DE10020789C2 - Method and system for the transition between lean and stoichiometric air-fuel ratio in a lean-burn engine - Google Patents

Method and system for the transition between lean and stoichiometric air-fuel ratio in a lean-burn engine

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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Systeme für den Übergang zwischen einer mageren und einer stöchiometrischen Gemischzusammensetzung eines mit magerer Verbrennung betriebenen Motors, der durch verringerten NOx- Schadstoffausstoß am Auspuff-Endrohr gekennzeichnet ist.The invention relates to methods and systems for the transition between a lean and a stoichiometric mixture composition of an engine operated with lean combustion, which is characterized by reduced NO x - pollutant emissions at the exhaust tailpipe.

Der Betrieb eines typischen, mit eingespritztem Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis betriebenen Verbrennungsmotors, wie er bei Kraftfahrzeugen anzutreffen ist, führt zur Erzeugung von Motorabgas, das eine Reihe von Luftschadstoffen, unter anderem Stickoxide (NOx), enthält. Der Anteil der von einem Motor produzierten Stickoxide hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie beispielsweise der Motordrehzahl, der Motorlast, der Motortemperatur, der Zündzeitpunktverstellung und der Abgasrückführung.Operation of a typical internal combustion engine fueled with hydrocarbon fuel, such as is found in motor vehicles, results in the production of engine exhaust that contains a number of air pollutants, including nitrogen oxides (NO x ). The proportion of nitrogen oxides produced by an engine depends on a number of factors, such as engine speed, engine load, engine temperature, ignition timing, and exhaust gas recirculation.

Nach dem bisherigen Stand der Technik ist ein Abgasreinigungssystem für derartige Motoren bekannt, bei dem das Motorabgas zunächst durch einen Dreiwegekatalysator geleitet wird, der in der Regel eine Verringerung des NOx- Schadstoffausstoßes am Auspuff-Endrohr bewirkt, wenn der Motor mit oder annähernd mit stöchiometrischer Gemischzusammensetzung betrieben wird. Um den Betrieb des Motors mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch, das heißt einem Verhältnis mit mehr Luftanteilen als beim stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnis zu ermöglichen, bei dem der Dreiwegekatalysator einen geringeren Wirkungsgrad hinsichtlich der Verringerung der vom Motor produzierten Stickoxide aufweist, wird das Abgas beim Verlassen des Dreiwegekatalysators normalerweise durch einen nachgeordneten NOx-Abscheider geleitet. Der Abscheider enthält ein Material, das nominell das NOx aus dem Abgas "absorbiert" bzw. dieses einlagert, wenn das Abgas "mager" bzw. sauerstoffreich ist, das heißt wenn das Verhältnis aus angesaugter Luft und eingespritztem Kraftstoff größer ist als das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis, und das nominell das zuvor eingelagerte NOx "desorbiert" bzw. freisetzt, wenn das Abgas entweder eine stöchiometrische Gemischzusammensetzung aufweist oder relativ zur stöchiometrischen Gemischzusammensetzung "fett" ist, das heißt wenn das Verhältnis aus angesaugter Luft und eingespritztem Kraftstoff dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis entspricht oder kleiner als dieses ist.According to the prior art, an exhaust gas purification system for such engines is known, in which the engine exhaust gas is first passed through a three-way catalytic converter, which generally brings about a reduction in the NO x emission of pollutants at the exhaust tailpipe if the engine is with or almost with stoichiometric Mixture composition is operated. In order to enable the engine to be operated with a lean fuel-air mixture, that is to say a ratio with more air components than with the stoichiometric fuel-air ratio, in which the three-way catalytic converter is less efficient in reducing the nitrogen oxides produced by the engine the exhaust gas when leaving the three-way catalytic converter is normally passed through a downstream NO x separator. The separator contains a material that nominally "absorbs" or stores the NO x from the exhaust gas if the exhaust gas is "lean" or oxygen-rich, that is to say if the ratio of intake air and injected fuel is greater than the stoichiometric fuel -Air ratio, and which nominally "desorbs" or releases the previously stored NO x if the exhaust gas either has a stoichiometric mixture composition or is "rich" relative to the stoichiometric mixture composition, that is to say if the ratio of the intake air and injected fuel to the stoichiometric air-fuel ratio is equal to or less than this.

Da der fortgesetzte Betrieb des Motors mit magerem Gemisch das NOx- absorbierende Material des Abscheiders schließlich "auffüllt" bzw. sättigt, wird nach dem bisherigen Stand der Technik das Kraftstoff-Luft-Verhältnis regelmäßig zwischen einer nominell mageren Einstellung und einer fetten Einstellung, bei der das absorbierte NO2 freigesetzt bzw. der NOx-Abscheider "gereinigt" wird, umgestellt. Der Zeitraum der Aufnahme des NOx im Abscheider wird in der Regel als "Einlagerungszeit" bezeichnet, während der Zeitraum der Freisetzung des NOx aus dem Abscheider in der Regel als "Reinigungszeit" bezeichnet wird. Die Einlagerungszeit und die Reinigungszeit werden vorzugsweise so geregelt, daß die mittels des Motorbetriebs mit magerem Gemisch erzielten Vorteile eines erhöhten Kraftstoffwirkungsgrads maximiert werden, ohne als Begleiterscheinung den Ausstoß von NOx in den Abgasemissionen des Fahrzeugs zu erhöhen.Since the continued operation of the engine with a lean mixture finally "fills up" or saturates the NO x -absorbing material of the separator, the fuel-air ratio according to the prior art is regularly between a nominally lean setting and a rich setting which releases the absorbed NO 2 or "cleans" the NO x separator. The period of time in which the NO x is absorbed in the separator is generally referred to as the "storage time", while the period in which the NO x is released from the separator is generally referred to as the "cleaning time". The storage time and the cleaning time are preferably controlled so that the advantages of increased fuel efficiency achieved by operating the engine with a lean mixture are maximized without accompanying the increase in the emission of NO x in the exhaust emissions of the vehicle.

Es wurde jedoch festgestellt, daß ein mit Ottokraftstoff angetriebener Verbrennungsmotor beim Übergang zwischen einem Betrieb mit magerem Gemisch (magere Betriebsbedingung) und einem Betrieb mit annähernd stöchiometrischem Gemisch (annähernd stöchiometrische Betriebsbedingung) zur Erzeugung erhöhter NOx-Werte neigt. Ein derartiger Motor neigt insbesondere dann zur Erzeugung erhöhter NOx-Werte, wenn jeder seiner Zylinder mit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Bereich zwischen etwa 18 und etwa 15 betrieben wird. Derartige erhöhte NOx-Werte führen insbesondere dann zu einem erhöhten NOx- Schadstoffausstoß am Auspuff-Endrohr, wenn ein Übergang von einer mageren Gemischzusammensetzung zu einer stöchiometrischen Gemischzusammensetzung unmittelbar vor einem festgelegten Reinigungsvorgang stattfindet, weil der unmittelbare Wirkungsgrad (das heißt der unmittelbare NOx-Absorptionsbetrag) verringert ist und/oder ein Mangel an verfügbarer NOx-Einlagerungskapazität besteht.However, it has been found that a gasoline-powered internal combustion engine tends to produce increased NO x levels during the transition between lean mixture operation (lean operating condition) and approximately stoichiometric mixture operation (approximately stoichiometric operating condition). Such an engine tends to generate increased NO x values in particular if each of its cylinders is operated with a fuel-air ratio in the range between approximately 18 and approximately 15. Such increased NO x values lead in particular to an increased NO x emission of pollutants at the exhaust tailpipe if a transition from a lean mixture composition to a stoichiometric mixture composition takes place immediately before a defined cleaning process, because the immediate efficiency (i.e. the immediate NO x Absorption amount) is reduced and / or there is a lack of available NO x storage capacity.

Zur Abhilfe ist in der amerikanischen Patentschrift US 5,423,181 ein Verfahren zum Betrieb eines mit magerer Verbrennung arbeitenden Motors dargelegt, bei dem der Übergang von einer mageren Betriebsbedingung zu einer annähernd stöchiometrischen Betriebsbedingung durch einen kurzen Zeitraum gekennzeichnet ist, in dem der Motor mit einem angefetteten Kraftstoff-Luft- Gemisch betrieben wird, das heißt mit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das relativ zum stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist. Bei diesem Lösungsansatz verringern die überschüssigen Kohlenwasserstoffe, die als Ergebnis dieses "fetten Impulses" den Abscheider durchströmen, das überschüssige NOx, das gleichzeitig aus dem Abscheider freigesetzt wird, wobei sich der andernfalls beim Übergang von einer mageren zu einer stöchiometrischen Gemischzusammensetzung ergebende Gesamtausstoß von NOx-Schadstoffen am Auspuff-Endrohr verringert. To remedy this, US Pat. No. 5,423,181 describes a method for operating a lean-burn engine, in which the transition from a lean operating condition to an approximately stoichiometric operating condition is characterized by a short period in which the engine is running on a rich fuel. Air mixture is operated, that is, with a fuel-air ratio that is rich relative to the stoichiometric fuel-air ratio. In this approach, the excess hydrocarbons that flow through the trap as a result of this "rich impulse" reduce the excess NO x that is simultaneously released from the trap, which otherwise results in the total NO output resulting from a lean to a stoichiometric mixture composition x - Pollutants on exhaust tailpipe reduced.

Aus der DE 197 41 079 A1 ist ein Verfahren zur Regeneration einer Stickoxidfalle im Abgassystem eines Verbrennungsmotors mit einer elektronischen Motorsteue­ rung bekannt. Durch die Motorsteuerung wird abhängig von einer Vielzahl von Mo­ torbetriebsparametern bestimmt, ob dem Verbrennungsmotor ein mageres oder ein im wesentlichen stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt wird. Durch die elektronische Motorsteuerung wird ferner unter vorgegebenen ersten Auslösebe­ dingungen ein Grundregenerationszyklus der Stickoxidfalle ausgelöst. Um Emissi­ onsspitzen beim Übergang mager-stöchiometrisch zu vermeiden, wobei gewähr­ leistet werden soll, daß der Motor in einem möglichst großen Drehzahl- /Drehmomentbereich mager betrieben werden kann, wird bei einem Übergang vom mageren in den stöchiometrischen Betriebsmodus und bei einem Vorliegen von vorgegebenen zweiten Auslösebedingungen ein Zusatzregenerationszyklus der Stickoxidfalle ausgelöst. Durch diesen Zusatzregenerationszyklus wird die Stick­ oxidfalle vor dem Übergang in den stöchiometrischen Modus regeneriert, so daß eine unkontrollierte Freisetzung gespeicherter Stickoxide nicht mehr möglich ist.DE 197 41 079 A1 describes a method for regenerating a nitrogen oxide trap in the exhaust system of an internal combustion engine with an electronic engine control tion known. The engine control system depends on a large number of months Door operating parameters determines whether the internal combustion engine is a lean or a essentially stoichiometric air / fuel mixture is supplied. Through the electronic engine control is also under predetermined first triggering conditions triggered a basic regeneration cycle of the nitrogen oxide trap. To Emissi Avoid spikes during the transition from lean to stoichiometric, whereby to ensure that the engine runs at the highest possible speed / Torque range can be operated lean, is in a transition from lean in the stoichiometric operating mode and in the presence of predetermined second trigger conditions an additional regeneration cycle Nitrogen oxide trap triggered. This additional regeneration cycle makes the stick oxide trap regenerated before the transition to stoichiometric mode, so that an uncontrolled release of stored nitrogen oxides is no longer possible.

Die DE 35 40 420 C2 offenbart ein Verfahren zum Regeln oder Steuern des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das einem Verbren­ nungsmotor zugeführt wird, der eine Mehrzahl von Zylindern, die in wenigstens zwei Zylindergruppen unterteilt sind, einen Abgaskanal mit wenigstens zwei unter­ teilten Abschnitten, die mit den entsprechenden Zylindergruppen verbunden sind, und einen Abgassensor in jedem der unterteilten Abschnitte des Abgaskanals auf­ weist. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches wird in jeder Zylindergruppe individuell entweder in der Betriebsart "Regelung" mit Rückführung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des der Zylindergruppe zugeordneten Abgassensors geregelt oder in der Betriebsart "Steuerung" ohne Rückführung gesteuert. In einem ersten Schritt wird individuell für jede Zylindergruppe bestimmt, ob eine der Be­ triebsart "Regelung" oder eine der Betriebsart "Steuerung" zugeordnete Betriebs­ bedingung erfüllt ist. Um zu verhindern, daß sich bei einem Übergang von der Be­ triebsart "Regelung" in die Betriebsart "Steuerung" die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zwischen den Zylindergruppen voneinander unterscheiden, wodurch sich die An­ triebsleistung des Motors verschlechtern könnte, wird in einem zweiten Schritt be­ stimmt, ob in sämtlichen Zylindergruppen die Betriebsbedingung für die eine oder die andere Betriebsart erfüllt ist, und werden in einem dritten Schritt sämtliche Zy­ lindergruppen in der bisherigen gleichen Betriebsart solange betrieben, bis in sämt­ lichen Zylindergruppen gleichzeitig die Betriebsbedingung für die jeweils andere Betriebsart erfüllt ist.DE 35 40 420 C2 discloses a method for regulating or controlling the air Fuel ratio of an air-fuel mixture that causes combustion voltage motor is supplied, the a plurality of cylinders, which in at least two cylinder groups are divided, an exhaust duct with at least two under divided sections that are connected to the corresponding cylinder groups, and an exhaust gas sensor in each of the divided portions of the exhaust duct has. The air-fuel ratio of the mixture is in each cylinder group individually either in the "control" operating mode with feedback depending from the output signals of the exhaust gas sensor assigned to the cylinder group regulated or controlled in the operating mode "control" without feedback. In one The first step is to determine individually for each cylinder group whether one of the Be "Control" mode or one assigned to the "Control" mode  condition is met. In order to prevent that during a transition from the loading drive mode "control" in the operating mode "control" the air-fuel ratios between the cylinder groups differ from each other, whereby the An drive performance of the engine could deteriorate, be in a second step is true whether the operating condition for one or all of the cylinder groups the other operating mode is fulfilled, and in a third step all Zy Lindergruppen operated in the previous same operating mode until all Lichen cylinder groups simultaneously the operating condition for the other Operating mode is fulfilled.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren für den Übergang des Motors zwischen einer mageren Betriebsbedingung und einer annähernd stöchiometrischen Betriebsbe­ dingung geschaffen werden, das durch verringerte Werte von durch den Motor er­ zeugtem NOx gekennzeichnet ist, wobei der Gesamtausstoß von NOx-Schadstoffen am Auspuff-Endrohr vorteihafterweise weiter verringert werden kann.The invention is intended to provide a method for the transition of the engine between a lean operating condition and an approximately stoichiometric operating condition, which is characterized by reduced values of NO x generated by the engine, the total emission of NO x pollutants at the exhaust pipe. Tailpipe can advantageously be further reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch ein System nach Anspruch 11 gelöst. Gemäß der Erfindung wird ein Verfah­ ren und System für den Übergang eines Motors zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsbedingung vorgeschlagen, wobei die erste und die zweite Be­ triebsbedingung durch Verbrennung eines zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs mit einem ersten bzw. einem zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnis in allen vorhandenen Motorzylindern gekennzeichnet sind, wobei das erste oder das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis relativ zu einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis im wesentlichen mager ist und das jeweils andere Kraftstoff-Luft-Verhältnis einer vollständig oder annähernd stöchiometrischen Gemischzusammensetzung (nachfolgend "annähernd stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis" genannt) entspricht. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei getrennte Zylindergruppen unterschieden werden, denen das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit dem ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnis zugeführt wird, und daß das Kraftstoff-Luft- Verhältnis des der jeweiligen Zylindergruppe zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs stufenweise vom ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnis in das zweite Kraftstoff-Luft- Verhältnis überführt wird, was folgendes beinhaltet: Es werden zumindest zwei getrennte Zylindergruppen unterschieden, die mit dem ersten Kraftstoff-Luft- Verhältnis arbeiten, und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des jedem einzelnen Zylinder zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs wird stufenweise zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert. Auf diese Weise vermeidet die Erfindung vorteilhafterweise den Betrieb der jeweiligen Zylinder im Bereich der mit der Erzeugung hoher NOx-Werte behafteten Kraftstoff-Luft- Verhältnisse zwischen etwa 18 und dem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff- Luft-Verhälnis während derartiger Übergänge von entweder einer mageren Betriebsart zu einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart oder von einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart zu einer mageren Betriebsart.According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 and by a system according to claim 11. According to the invention, a method and system for the transition of an engine between a first and a second operating condition is proposed, the first and second operating conditions being achieved by combustion of a supplied fuel-air mixture with a first and a second fuel-air Ratio in all existing engine cylinders, the first or the second air-fuel ratio being substantially lean relative to a stoichiometric air-fuel ratio and the respective other air-fuel ratio of a completely or approximately stoichiometric mixture composition (hereinafter "approximately stoichiometric air-fuel ratio" called). The method is characterized in that at least two separate cylinder groups are distinguished, to which the fuel-air mixture with the first fuel-air ratio is supplied, and in that the fuel-air ratio of the fuel-air mixture supplied to the respective cylinder group is gradually converted from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, which includes the following: at least two separate cylinder groups which operate with the first air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the Each air-fuel mixture supplied to each cylinder is gradually changed between the first and second air-fuel ratios. In this way, the invention advantageously avoids the operation of the respective cylinders in the range of the fuel-air ratios with the generation of high NO x values between approximately 18 and the approximately stoichiometric fuel-air ratio during such transitions from either a lean operating mode an approximately stoichiometric mode or from an approximately stoichiometric mode to a lean mode.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Drehmomentschwankungen, die sich aus der Verwendung verschiedener Kraftstoff-Luft-Gemische in mehreren Zylindern während des Übergangs ergeben, dadurch minimiert, daß für eine mit annähernd stöchiometrischem Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeitende Zylindergruppe so lange der Zündzeitpunkt zeitlich nach hinten erstellt wird, bis alle Zylinder entweder mit der ersten oder der zweiten Betriebsart arbeiten. Auf diese Weise wird für jede Zylindergruppe beim Übergang von einr mageren Betriebsart zu einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart stufenweise zwischen dem Betrieb mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis und dem Betrieb mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis gewechselt, wobei für jede Zylindergruppe, deren jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch stufenweise in das annähernd stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis überführt wurde, gleichzeitig der Zündzeitpunkt zeitlich nach hinten verstellt wird. Auf ähnliche Weise wird beim Übergang von einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart Weise zu einer mageren Betriebsart anfänglich für alle Zylindergruppen (von denen jede vor dem Übergang mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnis arbeitet) der Zündzeitpunkt zeitlich nach hinten verstellt. Wenn anschließend das den einzelnen Zylindergruppen zugeführte Kraftstoff-Luft- Gemisch stufenweise in das magere Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert wird, wird für diese Zylinder gleichzeitig der Zündzeitpunkt zeitlich nach vorne verstellt.According to another feature of the invention, in a preferred Embodiment the torque fluctuations resulting from use different air / fuel mixtures in several cylinders during the Transition result, minimized that for an approximate stoichiometric fuel-air ratio working cylinder group for so long the ignition timing is created backwards until all cylinders either with work in the first or the second operating mode. This way, for each cylinder group during the transition from a lean operating mode to an approximately stoichiometric mode gradually between  Operation with a lean air-fuel ratio and operation with a approximately stoichiometric air-fuel ratio, being for each Cylinder group, their respective fuel-air mixture gradually in the approximately stoichiometric air-fuel ratio was transferred simultaneously the ignition timing is retarded. Similarly, the Transition from an approximately stoichiometric mode to one lean mode initially for all cylinder groups (each of which before the transition with an approximately stoichiometric fuel-air Ratio works) the ignition timing is retarded. If then the fuel-air supply to the individual cylinder groups Mixture is gradually changed to the lean air-fuel ratio for these cylinders, the ignition timing is simultaneously shifted forward.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird, nachdem der Zündzeitpunkt für alle Zylindergruppen, für die der Übergang von einer mageren Betriebsart zu einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart erfolgt ist, nach hinten verstellt wurde, und für alle mit dem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeitenden Zylinder der Zündzeitpunkt vorzugsweise langsam zeitlich nach vorne verstellt, während entweder unter dem Einfluß einer Drosselklappensteuerung oder durch den Fahrer des Fahrzeugs der Luftmassendurchsatz verringert wird. Die Anpassung des Zündzeitpunkts und des Luftdurchflusses bei Erreichen des annähernd stöchiometrischen Betriebs in allen Zylindern gewährleistet ein Höchstmaß an Kraftstoffeinsparung, wobei für die Fahrzeuginsassen nur eine geringe zusätzliche Drehmomentschwankung feststellbar ist.According to another feature of the invention, after the ignition timing for all cylinder groups for which the transition from a lean Operating mode to an approximately stoichiometric operating mode is done, has been adjusted backwards, and for everyone with the approximate stoichiometric air-fuel ratio cylinder of the Ignition timing preferably slowly moved forward while either under the influence of a throttle valve control or by the Driver of the vehicle's air mass flow rate is reduced. The adaptation the ignition timing and the air flow when the approximate stoichiometric operation in all cylinders ensures the highest level Fuel savings, with only a small additional for the vehicle occupants Torque fluctuation can be determined.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird die Erfindung in Verbindung mit einem nachgeordneten NOx-Abscheider verwendet, in dem NOx eingelagert wird, wenn das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Motors mager ist, und aus dem das eingelagerte NOx freigesetzt wird, wenn der Motor mit einem Kraftstoff-Luft- Verhältnis betrieben wird, das dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis entspricht oder relativ zu diesem fett ist, wobei das Verfahren vorzugsweise eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemischs zum Erzeugen eines dritten Kraftstoff- Luft-Gemischs vorsieht, das zumindest einem Zylinder für einen vorbestimmten Zeitraum zugeführt wird, in dem der Abscheider von eingelagertem NOx gereinigt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das der letzten Zylindergruppe zugeführte und stufenweise von einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis in ein annähernd stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis geänderte Kraftstoff-Luft- Verhältnis statt dessen unmittelbar stufenweise in ein fettes Kraftstoff-Luft- Verhältnis geändert, damit der Reinigungsvorgang beginnen kann. Bei Bedarf wird das zumindest einer Zylindergruppe zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch, von denen jede bereits mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnis arbeitet, gleichzeitig stufenweise in das fette Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert. Nach Abschluß des Reinigungsvorgangs wird das jeder angereicherten Zylindergruppe zugeführte angereicherte Kraftstoff-Luft-Gemisch erneut stufenweise Weise in ein annähernd stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis zurückgeführt.According to another feature of the invention, the invention is used in connection with a downstream NO x trap, in which NO x is stored when the fuel-air ratio of the engine is lean, and from which the stored NO x is released when the engine is operated at a fuel-to-air ratio that is equal to or is rich relative to the stoichiometric fuel-to-air ratio, the method preferably providing for an enrichment of the fuel-air mixture to produce a third fuel-air mixture , which is supplied to at least one cylinder for a predetermined period in which the separator is cleaned of stored NO x . In a preferred embodiment, the fuel-air ratio which is supplied to the last cylinder group and which is gradually changed from a lean fuel-air ratio to an approximately stoichiometric fuel-air ratio instead is immediately changed to a rich fuel-air ratio instead, so that the cleaning process can begin. If required, the fuel-air mixture supplied to at least one cylinder group, each of which already works with an approximately stoichiometric fuel-air ratio, is simultaneously gradually changed to the rich fuel-air ratio. After the cleaning process is complete, the enriched fuel-air mixture supplied to each enriched cylinder group is again gradually returned to an approximately stoichiometric fuel-air ratio.

Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:The objects, features and advantages of the present invention are without further referring to the detailed description of the preferred Embodiments taking into account the accompanying drawings seen. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of an engine system for the preferred embodiment of the invention,

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der NOx-Ausbildung im zugeführten Abgas für einen Bereich von Kraftstoff-Luft-Verhältnissen, Fig. 2 is a diagram for illustrating the NO x training in the exhaust gas supplied for a range of fuel-air ratios,

Fig. 3 ein erweitertes Zeitsteuerungsdiagramm zur Veranschaulichung eines Paars von Übergängen zwischen einer mageren Betriebsart und einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart und Fig. 3 is an expanded timing diagram illustrating a pair of transitions between lean mode and a stoichiometric mode, and

Fig. 4 ein erweitertes Zeitsteuerungsdiagramm zur Veranschaulichung eines Übergangs von einer mageren Betriebsart zu einer stöchiometrischen Betriebsart und unmittelbar in einen festgelegten Reinigungsvorgang. Fig. 4 is an expanded timing diagram illustrating a transition from a lean mode to a stoichiometric mode and directly in a fixed cleaning operation.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 enthält ein beispielhaft dargestelltes Regelungssystem 10 für einen mit Ottokraftstoff angetriebenen Vierzylinder- Ottomotor 12 mit Direkteinspritzung für ein Kraftfahrzeug ein elektronisches Steuergerät 14 mit, wie gezeigt, einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Arbeitsspeicher (RAM) und einem Prozessor (CPU). Das Steuergerät 14 steuert den Einzelbetrieb jeder Kraftstoff-Einspritzdüsengruppe 16. Die Kraftstoff- Einspritzdüsen 16 in herkömmlicher Bauart sind so angeordnet, daß sie jeweils eine durch das Steuergerät 14 exakt zugemessene Menge von Kraftstoff in einen zugehörigen Zylinder 18 des Motors 12 einspritzen. Das Steuergerät 14 steuert in ähnlicher Weise auf an sich bekannte Weise den Einzelbetrieb, das heißt die zeitliche Steuerung des Stroms, der durch jede Zündkerze eines Zündkerzensatzes 20 geleitet wird.Referring to FIG. 1, an exemplary control system 10 for a four-cylinder gasoline direct-injection gasoline engine 12 for a motor vehicle includes an electronic control unit 14 having, as shown, a read-only memory (ROM), a work memory (RAM) and a processor (CPU). The control unit 14 controls the individual operation of each fuel injector group 16 . The fuel injection nozzles 16 of conventional design are arranged so that they in each case inject an amount of fuel that is precisely measured by the control unit 14 into an associated cylinder 18 of the engine 12 . The control device 14 similarly controls the individual operation in a manner known per se, that is to say the timing of the current which is passed through each spark plug of a spark plug set 20 .

Das Steuergerät 14 steuert außerdem eine elektronische Drosselklappe 22, die den Luftmassenstrom in den Motor 12 reguliert. Ein an der Luftansaugstelle des Ansaugkrümmers 26 des Motors angeordneter Luftmassenmesser 24 liefert ein Signal für den sich aus der Stellung der Drosselklappe 22 des Motors ergebenden Luftmassendurchfluß. Das Luftdurchflußsignal des Luftmassenmessers 24 wird vom Steuergerät 14 zur Berechnung eines Luftmassenwerts verwendet, der angibt, welche Luftmasse pro Zeiteinheit in das Luftansaugsystem des Motors strömt.The control unit 14 also controls an electronic throttle valve 22 , which regulates the air mass flow into the engine 12 . An air mass meter 24 arranged at the air intake point of the intake manifold 26 of the engine supplies a signal for the air mass flow rate resulting from the position of the throttle valve 22 of the engine. The air flow signal from the air mass meter 24 is used by the control unit 14 to calculate an air mass value which indicates which air mass flows into the air intake system of the engine per unit of time.

Ein beheizter Sensor 28 für den Abgassauerstoffgehalt erkennt den Sauerstoffgehalt des vom Motor erzeugten Abgases und überträgt ein Signal an das Steuergerät 14. Der beheizte Sensor 28 für den Abgassauerstoffgehalt dient zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für den Motor, insbesondere während des Betriebs des Motors 12 mit einem vollständig oder annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das für ein Ausführungsbeispiel etwa 14,65 beträgt. Mehrere weitere Sensoren (nicht dargestellt) erzeugen außerdem als Rückmeldung verschiedener Motorbetriebsparameter zusätzliche elektrische Signale zur Verwendung durch das Steuergerät 14.A heated sensor 28 for the exhaust gas oxygen content detects the oxygen content of the exhaust gas generated by the engine and transmits a signal to the control unit 14 . The heated sensor 28 for the exhaust gas oxygen content serves to regulate the fuel-air ratio for the engine, in particular during the operation of the engine 12 with a completely or approximately stoichiometric fuel-air ratio, which in one exemplary embodiment is approximately 14.65. Several other sensors (not shown) also generate additional electrical signals for use by the control unit 14 as feedback of various engine operating parameters.

Eine Auspuffanlage 30 leitet bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den einzelnen Zylindern 18 produziertes Abgas durch einen Dreiwegekatalysator 32 und anschließend durch einen nachgeordneten NOx- Abscheider 34, die beide auf an sich bekannte Weise arbeiten, um die Menge an vom Motor erzeugtem NOx zu verringern, das aus dem Auspuff-Endrohr 36 des Fahrzeugs austritt.An exhaust system 30 conducts exhaust gas produced in the combustion of a fuel-air mixture in the individual cylinders 18 through a three-way catalytic converter 32 and then through a downstream NO x separator 34 , both of which operate in a manner known per se, in order to determine the amount of the engine to reduce generated NO x that exits the exhaust tail pipe 36 of the vehicle.

Während des Betriebs des Motors 12 überträgt das Steuergerät 14 ein Steuersignal an die elektronische Drosselklappe 22 und an jede Kraftstoff- Einspritzdüse 16, um ein angestrebtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis für das jeweils den einzelnen Zylindern 18 zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch aufrechtzuerhalten.During operation of the engine 12 , the control unit 14 transmits a control signal to the electronic throttle valve 22 and to each fuel injector 16 in order to maintain a desired fuel-air ratio for the fuel-air mixture supplied to the individual cylinders 18 .

Wie oben erwähnt und in Fig. 2 veranschaulicht, ist die NOx-Konzentration im von jedem beliebigen Zylinder 18 erzeugten Abgas von dem im Zylinder vorliegenden Kraftstoff-Luft-Verhältnis (in Fig. 2 als KLV bezeichnet) abhängig. Erfindungsgemäß reguliert das Steuergerät 14 das Kraftstoff-Luft-Verhältnis für das den einzelnen Zylindergruppen 18 zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch, um einen Zylinderbetrieb mit Kraftstoff-Luft-Verhältnissen zwischen etwa 18 und etwa 15 zu vermeiden (wobei das letztgenannte relativ zum stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis von 14,65 geringfügig mager ist), auch wenn gerade ein Übergang zwischen einer mageren Betriebsart und einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart stattfindet.As mentioned above and illustrated in FIG. 2, the NO x concentration in the exhaust gas generated by any cylinder 18 is dependent on the air-fuel ratio in the cylinder (referred to as KLV in FIG. 2). According to the invention, the control unit 14 regulates the fuel-air ratio for the fuel-air mixture supplied to the individual cylinder groups 18 in order to avoid cylinder operation with fuel-air ratios between approximately 18 and approximately 15 (the latter relative to the stoichiometric fuel Air ratio of 14.65 is slightly lean), even if there is a transition between a lean operating mode and an approximately stoichiometric operating mode.

Insbesondere vermeidet das Steuergerät 14 erfindungsgemäß einen derartigen erhöhten NOx-Schadstoffausstoß von vornherein, indem das Kraftstoff-Luft- Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs, das jeder Gruppe einer Reihe von getrennten Zylindergruppen 18 (im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier getrennte Zylindergruppen 18 vorhanden, wobei jede Gruppe einen Zylinder 18 umfaßt) zugeführt wird, stufenweise zwischen einem mageren Kraftstoff-Luft- Verhältnis mit einem Wert von zumindest etwa 18 (in Fig. 2 als Punkt A dargestellt) und einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit einem Wert von etwa 15 (in Fig. 2 als Punkt B dargestellt) geändert wird. Beispielshalber sind vom vorgeschlagenen System erreichte Übergänge von magerem in stöchiometrischen Betrieb und von stöchiometrischem in mageren Betrieb in Fig. 3 dargestellt (wobei jede der vier Gruppen einen einzelnen Zylinder 18 umfaßt). Auf diese Weise vermeidet die Erfindung den Betrieb eines beliebigen Zylinders 18 im Bereich problematischer Kraftstoff-Luft-Verhältnisse.In particular, the control device 14 avoids such an increased NO x pollutant emission from the outset by reducing the fuel-air ratio of the fuel-air mixture that each group of a series of separate cylinder groups 18 (in the exemplary embodiment shown there are four separate cylinder groups 18 , each group comprising a cylinder 18 ) is fed in a stepwise manner between a lean air-fuel ratio with a value of at least about 18 (shown as point A in FIG. 2) and an approximately stoichiometric air-fuel ratio with a value of about 15 (shown as point B in FIG. 2) is changed. For example, transitions achieved by the proposed system from lean to stoichiometric and from stoichiometric to lean are shown in Figure 3 (each of the four groups comprising a single cylinder 18 ). In this way, the invention avoids the operation of any cylinder 18 in the area of problematic air-fuel ratios.

Zur Minimierung der Drehmomentschwankungen beim Übergang von einer mageren Betriebsart zu einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart bzw. beim Übergang von einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart zu einer mageren Betriebsart verstellt das Steuergerät 14 den Zündzeitpunkt für einen beliebigen Zylinder 18 bzw. eine beliebige Zylindergruppe 18, der bzw. die während des Übergangs mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeitet, zeitlich nach hinten. Da insbesondere jeder Zylinder 18, der mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeitet, ein größeres Drehmoment erzeugt als ein anderer Zylinder 18, der mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeitet, wird der Zündzeitpunkt nur in den Zylindern 18 mit annähernd stöchiometrischem Kraftstoff-Luft-Verhältnis zeitlich nach hinten verstellt, um so das erzeugte Drehmoment auszugleichen, bis alle Zylinder entweder eine magere oder eine annähernd stöchiometrische Betriebsart erreicht haben.To minimize the torque fluctuations in the transition from a lean operating mode to an approximately stoichiometric operating mode or in the transition from an approximately stoichiometric operating mode to a lean operating mode, the control unit 14 adjusts the ignition timing for any cylinder 18 or cylinder group 18 , the or works with an almost stoichiometric fuel-air ratio during the transition, backwards in time. In particular, since each cylinder 18 that operates with an approximately stoichiometric air-fuel ratio generates greater torque than another cylinder 18 that operates with a lean air-fuel ratio, the ignition timing is only in the cylinders 18 with approximately stoichiometric The fuel-air ratio is shifted backwards in time so that the torque generated is balanced until all cylinders have reached either a lean or an approximately stoichiometric operating mode.

Auf diese Weise wird beim Übergang von einer mageren Betriebsart zu einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart jeder Zylinder 18 stufenweise vom Betrieb mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis in den Betrieb mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis überführt, wobei gleichzeitig der Zündzeitpunkt für jeden Zylinder, dessen entsprechendes Kraftstoff-Luft-Gemisch stufenweise in ein annähernd stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert wurde, zeitlich nach hinten verstellt wird. Auf ähnliche Weise wird beim Übergang von einer annähernd stöchiometrischen Betriebsart zu einer mageren Betriebsart der Zündzeitpunkt anfänglich für alle Zylinder 18 (die alle vor dem Übergang mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeiten) zeitlich nach hinten verstellt. Anschließend wird gleichzeitig mit der stufenweisen Änderung des den einzelnen Zylindern 18 zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs hin zu einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis der Zündzeitpunkt für den Zylinder 18 zeitlich nach vorne verstellt.In this way, when transitioning from a lean mode to an approximately stoichiometric mode, each cylinder 18 is gradually transitioned from operating with a lean air-fuel ratio to operating with an approximately stoichiometric air-fuel ratio, with the ignition timing for each cylinder simultaneously whose corresponding fuel-air mixture was gradually changed to an approximately stoichiometric fuel-air ratio is adjusted backwards in time. Similarly, when transitioning from an approximately stoichiometric mode to a lean mode, the ignition timing is initially retarded for all cylinders 18 (all of which operate at approximately stoichiometric air-fuel ratios). Subsequently, at the same time as the gradual change in the fuel-air mixture supplied to the individual cylinders 18 towards a lean fuel-air ratio, the ignition timing for the cylinder 18 is adjusted forward.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird nach der Verstellung des atz Zündzeitpunkts für alle Zylinder 18, die von einer mageren Betriebsart in eine annähernd stöchiometrische Betriebsart überführt wurden, wobei alle Zylinder 18 mit dem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeiten, der Zündzeitpunkt vorzugsweise während eines vorbestimmten Zeitraums t2 zeitlich nach vorne verstellt, während unter dem Einfluß einer Drosselklappensteuerung 22 oder durch den Fahrer des Fahrzeugs der Luftmassendurchsatz verringert wird. Die Anpassung des Zündzeitpunkts und des Luftmassendurchflusses während des Zeitraums t2 gewährleistet ein Höchstmaß an Kraftstoffeinsparung, wobei für die Fahrzeuginsassen nur eine geringe zusätzliche Drehmomentschwankung feststellbar ist, nachdem die Zylinder 18 jeweils den annähernd stöchiometrischen Betrieb erreicht haben.According to another feature of the invention, after the ignition timing has been adjusted for all cylinders 18 that have been converted from a lean operating mode to an approximately stoichiometric operating mode, all cylinders 18 operating with the approximately stoichiometric fuel-air ratio, the ignition timing is preferably during of a predetermined time period t 2 is moved forward, while the air mass flow rate is reduced under the influence of a throttle valve control 22 or by the driver of the vehicle. The adjustment of the ignition timing and the air mass flow during the period t 2 ensures a maximum amount of fuel savings, with only a slight additional torque fluctuation being detectable for the vehicle occupants after the cylinders 18 have each reached approximately stoichiometric operation.

Erfindungsgemäß erfolgt die relative Zeitsteuerung der stufenweisen Änderung der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse für die einzelnen Zylinder 18 mittels des Steuergeräts 14. Wenn der Motor mit Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die einzelnen Zylinder 18 arbeitet, erfolgen die Änderungen an den Kraftstoff-Luft- Verhältnissen sofort, und es ist eine Verzögerung bzw. "Wartezeit t1" von lediglich einem Zylinderereignis zwischen der stufenweisen Änderung für eine Zylindergruppe 18 und der stufenweisen Änderung für eine weitere Zylindergruppe 18 notwendig. Wenn der Motor mit Saugrohreinspritzung arbeitet, kann eine längere Verzögerung notwendig sein, damit gewährleistet ist, daß jeder Zylinder 18, für den eine stufenweise Änderung erfolgt ist, das angestrebte Kraftstoff-Luft- Verhältnis erreicht hat. Vorteilhafterweise kann das Steuergerät 14 die Wartezeit t1 alternativ auf jede geeignete Weise berechnen, beispielsweise in Abhängigkeit von den Motorbetriebsarten wie Motorlast und Motordrehzahl ebenso wie mittels einer im Speicher des Steuergeräts gespeicherten Wertetabelle.According to the invention, the relative time control of the gradual change in the fuel-air ratio for the individual cylinders 18 is carried out by means of the control unit 14 . If the engine is operating with direct injection of the fuel into the individual cylinders 18 , the changes to the air-fuel ratios take place immediately and there is a delay or "waiting time t 1 " of only one cylinder event between the gradual change for a cylinder group 18 and the gradual change for another cylinder group 18 is necessary. If the engine is using intake manifold injection, a longer delay may be necessary to ensure that each cylinder 18 for which a gradual change has been made has achieved the desired air-fuel ratio. Advantageously, the control unit 14 can alternatively calculate the waiting time t 1 in any suitable manner, for example depending on the engine operating modes such as engine load and engine speed as well as by means of a table of values stored in the memory of the control unit.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, folgt auf die stufenweise Änderung entweder in die magere Betriebsart oder in die annähernd stöchiometrische Betriebsart für die letzte Zylindergruppe 18 vorzugsweise eine Wartezeit t2, während der die elektronische Drosselklappe 22 den Luftmassenstrom in den Motor 12 anpaßt, oder es hat der Fahrer des Fahrzeugs auf andere Weise die Möglichkeit zur Reaktion, wobei er den Druck auf das Gaspedal (nicht dargestellt) geringfügig verringert, während der Zündzeitpunkt zum Erreichen der optimalen Einstellung zeitlich wieder nach vorne verstellt wird. Auf diese Weise wird eine annähernd konstante Motordrehmomentabgabe erreicht.As shown in FIG. 3, the gradual change either to the lean operating mode or to the approximately stoichiometric operating mode for the last cylinder group 18 is preferably followed by a waiting time t 2 during which the electronic throttle valve 22 adjusts the air mass flow into the engine 12 , or the driver of the vehicle has the option of reacting in another way, by slightly reducing the pressure on the accelerator pedal (not shown), while the ignition timing is moved forward again in order to achieve the optimum setting. In this way, an approximately constant engine torque output is achieved.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird das Verfahren aufgrund des verringerten unmittelbaren Wirkungsgrads des Abscheiders (das heißt wegen des verringerten unmittelbaren NOx-Absorptionsbetrags) und/oder eines Mangels an verfügbarer NOx-Einlagerungskapazität im Abscheider 34, wodurch die Notwendigkeit zur Reinigung zunächst einmal verursacht wurde, vorzugsweise auch beim Übergang von einer mageren Motorbetriebsart zu einer für die Beseitigung des im Abscheider 34 angereicherten NOx geeigneten Motorbetriebsart angewendet. Desweiteren erfolgt, wie in Fig. 4 dargestellt ist, die für die letzte Zylindergruppe 18 durchzuführende stufenweise Änderung vorzugsweise als sofortiger stufenweiser, über die stöchiometrische Betriebsart führender Übergang auf die fette Betriebsart, wobei der Reinigungsvorgang sofort beginnt. Selbstverständlich beabsichtigt die Erfindung, andere zu diesem Zeitpunkt mit dem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnis arbeitende Zylinder 18/Zylindergruppen 18 gleichzeitig in die mit fettem Kraftstoff-Luft-Gemisch arbeitende Betriebsart zu überführen, um auf diese Weise die Intensität des Reinigungsvorgangs zu erhöhen. Vorteilhafterweise sind die Reinigungszeit t3, der relative Grad, auf den zumindest ein Zylinder 18 während der Reinigung angefettet wird, und die Anzahl der mit einem angefetteten Kraftstoff-Luft-Verhältnis arbeitenden Zylinder 18 jeweils von den Eigenschaften des Abscheiders abhängig. Die angefettete Betriebsart wird daraufhin für eine vorbestimmte "Reinigungszeit t3" aufrechterhalten. Am Ende des Reinigungsvorgangs wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch, mit dem die einzelnen Zylinder 18 arbeiten, nominell auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis zurückgeführt.In accordance with another feature of the invention, the process becomes apparent due to the reduced immediate efficiency of the trap (i.e., the reduced immediate NO x absorption amount) and / or a lack of available NO x storage capacity in the trap 34 , thereby eliminating the need for cleaning first was caused, preferably also used in the transition from a lean engine operating mode to an engine operating mode suitable for eliminating the NO x enriched in the separator 34 . Furthermore, as shown in FIG. 4, the step-wise change to be carried out for the last cylinder group 18 preferably takes place as an immediate step-wise transition to the rich mode of operation leading via the stoichiometric operating mode, the cleaning process starting immediately. Of course, the invention intends to simultaneously convert other cylinders 18 / cylinder groups 18 operating at the approximately stoichiometric fuel-air ratio into the operating mode with a rich fuel-air mixture, in order to increase the intensity of the cleaning process in this way. The cleaning time t 3 , the relative degree to which at least one cylinder 18 is greased during cleaning and the number of cylinders 18 operating with a greased fuel-air ratio are advantageously dependent on the properties of the separator. The enriched operating mode is then maintained for a predetermined "cleaning time t 3 ". At the end of the cleaning process, the fuel-air mixture with which the individual cylinders 18 work is nominally reduced to the stoichiometric fuel-air ratio.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Steuergerät 14 das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des einem oder mehreren Zylindern 18 zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs anfetten, nachdem die letzte Zylindergruppe 18 in eine annähernd stöchiometrische Betriebsart versetzt wurde und nachdem ein geeigneter vorbestimmter Zeitraum t2 abgelaufen ist.In an alternative embodiment of the invention, the control unit 14 can enrich the fuel-air ratio of the fuel-air mixture supplied to one or more cylinders 18 after the last cylinder group 18 has been put into an approximately stoichiometric operating mode and after a suitable predetermined time period t 2 has expired.

Zwar wurde die beste Ausführungsform der Erfindung detailliert beschrieben, doch werden die Fachleute auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet verschiedene alternative Bauarten und Ausführungsformen zur praktischen Umsetzung der Erfindung innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche definierten Geltungsbereichs erkennen. Zwar wurde beispielsweise die Verwendung der Zündzeitpunktverstellung zum Ausgleich der Drehmomentabgabe während des Übergangs offenbart, doch beabsichtigt die Erfindung vorteilhafterweise auch die Verwendung eines anderen geeigneten Mechanismus zur Regelung der Drehmomentabgabe der einzelnen Zylinder 18 während des Übergangs, einschließlich eines beliebigen geeigneten Mechanismus zur Änderung des den einzelnen Zylindern 18 jeweils zugeführten Luftmassenstroms.While the best mode for carrying out the invention has been described in detail, those skilled in the art will recognize various alternative designs and embodiments for practicing the invention within the scope defined by the appended claims. For example, while the use of spark timing to compensate for the torque output during the transition has been disclosed, the invention advantageously also contemplates the use of another suitable mechanism for regulating the torque output of the individual cylinders 18 during the transition, including any suitable mechanism for changing the individual Cylinders 18 each supplied air mass flow.

Claims (16)

1. Verfahren für den Übergang zwischen einer ersten Betriebsart und einer zwei­ ten Betriebsart eines Verbrennungsmotors (12), wobei die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart durch Verbrennung eines zugeführten Kraftstoff-Luft- Gemischs mit einem ersten bzw. einem zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnis in je­ dem einzelnen von mehreren Motorzylindern (18) gekennzeichnet sind und wo­ bei das erste oder das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis im wesentlichen relativ zu einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis mager ist und das jeweils andere Kraftstoff-Luft-Verhältnis ein annähernd stöchiometrisches Kraftstoff- Luft-Verhältnis ist, gekennzeichnet durch:
Unterscheidung von zumindest zwei getrennten Zylindergruppen, denen das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit dem ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnis zugeführt wird, und
stufenweise Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des den einzelnen Zy­ lindergruppen zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs vom ersten Kraftstoff-Luft- Verhältnis in das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis.1. A method for the transition between a first operating mode and a two-th operating mode of an internal combustion engine ( 12 ), wherein the first operating mode and the second operating mode by burning a supplied fuel-air mixture with a first and a second fuel-air ratio in each of the individual engine cylinders ( 18 ) and where the first or the second air-fuel ratio is essentially lean relative to a stoichiometric air-fuel ratio and the other air-fuel ratio is approximately stoichiometric The air-fuel ratio is characterized by :
Distinguishing at least two separate cylinder groups, to which the fuel-air mixture with the first fuel-air ratio is supplied, and
gradual change in the air-fuel ratio of the individual cylinder groups supplied air-fuel mixture from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise Än­ derung die Aufrechterhaltung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für das einer ersten Zylindergruppe zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs für einen vorbe­ stimmten Zeitraum vorsieht, bevor nachfolgend das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des einer zweiten Zylindergruppe zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs geän­ dert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the gradual Än the maintenance of the air-fuel ratio for one first cylinder group supplied fuel-air mixture for a vorbe certain period before the fuel-air ratio  of the fuel-air mixture supplied to a second cylinder group is changed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Übergangs von der ersten Betriebsart zur zweiten Betriebsart eine im wesentli­ chen konstante Drehmomentabgabe jeder Zylindergruppe aufrechterhalten wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that during the Transition from the first operating mode to the second operating mode is essentially a Chen constant torque output of each cylinder group maintained becomes. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zündzeitpunkt für die Verbrennung in einer Zylindergruppe im Hin­ blick auf eine andere Zylindergruppe zeitlich nach hinten verstellt wird, bis alle Zylindergruppen mit der zweiten Betriebsart arbeiten.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized net that the ignition point for the combustion in a cylinder group in the Hin look at another cylinder group is moved backwards until all Work cylinder groups with the second operating mode. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Zylinder­ gruppe ein annähernd stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the one cylinder group supplied an approximately stoichiometric fuel-air mixture becomes. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünd­ zeitpunkt für die Verbrennungszündung für alle Zylindergruppen zeitlich nach vorne verstellt wird, wenn alle Zylindergruppen mit der zweiten Betriebsart ar­ beiten.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the ignition Time for combustion ignition for all cylinder groups after is adjusted at the front when all cylinder groups with the second operating mode ar BEITEN. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der zeitlichen Verstellung nach vorn ein allen Zylindergruppen zufließender Luft­ massenstrom verringert wird.7. The method according to claim 6, characterized in that simultaneously with the forward timing of air flowing to all cylinder groups mass flow is reduced. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Kraftstoff-Luft-Verhältnis das magere Kraftstoff-Luft- Verhältnis ist und das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis das annähernd stöchio­ metrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in net that the first air-fuel ratio the lean air-fuel Ratio and the second air-fuel ratio is approximately stoichio metric air-fuel ratio.   9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ermittelt wird, wann das allen außer einer Zylindergruppe zugeführte Kraftstoff-Luft-Verhältnis stufenweise in das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert wurde und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs für die eine Zylinder­ gruppe stufenweise in ein drittes Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert wird, das relativ zum stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized net that it is determined when this is supplied to all but one cylinder group Air-fuel ratio gradually into the second air-fuel ratio was changed and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture for one cylinder group is gradually changed to a third air-fuel ratio that is rich relative to the stoichiometric air-fuel ratio. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kraftstoff- Luft-Verhältnis in der einen Zylindergruppe für einen dritten vorbestimmten Zeit­ raum aufrechterhalten wird und außerdem das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des der einen Zylindergruppe zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs wieder in das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis geändert wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the third fuel Air ratio in the one cylinder group for a third predetermined time space is maintained and also the fuel-air ratio of the one cylinder group supplied fuel-air mixture back into the second Air-fuel ratio is changed. 11. System zur Regelung des Betriebs eines Motors (12) für magere Verbrennung mit mehreren Zylindern (18), wobei jeder Zylinder (18) eine zugemessene Menge Kraftstoff aus einer entsprechenden Kraftstoff-Einspritzdüse (16) erhält und jeder Zylinder (18) einen Zündfunken von einer entsprechenden Zündkerze (20) erhält, gekennzeichnet durch:
ein Steuergerät (14) mit einem zum Betrieb der Kraftstoff-Einspritzdüse (20) für jeden Zylinder (18) eingerichteten Mikroprozessor, mit dem das Kraftstoff-Luft- Verhältnis eines jedem Zylinder (18) zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches ein­ zeln geregelt wird, wobei das Steuergerät (14) außerdem so eingerichtet ist, daß ein Übergang des Motors (12) von einer ersten Betriebsart zu einer zwei­ ten Betriebsart erfolgt, wobei die erste Betriebsart durch ein erstes Kraftstoff- Luft-Verhältnis und die zweite Betriebsart durch ein zweites Kraftstoff-Luft- Verhältnis so gekennzeichnet sind, daß das erste oder das zweite Kraftstoff- Luft-Verhältnis im wesentlichen relativ zum stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnis mager ist und das jeweils andere Kraftstoff-Luft-Verhältnis einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis entspricht und wobei das Steuergerät (14) so eingerichtet ist, daß es das Kraftstoff-Luft-Verhältnis für jedes zumindest zwei Zylindern (18) zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisch stu­ fenweise vom ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnis in das zweite Kraftstoff-Luft- Verhältnis ändert.11. System for controlling the operation of a lean-burn engine ( 12 ) with multiple cylinders ( 18 ), each cylinder ( 18 ) receiving a metered amount of fuel from a corresponding fuel injector ( 16 ) and each cylinder ( 18 ) providing an ignition spark from a corresponding spark plug ( 20 ), characterized by:
A control unit ( 14 ) with a microprocessor set up for operating the fuel injection nozzle ( 20 ) for each cylinder ( 18 ), with which the fuel-air ratio of each fuel-air mixture supplied to each cylinder ( 18 ) is regulated individually, wherein the control device ( 14 ) is also set up such that a transition of the engine ( 12 ) from a first operating mode to a second operating mode takes place, the first operating mode by a first fuel-air ratio and the second operating mode by a second fuel -Air ratio are characterized in such a way that the first or the second air-fuel ratio is essentially lean relative to the stoichiometric air-fuel ratio and the respective other air-fuel ratio corresponds to an approximately stoichiometric air-fuel ratio and wherein the control device ( 14 ) is set up so that it the fuel-air ratio for each at least z white cylinder ( 18 ) supplied fuel-air mixture gradually changes from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. 12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (14) außerdem so eingerichtet ist, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis für jeden Zylin­ der (18) für einen ersten vorbestimmten Zeitraum entsprechend dem ersten o­ der dem zweiten Kraftstoff-Luft-Verhältnis aufrechterhalten wird, nachdem das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des einem beliebigen Zylinder (18) zugeführten Kraft­ stoff-Luft-Gemischs vom ersten Kraftstoff-Luft-Verhältnis in das zweite Kraft­ stoff-Luft-Verhältnis geändert wurde.12. System according to claim 11, characterized in that the control device ( 14 ) is also set up so that the fuel-air ratio for each cylinder ( 18 ) for a first predetermined period corresponding to the first o of the second fuel-air Ratio is maintained after the air-fuel ratio of the fuel-air mixture supplied to any cylinder ( 18 ) has been changed from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. 13. System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ gerät (14) außerdem so eingerichtet ist, daß es die Zeitsteuerung für einen von der jeweiligen Zündkerze (20) erzeugten Zündfunkens durchführt, und daß es außerdem so eingerichtet ist, daß es den Zündzeitpunkt im Hinblick auf jeden Zylinder (18), der mit einem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft- Verhältnis arbeitet, immer dann zeitlich nach hinten verstellt, wenn ein beliebi­ ger anderer Zylinder (18) mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch arbeitet, das nicht dem annähernd stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Gemisch entspricht.13. System according to claim 11 or 12, characterized in that the control device ( 14 ) is also set up so that it carries out the timing for a spark generated by the respective spark plug ( 20 ), and that it is also set up such that it always retards the ignition timing with regard to each cylinder ( 18 ) that works with an approximately stoichiometric fuel-air ratio when any other cylinder ( 18 ) works with a fuel-air mixture that does not correspond to the approximately stoichiometric fuel-air mixture. 14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (14) außerdem so eingerichtet ist, daß es beim Übergang von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart eine im wesentlichen konstante Drehmomentabgabe jedes Zylinders (18) aufrechterhält. 14. System according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the control device ( 14 ) is also arranged so that it maintains a substantially constant torque output of each cylinder ( 18 ) during the transition from the first operating mode to the second operating mode. 15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (14) außerdem so eingerichtet ist, daß es ermittelt, wann für das dem jeweiligen Zylinder (18) zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch für einen zweiten vorbestimmten Zeitraum das zweite Kraftstoff-Luft-Verhältnis aufrecht­ erhalten wurde, und daß es das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des zumindest einem Zylinder (18) zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs in ein drittes Kraftstoff-Luft- Verhältnis ändert, das relativ zum stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist.15. System according to one of claims 11 to 14, characterized in that the control device ( 14 ) is also set up so that it determines when for the respective cylinder ( 18 ) supplied fuel-air mixture for a second predetermined period of time second air-fuel ratio has been maintained and that it changes the air-fuel ratio of the fuel-air mixture supplied to at least one cylinder ( 18 ) to a third air-fuel ratio which is relative to the stoichiometric air-fuel ratio. Ratio is fat. 16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (14) außerdem so eingerichtet ist, daß es das dritte Kraftstoff-Luft-Verhältnis zumin­ dest in einem Zylinder (18) für einen dritten vorbestimmten Zeitraum aufrecht­ erhält.16. System according to claim 15, characterized in that the control device ( 14 ) is also set up so that it maintains the third air-fuel ratio at least in a cylinder ( 18 ) for a third predetermined period of time.
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