DE10225599B4 - Verfahren und Steuereinrichtung zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zum Betrieb unter stöchiometrischen Bedingungen - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungseinrichtung, welcher
von einer Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas zugeführt wird,
gekennzeichnet durch die Schritte:
Betreiben der Brennkraftmaschine bzw. des Motors (12) bei einer ersten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während eines ersten Zeitabschnittes charakterisiert ist, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge an Sauerstoff und zumindest eines weiteren Bestandteils des Abgases sowohl in einem stromaufwärtigen Bereich (46) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) als auch in einem stromabwärtigen Bereich (48) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeichert wird;
Betreiben des Motors (12) bei einer zweiten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während eines zweiten Zeitabschnittes charakterisiert ist, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge des gespeicherten Sauerstoffs und des gespeicherten weiteren Bestandteils nur aus dem stromaufwärtigen Bereich (46) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) freigesetzt...
Betreiben der Brennkraftmaschine bzw. des Motors (12) bei einer ersten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während eines ersten Zeitabschnittes charakterisiert ist, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge an Sauerstoff und zumindest eines weiteren Bestandteils des Abgases sowohl in einem stromaufwärtigen Bereich (46) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) als auch in einem stromabwärtigen Bereich (48) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeichert wird;
Betreiben des Motors (12) bei einer zweiten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während eines zweiten Zeitabschnittes charakterisiert ist, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge des gespeicherten Sauerstoffs und des gespeicherten weiteren Bestandteils nur aus dem stromaufwärtigen Bereich (46) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) freigesetzt...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens ausbildete Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
- Bei mit kohlenwasserstoffhaltigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, werden Motorabgase erzeugt, die eine Vielzahl von Bestandteilen, wie beispielsweise Stickoxide (NOx), enthalten. Die erzeugte Rate von Motorabgasen mit derartigen Bestandteilen hängt von einer Reihe von Faktoren ab, beispielsweise von der Motordrehzahl, der Motorlast, der Motortemperatur, der Zündzeitpunktverstellung sowie von einer ggf. vorgesehenen Abgasrückführung (EGR = exhaust gas recirculation).
- Um geltende Grenzwerte hinsichtlich des zulässigen Niveaus der nach außen austretenden Emissionen einzuhalten, ist es bekannt, eine Emissionsbegrenzungseinrichtung in der Abgas anlage eines Fahrzeuges einzusetzen. Eine derartige Emissionsbegrenzungseinrichtung arbeitet so, dass ein ausgewählter Abgasbestandteil oder mehrere ausgewählte Abgasbestandteile "gespeichert" werden, wenn das Abgas "mager" in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis ist, d. h., wenn das Verhältnis der Einlassluft zu dem eingespritzten Kraftstoff größer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis. Die Emissionsbegrenzungseinrichtung gibt wenigstens einige der zuvor gespeicherten Abgasbestandteile dann ab, wenn das Abgas entweder ein stöchiometrisches Verhältnis aufweist oder "fett" bezogen auf ein stöchiometrisches Verhältnis ist, d. h., wenn das Verhältnis von Einlassluft zum eingespritzten Kraftstoff entweder dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entspricht oder unterhalb eines solchen Verhältnisses liegt.
- Bei kontinuierlichem oder wiederholtem Magerbetrieb einer Brennkraftmaschine wird die Emissionsbegrenzungseinrichtung mit den betreffenden Abgasbestandteilen "gefüllt" bzw. gesättigt. Zur Reduzierung der Abgasbestandteile ist es bekannt, das Luft-Kraftstoffverhältnis periodisch zwischen einer Nenn-Mager-Einstellung und einer "Fett"-Einstellung zu variieren, während derer in der Emissionsbegrenzungseinrichtung gespeicherte Gasbestandteile freigesetzt und durch die während des Betriebs unter angereicherten Bedingungen verfügbaren Kohlenwasserstoffe reduziert werden. Der Zeitabschnitt bzw. die Zeitdauer, während dessen bzw. während derer Abgasbestandteile in der Emissionsbegrenzungseinrichtung gespeichert werden, wird üblicherweise als "Füllzeit" bezeichnet. Der Zeitabschnitt, während dessen beispielsweise NOx aus der Emissionsbegrenzungseinrichtung freigesetzt oder "ausgespült" wird, wird üblicherweise als "Spülzeit" bezeichnet. Es wird angestrebt, die Füll- und Spülzeiten der Emissionsbegrenzungseinrichtung derartig zu steuern, dass bei Betrieb der Brennkraftmaschine die Vorteile einer erhöhten Kraftstoffeffizienz bei einem Magerbetrieb vorhanden sind, ohne dass gleichzeitig, ein begleitender Anstieg eines Ausstoßes unerwünschter Gasbestandteile in den Abgasemissionen erfolgt.
- Aus
US 6 205 773 B1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem NOx-Absorptions- und Reduktionskatalysator sowie Abschätzmitteln zum Abschätzen der von dem Katalysator adsorbierten oder absorbierten Schmutzstoffe bekannt. Die Schmutzstoffe werden durch eine Aufheizeinrichtung aus dem Katalysator bei Überschreiten eines Grenzwertes des Schmutzstoffgehaltes sowie bei Erreichen eines vorbestimmten Betriebszustandes gelöst. -
DE 196 07 151 C1 offenbart ein Verfahren zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators, bei dem eine NOx-Speicherphase gestartet wird, wenn der NOx-Speicherkatalysator mehr als eine vorgegebene Grenzmenge an NOx-Verbindungen ausstößt, wobei der NOx-Ausstoß in Abhängigkeit von der Last, der Drehzahl und weiteren Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine anhand mindestens eines Kennfeldes berechnet wird. -
EP 0 503 882 A1 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem NOx-Katalysator und einer Einrichtung zum Steigern der in dem zu dem NOx-Katalysator strömenden Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffmenge, wobei letztere Einrichtung zum Steigern der Kohlenwasserstoffmenge betätigt wird, wenn die NOx-Katalysatortemperatur unterhalb einer vorbestimmten Temperatur ist. -
US 6 199 373 B1 offenbart ein Verfahren zur Entfernung von Sulfat einer NOx-Falle, bei welchem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wiederholt zwischen einem mageren und einem fetten Wert moduliert wird, um die Falle über eine exotherme Reaktion auf eine vorbestimmte Temperatur aufzuheizen. -
US 5 771 685 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit einer NOx-Falle, bei welchem der Betrieb von einem relativ mageren zu einem relativ fetten Betriebsmodus zum Reinigen der NOx-Falle geschaltet wird und eine Änderung z. B. im Sauerstoffgehalt in der Abgaszusammensetzung an einer vorgegebenen Stelle, insbesondere stromabwärts der Falle, ermittelt wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem bzw. bei der eine Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung dahingehend durchgeführt wird, dass bei Betrieb der Brennkraftmaschine im Bereich eines stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnisses geringe Abgasemissionen erzielt werden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche.
- Erfindungsgemäß wird eine Emissionsbegrenzungseinrichtung derart vorkonditioniert, dass bei einem anschließenden Betrieb der Brennkraftmaschine bei geschlossenem Regelkreis (closed-loop) in der Nähe des stöchiometrischen Bereichs Abgasbestandteile, wie beispielsweise HC, CO und NOx, effektiv entfernt und kurze, vorübergehende magere oder fette Mischungsspitzen bzw. Mischungsschwankungen besser toleriert werden. Die Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung erfolgt durch eine Oxidation/Reduktion nur des Sauerstoffs und das Abgasbestandteils bzw. der Abgasbestandteile, der bzw. die unter mageren Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zuvor in einem stromaufwärts liegenden Be reich der Einrichtung gespeichert wurden, wobei ein Teil des Sauerstoffs und ein Teil der Abgasbestandteile in einem stromabwärts der Einrichtung liegenden Bereich gespeichert verbleiben. Diese in einem stromabwärts der vorkonditionierten Emissionsbegrenzungseinrichtung verbleibenden Sauerstoff- und Abgasbestandteile ermöglichen einen Betrieb, der dem Betrieb einer bekannten katalytischen Emissionsbegrenzungseinrichtung entspricht, so dass der Emissionsanfall bei einem Betrieb mit geschlossenem Regelkreis in Nähe des stöchiometrischen Bereichs reduziert wird. Wenn beispielsweise in dem stromabwärts der vorkonditionierten Emissionsbegrenzungseinrichtung liegenden Bereich Anteile von Sauerstoff und NOx verbleiben, wird überschüssiges HC und/oder überschüssiges CO aus einem anschließenden Betrieb der Brennkraftmaschine nahe des stöchiometrischen Bereiches von dem stromabwärts der vorkonditionierten Emissionsbegrenzungseinrichtung verbliebenen Sauerstoff und NOx aufgenommen. In entsprechender Weise wird unter anschließenden nahezu stöchiometrischen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erzeugtes NOx in dem stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung liegenden Anlagebereich gespeichert.
- Zur Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung für einen anschließenden Betrieb der Brennkraftmaschine in Nähe eines stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnisses erfolgt erfindungsgemäß ein Betrieb der Brennkraftmaschine zunächst unter einer ersten Betriebsbedingung, welche durch Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches, welches magerer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, gekennzeichnet ist, mit dem Ziel, die Medien in der Einrichtung mit Sauerstoff und ausgewählten Abgasbestandteilen, wie beispielsweise NOx, im Wesentlichen "aufzufüllen" oder zu sättigen. Anschließend erfolgt ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter einer zweiten Betriebsbedin gung, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, gekennzeichnet ist. Der Betrieb unter der zweiten Betriebsbedingung wird solange aufrechterhalten, bis überschüssige Kohlenwasserstoffanteile den stromaufwärts der Medien in der Emissionsbegrenzungseinrichtung liegenden Anlagenbereich "durchbrochen" haben. Wenn dies der Fall ist, erfolgt ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter einer dritten Betriebsbedingung, welche gekennzeichnet ist durch ein Variieren des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoffgemisches im Bereich eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoffgemisches im geschlossenen Regelkreis.
- In weiterer Ausbildung der Erfindung kann durch eine in der Emissionsbegrenzungseinrichtung zwischen dem stromaufwärts- und dem stromabwärtsliegenden Bereich angeordneten Sensor ein Ausgangssignal erzeugt werden, dessen Wert der Sauerstoffkonzentration in dem an einer Position bzw. einer Stelle innerhalb der Einrichtung zwischen dem stromaufwärtsliegenden Bereich und dem stromabwärtsliegenden Bereich strömenden Abgas entspricht. Das Ausgangssignal des Sensors wird dazu verwendet, den Zeitabschnitt zu bestimmen, während dessen ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter der zweiten Betriebsbedingung erfolgen soll. Hierzu wird beispielsweise der Wert des Sensorausgangssignals mit einem Referenzwert verglichen. Ferner erfolgt vorzugsweise eine Zeitabschnittsanpassung unter Berücksichtigung der sich bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine und dem Sensor über die stöchiometrische Menge hinausgehenden, sich bereits in der Abgasanlage befindenden Kraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt, bei dem das Ausgangssignal des Sensors das Vorliegen von überschüssigen Kohlenwasserstoffen in dem durch die Vorrichtung strömenden Abgas anzeigt.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Sauerstoffsensor longitudinal bzw. in Längsrichtung innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung angeordnet sein, um auf diese Weise die bereits stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung in der Abgasanlage befindliche überschüssige Kraftstoffmenge zu erfassen, wenn das Ausgangssignal des Sensors das Vorhandensein überschüssiger Kohlenwasserstoffe in der Emissionsbegrenzungseinrichtung anzeigt, wodurch der Steuervorgang für die Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung vereinfacht wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer für eine Ausführung der Erfindung vorgesehenen Steuereinrichtung, und -
2 ein Diagramm mit einer Darstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Luft/Kraftstoffgemisches, welches einer Brennkraftmaschine während einer Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungseinrichtung und eines nachfolgenden Betriebs der Brennkraftmaschine unter stöchiometrischen Bedingungen zugeführt wird. - In
1 ist beispielhaft eine Steuereinrichtung10 für eine Brennkraftmaschine bzw. einen mit Benzin betriebenen Vierzylindermotor12 mit Direkteinspritzung und Funkenzündung für ein Fahrzeug mit elektronischer Motorsteuerung14 dargestellt. Die Steuereinrichtung10 weist einen Lesespei cher (ROM = read only memory), einen Arbeitsspeicher (RAM = random access memory) und einen Prozessor (CPU = central processing unit) auf. Über die elektronische Motorsteuerung14 wird der Betrieb eines Satzes von Kraftstoffeinspritzdüsen16 gesteuert. Die Kraftstoffeinspritzdüsen16 sind von herkömmlicher Bauart und jeweils so angeordnet, dass diese Kraftstoff in genauen, gemäß der Bestimmung durch die Motorsteuerung14 ermittelten Mengen in einen jeweiligen Zylinder18 des Motors12 einspritzen. Die elektronische Motorsteuerung14 steuert zudem die jeweiligen Vorgänge, d. h., die jeweiligen Zündzeitpunkte, durch Steuerung des in bekannter Weise den Zündkerzen20 zugeführten elektrischen Stroms. - Über die elektronische Motorsteuerung
14 wird ferner eine elektronische Drosselklappe22 gesteuert, welche den Luftmassenstrom in den Motor12 reguliert. Ein am Lufteinlaß eines Einlasskrümmers bzw. Ansaugrohrs26 des Motors12 angeordneter Luftmassenstromsensor24 liefert ein Signal bezüglich des Luftmassenstroms, der sich aus der jeweiligen Stellung der Drosselklappe22 des Motors12 ergibt. Aus dem Luftstromsignal des Luftmassenstromsensors24 wird in der Motorsteuerung14 ein Wert für die Luftmasse berechnet, der einer pro Zeiteinheit in das Einlaßsystem des Motors12 einströmenden Luftmasse entspricht. - Ein erster, mit dem Abgasrohr
12 des Motors gekoppelter Sauerstoffsensor28 erfaßt den Sauerstoffgehalt des von dem Motor12 erzeugten Abgases und übermittelt ein repräsentatives Ausgangssignal an die Motorsteuerung14 . Der erste Sauerstoffsensor28 liefert zwecks verbesserter Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des an den Motor12 gelieferten Luft/Kraftstoffgemisches eine Rückmeldung an die Motorsteuerung14 , und zwar insbesondere während des Betriebs des Mo tors12 bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses, welches beispielsweise, wie praktische Versuche gezeigt haben, ungefähr den Wert 14,65 aufweisen kann. Mittels weiterer Sensoren, wie beispielsweise mittels eines Drehzahlmessers und eines Motorlastsensors (in1 mit der Bezugsziffer30 gekennzeichnet), werden in bekannter Weise zusätzliche Signale zur Verwendung durch die Motorsteuerung14 erzeugt. - Durch die Verbrennung von Luft/Kraftstoffgemisch in den Zylindern
18 erzeugtes Abgas wird in einer Abgasanlage32 durch ein Paar katalytischer Emissionsbegrenzungseinrichtungen34 ,36 geleitet und dann über ein Abgasendrohr38 abgeführt. In der Abgasanlage32 ist ein zweiter Sauerstoffsensor40 , der auch als schaltbarer HEGO-Sensor ausgebildet sein kann, zwischen der ersten und der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung34 ,36 angeordnet. - Erfindungsgemäß ist ein dritter Sauerstoffsensor
42 innerhalb eines Zwischenraums44 angeordnet, welcher innerhalb der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung zwischen zwei Medien-"Blöcken" (bricks)46 ,48 mit annähernd gleicher NOx-Speicherkapazität ausgebildet ist. Durch einen inmitten der Einrichtung angeordneten Temperatursensor (nicht dargestellt) wird ein Ausgangssignal T erzeugt, welches die jeweils aktuelle Temperatur der Emissionsbegrenzungseinrichtung36 repräsentiert. - Zur Vorkonditionierung der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung
36 für einen nachfolgenden Motorbetrieb unter stöchiometrischen Bedingungen wird von der Motorsteuerung14 eine erste Betriebsbedingung des Motors ausgewählt, welche durch die Verbrennung eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches unter einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, gekennzeichnet ist. Die erste Betriebsbedingung entspricht dem in2 mit60 bezeichneten Kurvenabschnitt. Die erste Betriebsbedingung des Motors wird durch die Motorsteuerung14 während eines ersten Zeitabschnittes derart aufrechterhalten, dass durch überschüssigen Sauerstoff und das erzeugte NOx im Abgas der stromaufwärts angeordnete Medienblock46 und der stromabwärts angeordnete Medienblock48 der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung36 im Wesentlichen mit Sauerstoff und NOx "aufgefüllt" bzw. gesättigt werden. Die Ermittlung des ersten Zeitabschnittes, der auch als "Füll"-Zeit der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung36 bezeichnet werden kann, kann auf jede geeignete Weise ermittelt werden, beispielsweise durch eine kumulative Messung des in der Emissionsbegrenzungseinrichtung36 gespeicherten Sauerstoffs und NOx, wobei eine derartige Messung beispielsweise auf Momentanwerten von im Motor erzeugtem NOx-Speisegas beruhen kann. - Nach einem Übergang von der ersten Betriebsbedingung des Motors
12 auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffgemisch (der Übergang ist durch einen Kurvenabschnitt62 in2 dargestellt) wird von der Motorsteuerung14 dann eine zweite Betriebsbedingung ausgewählt, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, gekennzeichnet ist. Die zweite Betriebsbedingung ist durch einen Kurvenabschnitt64 in2 dargestellt. Die zweite Betriebsbedingung wird während eines zweiten Zeitabschnittes aurechterhalten, beispielsweise solange, bis das durch den Sauerstoffsensor42 erzeugte Ausgangssignal anzeigt, dass überschüssige Kohlenwasserstoffe den stromaufwärts angeordneten Medienblock46 "durchbrochen" haben. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ermittlung des zweiten Zeitabschnittes beispielsweise durch Vergleichen des durch den Sauerstoffsensor42 erzeugten Ausgangssignals mit einem vorbestimmten Referenzwert. - Ein Vorhandensein überschüssiger Kohlenwasserstoffe innerhalb der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung
36 zwischen deren stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Medienblöcken46 ,48 bedeutet bzw. bestätigt, dass im Wesentlichen der gesamte Sauerstoff und das gesamte NOx, welcher bzw. welches zuvor während der ersten Betriebsbedingung in dem stromaufwärts angeordneten Medienblock46 gespeichert waren, aus dem stromaufwärts angeordneten Medienblock46 ausgespült worden sind. Erfindungsgemäß ist dabei gewährleistet, dass bei einer Unterbrechung der angereicherten zweiten Betriebsbedingung während der Erfassung überschüssiger Kohlenwasserstoffe durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung36" auf halber Strecke" ein bestimmter Betrag bzw. eine Menge von gespeichertem Sauerstoff und insbesondere von gespeichertem NOx in dem stromabwärts angeordneten Medienblock48 der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung36 verbleibt. - Durch die Motorsteuerung
14 wird dann eine dritte Betriebsbedingung für den Motor ausgewählt, welche in2 durch einen Kurvenabschnitt66 dargestellt und durch ein Variieren des dem Motor12 zugeführten Luft/Kraftstoffgemisches um das stöchiometrische Luft/Kraftstoffgemisch in einem geschlossenen Regelkreis gekennzeichnet ist. Obwohl erfindungsgemäß generell der Einsatz einer großen Vielzahl von Steuerprozessen, durch die das während der dritten Betriebsbedingung verwendete Luft/Kraftstoffverhältnis um das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis variiert werden kann, vorgesehen sein kann, ist die dritte Betriebsbedingung im Wesent lichen durch das Vorhandensein von Abgas gekennzeichnet, welches keine überschüssige Kohlenwasserstoffmenge enthält, die für ein Ausspülen der wesentlichen Menge des im stromabwärts angeordneten Medienblock48 gespeicherten Sauerstoffs und NOx ausreichen würde, und welches keinen überschüssigen Sauerstoff aufweist, der für ein Auffüllen des stromaufwärts angeordneten Medienblockes46 mit wesentlichen Mengen von Sauerstoff und NOx ausreichen würde. - Bevorzugt wird die relative NOx-Speicherkapazität der stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Medienblöcke
46 ,48 und/oder die longitudinale Position des Sauerstoffsensors42 innerhalb der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung36 so ausgewählt, dass das von dem Sauerstoffsensor42 erzeugte Ausgangssignal selbst zur Definition des Endes des zweiten Zeitabschnittes verwendet werden kann (währenddessen die zweite Emissionsbegrenzungseinrichtung36 nur teilweise von gespeichertem Sauerstoff und NOx gereinigt wird). In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann auch eine Anpassung des zweiten Zeitabschnittes, der ansonsten durch das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors42 definiert wird, durch einen Anpassungsfaktor erfolgen. Durch diesen Anpassungsfaktor wird die über die stöchiometrische Menge hinausgehende Menge an Kraftstoff bei einem Betrieb mit dem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches bereits in der Abgasanlage zwischen dem Motor12 und dem inmitten der Einrichtung angeordneten Sauerstoffsensor42 zu dem Zeitpunkt vorliegt, zu dem das Ausgangssignal des Sensors ein Vorhandensein überschüssiger Kohlenwasserstoffe in dem durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung36 strömenden Abgas anzeigt, berücksichtigt. - Die vorstehend beispielhaft beschriebene Erfindung ist keineswegs auf den Einsatz von HEGO-Sensoren beschränkt. Es liegt beispielsweise auch ein Einsatz anderer geeigneter Sensoren zur Erzeugung eines die Sauerstoffkonzentration im Auspuffrohr und am Eingang eines Dreiwegekatalysators anzeigenden Signals im Rahmen der Erfindung. So können beispielsweise Sensoren vom EGO-Typ (EGO = exhaust gas oxygen) und auch Sensoren vom linearen Typ, wie beispielsweise UEGO-Sensoren (UEGO = universal exhaust gas oxygen) Anwendung finden.
-
- 10
- Steuereinrichtung
- 12
- Brennkraftmaschine bzw. Motor
- 14
- Elektronische Motorsteuerung
- 16
- Kraftstoffeinspritzdüsen
- 18
- Zylinder
- 20
- Zündkerzen
- 22
- Drosselklappe
- 24
- Luftmassenstromsensor
- 26
- Ansaugrohr
- 28
- Sauerstoffsensor
- 30
- Sensoren
- 32
- Abgasanlage
- 34
- Emissionsbegrenzungseinrichtung
- 36
- Emissionsbegrenzungseinrichtung
- 38
- Abgasendrohr
- 40
- Sauerstoffsensor
- 42
- Sauerstoffsensor
- 44
- Spalt
- 46
- Medien-Block
- 48
- Medien-Block
- 60
- Kurvenabschnitt für die erste Betriebsbedingung
- 62
- Kurvenabschnitt für den Übergang
- 64
- Kurvenabschnitt für die zweite Betriebsbedingung
- 66
- Kurvenabschnitt für die dritte Betriebsbedingung
Claims (10)
- Verfahren zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungseinrichtung, welcher von einer Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas zugeführt wird, gekennzeichnet durch die Schritte: Betreiben der Brennkraftmaschine bzw. des Motors (
12 ) bei einer ersten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während eines ersten Zeitabschnittes charakterisiert ist, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge an Sauerstoff und zumindest eines weiteren Bestandteils des Abgases sowohl in einem stromaufwärtigen Bereich (46 ) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) als auch in einem stromabwärtigen Bereich (48 ) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) gespeichert wird; Betreiben des Motors (12 ) bei einer zweiten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während eines zweiten Zeitabschnittes charakterisiert ist, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge des gespeicherten Sauerstoffs und des gespeicherten weiteren Bestandteils nur aus dem stromaufwärtigen Bereich (46 ) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) freigesetzt wird; und Betreiben des Motors (12 ) bei einer dritten Betriebsbedingung während eines dritten Zeitabschnitts, wobei die dritte Betriebsbedingung durch ein Verbrennen eines ein in einem Bereich zeitlich variierendes Mischungsverhältnis aufweisendes dritten Luft/Kraftstoffgemisches charakterisiert ist, wobei dieser Bereich Luft/Kraftstoffverhältnisse beinhaltet, die entweder magerer oder fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis sind, und wobei die dritte Betriebsbedingung ferner durch Abgas charakterisiert ist, welchem eine Menge an überschüssigen Kohlenwasserstoffen fehlt, die zum Ausspülen des im Wesentlichen gesamten während der ersten Betriebsbedingung in dem stromabwärtigen Bereich (48 ) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) gespeicherten Sauerstoffs und des weiteren Bestandteils ausreichend ist, und welchem eine Menge an überschüssigem Sauerstoff fehlt, welche ausreichend ist, den stromaufwärtigen Bereich (46 ) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) mit Sauerstoff und dem weiteren Bestandteil im Wesentlichen aufzufüllen. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf einer erfassten Charakteristik des durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung (
36 ) an einer Position innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) zwischen dem stromaufwärtigen Bereich (46 ) und dem stromabwärtigen Bereich (48 ) strömenden Abgases bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Charakteristik die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfasst wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sauerstoffsensor (
42 ) zur Erzeugung eines Ausgangssignals vorgesehen ist, welches eine Sauerstoffkonzentration in dem durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) an einer Position innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) zwischen dem stromaufwärtigen Bereich (46 ) und dem stromabwärtigen Bereich (48 ) der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) strömenden Abgas repräsentiert, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf einer Charakteristik des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors (42 ) bestimmt wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des zweiten Zeitabschnitts den Vergleich einer Amplitude des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors (
42 ) mit einem vorbestimmten Referenzwert beinhaltet. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine über eine stöchiometrische Menge des Kraftstoffs hinausgehende Menge an Kraftstoff, die während der zweiten Betriebsbedingung an den Motor (
12 ) geliefert wird, bestimmt wird, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf der Bestimmung der Menge an Kraftstoff eingestellt wird. - Vorrichtung (
10 ) zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors (12 ), wobei der Motor bei einer Vielzahl von Betriebsbedingungen betrieben wird, welche durch ein Verbrennen in einem Bereich (range) von Luft/Kraftstoffgemischen zu Abgas charakterisiert sind, wobei das Abgas durch einen Dreiwegekatalysator und einen NOx-Speicherkatalysator strömt, gekennzeichnet durch eine Motorsteuerung (14 ) mit einem Mikroprozessor, welche zum Auswählen einer ersten Betriebsbedingung ausgebildet ist, welche durch ein Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis ist, für die Dauer eines ersten Zeitabschnittes charakterisiert ist, welcher ausreichend ist, eine wesentliche Menge von Sauerstoff und NOx sowohl in einem stromaufwärtigen Bereich (46 ) als auch in einem stromabwärtigen Bereich (48 ) des NOx-Speicherkatalysators (36 ) zu speichern, und welche ferner zum Auswählen einer zweiten Betriebsbedingung ausgebildet ist, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, für die Dauer eines zweiten Zeitabschnittes charakterisiert ist, welcher ausreichend ist, eine wesentliche Menge an gespeichertem Sauerstoff und gespeichertem NOx nur aus dem stromaufwärtigen Bereich (46 ) des NOx-Speicherkatalysators (36 ) freizusetzen, und die Motorsteuerung (14 ) weiterhin zur Auswahl einer dritten Betriebsbedingung für die Dauer eines dritten Zeitabschnittes ausgebildet ist, wobei die dritte Betriebsbedingung durch ein Verbrennen eines dritten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem Bereich von zeitlich variierenden Luft/Kraftstoffgemischen charakterisiert ist, wobei diese Gemische entweder fetter oder magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis sind, und die dritte Betriebsbedingung ferner durch das Vorhandensein von Ab gas charakterisiert ist, welchem eine Menge an überschüssigen Kohlenwasserstoffen fehlt, die ausreichend ist, nahezu den gesamten während der ersten Betriebsbedingung in dem stromabwärtigen Bereich (48 ) des NOx-Speicherkatalysators (36 ) gespeicherten Sauerstoff und das NOx auszuspülen, und welchem eine Menge an überschüssigem Sauerstoff fehlt, welche ausreichend ist, den stromaufwärtigen Bereich (46 ) des NOx-Speicherkatalysators (36 ) mit Sauerstoff und NOx im Wesentlichen aufzufüllen. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (
14 ) zur Bestimmung des zweiten Zeitabschnittes basierend auf einer erfassten Charakteristik des Abgases ausgebildet ist, weiches den NOx-Speicherkatalysator (36 ) an einer Position innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36 ) zwischen dem stromaufwärtigen Bereich (46 ) und dem stromabwärtigen Bereich (48 ) durchströmt. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Charakteristik eine Sauerstoffkonzentration im Abgas ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (
14 ) zur Bestimmung einer über die stöchiometrische Menge des Kraftstoffs hinausgehenden Menge an Kraftstoff ausgebildet ist, welche dem Motor (12 ) während der zweiten Betriebsbedingung zugeführt wird, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf der ermittelten Menge an Kraftstoff eingestellt wird.
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