DE102009014360A1 - Method for regeneration of nitrogen oxide storage catalyst arranged in exhaust gas system of motor vehicle diesel engine, involves selecting set of predetermined engine operating parameters influencing content of exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysators.The The invention relates to a process for the regeneration of one in one Exhaust line of a motor vehicle diesel engine arranged nitrogen oxide storage catalyst.
Zur
Regeneration von Stickoxid-Speicherkatalysatoren ist es erforderlich,
ein reduzierend wirkendes, d. h. eine fettes Abgas mit einem Abgas-Lambdawert
von λ < 1
bereitzustellen. Im Abgas im Überschuss enthaltene Reduktionsmittel
wie Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO)
und Kohlenwasserstoffe (HC) reduzieren im Stickoxid-Speicherkatalysator
eingespeicherte Stickoxide bzw. Schwefeloxide, wodurch der Stickoxid-Speicherkatalysator
regeneriert wird und seine Eigenschaft zur Stickoxidentfernung wiederhergestellt
werden kann. So ist beispielsweise aus der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Regenerationsverfahren für einen Stickoxid-Speicherkatalysator eines Dieselmotors anzugeben, welches einen verbesserten Regenerationsablauf bzw. ein verbessertes Regenerationsergebnis ermöglicht.task The invention is therefore a regeneration method for to specify a nitrogen oxide storage catalytic converter of a diesel engine, which an improved regeneration process or an improved Regeneration result allows.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regeneration eines in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysators wird ein Satz von n vorgebbaren, einen Gehalt mindestens einer Komponente des vom Dieselmotor abgegebenen Abgas beeinflussenden Motorbetriebsparametern derart ausgewählt, dass von den ausgewählten Motorbetriebsparametern ein n-dimensionaler Parameter raum gebildet wird. Dabei werden Wertebereiche für jeden der ausgewählten Motorbetriebsparameter derart vorgegeben, dass der n-dimensionale Parameterraum in jeder seiner n Dimensionen zweiseitig abgegrenzt wird. Innerhalb des abgegrenzten Parameterraums wird eine Kombination von Werten für die ausgewählten Motorbetriebsparameter ermittelt, bei welcher ein Extremum für den Gehalt einer vorgebbaren Abgaskomponente oder für ein Gehaltsverhältnis von zwei vorgebbaren Abgaskomponenten in dem vom Motor abgegebenen Abgas zumindest annähernd erreicht wird und die dem Extremum zugeordneten Werte der ausgewählten Motorbetriebsparameter werden bei unterstöchiometrischem Verbrennungsbetrieb des Dieselmotors zur Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators eingestellt.at the method according to the invention for regeneration one arranged in an exhaust line of a motor vehicle diesel engine Nitrogen oxide storage catalyst is a set of n specifiable, a content of at least one component of the delivered by the diesel engine Exhaust gas influencing engine operating parameters selected such that of the selected engine operating parameters, an n-dimensional one Parameter space is formed. There are value ranges for predefined each of the selected engine operating parameters, that the n-dimensional parameter space in each of its n dimensions is delimited on two sides. Within the delimited parameter space becomes a combination of values for the selected ones Motor operating parameters determined in which an extremum for the content of a predefinable exhaust gas component or for a Salary ratio of two predeterminable exhaust gas components in the exhaust gas emitted by the engine at least approximately is reached and the extremum associated values of the selected Engine operating parameters are at substoichiometric Combustion operation of the diesel engine for the regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst set.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Zusammensetzung des vom Dieselmotor bei unterstöchiometrischem Verbrennungsbetrieb abgegebenen Abgases den Regenerationsablauf bzw. das Regenerationsergebnis beeinflusst. Unter Regeneration soll hier ein Vorgang verstanden werden, bei welchem unter Zufuhr von chemisch reduzierend wirkenden Abgasbestandteilen eine Stickoxid-Speicherfähigkeit des Stickoxid-Speicherkatalysators ganz oder zumindest teilweise wiederhergestellt wird. Dabei werden im Stickoxid-Speicherkatalysator vorhandene Speicherzentren von beispielsweise in Form von Nitrat bzw. Sulfat gebundenem Stickoxid bzw. Schwefeloxid befreit. Freigesetzte oder gebundene Stickoxide und/oder Schwefeloxide werden von einem oder mehreren der Abgasbestandteile H2, CO, HC chemisch reduziert. Durch an einen jeweiligen Betriebspunkt angepasste Optimierung der Abgaszusammensetzung ist eine verbesserte Regeneration eines mit NOx und/oder Schwefel bzw. SOx beladenen Stickoxid-Speicherkatalysators ermöglicht. Die Optimierung erfolgt dabei durch gezieltes Einstellen von Werten von Motorbetriebsparametern, welche ihrerseits die Abgaszusammensetzung beeinflussen. Die Einstellung erfolgt innerhalb eines jeweiligen Wertebereichs, welcher bevorzugt unter Beachtung von Querbeeinflussungen und Randbedingungen wie Fahrbarkeit, Rauchemission usw. empirisch ermittelt und vorgegeben wird. Es ist vorgesehen, innerhalb des resultierenden abgegrenzten Parameterraums die Lage eines Minimums oder eines Maximums für den Gehalt einer vorgebbaren Abgaskomponente bzw. für das Gehaltsverhältnis von zwei vorgebbaren Abgaskomponenten betriebspunktabhängig zu ermitteln. Bevorzugt wird ein Vektor von Werten für die ausgewählten Motorbetriebsparameter betriebspunktabhängig vorab ermittelt und abgespeichert. Im Falle einer Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators werden die einem jeweiligen Betriebspunkt zugeordneten abgespeicherten Werte ausgelesen und eingestellt. Die Rasterung in Bezug auf die Abstände von benachbarten Betriebspunkten kann je nach Aufwand mehr oder weniger fein erfolgen. In Zwischenbereichen kann eine Interpolation von Werten zweier Vektoren vorgenommen werden, die den am nächsten kommenden Betriebspunkten zugeordnet sind. Bevorzugt werden zur Bildung des Parameterraums Motorbetriebsparameter ausgewählt, die den stärksten Einfluss auf eine oder mehrere der Abgaskomponenten H2, CO, HC und NOx haben.The invention is based on the finding that the composition of the exhaust gas emitted by the diesel engine in substoichiometric combustion mode influences the regeneration sequence or the regeneration result. Regeneration is to be understood here as meaning a process in which a nitrogen oxide storage capacity of the nitrogen oxide storage catalyst is wholly or at least partially restored by supplying chemically reducing exhaust gas constituents. In the process, storage centers present in the nitrogen oxide storage catalyst are freed from, for example, nitrogen oxide or sulfur oxide bound in the form of nitrate or sulfate. Freed or bound nitrogen oxides and / or sulfur oxides are chemically reduced by one or more of the exhaust components H 2 , CO, HC. Optimization of the exhaust gas composition adapted to a respective operating point enables improved regeneration of a nitrogen oxide storage catalyst loaded with NOx and / or sulfur or SOx. The optimization is carried out by deliberately setting values of engine operating parameters, which in turn influence the exhaust gas composition. The setting takes place within a respective range of values, which is preferably empirically determined and specified taking into account lateral influences and boundary conditions such as driveability, smoke emission, etc. It is intended to determine the position of a minimum or a maximum for the content of a predefinable exhaust gas component or for the content ratio of two predefinable exhaust gas components depending on operating point within the resulting delimited parameter space. Preferably, a vector of values for the selected engine operating parameters is determined in advance and stored as a function of the operating point. In the case of a regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter, the stored values assigned to a respective operating point are read out and set. The screening with respect to the distances from adjacent operating points can be done more or less fine depending on the effort. In intermediate ranges, it is possible to interpolate values of two vectors which are assigned to the closest operating points. Preferably engine operating parameters are selected to form the parameter space, which have the strongest influence on one or more of the exhaust gas components H 2 , CO, HC and NOx.
In Ausgestaltung der Erfindung wird für einen betriebswarmen Motor ein erster Satz von Motorbetriebsparametern und für einen nicht betriebswarmen Motor ein zweiter Satz von Motorbetriebsparametern ausgewählt, wobei der erste Satz von Motorbetriebsparametern sich in wenigstens einem Motorbetriebsparameter von dem zweiten Satz von Motorbetriebsparametern unterscheidet. Dadurch wird der Erkenntnis Rechnung getragen, dass bei nicht betriebswarmem Motor der Einfluss bestimmter Motorbetriebsparameter auf die Abgaszusammensetzung sich von dem bei betriebswarmem Motor unterscheidet. Ferner wurde erkannt, dass bei nicht betriebswarmem Motor für einen optimalen Ablauf einer Nitratregeneration eine gegenüber betriebswarmem Motor veränderte Abgaszusammensetzung vorteilhaft ist. Da bei nicht betriebswarmem Motor der Stickoxid-Speicherkatalysator ebenfalls niedrige Temperaturen von beispielsweise weniger als 200°C aufweist, erfolgt daher erfindungsgemäß bei nicht betriebswarmem Motor eine Einstellung einer für die Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators vorteilhaften Abgaszusammensetzung durch Auswahl eines zumindest in Teilen anderen Satzes von Motorbetriebsparametern. Dabei wird der Dieselmotor dann als betriebswarm angesehen, wenn die Kühlmitteltemperatur eine vorgebbare Schwelle von etwa 70°C bis 90°C überschreitet. Als Kriterium zur Unterscheidung zwischen einem betriebswarmen und einem nicht betriebswarmen Motor kann jedoch auch ein vorgebbarer Wert von etwa 200°C für die Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators dienen.In an embodiment of the invention, a first set of engine operating parameters is selected for a warm engine and a second set of engine operating parameters for a non-warm engine, the first set of engine operations parameters differs in at least one engine operating parameter from the second set of engine operating parameters. This takes into account the fact that, when the engine is not warm, the influence of certain engine operating parameters on the exhaust gas composition differs from that in the case of a warm engine. It has also been recognized that when the engine is not warm to operate, an exhaust gas composition which is changed in comparison with a warm engine is advantageous for an optimal sequence of nitrate regeneration. Since the nitrogen oxide storage catalytic converter also has low temperatures of, for example, less than 200 ° C. when the engine is not in operation, an exhaust gas composition advantageous for the regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter is set by selecting an at least partially different set of engine operating parameters , In this case, the diesel engine is considered to be operating warm when the coolant temperature exceeds a predetermined threshold of about 70 ° C to 90 ° C. However, a predefinable value of about 200 ° C. for the temperature of the nitrogen oxide storage catalyst can serve as a criterion for distinguishing between a warm operating and a non-operating warm engine.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Werte der für nicht betriebswarmen Motor ausgewählten Motorbetriebsparameter des ersten Satzes derart ermittelt, dass in dem vom Motor abgegebenen Abgas ein maximales Gehaltsverhältnis der Abgaskomponenten H2 und NOx wenigstens annähernd erreicht wird. Wie festgestellt wurde, ermöglicht ein anzustrebender möglichst hoher H2-Anteil in dem vom Motor abgegebenen Abgas einen vergleichsweise raschen Verlauf der Regeneration, insbesondere wenn die Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators kleine Werte von 150°C oder weniger aufweist. Ferner können im Zuge der Nitratregeneration aus dem Stickoxid-Speicherkatalysator freigesetzte Stickoxide durch Reaktion mit H2 zu einem hohen Anteil zu unschädlichem Stickstoff umgesetzt werden. Durch einen möglichst niedrigen NOx-Anteil im Abgas wird die Zusatzbelastung des Stickoxid-Speichers durch Stickoxide vermindert, wodurch wiederum eine verbesserte Umsetzung gespeicherter Stickoxide resultiert. Stickoxid-Konzentrationsspitzen hinter dem Stickoxid-Speicherkatalysator können daher klein gehalten werden. Die wenigstens annähernde Einstellung eines maximalen H2/NOx-Gehaltsverhältnisses im abgegrenzten Parameterraum der ausgewählten Motorbetriebsparameter ermöglicht daher bei kurzer Dauer eine weitestgehend vollständige Regeneration insbesondere bei nicht betriebswarmem Motor bzw. nicht betriebswarmer Abgasanlage. Vorteilhaft ist es, mit zunehmender Alterung des Stickoxid-Speicherkatalysators die ursprünglich für einen ungealterten Stickoxid-Speicherkatalysator für den betriebswarmen Dieselmotor vorgesehenen Wertebereiche von ausgewählten Motorbetriebsparametern in Richtung der für einen nicht betriebswarmen Dieselmotor vorgesehenen Wertebereiche zu verschieben.In a further refinement of the invention, the values of the engine operating parameters of the first set selected for the non-operating-warm engine are determined such that a maximum content ratio of the exhaust gas components H 2 and NOx is at least approximately reached in the exhaust gas emitted by the engine. As has been stated, an aspired highest possible H 2 content in the exhaust gas emitted by the engine permits a comparatively rapid course of the regeneration, in particular if the temperature of the nitrogen oxide storage catalytic converter has low values of 150 ° C. or less. Furthermore, in the course of nitrate regeneration, nitrogen oxides released from the nitrogen oxide storage catalyst can be converted into harmless nitrogen by reacting with H 2 to a high proportion. Due to the lowest possible proportion of NOx in the exhaust gas, the additional load of the nitrogen oxide storage is reduced by nitrogen oxides, which in turn results in an improved implementation of stored nitrogen oxides. Nitric oxide concentration peaks behind the nitrogen oxide storage catalyst can therefore be kept small. The at least approximate setting of a maximum H 2 / NO x content ratio in the defined parameter space of the selected engine operating parameters therefore allows, for a short duration, a largely complete regeneration, in particular in the case of a non-operational engine or exhaust system that is not operationally warm. With increasing aging of the nitrogen oxide storage catalytic converter, the ranges of values of selected engine operating parameters originally provided for an un-aged nitrogen oxide storage catalytic converter for the operating-warm diesel engine are to be shifted in the direction of the value ranges provided for a diesel engine which is not warm enough to operate.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden Werte der für betriebswarmen Motor ausgewählten Motorbetriebsparameter des zweiten Satzes derart ermittelt, dass in dem vom Motor abgegebenen Abgas ein maximales Gehaltsverhältnis der Abgaskomponenten CO und NOx wenigstens annähernd erreicht wird. Es konnte festgestellt werden, dass speziell bei betriebswarmem Motor bzw. bei Temperaturen des Stickoxid-Speicherkatalysators oberhalb von etwa 200°C, CO im Vergleich zu HC eine schnellere und verbesserte Nitrat-Regeneration ermöglicht. Bei vergleichbaren Lambdawerten des Abgases resultieren aus hohen CO-Anteilen entsprechend niedrige HC-Anteile und damit eine verbesserte Wirksamkeit des Abgases in Bezug auf das Regenerationsergebnis. Ein möglichst hoher CO-Gehalt im Abgas ermöglicht daher eine rasche und gleichzeitig vollständige Regeneration. Infolge eines gleichzeitig möglichst niedrigen NOx-Gehalts ist der Reduktionsmittelbedarf als solcher vermindert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit der Einstellung von besonders niedrigen Lambdawerten zur Durchführung einer Nitrat-Regeneration. Die wenigstens annähernde Einstellung eines maximalen Gehaltsverhältnisses der Abgaskomponenten CO und NOx im abgegrenzten Parameterraum der ausgewählten Motorbetriebsparameter ermöglicht daher bei kurzer Dauer eine weitestgehend vollständige Regeneration insbesondere bei betriebswarmem Motor bzw. betriebswarmer Abgasanlage.In In another embodiment of the invention, values for warm engine selected engine operating parameters of the second set is determined such that in the exhaust gas emitted from the engine a maximum content ratio of the exhaust gas components CO and NOx is at least approximately reached. It could be determined be that, especially when the engine is warm or at temperatures the nitrogen oxide storage catalyst above about 200 ° C, CO compared to HC a faster and improved nitrate regeneration allows. At comparable lambda values of the exhaust gas result from high CO content correspondingly low HC content and thus an improved efficiency of the exhaust gas in relation to the regeneration result. The highest possible CO content in the exhaust gas therefore allows a rapid and simultaneous complete regeneration. As a result of one as possible low NOx content is the need for reducing agent as such reduced. This eliminates the need for adjustment of particularly low lambda values to carry out a Nitrate regeneration. The at least approximate attitude a maximum content ratio of the exhaust gas components CO and NOx in the defined parameter space of the selected Engine operating parameters therefore allows for a short duration a largely complete regeneration especially at warm engine or operating exhaust system.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen der erste und der zweite Satz von Motorbetriebsparametern wenigstens eine Abgasrückführrate, einen Verbrennungsluftmassenstrom und ein Verbrennungs-Luft-Kraftstoffverhältnis. Von den Erfindern wurde festgestellt, dass diese Größen die Abgaszusammensetzung des unterstöchiometrisch betriebenen Dieselmotors sowohl in betriebswarmen, als auch in nicht betriebswarmen Zustand vergleichsweise stark beeinflussen. Andererseits ist eine Beeinflussung von Abgasrückführrate, Verbrennungsluftmassenstrom und Verbrennungs-Luft-Kraftstoffverhältnis auf einfache Weise möglich. Der Parameterraum wird daher erfindungsgemäß wenigstens aus diesen genannten Größen aufgespannt.In Another embodiment of the invention, the first and include second set of engine operating parameters at least one exhaust gas recirculation rate, a combustion air mass flow and a combustion air-fuel ratio. The inventors found that these sizes the exhaust gas composition of the substoichiometrically operated Diesel engine in both warm and non-operational State comparatively strongly influence. On the other hand, one is Influencing exhaust gas recirculation rate, combustion air mass flow and combustion air-fuel ratio to simple Way possible. The parameter space is therefore inventively at least spanned these sizes mentioned.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind eine Regenerationszeit für eine Nitrat-Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators und eine innerhalb der Regenerationszeit dem Stickoxid-Speicherkatalysator mit dem Abgas zugeführte Reduktionsmittelmenge derart vorgesehen, dass die innerhalb der Regenerationszeit dem Stickoxid-Speicherkatalysator mit dem Abgas zugeführte Reduktionsmittelmenge wenigstens zur Reduktion der bei Start der Nitrat-Regeneration im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeicherten Stickoxidmenge ausreicht. Auf diese Weise werden unvollständige Nitrat-Regenerationen vermieden und der Stickoxid-Speicherkatalysator wenigstens annähernd wieder in einen Zustand maximaler Stickoxidspeicherfähigkeit gebracht.In a further embodiment of the invention, a regeneration time for a nitrate regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst and within the regeneration time the nitrogen oxide storage catalyst with the exhaust gas supplied amount of reducing agent is provided such that within the regeneration time is sufficient to the nitrogen oxide storage catalyst with the amount of reducing agent supplied to the exhaust gas at least to reduce the amount of nitrogen oxide stored at the start of the nitrate regeneration in the nitrogen oxide storage catalyst. In this way, incomplete nitrate regeneration is avoided and the nitrogen oxide storage catalyst is at least approximately returned to a state of maximum nitrogen oxide storage capacity.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird zu Beginn der Nitrat-Regeneration für eine vorgebbare erste Zeitspanne ein konstanter Motor-Lambdawert von kleiner als 1,0 eingestellt und nach Ablauf der ersten Zeitspanne wird für den verbleibenden Teil der Regenerationszeit ein zeitlich zunehmender Motor-Lambdawert eingestellt wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Beschleunigung des Regenerationsablaufs, da zu Beginn der Regeneration der noch vergleichsweise großen Stickoxid-Speichermenge Abgas mit einem dem Lambdawert entsprechenden relativ hohen Reduktionsmittelgehalt zugeführt wird. Ist ein merklicher Teil der gespeicherten Stickoxide reduziert, so wird durch den zeitlich zunehmenden Abgas-Lambdawert das Reduktionsmittelangebot der verminderten Menge an gespeicherten Stickoxiden angepasst. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die zu Beginn der Nitrat-Regeneration in der ersten Zeitspanne dem Stickoxid-Speicherkatalysator mit dem Abgas zugeführte Reduktionsmittelmenge mehr als 50% der dem Stickoxid-Speicherkatalysator während der Nitrat-Regeneration insgesamt zugeführten Reduktionsmittelmenge beträgt.In Another embodiment of the invention is at the beginning of the nitrate regeneration for a predefinable first time period, a constant engine lambda value set to less than 1.0 and after the first time has elapsed will be used for the remainder of the regeneration period time-increasing engine lambda value is set. This approach allows an acceleration of the regeneration process, because at the beginning of the regeneration of the still comparatively large Nitrogen oxide storage amount of exhaust gas with a Lambda value corresponding relatively high reducing agent content is supplied. is a significant portion of the stored nitrogen oxides is reduced, so is by the time-increasing exhaust gas lambda value, the reducing agent supply adapted to the reduced amount of stored nitrogen oxides. there it is particularly preferred if in a further embodiment of the invention at the beginning of nitrate regeneration in the first period of time Nitrogen storage catalyst supplied with the exhaust gas Reductant amount more than 50% of the nitrogen oxide storage catalyst total during nitrate regeneration Reducing agent amount is.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für eine Schwefel-Regeneration bei betriebswarmer Motor ein dritter Satz von Motorbetriebsparametern ausgewählt. Der dritte Satz von Motorbetriebsparametern unterscheidet sich dabei bevorzugt wenigstens in Bezug auf einen der Motorbetriebsparameter vom ersten und/oder zweiten Satz von Motorbetriebsparametern. Typischerweise weist der Stickoxid-Speicherkatalysator bei der Schwefel-Regeneration Temperaturen von ca. 550°C oder mehr auf. Die Wirkung der reduzierenden Abgasbestandteile auf eingespeicherte Schwefelverbindungen ist im Ver gleich zu der gegenüber eingespeicherten Stickoxiden unterschiedlich. Erfindungsgemäß wird dem durch einen dritten Satz von ausgewählten Motorbetriebsparametern Rechnung getragen, mit denen der Ablauf einer Schwefel-Regeneration besonders wirksam beeinflusst werden kann. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Werte der für betriebswarmen Motor ausgewählten Motorbetriebsparameter des dritten Satzes derart ermittelt werden, dass in dem vom Motor abgegebenen Abgas ein maximales Gehaltsverhältnis der Abgaskomponenten H2 und CO wenigstens annähernd erreicht wird. Auf diese Weise wird eine im Vergleich zu CO erhöhte Reaktivität von H2 in Bezug auf einen reduktiven Sulfatumsatz ausgenutzt. Dadurch ist eine wirksame Schwefel-Regeneration bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht. Weiterhin kann ein unerwünschter HC-Schlupf minimiert werden. Dies ist wegen der typischerweise im Vergleich zu einer Nitratregeneration verlängerten Fettbetriebszeit des Dieselmotors von Vorteil. Analog zur Nitrat-Regeneration umfasst der dritte Satz von Motorbetriebsparametern erfindungsgemäß wenigstens eine Abgasrückführrate, einen Verbrennungsluftmassenstrom und ein Verbrennungs-Luft-Kraftstoffverhältnis.In a further embodiment of the invention, a third set of engine operating parameters is selected for a sulfur regeneration at operationally warm engine. The third set of engine operating parameters preferably differs from the first and / or second set of engine operating parameters with respect to at least one of the engine operating parameters. Typically, the nitrogen oxide storage catalyst in the sulfur regeneration temperatures of about 550 ° C or more. The effect of reducing exhaust gas constituents on stored sulfur compounds is different in comparison to the stored nitrogen oxides. According to the invention, this is taken into account by a third set of selected engine operating parameters with which the course of a sulfur regeneration can be influenced particularly effectively. In this case, it has proved to be particularly advantageous if, in a further embodiment of the invention, the values of the engine operating parameters of the third set selected for operating engine are determined such that a maximum content ratio of the exhaust gas components H 2 and CO is at least approximately reached in the exhaust gas emitted by the engine , In this way, a higher reactivity of H 2 compared to CO is utilized with respect to a reductive sulfide conversion. This allows effective sulfur regeneration at lower temperatures. Furthermore, undesirable HC slip can be minimized. This is advantageous because of the fatigue life of the diesel engine, which is typically prolonged compared to nitrate regeneration. Analogous to nitrate regeneration, the third set of engine operating parameters according to the invention comprises at least one exhaust gas recirculation rate, one combustion air mass flow and one combustion air-fuel ratio.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Dieselmotor mit einer direkten Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Brennräume betrieben, wobei die Kraftstoffeinspritzung eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung und eine drehmomentwirksame Nacheinspritzung umfasst. Mittels der Voreinspritzung kann ein ruhiger und geräuscharmer Verbrennungsablauf erzielt werden. Durch die erfindungsgemäße frühe mitbrennende und damit drehmomentwirksame Nacheinspritzung wird eine Anfettung erleichtert wobei im Vergleich zu einer späten, nicht mitbrennenden Nacheinspritzung ein übermäßiges HC-Angebot vermieden wird. Insbesondere in Bezug auf die angestrebte Beeinflussung der Zusammensetzung des vom Dieselmotor ausgestoßenen Abgases ist es vorteilhaft und erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Satz und/oder der zweite Satz und/oder der dritte Satz von Motorbetriebsparametern einen Ansteuerbeginn für die Nacheinspritzung und/oder ein Mengenverhältnis von Nacheinspritzung und Haupteinspritzung umfassen.In Another embodiment of the invention, the diesel engine with a direct fuel injection into one or more combustion chambers operated, wherein the fuel injection is a pilot injection, a Main injection and a torque effective post-injection includes. By means of the pre-injection can be a quiet and quiet Combustion process can be achieved. By the invention early co-firing and thus torque-effective post-injection Enrichment is facilitated being compared to a late, not burning with post-injection an excessive HC supply is avoided. Especially in terms of the desired Influencing the composition of the exhaust gas emitted by the diesel engine it is advantageous and provided according to the invention, that the first sentence and / or the second sentence and / or the third Set of engine operating parameters a start of control for the post-injection and / or a quantitative ratio of Include post-injection and main injection.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Wertebereiche der ausgewählten Motorbetriebsparameter in Abhängigkeit von Motorlast und Motordrehzahl abgegrenzt. Dadurch wird der Erkenntnis Rechnung getragen, dass sich bevorzugte Wertebereiche für eine Vielzahl von Motorbetriebsparametern in Abhängigkeit von Motorlast und Motordrehzahl generell verschieben. Eine abhängig von Motorlast und Motordrehzahl vorgenommene Abgrenzung der ausgewählten Motorbetriebsparameter ermöglicht es ferner, die entsprechenden Wertebereiche jeweils vergleichsweise klein zu halten.In Another embodiment of the invention, the value ranges of selected engine operating parameters in dependence delimited from engine load and engine speed. This will be the realization Account that preferred ranges of values for a variety of engine operating parameters in dependence of engine load and engine speed generally. A dependent Motor load and engine speed demarcation of the selected Engine operating parameter also allows the corresponding Value ranges in each case to be kept comparatively small.
Dadurch ist der Aufwand zur Ermittlung eines jeweiligen Extremums im abgegrenzten Parameterraum erleichtert.Thereby is the effort to determine a particular extremum in the demarcated Parameter space facilitates.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and described below. In this case, the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination of features, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Den Zylindern des Verbrennungsmotors sind jeweils ein Brennraum mit ein oder zwei Einlass- und Auslassventilen, einer Glühkerze und einem Kraftstoffinjektor sowie ein oder mehrere Einlasskanäle für die Verbrennungsluft zugeordnet, was im Einzelnen nicht näher dargestellt ist. Die Kraftstoffinjektoren sind dabei zur Durchführung von Mehrfacheinspritzungen befähigt.The Cylinders of the internal combustion engine are each a combustion chamber with one or two intake and exhaust valves, one glow plug and a fuel injector and one or more intake ports for the combustion air assigned, which in detail not is shown in more detail. The fuel injectors are included capable of performing multiple injections.
Der
Dieselmotor
In
der Abgasleitung
Der
gegebenenfalls stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators
Eingangsseitig
des Oxidationskatalysators
In
der Abgasnachbehandlungseinrichtung
Zur
Einstellung bzw. Erfassung des Motorbetriebs ist ein elektronisches
Motorsteuergerät
In
analoger Weise ist zur Erfassung und Einstellung von Betriebs- und
Zustandsgrößen der Abgasnachbehandlungseinrichtung
Der
Stickoxid-Speicherkatalysator
Allgemein
wird der Dieselmotor
Wird
mit zunehmender Sättigung des Stickoxid-Speicherkatalysators
Zur
Beendigung der Nitrat-Regeneration wird wieder in den ersten Betriebsmodus
zurückgeschaltet. Die Regenerationszeit kann in Abhängigkeit von
Temperatur und optional in Abhängigkeit vom Alterungszustand
des Stickoxid-Speicherkatalysators vorgebbar sein. Es kann auch
vorgesehen sein, die Regeneration zu beenden, wenn die zur Reduktion der
zu Beginn der Regeneration vorhandenen NOx-Speichermenge als notwendig
ermittelte Reduktionsmittelmenge vom Dieselmotor
Aus
Gründen des Kraftstoffverbrauchs ist ein hoher Zeitanteil
des mageren Motorbetriebs im ersten Betriebsmodus mit einem Motor-Lambdawert λM von größer als eins anzustreben.
Entsprechend ist ein vergleichsweise niedriger Zeitanteil für
den zweiten Betriebsmodus wünschenswert. Dabei ist bei
einer Regeneration eine möglichst vollständige
Wiederherstellung der Speicherfähigkeit des Stickoxid-Speicherkatalysators
Zunächst
werden mehrere, d. h. wenigstens zwei Motorbetriebsparameter ausgewählt,
die den Gehalt mindestens einer Komponente des vom Dieselmotor
Zur
Verdeutlichung der Vorgehensweise wird nachfolgend auf
Die
ermittelten Werte für n Motorbetriebsparameter des Extremums
werden im zweiten Betriebsmodus bei Durchführung einer
Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators
Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, einerseits zwischen betriebswarmem und nicht betriebswarmem
Dieselmotor
Im
unterstöchiometrischen Verbrennungsbetrieb des Dieselmotors
Bei
betriebswarmem Zustand und unterstöchiometrischem Verbrennungsbetrieb
des Dieselmotors
Eine
Schwefel-Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators
Für einen vorteilhaften Verlauf der Schwefel-Regeneration mit möglichst raschem und vollständigem Schwefelaustrag wird bevorzugt in einem Parameterraum, wiederum gebildet wenigstens aus den Motorbetriebsparametern AGR-Rate, Verbrennungsluftmassenstrom und Motorlambdawert λM, der H2-Gehalt oder das H2/HC-Gehaltsverhältnis des Motorabgases beim unterstöchiometrischen Betrieb des zweiten Betriebsmodus wenigstens annähernd maximal eingestellt. Genauer gesagt erfolgt die Maximierung in einem Parameterraum der bezüglich der AGR-Rate durch einen Wertebereich von 0% bis 15%, bezüglich des Verbrennungsluftmassenstroms durch einen Wertebereich von 10% bis 50% und bezüglich des Motorlambdawerts λM durch einen Wertebereich von 0,88 bis 0,92 abgegrenzt ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, zumindest die Ansteuerbeginne für die Kraftstoff-Vor- und Nacheinspritzung ebenfalls in Bezug auf einen maximalen CO-Gehalt oder ein maximales CO/HC-Gehaltsverhältnis im abgegrenzten Parameterraum einzustellen. Entsprechende Werte für die beiden letztgenannten Motorbetriebsparameter werden vorzugsweise ebenfalls vorab ermittelt und in Tabellen- oder Kennfeldform bereitgehalten. Der Parameterraum wird damit um diese Motorbetriebsparameter erweitert. Dabei werden als Wertebereiche für den Ansteuerbeginn der Voreinspritzung vorzugsweise etwa 2,3 ms bis 2,5 ms vor dem Ansteuerbeginn für die Kraftstoff-Haupteinspritzung vorgegeben. Als Ansteuerbeginn für die Nacheinspritzung wird bevorzugt ein Wert von 38°KWnOT bis 42°KWnOT vorgegeben. Optional kann zur weiteren Verbesserung zusätzlich der Raildruck derart eingestellt werden, dass im Bereich von 60% bis 80% des Nenndrucks ein wenigstens annähernd maximaler CO-Gehalt oder ein maximales CO/HC-Gehaltsverhältnis resultiert.For an advantageous course of the sulfur regeneration with the fastest possible and complete sulfur discharge is preferably in a parameter space, in turn formed at least from the engine operating parameters EGR rate, combustion air mass flow and engine lambda λ M , the H2 content or the H2 / HC content ratio of the engine exhaust gas at substoichiometric operation of the second mode of operation at least approximately maximally set. More specifically, the maximization in a parameter space is made with respect to the EGR rate by a value range of 0% to 15%, with respect to the combustion air mass flow by a value range of 10% to 50% and with respect to the engine lambda value λ M by a value range of 0.88 to 0.92 is delimited. It is preferably provided to set at least the activation start for the fuel pre- and post-injection also in relation to a maximum CO content or a maximum CO / HC content ratio in the defined parameter space. Corresponding values for the two last-mentioned engine operating parameters are also preferably determined in advance and kept available in the form of a table or characteristic diagram. The parameter space is thus extended by these motor operating parameters. In this case, the values given for the start of control of the pilot injection are preferably approximately 2.3 ms to 2.5 ms before the start of control for the main fuel injection. As the start of the drive for the post-injection, a value of 38 ° KWnOT to 42 ° KWnOT is preferably specified. Optionally, for further improvement, the rail pressure may additionally be set such that an at least approximately maximum CO content or a maximum CO / HC content ratio results in the range from 60% to 80% of the nominal pressure.
Durch
eine wie erläutert vorgenommene Einstellung von Motorbetriebsparametern
im Sinne einer Maximierung des Gehalts einer Abgaskomponente bzw.
des Gehaltsverhältnisses von zwei Abgaskomponenten für
einen jeweils vorgebbar abgegrenzten Wertebereich ist eine Optimierung
der Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 19731623 B4 [0002] DE 19731623 B4 [0002]
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