WO2010057788A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • an exhaust gas purification system which comprises, for example, at least one catalytic converter and optionally a particle filter.
  • the predetermined time duration is predetermined depending on a temperature of the at least one catalytic converter and / or an exhaust gas temperature and / or an exhaust gas mass flow and / or a particle number in the combustion chamber exhaust gas and / or the specified particle number emission limit value.
  • the advantage is that in this way the predetermined period of time can be selected as long as necessary and as short as possible in order to be able to increase the hydrocarbon concentration in the combustion chamber exhaust gas as early as possible in order to reduce the particle number, but without the prescribed hydrocarbon emission limit value To exceed.
  • the predetermined period of time can also be set to zero if the catalytic converter already has its operating temperature.
  • the predetermined time duration can be set the shorter, the higher the exhaust gas temperature and / or the exhaust gas mass flow.
  • the predetermined time period can also be set to zero or short, if in the current operating state of the internal combustion engine, the particle number in the combustion chamber exhaust gas is so low that the predetermined particle number emission limit without or by only slightly increasing the hydrocarbon concentration in the combustion chamber exhaust gas for reduction the particle number can be maintained.
  • the predetermined period of time is a maximum of 20 seconds.
  • the exhaust gas purification or emission reduction system in particular in a diesel internal combustion engine, a particulate filter for filtering in particular large, that is, high-mass particles from the exhaust gas and / or recirculation of exhaust gases from the exhaust system 4 and / or the combustion chamber 9 in the intake tract 1 and the combustion chamber 9 include.
  • an exhaust gas recirculation rate may be set, for example, by a valve overlap phase in which the gas inlet valve 12 and the gas outlet valve 13 are simultaneously opened.
  • the recirculation of the exhaust gases for example, causes a lower combustion temperature in a combustion process in the combustion chamber 9 than without the recirculation of the exhaust gases.
  • the lower combustion temperature may result in lower pollutant production in the combustion process than at a higher combustion temperature.
  • the sensors are, for example, a pedal position sensor 26 that detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28 that detects an air mass flow upstream of the throttle 5, a throttle position sensor 30 that detects an opening degree of the throttle 5, a first temperature sensor 32 that detects an intake air temperature , a second temperature sensor 33 detecting a cooling water temperature, a third temperature sensor 35 detecting an oil temperature, an intake manifold pressure sensor 34 detecting an intake manifold pressure in the accumulator 6, a crankshaft angle sensor 36 detecting a crankshaft angle then a speed is assigned.
  • a pedal position sensor 26 that detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28 that detects an air mass flow upstream of the throttle 5, a throttle position sensor 30 that detects an opening degree of the throttle 5, a first temperature sensor 32 that detects an intake air temperature , a second temperature sensor 33 detecting a cooling water temperature, a third temperature sensor 35 detecting an oil temperature, an intake manifold pressure sensor 34 detecting an intake manif
  • a step Sil can be provided to detect the temperature TEMP_KAT of the at least one catalytic converter 24 and in particular of a close-coupled catalytic converter and to check whether this at least one catalytic converter 24 already has its operating temperature TEMP KATB for the conversion of hydrocarbon HC. If this is not the case, this at least one catalytic converter 24 is brought to at least its operating temperature TEMP_KATB within a predetermined period of time T.
  • a step S12 may be provided for determining the required time duration and predetermining this determined time duration as the predetermined time duration T.
  • a step S13 at least one of the at least one exhaust gas catalytic converter 24, in particular the exhaust gas catalytic converter 24 next to the engine, is brought to at least its operating temperature TEMP_KATB for the conversion of hydrocarbon HC within the predetermined period of time T.
  • the operating mode B of the internal combustion engine is predetermined to maintain the predetermined hydrocarbon emission limit value HCE, that is, the predetermined injection strategy ES for increasing the hydrocarbon concentration HCK is preferably not used during the predetermined period of time T.
  • the minimum hydrocarbon concentration HCMK is determined.

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Abstract

Abhängig von einem aktuellen Betriebszustand (BZ) einer Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert (PE) wird eine Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration (HCMK) eines Brennraumabgases der Brennkraftmaschine ermittelt, die erforderlich ist für ein Einhalten des vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwerts. Ein Betrieb (B) der Brennkraftmaschine wird vorgegeben zum Erhalten einer Kohlenwasserstoff-Konzentration (HCK) des Brennraumabgases, die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration (HCMK).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Ottooder Diesel-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Bei einem Betrieb einer Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschine entsteht im Allgemeinen Abgas, das beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Partikel enthält und für deren Emission gesetzliche Vorschriften bestehen. Insbesondere bestehen Grenzwerte für die Emission von Kohlenwas- serstoffen und einer Partikelmasse. Für ein Reinigen des Abgases zum Einhalten der Grenzwerte ist eine Abgasreinigungsanlage vorgesehen, die beispielsweise mindestens einen Abgaskatalysator und gegebenenfalls einen Partikelfilter umfasst.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einen emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Abhängig von einem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert wird eine Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration eines Brennraumabgases der Brennkraftma- schine ermittelt, die erforderlich ist für ein Einhalten des vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwerts. Ein Betrieb der Brennkraftmaschine wird vorgegeben zum Erhalten einer Kohlenwasserstoff-Konzentration des Brennraumabgases, die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration .
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine hohe Kohlenwasserstoff-Konzentration, die mindestens so hoch ist wie die Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration, eine geringere
Partikelanzahl im Abgas der Brennkraftmaschine zur Folge haben kann, als bei einer niedrigeren Kohlenwasserstoff- Konzentration unterhalb der Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration. Dies ist beispielsweise dadurch mög- lieh, dass sich Partikel und insbesondere kleine Partikel, die im Wesentlichen aus unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen bestehen, sich in Anwesenheit von unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu einem größeren Partikel zusammenballen, wodurch die Anzahl der im Abgas vorhandenen Partikel re- duziert wird bei unveränderter Gesamtmasse der Partikel. Unter dem Begriff „kleine Partikel" sind beispielsweise Partikel in der Größenordnung von ca. 20 nm - 80 nm zu verstehen, während unter dem Begriff „größere Partikel" beispielsweise Partikel in der Größenordnung von ca. 200 nm - 400 nm zu ver- stehen sind. Je höher die Kohlenwasserstoff-Konzentration im Abgas, desto höher ist grundsätzlich eine Wahrscheinlichkeit dafür, dass Partikel aufeinander treffen und sich zu einem größeren Partikel zusammenballen. Dies kann genutzt werden, um die Partikelanzahl im Abgas zu reduzieren und so den Par- tikelanzahl-Emissionsgrenzwert einzuhalten. Durch Erhöhen der Kohlenwasserstoff-Konzentration über die Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration kann der Partikelanzahl- Emissionsgrenzwert sehr einfach eingehalten werden. Die Kohlenwasserstoff-Konzentration und die Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration beziehen sich auf eine Anzahl von Kohlenwasserstoff-Partikeln innerhalb eines vorgegebenen Volumens und werden beispielsweise in Teilen pro Millionen an- gegeben, das heißt Kohlenwasserstoff-Partikeln pro Millionen Partikel innerhalb des vorgegebenen Volumens. Die Kohlenwasserstoff-Konzentration und die Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration können jedoch auch anders angegeben sein. Die Kohlenwasserstoff-Konzentration und die Kohlenwas- serstoff-Mindestkonzentration beziehen sich insbesondere nicht auf eine Masse einzelner Kohlenwasserstoff-Partikel o- der die Gesamtmasse der Kohlenwasserstoff-Partikel.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Vorgeben des Betriebs der Brennkraftmaschine zum Erhalten der Kohlenwasserstoff-Konzentration eine vorgegebene Einspritzstrategie für ein Einspritzen von Kraftstoff. Der Vorteil ist, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine sehr einfach durch die vorgegebene Einspritzstrategie vorgegeben werden kann zum Erhalten der Kohlenwasserstoff-Konzentration. Die vorgegebene Einspritzstrategie kann insbesondere einen Zeitpunkt und/oder eine Häufigkeit eines Einspritzens umfassen und/oder eine Einspritzmenge umfassen. Ferner kann die vorgegebene Einspritzstrategie beispielsweise auch Maßnahmen umfassen zur Beeinflussung einer Spraybildung. Die vorgegebene Einspritzstrategie ist ausgebildet und vorgesehen zum Erhöhen der Kohlenwasserstoff-Konzentration in dem Brennraumabgas.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die vorgege- bene Einspritzstrategie mindestens ein Nacheinspritzen von Kraftstoff umfasst in mindestens einen Brennraum der Brennkraftmaschine und/oder in ein Brennraumrohabgas der Brennkraftmaschine stromabwärts des mindestens einen Brennraums der Brennkraftmaschine derart, dass der nacheingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen unverbrannt bleibt. Der Vorteil ist, dass die Kohlenwasserstoff-Konzentration sehr einfach und zuverlässig durch ein solches Nacheinspritzen von Kraftstoff erhöht werden kann. Das Nacheinspritzen kann auch als spätes Einspritzen bezeichnet werden, wobei das Einspritzen in Bezug auf einen Zyklus der Brennkraftmaschine so spät erfolgt, dass der nacheingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen unverbrannt bleibt, das heißt mindestens ein Teil des nacheingespritzten Kraftstoffs unverbrannt bleibt, also nicht entflammt wird und dadurch nicht mehr an der Verbrennung teilnimmt .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration im Falle einer kalten Brennkraftmaschine etwa 4000 bis 5000 Teile pro Millionen und im Falle einer warmen Brennkraftmaschine mindestens 2500 Teile pro Millionen. Dadurch kann die Kohlenwasserstoff- Partikelanzahl zuverlässig verringert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist stromabwärts des mindestens eines Brennraums der Brennkraftmaschine mindestens ein Abgaskatalysator vorgesehen. Mindestens einer des mindestens einen Abgaskatalysators wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer mindestens auf seine Betriebstempera- tur zur Konvertierung von Kohlenwasserstoff gebracht. Während der vorgegebenen Zeitdauer wird der Betrieb der Brennkraftmaschine vorgegeben zum Einhalten eines vorgegebenen Kohlenwasserstoff-Emissionsgrenzwerts. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wird der Betrieb der Brennkraftmaschine vorgegeben zum Erhalten der Kohlenwasserstoff-Konzentration des Brennraumabgases, die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine und insbesondere bei noch kalter Brennkraftmaschine und kaltem Abgaskatalysator der vorgegebene Kohlenwasserstoff-Emissionsgrenzwert zuverlässig eingehalten werden kann und nach Erreichen der Betriebstemperatur des Abgaskatalysators sowohl der vorgegebene Kohlenwasserstoff- Emissionsgrenzwert als auch der vorgegeben Partikelanzahl- Emissionsgrenzwert zuverlässig eingehalten werden können. Insgesamt ist so ein emissionsarmer Betrieb der Brennkraftmaschine möglich.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die vorgegebene Zeitdauer vorgegeben wird abhängig von einer Temperatur des mindestens einen Abgaskatalysators und/oder einer Abgastemperatur und/oder einem Abgasmassenstrom und/oder einer Partikelanzahl in dem Brennraumabgas und/oder dem vorgegebe- nen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert. Der Vorteil ist, dass auf diese Weise die vorgegebene Zeitdauer so lang wie nötig und so kurz wie möglich gewählt werden kann, um möglichst frühzeitig die Kohlenwasserstoff-Konzentration im Brennraumabgas erhöhen zu können zur Reduktion der Partikelanzahl, oh- ne jedoch den vorgegebenen Kohlenwasserstoff- Emissionsgrenzwert zu überschreiten. Insbesondere kann die vorgegebene Zeitdauer auch zu Null vorgegeben werden, wenn der Abgaskatalysator bereits seine Betriebstemperatur aufweist. Ferner kann im Allgemeinen die vorgegebene Zeitdauer umso kürzer vorgegeben werden, je höher die Abgastemperatur und/oder der Abgasmassenstrom ist. Ferner kann die vorgegebene Zeitdauer auch kurz oder zu Null vorgegeben werden, wenn in dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Partikelanzahl in dem Brennraumabgas so gering ist, dass der vorgegebene Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert auch ohne oder durch nur geringes Erhöhen der Kohlenwasserstoff- Konzentration im Brennraumabgas zur Reduktion der Partikelanzahl eingehalten werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die vorgegebene Zeitdauer maximal 20 Sekunden. Dadurch kann die während der vorgegebenen Zeitdauer entstehende Partikelanzahl klein gehalten werden und der vorgegebene Partikelanzahl- Emissionsgrenzwert kann zuverlässig eingehalten werden. Durch das besonders schnelle Aufheizen des Abgaskatalysators auf seine Betriebstemperatur innerhalb von maximal 20 Sekunden kann das Erhöhen der Kohlenwasserstoff-Konzentration im Brennraumabgas zur Reduktion der Partikelanzahl besonders früh beginnen, ohne den Kohlenwasserstoff-Emissionsgrenzwert zu überschreiten. Sowohl der vorgegebene Kohlenwasserstoff- Emissionsgrenzwert als auch der vorgegeben Partikelanzahl- Emissionsgrenzwert können so zuverlässig eingehalten werden. Insgesamt ist so ein emissionsarmer Betrieb der Brennkraftma- schine möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer der Betrieb der Brennkraftmaschine vorgegeben zum Erhalten einer Luftzahl von Eins ein- gangsseitig des mindestens einen Abgaskatalysators. Der Vorteil ist, dass dadurch insbesondere der Kohlenwasserstoff- Emissionsgrenzwert zuverlässig eingehalten werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt,
Figur 2 ein erstes Ablaufdiagramm und
Figur 3 ein zweites Ablaufdiagramm.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drossel- klappe 5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem mindestens einem Zylinder Z1-Z4 über einen Einlasskanal in einen Brennraum 9 des Motorblocks 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 8, die über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1-Z4 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit mindestens einem Gaseinlassventil 12, mindestens einem Gasauslassventil 13 und Ventilantrieben 14, 15. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und gegebenenfalls eine Zündkerze 23. Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
Der Abgastrakt 4 umfasst mindestens einen Abgaskatalysator 24, der vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist und der zu einem Abgasreinigungssystem oder Emissionsre- duzierungssystem der Brennkraftmaschine gehört. Der Abgaskatalysator 24 eignet sich insbesondere zum Speichern und Abge- ben von Sauerstoff abhängig von einem Sauerstoff- Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24. Ist der Sauerstoff- Beladungsgrad maximal, so kann kein weiterer Sauerstoff von dem Abgaskatalysator 24 aufgenommen werden. Ist der Sauerstoff-Beladungsgrad minimal, so kann der Abgaskatalysator 24 keinen Sauerstoff abgeben. Ferner kann das Abgasreinigungsoder Emissionsreduzierungssystem, insbesondere bei einer Diesel-Brennkraftmaschine, einen Partikelfilter zum Filtern von insbesondere großen, das heißt Massereichen Partikeln aus dem Abgas und/oder ein Rückführen von Abgasen aus dem Abgastrakt 4 und/oder dem Brennraum 9 in den Ansaugtrakt 1 bzw. den Brennraum 9 umfassen. Bei dem Rückführen der Abgase kann eine Abgasrückführrate beispielsweise durch eine Ventilüberschneidungsphase eingestellt werden, in der das Gaseinlassventil 12 und das Gasauslassventil 13 gleichzeitig geöffnet sind. Das Rückführen der Abgase bewirkt beispielsweise eine geringere Verbrennungstemperatur bei einem Verbrennungsprozess in dem Brennraum 9 als ohne das Rückführen der Abgase. Die geringere Verbrennungstemperatur kann zu einer geringeren Schadstoff- Produktion bei dem Verbrennungsprozess als bei einer höheren Verbrennungstemperatur führen.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen die Messgrößen und von diesen abgeleitete Größen der Brennkraftmaschine. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen mindestens eine Stellgröße, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, der eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein zweiter Temperatursensor 33, der eine Kühlwassertemperatur erfasst, ein dritter Temperatursensor 35, der eine Öltemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, der einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwel- lenwinkelsensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird. Ferner ist in dem Abgastrakt bevorzugt eine Abgassonde 40 stromaufwärts des Abgaskatalysators 24 angeordnet, deren Messsignal unter Berücksichtigung einer Gaslaufzeit von dem Brennraum 9 zu der Abgasson- de 40 repräsentativ ist für ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum 9 oder in einem Brennraumrohabgas RA unmittelbar stromabwärts des Brennraums 9 oder in einem Brennraumabgas BA unmittelbar stromaufwärts des Abgaskatalysators 24. Ferner kann eine weitere Abgassonde 42 stromabwärts des Ab- gaskatalysators 24 vorgesehen sein, durch die beispielsweise die Sauerstoffbeladungsfähigkeit des Abgaskatalysators 24 ü- berprüft werden kann. Die Abgassonden 40, 42 stromaufwärts und/oder stromabwärts des Abgaskatalysators 24 sind weitere Elemente des Abgasreinigungs- oder Emissionsreduzierungssys- tems der Brennkraftmaschine. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 22 und/oder die Zündkerze 23.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt weitere Zylinder Z2-Z4 vorgesehen, denen entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.
Figur 2 zeigt ein erstes Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine, das bevorzugt in der Steuervorrichtung 25 ausführbar ist. Das Programm beginnt mit ei- nem Schritt Sl, in dem beispielsweise Vorbereitungen getroffen und/oder Initialisierungen durchgeführt werden können. In einem Schritt S2 wird bevorzugt ein aktueller Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine ermittelt. Der aktuelle Betriebszustand BZ kann beispielsweise abhängig von den Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ermittelt werden, insbesondere beispielsweise abhängig von der Kühlwassertemperatur oder der Öltemperatur, also im Wesentlichen einer Temperatur der Brennkraftmaschine, und/oder einer Abgastemperatur und/oder einer Temperatur des mindestens einen Abgaskatalysators 24 und/oder einem Abgasmassenstrom und/oder einer aktuell bei der Verbrennung erzeugten Partikelanzahl N und/oder einer aktuell bei der Verbrennung erzeugten Kohlenwasserstoff- Konzentration HCK. Der aktuelle Betriebszustand BZ kann je- doch auch abhängig von anderen oder weiteren Betriebsgrößen und/oder anderen Größen ermittelt werden.
Abhängig von dem ermittelten aktuellen Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgegebenen Partikel- anzahl-Emissionsgrenzwert PE wird eine Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration HCMK des Brennraumrohabgases RA oder Brennraumabgases BA der Brennkraftmaschine ermittelt, die erforderlich ist für ein Einhalten des vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwerts PE. Die Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration HCMK im Falle einer kalten Brennkraftmaschine beträgt beispielsweise etwa 4000 bis 5000 Teile pro Millionen und beträgt im Falle einer warmen Brennkraftmaschine mindestens 2500 Teile pro Millionen.
Die im Abgas vorhandenen Partikel bestehen im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen HC. Beträgt die Kohlenwasserstoff- Konzentration HCK im Brennraumrohabgas RA oder Brennraumabgas BA mindestens die Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration HCMK, dann ballen sich die Kohlenwasserstoff-Partikel bevor- zugt zu größeren Partikeln zusammen. Durch das Zusammenballen mehrerer kleiner Partikel zu wenigen großen Partikeln wird die Partikelanzahl N im Abgas reduziert. Um dies zu erreichen, wird in einem Schritt S3 ein Betrieb B der Brennkraftmaschine vorgegeben zum Erhalten der Kohlenwasserstoff- Konzentration HCK des Brennraumrohabgases RA oder des Brennraumabgases BA, die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration HCMK. Die resultierenden größeren Partikel können beispielsweise mittels Partikel- filter aus dem Abgas entfernt werden.
Der Betrieb B der Brennkraftmaschine zum Erhalten einer solchen Kohlenwasserstoff-Konzentration HCK umfasst bevorzugt eine vorgegebene Einspritzstrategie ES, das heißt, ein Ein- spritzen von Kraftstoff wird speziell zu dem Zweck vorgenommen oder modifiziert zum Erhöhen der Kohlenwasserstoff- Konzentration HCK. Im Allgemeinen widerspricht die vorgegebene Einspritzstrategie ES daher Bestrebungen, die Kohlenwasserstoff-Konzentration HCK im Abgas möglichst gering zu hal- ten, um einen vorgegebenen Kohlenwasserstoff- Emissionsgrenzwert HCE zuverlässig einhalten zu können. Die vorgegebene Einspritzstrategie ES kann insbesondere ein Nacheinspritzen oder spätes Einspritzen von Kraftstoff umfassen, wobei insbesondere ein Einspritzzeitpunkt oder auch Einsprit- zort derart gewählt sind, dass der nacheingespritzte Kraftstoff nicht mehr an der Verbrennung teilnimmt, also nicht entflammt wird, zumindest jedoch ein Teil des nacheingespritzten Kraftstoffs unverbrannt im Brennraumrohabgas RA o- der Brennraumabgas BA erhalten bleibt. Beispielsweise kann ein weiteres Einspritzventil 38 stromabwärts des Brennraums 9 und stromaufwärts des mindestens einen Abgaskatalysators 24 vorgesehen sein zum Nacheinspritzen von Kraftstoff in das Brennraumrohabgas RA. Es kann jedoch beispielsweise ebenso vorgesehen sein, dass mittels des Einspritzventils 22 bei- spielsweise eine zusätzliche, späte Einspritzung, das heißt Nacheinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 9 durchgeführt wird, und zwar in Bezug auf einen Zyklus der Brennkraftmaschine so spät, dass der nacheingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen unverbrannt bleibt. Für das Erhöhen der Koh- lenwasserstoff-Konzentration HCK im Brennraumrohabgas RA oder Brennraumabgas BA ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der nacheingespritzte Kraftstoff besonders fein verteilt ist, das heißt, das besonders viele Kraftstofftropfchen entstehen. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens und Zusammenballens von Kohlenwasserstoffpartikeln. Es können jedoch ebenso andere Maßnahmen vorgesehen sein zur Erhöhung der Kohlenwasserstoff-Konzentration HCK in dem Brennraumrohabgas RA oder dem Brennraumabgas BA.
Das Programm endet in einem Schritt S4 und wird vorzugsweise wiederholt ausgeführt.
Figur 3 zeigt ein zweites Ablaufdiagramm des Programms, das gegenüber dem in Figur 2 dargestellten erweitert ist. Das
Programm beginnt in einem Schritt SlO. Ein Schritt Sil kann vorgesehen sein, die Temperatur TEMP_KAT des mindestens einen Abgaskatalysators 24 und insbesondere eines motornahen Abgaskatalysators zu erfassen und zu überprüfen, ob dieser mindes- tens eine Abgaskatalysator 24 bereits seine Betriebstemperatur TEMP KATB zur Konvertierung von Kohlenwasserstoff HC aufweist. Falls dies nicht der Fall ist, wird dieser mindestens eine Abgaskatalysator 24 innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer T mindestens auf seine Betriebstemperatur TEMP_KATB ge- bracht. Ein Schritt S12 kann vorgesehen sein zum Ermitteln der erforderlichen Zeitdauer und Vorgeben dieser ermittelten Zeitdauer als die vorgegebene Zeitdauer T. Die vorgegebene Zeitdauer T wird insbesondere ermittelt und vorgegeben abhängig von der aktuellen Temperatur TEMP KAT des mindestens ei- nen Abgaskatalysators 24 und/oder der Abgastemperatur TEMP_BA und/oder dem Abgasmassenstrom MBAF und/oder der Partikelanzahl N in dem Brennraumrohabgas RA oder Brennraumabgas BA und/oder dem vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert PE. Die vorgegebene Zeitdauer T beträgt vorzugsweise maximal zwanzig Sekunden.
In einem Schritt S13 wird mindestens einer des mindestens ei- nen Abgaskatalysators 24, insbesondere der motornächste Abgaskatalysator 24, innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer T mindestens auf seine Betriebstemperatur TEMP_KATB zur Konvertierung von Kohlenwasserstoff HC gebracht. Dabei wird während der vorgegebenen Zeitdauer T der Betrieb B der Brennkraftma- schine vorgegeben zum Einhalten des vorgegebenen Kohlenwasserstoff-Emissionsgrenzwerts HCE, das heißt, die vorgegebene Einspritzstrategie ES zur Erhöhung der Kohlenwasserstoff- Konzentration HCK wird während der vorgegebenen Zeitdauer T bevorzugt nicht eingesetzt. In einem Schritt S14, der dem Schritt S2 entspricht, wird die Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration HCMK ermittelt. In einem Schritt S15, der im Wesentlichen dem Schritt S3 entspricht, wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T der Betrieb B der Brennkraftmaschine vorgegeben zum Erhalten der Kohlenwasserstoff- Konzentration HCK des Brennraumrohabgases RA oder Brennraumabgases BA, die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration HCMK. Dadurch kann die Reduktion der Partikelanzahl N erreicht werden. Bevorzugt wird in dem Schritt S15 die vorgegebene Einspritzstrategie ES genutzt.
Bevorzugt wird der Betrieb B der Brennkraftmaschine und insbesondere auch die vorgegebene Einspritzstrategie ES so vorgegeben, dass eingangsseitig des mindestens einen Abgaskata- lysators 24, also unmittelbar stromaufwärts des mindestens einen Abgaskatalysators 24, eine Luftzahl LAM von Eins vorherrscht, das heißt, dass das Luft-/Kraftstoffverhältnis stö- chiometrisch ist. Die Luftzahl LAM ist beipielsweise als Lambdawert durch die Abgassonde 40 erfassbar. Es kann bei- spielsweise vorgesehen sein, die Verbrennung im Brennraum 9 unter Sauerstoffüberschuss durchzuführen oder Sauerstoff nach dem Verbrennen zuzuführen, beispielsweise mittels Ventilüberschneidung oder mittels Sekundärlufteinblasung. Durch das zu- sätzliche Einbringen von Kraftstoff zur Erhöhung der Kohlenwasserstoff-Konzentration HCK, insbesondere im Rahmen der vorgegebenen Einspritzstrategie ES, wird dann das Luft- /KraftstoffVerhältnis auf einen Wert der Luftzahl LAM von Eins gebracht. Dadurch kann der Kohlenwasserstoff- Emissionsgrenzwert besonders zuverlässig eingehalten werden. Bevorzugt wird die Luftzahl LAM von Eins im zeitlichen Mittel erreicht. Beispielsweise kann eine periodische Variation der Luftzahl LAM um den Wert von Eins vorgesehen sein. Für das zuverlässige Reduzieren der Kohlenwasserstoffe HC in dem Ab- gaskatalysator 24 kann dabei beispielsweise dessen SauerstoffSpeicherfähigkeit genutzt werden.
Das Programm endet in einem Schritt S16. Die Schritte S14 und S15 werden bevorzugt wiederholt ausgeführt. Die Schritte SlO bis S13 werden bevorzugt zu einem Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine ausgeführt, insbesondere bei einem Kaltstart.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem - abhängig von einem aktuellen Betriebszustand (BZ) der
Brennkraftmaschine und/oder von einem vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert (PE) eine Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration (HCMK) eines Brennraumabgases (BA) der Brennkraftmaschine ermittelt wird, die erfor- derlich ist für ein Einhalten des vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwerts (PE) und ein Betrieb (B) der Brennkraftmaschine vorgegeben wird zum Erhalten einer Kohlenwasserstoff-Konzentration (HCK) des Brennraumabgases (BA) , die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration (HCMK) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vorgeben des Betriebs (B) der Brennkraftmaschine zum Erhalten der Koh- lenwasserstoff-Konzentration (HCK) eine vorgegebene Einspritzstrategie (ES) für ein Einspritzen von Kraftstoff umfasst .
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die vorgegebene Ein- spritzstrategie (ES) mindestens ein Nacheinspritzen von
Kraftstoff umfasst in mindestens einen Brennraum (9) der Brennkraftmaschine und/oder in ein Brennraumrohabgas (RA) der Brennkraftmaschine stromabwärts des mindestens einen Brennraums (9) der Brennkraftmaschine derart, dass der nacheingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen unverbrannt bleibt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration (HCMK) im Falle einer kalten Brennkraftmaschine etwa 4000 bis 5000 Teile pro Millionen beträgt und im Falle einer warmen Brennkraftmaschine mindestens 2500 Teile pro Millionen beträgt .
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem stromabwärts mindestens eines Brennraums (9) der Brennkraftmaschine mindestens ein Abgaskatalysator (24) vorgesehen ist und bei dem - mindestens einer des mindestens einen Abgaskatalysators (24) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (T) mindestens auf seine Betriebstemperatur (TEMP KATB) zur Konvertierung von Kohlenwasserstoff (HC) gebracht wird, wobei während der vorgegebenen Zeitdauer (T) der Betrieb (B) der Brennkraftmaschine vorgegeben wird zum Einhalten eines vorgegebenen Kohlenwasserstoff-Emissionsgrenzwerts (HCE) , und nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer (T) der Betrieb (B) der Brennkraftmaschine vorgegeben wird zum Erhalten der Kohlenwasserstoff-Konzentration (HCK) des Brennraumabgases (BA) , die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff-Mindestkonzentration (HCMK) .
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die vorgegebene Zeit- dauer (T) vorgegeben wird abhängig von einer Temperatur
(TEMP_KAT) des mindestens einen Abgaskatalysators (24) und/oder einer Abgastemperatur (TEMP BA) und/oder einem Abgasmassenstrom (MBAF) und/oder einer Partikelanzahl (N) in dem Brennraumabgas (BA) und/oder dem vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert (PE) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem die vorgegebene Zeitdauer (T) maximal 20 Sekunden beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer (T) der Betrieb (B) der Brennkraftmaschine vorgegeben wird zum Erhalten einer Luftzahl (LAM) von Eins eingangsseitig des mindes- tens einen Abgaskatalysators (24).
9. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die ausgebildet ist zum Ermitteln einer Kohlenwasserstoff- Mindestkonzentration (HCMK) eines Brennraumabgases (BA) der Brennkraftmaschine, die erforderlich ist für ein Einhalten eines vorgegebenen Partikelanzahl- Emissionsgrenzwerts (PE) , abhängig von einem aktuellen Betriebszustand (BZ) der Brennkraftmaschine und/oder von dem vorgegebenen Partikelanzahl-Emissionsgrenzwert (PE) und zum Vorgeben eines Betriebs (B) der Brennkraftmaschine zum Erhalten einer Kohlenwasserstoff-Konzentration (HCK) des Brennraumabgases (BA) , die mindestens so groß ist wie die ermittelte Kohlenwasserstoff Mindestkonzentration (HCMK) .
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