftmaschine 2 sind möglich. In weiteren Ausführungsbeispielen kann stromab des ersten und des zweiten Sensors 7, 7' und/oder stromab des dritten Sensors 8 zumindest eine weitere katalytische Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein.
Im Folgenden sind vier bevorzugte Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung 4, 4'. in der Abgasreinigungsanlage 1 näher erläutert.
Für alle vier Verfahren gilt gemeinsam, dass die Brennkraftmaschine 1 zumindest zwei Brennraumgruppen 5, 5' aufweist und jede Brennraumgruppe 5, 5' mit einer Abgasleitung 3, 3'gasführend verbunden ist. Ferner ist eine separate Gemischrege- lung, verschiedene Lambdawerte λ für jede Brennraumgruppe 5, 5', möglich. Der Lambdawert λ für das Gemisch der ersten Brennraumgruppe 5 ist mit λz*ι und für die zweite Brennraumgruppe 5' mit λzz bezeichnet. Unter λNκ wird der Lambdawert in der gemeinsamen Abgasleitung verstanden. Ein stöchiometrisches Gemisch bedeutet λ = 1 , ein fettes Gemisch (Kraftstoffüberschuss) liegt im Bereich 0,5 <λ < 1 und ein mageres Gemisch (Luftüberschuss) liegt im Bereich 30 >λ > 1. Im Abgas werden abhängig vom verwendeten Sensor 7, 7' und 8, NOx-Sensor oder O2 Sensor, verschiedene Abgaskomponenten, wie NOx oder O2 oder HC, gemessen. Der Start eines Regenerationszyklus ist der Beginn eines fetten Betriebs zumindest einer Brennraumgruppe 5, 5'. Notwendig ist der Regenerationszyklus, wenn die NOx- Absorbtionsfähigkeit der katalytischen Reinigungsvorrichtungen 4, 4', der NOx- Adsorbern, unter einen tolerierbaren Grenzwert abgefallen ist. Unter einem Regenerationszyklus wird die Zeitspanne verstanden, innerhalb derer alle NOx-Adsorber regeneriert werden, eine Regenerationsdauer bezieht sich auf einen NOx-Adsorber.
Beim ersten Verfahren ist jeder Sensor 7, 7', 8 ein linearer Sensor, den beiden Brennraumgruppen 5, 5' wird in diesem Verfahren das gleiche Gemisch zugeführt. Folgende Verfahrensschritte werden nach dem Start des Regenerationszyklus ausgeführt: - Betreiben der Brennkraftmaschine, d. h. der ersten und zweiten Zylindergruppe 5, 5' gemeinsam, mit dem gleichen, fetten Gemisch λ = (λz1 = λZ2), vorzugsweise 0,7 < λ < 95 und fortlaufendes Ermitteln von λz1 mit dem ersten Sensor 7, λZ2 mit dem zweiten Sensor 7' und λNκ mit dem dritten Sensor 8, - Bei Erreichen eines Grenzwertes innerhalb gegebener Toleranzen für λNK, beenden des Regenerationszyklus. Alternativ können die ermittelten Lambdawerte λz*ι, λZ2 und λNK durch das Steuergerät 2' verglichen werden, bis λz1 = λz2 = λNK ist, sobald die drei Messstellen die gleichen Werte aufweisen, beenden des Regenerationszyklus, d. h.' erneuter Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem mageren Gemisch.
Bei dem zweiten Verfahren ist jeder Sensor 7, 7', 8 ein linearer Sensor, der Beginn des Regenrationszyklus ist für jede Brennraumgruppe 5, 5' zeitgleich. Folgende Verfahrensschritte werden nach dem Start des Regenerationszyklus ausgeführt: - Betreiben der ersten und zweiten Zylindergruppe 5, 5' mit einem fetten Gemisch λZι = λFι und λZ2 = λF1, wobei nach dem Start des Regenerationszyklus λF1 = λF2 vorzugsweise 0,5 < λ < 0,95, ist und fortlaufendes Messen von λz1 mit dem ersten Sensor 7, λZ2 mit dem zweiten Sensor 7' und λNK mit dem dritten Sensor 8, und ermitteln einer geschätzten Regenerationsdauer t durch das Steuergerät 2' durch Berechnung oder Entnahme aus einem Kennfeld;
- vor Ende einer geschätzten Regenerationsdauer t, wird die erste Zylindergruppe 5 mit einem Luftverhältnis λz1 = (λFi + x) <1 und die zweite Zylindergruppe 5' mit einem Luftverhältnis λZ2 = (λF2 - x) < λZι betrieben und
- durch das Steuergerät 2' fortlaufend überprüft, ob eine erste Bedingung, λNK = ((λF1 + x) * mι + λreg * m2)) / (m-, + m2), oder eine zweite Bedingung, λNK = ((λF2 - x) * m2 + λz1 * m*ι)) / (m*ι + m2) erfüllt ist;
- wenn die erste Bedingung erfüllt ist wird die erste Brennraumgruppe 5 mit einem stöchiometrischen Gemisch λz-ι = 1 betrieben und das Gemisch der zweiten Brennraumgruppe 5' λF2 für den nächsten Regenerationszyklus durch das Steu- . ergerät 2' auf λF2πeu < λF2;
- wenn die zweite Bedingung erfüllt ist wird die zweite Brennraumgruppe 5' mit einem stöchiometrischen Gemisch λ ∑ = 1 betrieben und das Gemisch der ersten Brennraumgruppe 5 λF1 für den nächsten Regenerationszyklus durch das Steuergerät 2' auf λF1neu < λF1; anschließend
- fortlaufendes Überprüfen durch das Steuergerät 2', ob (λZι + λΩ) / 2 = λNκ;
- wenn die Bedingung λN« = (λz1 + λZ2) / 2 erfüllt ist, Beenden des Regenerations- zyklus.
Beim dritten Verfahren ist jeder Sensor (7, 7', 8) ein Sprungantwort-Sensor, der Beginn des Regenerationszyklus ist für die Brennraumgruppen 5, 5 zeitlich versetzt. Folgende Verfahrensschritte werden nach dem Start des Regeneratiönszyklus aus- geführt:
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5 mit einem fetten Gemisch (λz1 = λF1) < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95, und der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem stöchiometrischen oder mageren Luftverhältnis λZ2 > 1 und Starten einer Zeitmessung zur Ermittlung einer abgelaufenen ersten Regenerationsdauer t-, und Ermit- teln einer Gesamt-Regenerationsdauer t durch das Steuergerät 2';
- vor Ablauf der ermittelten Gesamt-Regenerationsdauer t, Betreiben der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem fetten Gemisch (λ^ = λF2) < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95;
- dann fortlaufendes Messen von λN ) bis NK einen Schwellwert überschreitet, stoppen der Zeitmessung der ersten Regenerationsdauer t** dann
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5 mit einem stöchiometrischen Gemisch λz1 = 1 und weiteres Betreiben der zweiten Zylindergruppe 5' mit dem fetten Gemisch λ22 = λF2 und Starten einer zweiten Zeitmessung für eine zweite Regenerationsdauer t2, und - fortlaufendes Messen von λNK, bis ein Schwellwert überschritten wird;
- bei Überschreiten des Schwellwertes wird der Regenerationszyklus beendet und die Zeitdauer der zweiten Regenerationsdauer t2 erfasst.
Für den nächsten Regenerationszyklus kann das fette Gemisch für λF1 und λF2 in Abhängigkeit der gemessenen ersten und zweiten Regenerationsdauer t, und t2 angepasst werden. Hierbei gilt: Wenn t2 > t- ist, Veränderung von λF2 durch das Steuergerät 2' auf λF2neu < λF2 und wenn t2 < t-* ist, Veränderung von λF1 durch das Steuergerät 2' auf λF1neu < λFι, für den nächsten Regenerationszyklus. Beim vierten Verfahren ist jeder Sensor 7, 7', 8, ein linearer Sensor, der Beginn des Regenerationszyklus ist für die Brennraumgruppen 5, 5 zeitlich versetzt. Es zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte nach dem Start der Regeneration aus:
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5 mit einem ersten fetten Gemisch λ21 < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95 und der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem zweiten Gemisch λZ2 > 1 ;
- fortlaufendes Messen von λNκ, bis λNK = (λ*^ * m2 + λz1 *m*ι) / (m** + m2), dann
- Betreiben der ersten Zylindergruppe 5' mit einem mageren Gemisch λz1 > 1 , und der zweiten Zylindergruppe 5' mit einem fetten Gemisch λZ2 < 1 , vorzugsweise 0,7 < λ < 0,95, und
- fortlaufendes Messen von λNK> bis λNκ = (λzi * m*- + λΩ *m2) / (m** + m2) ist;
- Wenn λNK = (λz1 * m1 + λz-* *m2) / (m-, + m2) ist, Beenden des Regenerationszyklus.
Für alle Verfahren gilt, dass die Gesamt-Regenerationsdauer t mindestens 0,2 Sekunden dauert. Die Ermittlung der Gesamt-Regenerationsdauer t erfolgt von dem Steuergerät, entweder durch Berechnung aus der NOx-Rohemission der Brennkraftmaschine oder durch Auslesen aus einem in dem Steuergerät 2' abgelegten Kennfeld. Die erste und die zweite Regenerationsdauer t**, t2 beträgt zwischen dem 0,5fachen und 0,99fachen der Gesamt-Regenerationsdauer t.
Bezuαszeichenliste
1 Abgasreinigungsanlage
2 Brennkraftmaschine
2' Steuergerät
3 Erste Abgasleitung ' Zweite Abgasleitung
Erste katalytische Reinigungsvorrichtung ' Zweite katalytischen Reinigungsvorrichtung
Erste Brennraumgruppe ' Zweite Brennraumgruppe
Gemeinsame Abgasleitung
Erster Sensor ' Zweiter Sensor
Dritter Sensor
Dritte Katalytische Reinigungsvorrichtung 0 Sauganlage 0' Erste Saugrohrgruppe 0" Zweite Saugrohrgruppe

Claims

Patentansprüche
1. Abgasreinigungsanlage (1) für eine Brennkraftmaschine (2) mit einer NOx- Adsorbtionseinrichtung mit einer ersten Abgasleitung (3) mit einer ersten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4) und einer zweiten Abgasleitung (3') mit einer zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4'), die stromab der ers- ten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') in eine gemeinsame Abgasleitung (6) münden, wobei jeder katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') in der jeweiligen Abgasleitung (3, 3') stromauf jeweils ein erster Sensor (7, 7') zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytischen Reinigungsvorrichtungen (4, 4') NOx-Adsorber sind und in der gemeinsamen Abgasleitung (6) ein gemeinsamer dritter Sensor (8) zumindest für eine Regeneration der katalytischen Reinigungsvorrichtungen (4, 4') vorgesehen ist.
2. Abgasreinigungsanlage nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder der drei Sensoren (7, 7', 8) ein NOx-
Sensor und/oder ein O2-Sensor ist.
3. Abgasreinigungsanlage nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der drei Sensoren (7, 7', 8) ein linearer Sensor und/oder ein Sprungantwort-Sensor ist.
4. Abgasreinigungsanlage nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei jeder Sensor ein elektrisches Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale von einem Steuergerät (2') auswertbar sind.
5. Abgasreinigungsanlage nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des ersten und des zweiten Sensors
(7, 7') und/oder stromab des dritten Sensors (8) zumindest eine weitere katalytische Reinigungsvorrichtung (9) angeordnet ist.
6. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reini- gungsvorrichtung (4, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines Regenerationszyklus:
- Betreiben der Brennkraftmaschine (2) mit einem Kraftstoffüberschuss, - Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6),
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn sich der Anteil der Abgaskomponente einem Grenzwert nähert.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte:
- Fortlaufendes Messen eines Anteils der Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6) der selbe Anteil an der Abgaskomponente innerhalb einer Toleranzgrenze gemessen wird.
8. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest ei- nem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei Brennraumgruppen (5, 5') aufweist und jede Abgasleitung (3, 3') mit einer Brennraumgruppe (5, 5') gasführend verbunden ist und eine separate Gemischregelung für jede Brennraumgruppe (5, 5') erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines
Regenerationszyklus:
- Betreiben der Brennkraftmaschine (2) mit einem ersten Kraftstoff übe r- schuss,
- Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),
- Betreiben der ersten Brennraumgruppe (5) mit einem zweiten Kraftstoff- überschuss und Betreiben der zweiten Brennraumgruppe (5') mit einem dritten Kraftstoffüberschuss vor Ablauf einer geschätzten Regenerationsdauer t,
- Ermitteln eines Beladungszustandes für jede katalytischen Reinigungsvor- richtung (4, 4') und Anpassen des Kraftstoffüberschusses für jede Brennraumgruppe (5, 5'),
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn sich der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem Grenzwert nähert.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrenschritt:
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn in der gemeinsamen Abgasleitung (6) der selbe Anteil an der Abgaskomponente innerhalb einer Toleranzgrenze gemessen wird, wie im Mittel der ersten und der zweiten Abgaslei- tung (3, 3').
10. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (4, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei Brennraumgruppen (5, 5') aufweist und jede Abgasleitung (3, 3') mit einer Brennraumgruppe (5, 5') gasführend verbunden ist und eine separate Gemischregelung für jede Brennraumgruppe (5, 5') erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines Regenerationszyklus: - Betreiben der ersten Brennraumgruppe (5) mit einem Kraftstoffüberschuss und Betreiben der zweiten Brennraumgruppe mit einem stöchiometrischen Gemisch und Start einer Messung für eine erste Regenerationszeit t*,,
- Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),
- Betreiben der zweiten Brennraumgruppe (5') mit einem Kraftstoffüberschuss und Start einer Messung für eine zweite Regenerationszeit t2 vor Ablauf einer geschätzten Regenerationsdauer t,
- Betreiben, der ersten Brennraumgruppe. (5) mit einem stöchiometrischen Gemisch und Bestimmen der ersten Regenerationszeit t**, wenn sich der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem Grenzwert nähert,
- Bestimmen der zweiten Regenerationszeit t2, und Beenden des Regenerationszyklus wenn sich der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem Grenzwert nähert.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte:
- Verändern des Gemisches für die zweite Brennraumgruppe (5') für den nächsten Regenerationszyklus zu mehr Kraftstoffüberschuss, wenn die zweite Regenerationszeit t2 größer als die erste Regenerationszeit t* ist, - Verändern des Gemisches für die erste Brennraumgruppe (5) für den nächsten Regenerationszyklus zu mehr Kraftstoffüberschuss, wenn die zweite Regenerationszeit t2 kleiner als die erste Regenerationszeit t- ist.
12. Verfahren zur Regeneration der ersten und der zweiten katalytischen Reinigungsvorrichtung (, 4') einer Abgasreinigungsanlage (1) nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Brennkraftmaschine zumindest zwei Brennraumgruppen (5, 5') aufweist und jede Abgasleitung (3, 3') mit ei- ner Brennraumgruppe (5, 5') gasführend verbunden ist und eine separate
Gemischregelung für jede Brennraumgruppe (5, 5') erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte nach einem Start eines Regenerationszyklus: - Betreiben der ersten Brennraumgruppe (5) mit einem Kraftstoffüberschuss und der zweiten Brennraumgruppe (5') mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch oder mit einem Luftüberschuss,
- Fortlaufendes Messen eines Anteils einer Abgaskomponente in der ersten, der zweiten und der gemeinsamen Abgasleitung (3, 3', 6),
- Betreiben des ersten Brennraumes (5) mit einem stöchiometrischen Luft- /Kraftstoff-Gemisch oder einem Luftüberschuss und des zweiten Brennraumes (5') mit einem Kraftstoffüberschuss, wenn der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) einem gemittelten Anteil der Ab- gaskomponenten aus der ersten und der zweiten Abgasleitung (3, 3') innerhalb eines Toleranzbereiches erreicht,
- Beenden des Regenerationszyklus, wenn der Anteil der Abgaskomponente in der gemeinsamen Abgasleitung (6) dem gemittelten Anteil der Abgaskomponenten aus der ersten und der zweiten Abgasleitung (3, 3') innerhalb eines Toleranzbereiches erreicht.
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t mindestens 0,2 Sekunden dauert.
14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regenerationszeit t** und die zweite Regenerationszeit t2 zwischen dem 0,5fachen und dem 0,99fachen der Ge- samtregenerationsdauer dauert.
15. Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t von dem Steuergerät (2') ermittelt wird.
16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t von dem Steuergerät (2') berechnet wird.
17. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte Regenerationsdauer t von dem Steuergerät (2') aus einem Kennfeld entnommen wird.
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