DE102016214951A1

DE102016214951A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine

Info

Publication number: DE102016214951A1
Application number: DE102016214951.2A
Authority: DE
Inventors: Kim Ford; Jim Bromham; Matthew Allen Schneider
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2017-03-02
Also published as: RU2016133455A; GB2541656B; GB2536744B; RU2016133455A3; RU2016139281A; DE102016118923A1; GB201518452D0; GB2536744A; MX2016010936A; GB2541656A; US20170058805A1; TR201614169A2; TR201611649A2; MX367567B; CN106481466A; MX2016013655A; US10280857B2; GB201514984D0

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine 10 ist offenbart, in dem, wenn ein Heizen eines NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist, einige Zylinder der Kraftmaschine 10 hinsichtlich der Stöchiometrie fett betrieben werden, um die Reduktionsmittel und Temperatur des zu einem NOx-Speicherkatalysator 16 strömenden Abgases zu erhöhen, wobei die restlichen Zylinder der Kraftmaschine 10 hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben werden, um die fett betriebenen Zylinder auszugleichen. Das Verfahren wird verwendet, um den NOx-Speicherkatalysator 16 zum Zweck seiner Regeneration zu heizen, um NOx oder SOx zu entfernen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betreiben einer internen Brennkraftmaschine und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine, um eine Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators zu vereinfachen.
Im Bereich interner Magergemischbrennkraftmaschinen ist eine Reduktion von NOx, wie etwa NO und NO2, im Abgas ein bekanntes Problem. Allgemein ist bekannt, einen NOx-Speicherkatalysator (NSK) im Abgassystem zum Adsorbieren von NOx während des mageren Kraftmaschinenbetriebs einzusetzen und, wenn die im NSK gespeicherte Menge an NOx einen vorbestimmten Wert erreicht, das gespeicherte NOx während eines NOx-Reinigungsregenerationsprozesses im fetten Kraftmaschinenbetrieb in N2 (Stickstoffgas) umzuwandeln.
Der Begriff „mager“ bezeichnet in der hierin verwendeten Bedeutung ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Lambda über 1. Das bedeutet über dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, in dem die Produktion von HC (Kohlenwasserstoffen) und CO (Kohlenoxiden) gering und die Produktion von NOx hoch ist. Der Begriff „fett“ bezeichnet in der hierin verwendeten Bedeutung ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Lambda unter 1, in dem die Produktion von in dem Regenerationsprozess als Reduktionsmittel verwendeten HC und CO hoch ist und die Produktion von NOx und der O₂-Wert relativ gering sind.
Nach Abschluss des NOx-Reinigungsregenerationsprozesses wird die Kraftmaschine wieder mager betrieben und NOx wird wieder in dem NSK adsorbiert.
Die optimale NOx-Umwandlungstemperatur für eine NOx-Reinigung des NSK ist von mehreren Faktoren abhängig, wie beispielsweise der Zusammensetzung des verwendeten Kraftstoffs, der Konstruktion des NSK in Bezug auf verwendete Materialien und dem Alter des NSK. Im Allgemeinen liegt der optimale NOx-Umwandlungstemperaturwert jedoch in einem Temperaturbereich, in dem eine optimale Umwandlung von NOx in N2 möglich ist.
Die Temperatur von einem NSK zugeführtem Abgas ist abhängig und im Allgemeinen erhöht, wenn sich die Drehzahl der Kraftmaschine erhöht, wenn die Last auf die Kraftmaschine erhöht ist und insbesondere wenn die Kraftmaschine fett betrieben wird.
Ein Problem mit bekannten NOx-Reinigungsverfahren für NSK tritt auf, wenn die Kraftmaschine unter einer Bedingung betrieben wird, in der die Temperatur des zu dem NSK strömenden Abgases deutlich unter der optimalen NOx-Umwandlungstemperatur liegt, wie dies häufig während eines Leichtlastbetriebs wie etwa beim Fahren in städtischem oder innerstädtischem Gebiet der Fall sein kann.
Wenn die Temperatur des NSK unter einem optimalen Temperaturbereich von ca. 300 bis 400 °C liegt und der NOx-Reinigungsregenerationsprozess durch Betreiben der Kraftmaschine im fetten Betrieb beginnt, dann wird NOx freigesetzt oder aus dem NSK gereinigt; da die in dem NSK enthaltenen Katalysatormaterialien bei derart niedrigen Temperaturen jedoch nicht aktiv sind, kann das freigesetzte NOx nicht umgewandelt werden und resultiert in einer plötzlichen deutlichen Erhöhung der NOx-Emissionen aus dem Endrohr. Es ist daher wünschenswert, die Temperatur des zu dem NSK strömenden Abgases vor Beginn des NOx-Reinigungsregenerationsprozesses zu erhöhen, wenn die Temperatur des NSK unter dem optimalen Bereich liegt, sofern eine plötzliche Erhöhung der NOx-Emissionen vermieden werden soll.
Ein weiterer Faktor, der die Leistung eines NSK beeinträchtigt, ist eine Schwefelvergiftung des NSK, bei der aktive Bereiche im NSK durch Schwefel vergiftet werden. Eine Schwefelvergiftung tritt auf, wenn die Kraftmaschine mit Schwefel enthaltendem Kraftstoff betrieben wird und die Schwefelverunreinigung sich in dem NSK ansammelt und die Menge an NOx verringert, die der NSK absorbieren kann. Um die Schwefelverunreinigung zu entfernen, muss der NSK in einer sogenannten DeSOx-Reinigungsregeneration (Entschwefelung) regeneriert werden. In einer DeSOx-Reinigungsregeneration wird die Temperatur des NSK auf ca. 675 °C erhöht und die Schwefelverunreinigung wird verbrannt. Ein bekanntes Verfahren zum Erhöhen der Temperatur des NSK von der normalen Betriebstemperatur auf eine für seine Reinigung von Schwefel erforderliche Temperatur nutzt die Kombination des heißen DPF-Regenerationsmodus, in dem keine NOx-Regelung durch die AGR mit Einsatzgas genutzt wird, und der Kalibrierung im fetten Betrieb, die auch für die DeNOx-Reinigung verwendet wird. Dieser Ansatz zur SOx-Reinigungsregeneration erhöht jedoch die NOx-Emissionen während der heißen mageren Phasen.
Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen, das verwendet werden kann, um Schwefelverunreinigungen aus einem NSK zu entfernen, während die NOx-Abgasregelung mit dem Einsatzgas aufrechterhalten wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine bereitzustellen, um die Temperatur des in einen NOx-Speicherkatalysator eintretenden Abgases zu erhöhen und dadurch die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zu vereinfachen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine bereitgestellt, die angeordnet ist, Abgas einem NOx-Speicherkatalysator zuzuführen, umfassend ein Überprüfen, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und ob eine aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und, wenn eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und die aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases nicht ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, ein Betreiben der Kraftmaschine in einem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus, in dem mindestens ein Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie fett betrieben wird, um die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zu erhöhen, und gleichzeitig mindestens einer der restlichen Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben wird, und, wenn die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators, wobei die Anzahl an fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs und die Anzahl an mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs so eingestellt sind, dass das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zum NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases produziert und eine aktuelle Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine erreicht wird, und wobei der mindestens eine Zylinder der Kraftmaschine, der fett betrieben wird, der Reihe nach gewechselt wird, so dass jeder Zylinder der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt innerhalb der Zeitdauer, in der die Kraftmaschine in dem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus betrieben wird, fett betrieben wird.
Die Kraftmaschine kann mehr als zwei Zylinder aufweisen, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine fett betrieben und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die fett betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet werden kann.
Die Kraftmaschine kann mehr als zwei Zylinder aufweisen, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine mager betrieben und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die mager betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet werden kann.
Ein Betreiben der Kraftmaschine im NOx-Speicherkatalysatorheizmodus kann in einem Lambdawert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases resultieren, der nicht kleiner eins ist.
Ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators kann ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente NOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein Zuführen von Abgas zu dem NOx-Speicherkatalysator, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von kleiner eins aufweist, umfassen.
Alternativ kann ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente DeSOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein abwechselndes Umschalten des Lambdawerts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases zwischen größer eins und kleiner eins während der DeSOx-Reinigungsregeneration umfassen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das eine Kraftmaschine aufweist, die angeordnet ist, einem NOx-Speicherkatalysator Abgas zuzuführen, ein Kraftstoffeinspritzsystem, das der Kraftmaschine Kraftstoff zuführt, ein Lufteinlasssystem, das der Kraftmaschine Luft zuführt, und eine elektronische Steuerung, die den Betrieb der Kraftmaschine steuert, wobei die elektronische Steuerung angeordnet ist, zu überprüfen, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und ob eine aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und wobei, wenn eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und die aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases nicht ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, die elektronische Steuerung angeordnet ist, die Kraftmaschine in einem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus zu betreiben, in dem mindestens ein Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie fett betrieben wird, um die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zu erhöhen, und gleichzeitig mindestens einer der restlichen Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben wird, und wobei, wenn die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, die elektronische Steuerung ferner angeordnet ist, den Betrieb der Kraftmaschine zu steuern, um den NOx-Speicherkatalysator zu regenerieren, wobei die elektronische Steuerung ferner angeordnet ist, sicherzustellen, dass die Anzahl an fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs und die Anzahl an mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs so eingestellt sind, um das für das zu dem NOx-Speicherkatalysator strömende Abgas erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu produzieren, und ferner angeordnet ist, eine aktuelle Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine zu erreichen, und den mindestens einen Zylinder der Kraftmaschine, der fett betrieben wird, der Reihe nach zu wechseln, so dass jeder Zylinder der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt innerhalb der Zeitdauer, in der die Kraftmaschine in dem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus betrieben wird, fett betrieben wird.
Die Kraftmaschine kann mehr als zwei Zylinder aufweisen, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine von der elektronischen Steuerung fett betrieben und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die fett betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet werden kann.
Die Kraftmaschine kann mehr als zwei Zylinder aufweisen, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine von der elektronischen Steuerung mager betrieben und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die mager betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet werden kann.
Ein Betreiben der Kraftmaschine im NOx-Speicherkatalysatorheizmodus kann in einem Lambdawert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases resultieren, der nicht kleiner eins ist.
Ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators kann ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente NOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein Zuführen von Abgas zu dem NOx-Speicherkatalysator, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von kleiner eins aufweist, umfassen.
Alternativ kann ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente DeSOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein abwechselndes Umschalten des Lambdawerts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases zwischen größer eins und kleiner eins während der DeSOx-Reinigungsregeneration umfassen.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein zusammengefasstes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist; und
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist.
Unter besonderer Bezugnahme auf 2 ist ein Kraftfahrzeug 5 mit einer Magergemischkraftmaschine in Form einer Mehrzylinderdieselkraftmaschine 10 gezeigt.
Der Kraftmaschine 10 wird, wie durch den Pfeil 13 angezeigt, von einem Kraftstoffeinspritzsystem 12 Kraftstoff zugeführt und, wie durch den Pfeil 15 angezeigt, von einem Lufteinlasssystem 14 Luft zugeführt. Es versteht sich, dass das Lufteinlasssystem einen oder mehrere Abgasrückführungskreisläufe und eine oder mehrere Vorrichtungen zum Erhöhen des Drucks der in die Kraftmaschine 10 eintretenden Luft, wie beispielsweise einen Verdichter eines Laders oder einen Verdichter eines Turboladers, umfassen könnte.
Eine elektronische Steuerung 20 wird verwendet, um den Betrieb der Kraftmaschine 10 durch Steuern des Kraftstoffeinspritzsystems 12 und des Lufteinlasssystems 14 zu steuern, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es versteht sich, dass die elektronische Steuerung 20 aus mehreren separaten Steuerungen bestehen könnte und nicht die Form einer einzelnen Steuerung wie in 2 dargestellt aufweisen muss. Es versteht sich ferner, dass die elektronische Steuerung 20 angeordnet ist, Eingaben von einer Anzahl von Sensoren (nicht gezeigt) zu empfangen, um den Betrieb der Kraftmaschine 10 zu steuern, wie etwa unter anderem einem Luftmassenstromsensor (MAF – Mass Air Flow), einem Fahrpedalsensor, einem oder mehreren Abgas-NOx-Sensoren, einer oder mehreren Lambda-Sonden und einem oder mehreren Temperatursensoren einschließlich Abgas-Temperatursensoren.
Abgas strömt aus der Kraftmaschine 10 zu einem NOx-Speicherkatalysator (NSK) 16 und anschließend in die Atmosphäre, wie durch den Pfeil 17 angezeigt ist. Es versteht sich, dass andere Nachbehandlungsvorrichtungen im Abgasstrom von der Kraftmaschine 10 in die Atmosphäre bereitgestellt sein könnten, wie z. B. ein Dieselpartikelfilter (DPF).
Die elektronische Steuerung 20 ist angeordnet, die Kraftmaschine 10 basierend auf den Eingaben zu steuern, die sie von den Sensoren in mehreren Betriebsmodi empfängt, einschließlich einem mageren Betriebsmodus, einem NSK-Heizbetriebsmodus und mindestens einem Regenerationsbetriebsmodus.
Im mageren Betriebsmodus ist sowohl das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in die Kraftmaschine 10 eintretenden Gemischs als auch des resultierenden, dem NSK 16 zugeführten Abgases (Einsatzgases) hinsichtlich der Stöchiometrie mager, das bedeutet, der Lambdawert des Einsatzgases ist größer 1. Die Kraftmaschine 10 wird so oft wie möglich im mageren Betriebsmodus betrieben, da dies die Kraftstoffwirtschaftlichkeit maximiert und die HC- und CO-Emissionen minimiert.
In einem NOx-Reinigungsregenerationsbetriebsmodus ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem NSK 16 zugeführten Einsatzgases hinsichtlich der Stöchiometrie fett, das bedeutet, der Lambdawert ist kleiner 1.
Während des NSK-Heizbetriebsmodus ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem NSK 16 zugeführten Einsatzgases hinsichtlich der Stöchiometrie mager bzw. nahezu stöchiometrisch und der NSK 16 muss behutsam geheizt werden, um keine deutliche Erhöhung der NOx-Emissionen zu produzieren; das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den einzelnen Zylindern der Kraftmaschine 10 zugeführten Gemischs variiert jedoch zwischen fett und mager, um den erforderlichen Lambdawert des Einsatzgases und die erforderliche Drehmomentabgabe der Kraftmaschine 10 zu produzieren.
Das bedeutet, die elektronische Steuerung 20 ist angeordnet, eine Kombination aus mageren und fetten Verbrennungsverläufen über unterschiedliche Zündereignisse und unterschiedliche Zylinder hinweg zu betreiben.
Beispielsweise könnten unter anderem im Fall einer Vier-Zylinder-Kraftmaschine mit von 1 bis 4 nummerierten Zylindern die Zylinder 1 und 4 hinsichtlich der Stöchiometrie für zwei Zündereignisse fett betrieben werden, um die Temperatur und die diese
Zylinder verlassenden Reduktionsmittel des Abgases zu erhöhen und somit die Durchschnittstemperatur des NSK und des zu dem NSK 16 strömenden Abgases zu erhöhen, während die Zylinder 2 und 3 für dieselben Zündereignisse hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben werden. Die fett betriebenen Zylinder könnten anschließend umgekehrt betrieben werden, so dass die Zylinder 2 und 3 hinsichtlich der Stöchiometrie für zwei Zündereignisse fett betrieben werden könnten, um die Temperatur und die diese Zylinder verlassenden Reduktionsmittel des Abgases zu erhöhen und somit die Durchschnittstemperatur des NSK und des zu dem NSK 16 strömenden Abgases zu erhöhen, während die Zylinder 1 und 4 für dieselben Zündereignisse hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben werden.
Die fetten und mageren Zündereignisse führen insgesamt dazu, dass eine Einsatzgaszusammensetzung mit dem gewünschten Lambdawert (größer eins) für den NSK 16 produziert wird, während sich gleichzeitig die Temperatur des Einsatzgases und die dem NSK 16 zugeführten Reduktionsmittel schnell erhöhen und so die NSK-Temperatur erhöht wird.
Es versteht sich, dass in dem Fall, wenn der Zylinder oder die Zylinder mager betrieben werden, die Kraftstoffzufuhr zu dem bzw. den entsprechenden Zylindern zeitweise abgeschnitten sein könnte, was in einem zu 100 % mageren Gemisch resultiert, oder die Menge an Kraftstoff könnte gesteuert sein, um ein Gemisch zu produzieren, das nahezu stöchiometrisch aber hinsichtlich der Stöchiometrie mager ist, abhängig von dem für den oder die fett betriebenen Zylinder verwendeten Gemisch und der Anzahl an Zylindern, die fett und mager betrieben werden.
Gleichermaßen könnte in dem Fall, wenn der Zylinder oder die Zylinder fett betrieben werden, die Kraftstoffzufuhr zu dem bzw. den entsprechenden Zylindern zeitweise auf die Rauchgrenze erhöht werden oder die Menge an Kraftstoff könnte gesteuert sein, um ein Gemisch zu produzieren, das nahezu stöchiometrisch aber hinsichtlich der Stöchiometrie fett ist, abhängig von dem für den oder die mager betriebenen Zylinder verwendeten Gemisch und der Anzahl an Zylindern, die fett und mager betrieben werden.
Es versteht sich ferner, dass jeder Zylinder der Kraftmaschine mit einem unterschiedlichen Lambdawert betrieben werden könnte, wobei einige fett und einige mager betrieben werden.
Unabhängig von der Kombination an fett und mager betriebenen Zylindern und dem Grad, zu dem ein Zylinder fett oder mager betrieben wird, muss die gesamte Drehmomentabgabe von allen Zylindern so abgestimmt sein, dass die aktuelle Drehmomentanforderung von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 erreicht wird.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Verfahren 100 zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine wie etwa der Kraftmaschine 10 gezeigt, um die Temperatur eines in einen NOx-Speicherkatalysator wie etwa NSK 16 eintretenden Einsatzgases zu erhöhen, wodurch die Regeneration des NSK 16 vereinfacht wird.
Im Fall dieses Beispiels wird das Verfahren 100 auf eine NOx-Reinigungsregeneration angewendet, um die Temperatur eines in den NSK 16 eintretenden Einsatzgases zu erhöhen, ohne ein deutliche Erhöhung oder eine Spitze von NOx-Emissionen zu produzieren. Es versteht sich, dass das Verfahren in Form eines Programms in einer elektronischen Steuerung wie etwa der elektronischen Steuerung 20 durchgeführt werden könnte.
Das Verfahren beginnt in Feld 110, einem „Schlüsseleinschaltereignis“, und geht anschließend weiter in Feld 115 bei laufender Kraftmaschine.
Das Verfahren geht dann von Feld 115 zu Feld 120 weiter, um zu überprüfen, ob eine Regeneration des NSK 16 erforderlich ist. Es versteht sich, dass auf verschiedene Weise bestimmt werden kann, ob eine NOx-Reinigungsregeneration erforderlich ist, wie beispielsweise durch Verwenden eines Modells der von der Kraftmaschine 10 produzierten NOx, durch Messen von NOx-Werten stromaufwärts und stromabwärts des NSK 16 mithilfe von NOx-Sensoren oder auf irgendeine andere geeignete Weise.
Ist eine Regeneration des NSK 16 nicht erforderlich, kehrt das Verfahren zu Feld 115 mit der laufenden Kraftmaschine 10 zurück. Es versteht sich, dass, obgleich dies nicht gezeigt ist, das Verfahren zu einem beliebigen Zeitpunkt endet, wenn ein Schlüsselausschaltereignis wie etwa das in Feld 170 angezeigte Ereignis stattfindet.
Wenn bei Überprüfen in Feld 120 eine Regeneration des NSK 16 erforderlich ist, geht das Verfahren zu Feld 130 weiter. In Feld 130 wird überprüft, ob die aktuellen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen für ein effizientes Regenerieren des NSK 16 geeignet sind. Das bedeutet, dass eine NOx-Reinigungsregeneration auf eine effiziente Weise durchgeführt werden kann.
Ein NOx-Speicherkatalysator wird effizient regeneriert, wenn der Prozess der NOx-Reinigungsregeneration keine große Menge an NOx aus dem NSK in die Atmosphäre freisetzt.
Verschiedene Bedingungen müssen erfüllt werden, um eine NOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 effizient durchzuführen; die primären Bedingungen in Bezug auf diese Erfindung sind jedoch:

a/ ob die NSK-Temperatur ausreichend hoch ist, damit NOx aus dem NSK 16 gelöst werden kann und die Katalysatorkomponenten des NSK 16 gezündet werden; und
b/ ob der Lambdawert des Einsatzgases ausreichend reduziert werden kann, während die aktuelle Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine 10 erreicht wird. Das bedeutet, ob die aktuelle Kraftmaschinendrehmomentanforderung ausreichend hoch ist, um einen fetten Betrieb der Kraftmaschine 10 zuzulassen.

Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, geht das Verfahren in Feld 150 weiter, wo die herkömmliche Regeneration des NSK 16 beginnt, und geht anschließend weiter in Feld 160, um zu überprüfen, ob die NOx-Reinigungsregeneration abgeschlossen ist.
Wenn bei Überprüfen in Feld 160 die NOx-Reinigungsregeneration als abgeschlossen betrachtet wird, geht das Verfahren in Feld 170 weiter, wo überprüft wird, ob ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat. Wenn ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat, endet das Verfahren in Feld 190, und wenn ein Schlüsselausschaltereignis nicht stattgefunden hat, kehrt das Verfahren zu Feld 115 mit normal laufender Kraftmaschine zurück. Das bedeutet, um die aktuelle Drehmomentanforderung zu erreichen.
Mit Rückbezug auf Feld 160, kehrt das Verfahren, wenn die NOx-Reinigungsregeneration nicht abgeschlossen ist, zu Feld 150 zurück und durchläuft in einer Schleife die Felder 150 und 160, bis der NSK 16 ausreichend von NOx gereinigt wurde oder die NOx-Reinigungsregeneration nicht mehr möglich ist, da die Kraftmaschine 10 beispielsweise in einen Ruhezustand eintritt.
Mit Rückbezug auf Feld 130, geht das Verfahren, wenn die Betriebsbedingungen aktuell nicht für eine NOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 geeignet sind, von Feld 130 zu Feld 140 weiter.
Ein Fehlschlagen der Prüfung in Feld 130 hat primär zur Ursache, dass die aktuelle NSK-Temperatur zu niedrig ist für eine effektive Regeneration des NSK 16, da NOx nicht aus dem NSK 16 freigesetzt werden kann, und zu niedrig ist, um ein Zünden der Katalysatormaterialien in dem NSK 16 zu bewirken.
In Feld 140 ist die Verbrennung der Kraftmaschine 10 geändert, um die Temperatur des zu dem NSK 16 strömenden Einsatzgases zu erhöhen. Dies wird erreicht, indem mindestens ein Zylinder der Kraftmaschine 10 fett betrieben wird, während einer oder mehrere Zylinder der Kraftmaschine 10 mager betrieben werden. Die Verwendung eines fetten Gemischs resultiert darin, dass sich die Temperatur und die aus diesem Zylinder austretenden Reduktionsmittel des Abgases erhöhen, wodurch sich die resultierende Temperatur des NSK 16 erhöht.
Die Kombination aus fett und mager betriebenen Zylindern, bekannt als „unsymmetrische Verbrennung“, ist derart angeordnet, dass Einsatzgas mit einem Lambdawert größer 1 produziert wird und keine erhebliche Freisetzung von NOx aus dem NSK 16 produziert wird.
Die Anzahl an Zylindern, die fett und mager betrieben werden, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der Anzahl an vorhandenen Zylindern, der erforderlichen Heizstärke, der aktuellen Drehmomentanforderung und dem erforderlichen Lambdawert des Einsatzgases.
Es versteht sich, dass die Zylinder der Kraftmaschine 10 im Wechsel fett betrieben werden könnten, um das Heizen der verschiedenen Zylinder auszugleichen und dadurch den Aufbau von thermischer Belastung in der Kraftmaschine 10 zu reduzieren.
Es ist nicht wesentlich, in welcher Reihenfolge bzw. in welchem Wechsel die Zylinder fett und mager betrieben werden, vorausgesetzt, dass ein ausreichendes Heizen des NSK resultiert, die aktuelle Kraftmaschinendrehmomentanforderung auf akzeptable Weise ohne große Drehmomentschwankungen erreicht wird und der erforderliche magere oder nicht-fette Lambdawert des Einsatzgases produziert wird.
Mit Rückbezug auf Feld 140, kehrt das Verfahren, nachdem die Betriebsbedingungen geändert wurden, zurück, um zu überprüfen, ob die Bedingungen für eine NOx-Reinigungsregeneration nun erfüllt wurden, und fährt im Wechsel zwischen den Feldern 130 und 140 fort, bis sich die Einsatzgastemperatur ausreichend erhöht hat, um eine NOx-Reinigungsregeneration ohne eine unzulässig hohe Produktion von NOx zuzulassen. Das bedeutet, dass die Einsatzgastemperatur ausreichend hoch sein sollte, um die Katalysatormaterialien des NSK 16 zu zünden und die Freisetzung von NOx aus dem NSK 16 zu vereinfachen. Es versteht sich, dass, anstelle des Verwendens der Einsatzgastemperatur, ein NSK-Temperaturmodell verwendet werden könnte, um eine Schätzung der Temperatur in dem NSK bereitzustellen. Die Temperatur in einem NSK ist normalerweise aufgrund des in dem NSK stattfindenden Heizens höher als die Einsatzgastemperatur. Die NSK-Temperatur kann dann anstelle der Abgastemperatur (Einsatzgastemperatur) für die Prüfung in Feld 130 verwendet werden.
Die Prüfung in Feld 130 könnte eine bestimmte Temperaturprüfung umfassen, wie etwa „Ist T > T_min“, wobei T entweder die Temperatur des in den NSK 16 eintretenden Einsatzgases oder die Temperatur in dem NSK 16 ist und T_min die minimal erforderliche Temperatur ist, die für eine effiziente NSK-Regeneration erforderlich ist, basierend darauf, ob die Temperatur die Einsatzgastemperatur oder die NSK-Temperatur ist.
Wenn das Ergebnis der Prüfungen beim Zurückkehren von Feld 140 zu Feld 130 ist, dass die NOx-Reinigungsregeneration des NSK nun zulässig ist, geht das Verfahren von Feld 130 zu Feld 150 weiter und die Kraftmaschine 10 wird fett betrieben, um eine NOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 zu produzieren.
Es versteht sich, dass eine unsymmetrische Verbrennung auch während des Regenerationsprozesses verwendet werden könnte, um entweder den Lambdawert des Einsatzgases zwischen fett und mager zu variieren oder um ein fettes Einsatzgas zu produzieren, während die Drehmomentabgabe aufrechterhalten wird, beispielsweise indem mindestens ein Zylinder mager betrieben wird während andere Zylinder fett betrieben werden, um den für ein fettes Einsatzgas erforderlichen Lambdawert und die für eine NSK-Regeneration erforderliche hohe Temperatur zu produzieren.
Das Verfahren geht von Feld 150 wie zuvor über Feld 160 zu Feld 170 weiter, wenn die Regeneration abgeschlossen ist.
In Feld 170 wird überprüft, ob ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat. Wenn ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat, endet das Verfahren in Feld 190, und wenn ein Schlüsselausschaltereignis nicht stattgefunden hat, kehrt das Verfahren von Feld 170 zu Feld 115 mit normal laufender Kraftmaschine zurück. Das bedeutet, um die aktuelle Drehmomentanforderung zu erreichen.
Zusammenfassend stellt daher die Erfindung ein Verfahren bereit, in dem eine Magergemischmehrzylinderkraftmaschine in einer Kombination von Verbrennungsverläufen betrieben wird, in der auf das Drehmoment abgestimmte fette und magere Verbrennungsereignisse derart kombiniert sind, dass die Reihenfolge von fetten und mageren Ereignissen für die Zylinder kontinuierlich variabel zwischen 100 % mager und 100 % fett sind. Beispielsweise umfasst ein zu 25 % fettes Ereignis ein zu 10 % fettes Verbrennungsereignis und drei zu 10 % magere Verbrennungsereignisse.
Durch Verwenden eines insgesamt mageren Betriebsmodus mit einer Mischung aus fetten Verbrennungsereignissen, die dem NSK Temperatur zuführen, um sie auf innerhalb des Fensters für die Reduktion von NOx zu bringen, und mageren Verbrennungsereignissen, die den Gesamt-Lambdawert des Einsatzgases erhöhen, ist eine größere Effizienz einer nachfolgenden fetten Reinigung möglich.
Es versteht sich, dass nicht nur die Anzahl an Zylindern, die fett oder mager betrieben werden, variiert werden kann, sondern auch der Grad, zu dem ein Zylinder fett oder mager betrieben wird. Beispielsweise könnten im Fall einer Dreizylinderkraftmaschine zwei Zylinder zu 10 % fett betrieben werden und ein einzelner Zylinder könnte zu 20 % mager betrieben werden, um ein Einsatzgas mit einem Lambdawert von ca. 1,0 zu produzieren.
Es versteht sich auch, dass im Fall einer Kraftmaschine mit drei oder mehr Zylindern ein oder mehrere Zylinder fett betrieben, ein oder mehrere Zylinder mager betrieben und ein oder mehrere Zylinder stöchiometrisch betrieben werden könnte bzw. könnten.
Obgleich das Verfahren 100 oben unter Bezug auf eine NOx-Reinigungsregeneration beschrieben ist, versteht es sich, dass es auch vorteilhaft auf eine DeSOx-Reinigung angewendet werden könnte. In einem solchen Fall entsprechen die Felder 110 und 115 dem oben Beschriebenen. In Feld 120 bestimmt die Prüfung, ob der Grad der Schwefelverunreinigung derart ist, dass die Reinigung der Schwefelverunreinigungen erforderlich ist. Ein Verfahren zum Schätzen des Grads der Schwefelverunreinigung ist in dem US-Patent 5 832 722 offenbart; es versteht sich jedoch, dass andere Verfahren zum Durchführen dieser Bestimmung oder Schätzung existieren und dass die Erfindung nicht auf das in dem US-Patent 5 832 722 offenbarte Verfahren beschränkt ist.
Ist eine DeSOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 nicht erforderlich, kehrt das Verfahren zu Feld 115 mit der laufenden Kraftmaschine 10 zurück. Es versteht sich, dass, obgleich dies nicht gezeigt ist, das Verfahren zu einem beliebigen Zeitpunkt endet, wenn ein Schlüsselausschaltereignis wie etwa das in Feld 170 angezeigte Ereignis stattfindet.
Wenn bei Überprüfen in Feld 120 eine DeSOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 erforderlich ist, geht das Verfahren in Feld 130 weiter. In Feld 130 wird überprüft, ob die aktuellen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen für ein effizientes Regenerieren des NSK 16 geeignet sind. Das bedeutet, dass eine DeSOx-Reinigungsregeneration auf eine effiziente Weise durchgeführt werden kann.
Eine DeSOx-Reinigungsregeneration kann auf effiziente Weise durchgeführt werden, wenn die Temperatur ausreichend hoch ist, damit kein Kraftstoff verschwendet wird, wenn versucht wird, SOx aus dem NSK unter Bedingungen freizusetzen, die dessen Freisetzung und Verbrennung nicht zulassen.
Einige Bedingungen müssen erfüllt werden, um eine DeSOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 effizient durchzuführen.
Diese sind:

a/ ob die Abgastemperatur ausreichend hoch ist, damit der Schwefel aus dem NSK 16 gelöst werden kann; und
b/ ob die aktuelle Kraftmaschinendrehmomentanforderung ausreichend hoch ist, um einen fetten Betrieb der Kraftmaschine 10 zuzulassen.

Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, geht das Verfahren in Feld 150 weiter, wo die DeSOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 beginnt.
Im Fall dieser Erfindung wird die DeSOx-Reinigung durchgeführt, indem die Kraftmaschine 10 in einem unsymmetrischen Verbrennungsmodus betrieben wird, in dem abwechselnd fette und magere Einsatzgasgemische für den NSK 16 produziert werden. Wenn die Kraftmaschine betrieben wird, um ein insgesamt mageres Einsatzgas zu produzieren, wird der Gehalt an Sauerstoff in dem Einsatzgas erhöht, und wenn die Kraftmaschine 10 betrieben wird, um ein insgesamt fettes Einsatzgas zu produzieren, wird die Menge an Sauerstoff reduziert, die Menge an HC und CO wird jedoch erhöht. Die Kombination dieser beiden Bedingungen produziert eine exotherme Reaktion in dem NSK 16, steuert die Temperatur des NSK 16 während des mageren Betriebs und setzt die Schwefelverunreinigungen aus dem NSK 16 während des fetten Betriebs frei.
Beispielsweise könnte unter anderem das dem NSK 16 zugeführte Einsatzgas einen Lambdawert kleiner eins für 5 bis 15 Sekunden mit einem Spitzenwert von ca. 0,95 aufweisen, und anschließend könnte das dem NSK 16 zugeführte Einsatzgas einen Lambdawert größer eins für 5 bis 15 Sekunden mit einem Spitzenwert von ca. 1,05 aufweisen.
Bei einer herkömmlichen DeSOx unter Verwenden eines derartigen abwechselnden Umschaltens zwischen fett und mager werden alle Zylinder entweder fett oder mager betrieben, um den Umschalteffekt zu erreichen; bei Verwenden einer unsymmetrischen Verbrennung ist dies jedoch nicht der Fall und einige Zylinder könnten kontinuierlich mager betrieben werden, während andere zwischen mager und fett oder zwischen stöchiometrisch und fett oder umgekehrt wechseln. Es versteht sich auch, dass, wie zuvor beschrieben, die Zylinder in einer Reihenfolge oder im Wechsel derart betrieben werden könnten, dass Temperaturdifferenzen zwischen den Zylindern ausgeglichen werden.
Nach Feld 150 geht das Verfahren in Feld 160 weiter, um zu überprüfen, ob die DeSOx-Reinigungsregeneration abgeschlossen ist.
Wenn bei Überprüfen in Feld 160 die DeSOx-Reinigungsregeneration als abgeschlossen betrachtet wird, geht das Verfahren in Feld 170 weiter, wo überprüft wird, ob ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat. Wenn ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat, endet das Verfahren in Feld 190, und wenn ein Schlüsselausschaltereignis nicht stattgefunden hat, kehrt das Verfahren zu Feld 115 mit normal laufender Kraftmaschine zurück. Das bedeutet, um die aktuelle Drehmomentanforderung zu erreichen.
Mit Rückbezug auf Feld 160, kehrt das Verfahren, wenn die DeSOx-Reinigungsregeneration nicht abgeschlossen ist, zu Feld 150 zurück und durchläuft in einer Schleife die Felder 150 und 160, bis der NSK 16 ausreichend von Schwefelverunreinigungen gereinigt wurde bzw. eine DeSOx-Reinigungsregeneration nicht mehr möglich ist, da die Kraftmaschine 10 beispielsweise in einen Ruhezustand eintritt.
Mit Rückbezug auf Feld 130, geht das Verfahren, wenn die Betriebsbedingungen aktuell nicht für eine DeSOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 geeignet sind, von Feld 130 zu Feld 140 weiter.
Ein Fehlschlagen der Prüfung in Feld 130 hat primär zur Ursache, dass die aktuelle Abgas- und/oder NSK-Temperatur zu niedrig für eine effektive DeSOx-Regeneration des NSK 16 ist, da Schwefel nicht aus dem NSK 16 freigesetzt werden kann.
In Feld 140 wird die Verbrennung der Kraftmaschine 10 geändert, um die Temperatur des Einsatzgases und die zu dem NSK 16 strömenden Reduktionsmittel zu erhöhen. Dies wird erreicht, indem mindestens ein Zylinder der Kraftmaschine 10 fett betrieben wird, während einer oder mehrere Zylinder der Kraftmaschine 10 mager betrieben werden. Die Verwendung eines fetten Gemischs resultiert darin, dass die Temperatur des aus diesem Zylinder austretenden Abgases erhöht wird, wodurch die resultierende Temperatur des dem NSK zugeführten Einsatzgases und die exotherme Reaktion in dem NSK 16 erhöht werden.
Die Kombination aus fett und mager betriebenen Zylindern, bekannt als „unsymmetrische Verbrennung“, ist derart angeordnet, dass Einsatzgas mit einem Lambdawert größer 1 produziert wird, und somit die Temperatur des Einsatzgases auf kraftstoffeffiziente Weise erhöht wird.
Die Anzahl an Zylindern, die fett und mager betrieben werden, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der Anzahl an vorhandenen Zylindern, der erforderlichen Heizstärke, der aktuellen Drehmomentanforderung und dem erforderlichen Lambdawert des Einsatzgases.
Wie zuvor könnten die Zylinder der Kraftmaschine 10 im Wechsel fett betrieben werden, um das Heizen der verschiedenen Zylinder auszugleichen und somit den Aufbau von thermischer Belastung in der Kraftmaschine 10 zu reduzieren, und es ist nicht wichtig, in welcher Reihenfolge bzw. in welchem Wechsel die Zylinder fett und mager betrieben werden, vorausgesetzt, dass ein ausreichendes Heizen des NSK resultiert und die aktuelle Kraftmaschinendrehmomentanforderung auf akzeptable Weise ohne große Drehmomentschwankungen erreicht wird.
Mit Rückbezug auf Feld 140, kehrt das Verfahren, nachdem die Betriebsbedingungen geändert wurden, zurück, um zu überprüfen, ob die Bedingungen für eine DeSOx-Reinigungsregeneration nun erfüllt wurden, und fährt im Wechsel zwischen den Feldern 130 und 140 fort, bis sich die Einsatzgastemperatur ausreichend erhöht hat, um eine DeSOx-Reinigungsregeneration zuzulassen.
Es versteht sich, dass, wie zuvor angesprochen, anstelle des Verwendens der Einsatzgastemperatur ein NSK-Temperaturmodell verwendet werden könnte, um eine Schätzung der Temperatur in dem NSK bereitzustellen. Die Temperatur in einem NSK ist normalerweise aufgrund des in dem NSK stattfindenden Heizens höher als die Einsatzgastemperatur. Die NSK-Temperatur kann dann anstelle der Abgastemperatur (Einsatzgastemperatur) für die Prüfung in Feld 130 verwendet werden.
Wenn das Ergebnis der Prüfung beim Zurückkehren von Feld 140 zu Feld 130 ist, dass die DeSOx-Reinigungsregeneration nun zulässig ist, geht das Verfahren von Feld 130 zu Feld 150 weiter und die Kraftmaschine 10 wird fett und mager betrieben, um eine DeSOx-Reinigungsregeneration des NSK 16 zu produzieren, wie unter Bezug auf Feld 150 diskutiert.
Das Verfahren geht von Feld 150 wie zuvor über Feld 160 zu Feld 170 weiter, wenn die Regeneration abgeschlossen ist.
In Feld 170 wird überprüft, ob ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat. Wenn ein Schlüsselausschaltereignis stattgefunden hat, endet das Verfahren in Feld 190, und wenn ein Schlüsselausschaltereignis nicht stattgefunden hat, kehrt das Verfahren von Feld 170 zu Feld 115 mit normal laufender Kraftmaschine zurück. Das bedeutet, um die aktuelle Drehmomentanforderung zu erreichen.
Zusammenfassend kann daher durch Betreiben der Kraftmaschine in einem unsymmetrischen Verbrennungsmodus ein Heizen des Abgases und des NSK auf eine effiziente Weise zum Zweck der NOx- und Schwefel-Reinigung eines NOx-Speicherkatalysators erreicht werden.
Im Fall der NOx-Reinigungsregeneration kann die Temperatur durch Verwenden einer unsymmetrischen Verbrennung erhöht werden, ohne dass in dem Zeitraum, in dem der NOx-Speicherkatalysator geheizt wird, übermäßig NOx produziert werden.
In Fall der DeSOx-Reinigungsregeneration kann die Temperatur durch Verwenden einer unsymmetrischen Verbrennung erhöht werden, und anschließend wird die unsymmetrische Verbrennung verwendet, um eine DeSOx-Regeneration auf kraftstoffeffiziente Weise durchzuführen, um den erforderlichen Wechsel zwischen fett und mager, der zum Entfernen des Schwefels aus dem NOx-Speicherkatalysator ohne einen Verlust der NOx-Regelung des Einsatzgases erforderlich ist, bereitzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5832722 [0071, 0071]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine, die angeordnet ist, Abgas einem NOx-Speicherkatalysator zuzuführen, umfassend ein Überprüfen, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und ob eine aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und, wenn eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und die aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases nicht ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, ein Betreiben der Kraftmaschine in einem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus, in dem mindestens ein Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie fett betrieben wird, um die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zu erhöhen, und gleichzeitig mindestens einer der restlichen Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben wird, und, wenn die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators, wobei die Anzahl an fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs und die Anzahl an mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs so eingestellt sind, dass das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zum NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases produziert und eine aktuelle Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine erreicht wird, und wobei der mindestens eine Zylinder der Kraftmaschine, der fett betrieben wird, der Reihe nach gewechselt wird, so dass jeder Zylinder der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt innerhalb der Zeitdauer, in der die Kraftmaschine in dem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus betrieben wird, fett betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine mehr als zwei Zylinder aufweist, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine fett betrieben wird und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die fett betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine mehr als zwei Zylinder aufweist, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine mager betrieben wird und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die mager betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Betreiben der Kraftmaschine im NOx-Speicherkatalysatorheizmodus in einem Lambdawert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases resultiert, der nicht kleiner eins ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente NOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein Zuführen von Abgas zu dem NOx-Speicherkatalysator, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von kleiner eins aufweist, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente DeSOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein abwechselndes Umschalten des Lambdawerts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases zwischen größer eins und kleiner eins während der DeSOx-Reinigungsregeneration umfasst.
Kraftfahrzeug, aufweisend eine Kraftmaschine, die angeordnet ist, einem NOx-Speicherkatalysator Abgas zuzuführen, ein Kraftstoffeinspritzsystem, das der Kraftmaschine Kraftstoff zuführt, ein Lufteinlasssystem, das der Kraftmaschine Luft zuführt, und eine elektronische Steuerung, die den Betrieb der Kraftmaschine steuert, wobei die elektronische Steuerung angeordnet ist, zu überprüfen, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und ob eine aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und wobei, wenn eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist und die aktuelle Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases nicht ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, die elektronische Steuerung angeordnet ist, die Kraftmaschine in einem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus zu betreiben, in dem mindestens ein Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie fett betrieben wird, um die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zu erhöhen, und gleichzeitig mindestens einer der restlichen Zylinder der Kraftmaschine hinsichtlich der Stöchiometrie mager betrieben wird, und wobei, wenn die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators und/oder des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases ausreichend hoch ist, um eine effiziente Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, die elektronische Steuerung ferner angeordnet ist, den Betrieb der Kraftmaschine zu steuern, um den NOx-Speicherkatalysator zu regenerieren, wobei die elektronische Steuerung ferner angeordnet ist, sicherzustellen, dass die Anzahl an fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den fett betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs und die Anzahl an mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den mager betriebenen Zylindern der Kraftmaschine zugeführten Gemischs so eingestellt sind, um das für das zu dem NOx-Speicherkatalysator strömende Abgas erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu produzieren, und ferner angeordnet ist, eine aktuelle Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine zu erreichen, und den mindestens einen Zylinder der Kraftmaschine, der fett betrieben wird, der Reihe nach zu wechseln, so dass jeder Zylinder der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt innerhalb der Zeitdauer, in der die Kraftmaschine in dem NOx-Speicherkatalysatorheizmodus betrieben wird, fett betrieben wird.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Kraftmaschine mehr als zwei Zylinder aufweist, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine durch die elektronische Steuerung fett betrieben wird und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die fett betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Kraftmaschine mehr als zwei Zylinder aufweist, wobei mehr als ein Zylinder der Kraftmaschine durch die elektronische Steuerung mager betrieben wird und mehr als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die mager betriebenen Zylinder der Kraftmaschine verwendet wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein Betreiben der Kraftmaschine im NOx-Speicherkatalysatorheizmodus in einem Lambdawert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases resultiert, der nicht kleiner eins ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente NOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein Zuführen von Abgas zu dem NOx-Speicherkatalysator, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von kleiner eins aufweist, umfasst.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein Regenerieren des NOx-Speicherkatalysators ein Heizen des NOx-Speicherkatalysators auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, um eine effiziente DeSOx-Reinigungsregeneration des NOx-Speicherkatalysators zuzulassen, und ein abwechselndes Umschalten des Lambdawerts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des zu dem NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases zwischen größer eins und kleiner eins während der DeSOx-Reinigungsregeneration umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Magergemischmehrzylinderkraftmaschine, die angeordnet ist, Abgas einem NOx-Speicherkatalysator zuzuführen, im Wesentlichen wie hierin unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Kraftfahrzeug aufweisend eine Magergemischmehrzylinderkraftmaschine, im Wesentlichen wie hierin unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.