DE102017115399A1 - Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) an dessen Auslass (12) eine Abgasanlage (20) angeschlossen ist. Dabei sind in der Abgasanlage (20) stromabwärts des Auslasses (12) motornah ein erster Katalysator (22), vorzugsweise ein Drei-Wege-Katalysator (26) und stromabwärts des ersten Katalysators (22), vorzugsweise in Unterbodenlage des Kraftfahrzeuges, ein zweiter Katalysator (24), insbesondere ein Vier-Wege-Katalysator (28) angeordnet. In Strömungsrichtung eines Abgases durch die Abgasanlage (20) ist stromabwärts des ersten Katalysators (22) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) eine Einleitstelle (42) für Sekundärluft vorgesehen, wobei an der Einleitstelle (42) Sekundärluft in die Abgasanlage eingeblasen wird, wenn ein unterstöchiometrisches Abgas stromabwärts des ersten Katalysators (22) detektiert wird. Dabei wird das Einblasen von Sekundärluft beendet, wenn stromaufwärts des ersten Katalysators (22) ein stöchiometrisches Abgas detektiert wird oder wenn eine Verschiebung des Abgasluftverhältnisses in Richtung mager in der Abgasanlage (20) stromabwärts des ersten Katalysators (22) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) detektiert wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Abgasnachbehandlungssystem, welches dazu eingerichtet ist, ein solches Verfahren durchzuführen.

Figure DE102017115399A1_0000
The invention relates to a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine (10) at whose outlet (12) an exhaust system (20) is connected. Here, in the exhaust system (20) downstream of the outlet (12) close to the engine, a first catalyst (22), preferably a three-way catalyst (26) and downstream of the first catalyst (22), preferably in Unterbodenlage the motor vehicle, a second catalyst (24), in particular a four-way catalyst (28). In the flow direction of an exhaust gas through the exhaust system (20) downstream of the first catalyst (22) and upstream of the second catalyst (24) a discharge point (42) is provided for secondary air, wherein at the point of introduction (42) secondary air is blown into the exhaust system, if a substoichiometric exhaust gas is detected downstream of the first catalyst (22). In this case, the injection of secondary air is terminated when a stoichiometric exhaust gas is detected upstream of the first catalyst (22) or when a displacement of the exhaust air ratio lean in the exhaust system (20) downstream of the first catalyst (22) and upstream of the second catalyst (24 ) is detected.
The invention further relates to an exhaust aftertreatment system which is adapted to carry out such a method.
Figure DE102017115399A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine and to a method for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine according to the preambles of the independent claims.

Die kontinuierliche Verschärfung der Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an die Fahrzeughersteller, welche durch entsprechende Maßnahmen zur Reduktion der motorischen Rohemissionen und durch eine entsprechende Abgasnachbehandlung gelöst werden. Mit Einführung der Gesetzgebungsstufe EU6 wird für Ottomotoren ein Grenzwert für eine Partikelanzahl vorgeschrieben, der in vielen Fällen den Einsatz eines Ottopartikelfilters notwendig macht. Für zukünftige Abgasnormen ist, neben einer weiteren Verschärfung der Grenzwerte, auch mit einer Beschränkung weiterer, heute noch nicht limitierter Abgaskomponenten wie Ammoniak oder Lachgas zu rechnen. In Diskussion ist zudem, die Prüfzyklen an den realen Fahrbetrieb anzupassen, was unter anderem eine höhere Dynamik im Fahrbetrieb bedeutet. Dies erhöht die Ansprüche an die Regelgüte der Gemisch-Zusammensetzung und stellt erhöhte Anforderungen an die Abgasnachbehandlung.The continuous tightening of the exhaust emission legislation places high demands on the vehicle manufacturers, which are solved by appropriate measures for the reduction of the engine raw emissions and by a corresponding exhaust aftertreatment. With the introduction of the legislative level EU6, a limit value for gasoline engines is prescribed for a number of particles, which in many cases necessitates the use of an Otto particle filter. For future emission standards, in addition to a further tightening of the limits, a restriction of further, not yet limited exhaust gas components such as ammonia or nitrous oxide is to be expected. Another topic under discussion is adapting the test cycles to real driving conditions, which means, among other things, greater driving dynamics. This increases the demands on the control quality of the mixture composition and places increased demands on the exhaust aftertreatment.

Wird ein Drei-Wege-Katalysator mit einem unterstöchiometrischen Abgas beaufschlagt, welches Stickstoffmonoxid NO enthält, so bildet sich Ammoniak. Dieser wird zunächst durch den im Washcoat des Drei-Wege-Katalysators gespeicherten Sauerstoff oxidiert, bricht jedoch durch den Katalysator durch, sobald der im Washcoat gespeicherte Sauerstoff verbraucht ist und kein weiterer Sauerstoff zur Oxidation vorhanden ist. Wird von einem Verbrennungsmotor eine hohe Dynamik angefordert, so kann es aufgrund von ungenauer Füllungserfassung und des trägen Gassystems zu unterstöchiometrischer Abweichung des Brennraumlambdas vom Sollwert kommen. Zudem kann in solchen hochdynamischen Phasen eine Anreicherung des Verbrennungsgemischs vorgesehen sein, welche zu einem unterstöchiometrischen Abgas führt. Treten diese Abweichungen in einem Betriebspunkt mit hohem Abgasmassenstrom auf, so ist die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC der verbauten Katalysatoren sehr schnell ausgeräumt und es kommt zu Ammoniakdurchbrüchen durch die Abgasreinigungsanlage. Auch mit einer sehr genauen Lambdaregelung ist dieser Effekt nicht zu vermeiden.When a three-way catalyst is charged with a substoichiometric exhaust gas containing nitrogen monoxide NO, ammonia is formed. This is first oxidized by the stored oxygen in the washcoat of the three-way catalyst, but breaks through the catalyst as soon as the stored in the washcoat oxygen is consumed and no further oxygen for oxidation is present. If a high dynamic range is requested by an internal combustion engine, then, due to inaccurate charge detection and the sluggish gas system, there may be a substoichiometric deviation of the combustion chamber lambda from the desired value. In addition, in such highly dynamic phases an enrichment of the combustion mixture can be provided, which leads to a substoichiometric exhaust gas. If these deviations occur at an operating point with a high exhaust gas mass flow, the oxygen storage capacity OSC of the installed catalytic converters is eliminated very quickly and ammonia breakthroughs occur through the exhaust gas purification system. Even with a very accurate lambda control, this effect can not be avoided.

Aus dem Stand der Technik sind Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung bekannt.Exhaust gas aftertreatment system and methods for exhaust aftertreatment are known from the prior art.

So beschreibt die DE 10 2015 212 514 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, bei der stromabwärts eines ersten Drei-Wege-Katalysators und stromaufwärts eines zweiten Drei-Wege-Katalysator oder eines katalytisch beschichteten Partikelfilters Sekundärluft in den Abgaskanal eingeblasen wird, wobei der Verbrennungsmotor mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird und die unverbrannten Abgaskomponenten mit der Sekundärluft an einer katalytisch wirksamen Oberfläche exotherm umgesetzt werden, um ein Aufheizen des Partikelfilters auf eine Regenerationstemperatur zu unterstützen.That's how it describes DE 10 2015 212 514 A1 a method and apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine in which secondary air is injected into the exhaust passage downstream of a first three-way catalyst and upstream of a second three-way catalyst or catalytically-coated particulate filter, wherein the engine is operated at a substoichiometric combustion air ratio and the unburned exhaust components are exothermically reacted with the secondary air at a catalytically active surface to assist in heating the particulate filter to a regeneration temperature.

Aus der EP 2 233 197 B1 ist ein Motorrad mit einem Verbrennungsmotor bekannt, wobei in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors ein erster und ein zweiter Katalysator angeordnet sind, wobei beide Katalysatoren mit einer Edelmetallkomponente beschichtet sind, wobei stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten Katalysators Sekundärluft in den Abgaskanal eingeblasen wird. Dabei wird die Bildung von Ammoniak durch die Zufuhr von Sekundärluft reduziert, sodass insgesamt weniger Ammoniak-Emissionen entstehen.From the EP 2 233 197 B1 a motorcycle is known with an internal combustion engine, wherein in an exhaust system of the internal combustion engine, a first and a second catalyst are arranged, both catalysts are coated with a noble metal component, wherein downstream of the first catalyst and upstream of the second catalyst secondary air is blown into the exhaust passage. The formation of ammonia is reduced by the supply of secondary air, resulting in less ammonia emissions.

Nachteilig an den bekannten Verfahren ist jedoch, dass bei hohen Abgasmassenströmen die Sauerstoffspeicherfähigkeit der Katalysatoren schnell ausgeräumt ist und es zu Ammoniakdurchbrüchen durch den letzten Katalysator kommt, sodass das Ammoniak an die Umwelt emittiert wird.A disadvantage of the known method, however, is that at high exhaust gas mass flows, the oxygen storage capacity of the catalysts is eliminated quickly and it comes to ammonia breakthroughs through the last catalyst, so that the ammonia is emitted to the environment.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ammoniakemissionen zu reduzieren und insbesondere bei hochdynamischen Betriebspunkten einen Ammoniakdurchbruch durch den zweiten Katalysator zu vermeiden.The object of the invention is to reduce the ammonia emissions and in particular to avoid an ammonia breakthrough by the second catalyst at high dynamic operating points.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors gelöst, in dessen Abgasanlage stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors ein erster Katalysator und stromabwärts des ersten Katalysators ein zweiter Katalysator angeordnet ist, wobei stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten Katalysators eine Einleitstelle zum Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage vorgesehen ist, wobei der zweite Katalysator einen Sauerstoffspeicher zur temporären Zwischenspeicherung von Sauerstoff aufweist, umfassend folgende Schritte:

  • - Ermitteln des Abgasluftverhältnisses λ2 stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten Katalysators,
  • - Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten Katalysators, wenn in der Abgasanlage stromabwärts des ersten Katalysators ein unterstöchiometrisches Abgasluftverhältnis λ2 ermittelt wird,
  • - Abschalten der Sekundärlufteinbringung, wenn in der Abgasanlage stromaufwärts des ersten Katalysators ein stöchiometrisches Abgas λ1 = 1 oder stromabwärts der Einleitstelle und stromaufwärts des zweiten Katalysators eine Verschiebung des Abgasluftverhältnisses λ2 in Richtung mager detektiert wird.
According to the invention the object is achieved by a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, in the exhaust system downstream of an outlet of the internal combustion engine, a first catalyst and downstream of the first catalyst, a second catalyst is arranged downstream of the first catalyst and upstream of the second catalyst, a discharge point for introducing Secondary air is provided in the exhaust system, wherein the second catalyst comprises an oxygen storage for temporary intermediate storage of oxygen, comprising the following steps:
  • Determining the exhaust air ratio λ 2 downstream of the first catalyst and upstream of the second catalyst,
  • - Introducing secondary air into the exhaust system downstream of the first catalyst and upstream of the second catalyst, when in the exhaust system downstream of the first Catalyst a substoichiometric exhaust air ratio λ 2 is determined,
  • - Disconnect the secondary air introduction, if in the exhaust system upstream of the first catalyst, a stoichiometric exhaust gas λ 1 = 1 or downstream of the inlet and upstream of the second catalyst, a shift of the exhaust air ratio λ 2 is detected in the lean direction.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann die Bildung von Ammoniak in der Abgasanlage verhindert oder zumindest stark reduziert werden, da verhindert wird, dass ein Katalysator mit einem unterstöchiometrischen Abgas überfahren wird, ohne dass an nachfolgender Stelle hinreichend viel Sauerstoff vorhanden wäre, um das Ammoniak wirkungsvoll zu konvertieren.By a method according to the invention, the formation of ammonia in the exhaust system can be prevented or at least greatly reduced since it is prevented that a catalyst is run over with a substoichiometric exhaust gas without sufficient oxygen at the following point in order to effectively convert the ammonia ,

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung für einen Verbrennungsmotor möglich.The features listed in the dependent claims advantageous improvements and developments of the inventive method for exhaust aftertreatment for an internal combustion engine are possible.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einbringen von Sekundärluft durch ein Sekundärluftventil erfolgt, wobei das Sekundärluftventil geöffnet wird und ein Einleiten von Sekundärluft in die Abgasanlage ermöglicht, wenn eine Verschiebung des Abgasluftverhältnisses λ2 in Richtung fett detektiert wird. Dadurch kann zusätzlicher Sauerstoff zur Konvertierung von Ammoniak in die Abgasanlage eingebracht werden, wenn durch einen dynamischen Fahrzustand kurzfristig eine Regelabweichung der Lambdaregelung in Richtung fett erfolgt und das gebildete Ammoniak ohne zusätzliche Maßnahmen ansonsten in die Umwelt emittiert würde.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the introduction of secondary air takes place through a secondary air valve, wherein the secondary air valve is opened and allows the introduction of secondary air into the exhaust system when a shift of the exhaust air ratio λ 2 is detected in the direction of rich. As a result, additional oxygen can be introduced for the conversion of ammonia into the exhaust system if, due to a dynamic driving state, a control deviation of the lambda control in the direction of the fuel is short-term and the ammonia formed would otherwise be emitted into the environment without additional measures.

In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage nur dann erfolgt, wenn der zweite Katalysator eine Schwellentemperatur erreicht hat. Da zur Konvertierung von Ammoniak auf dem zweiten Katalysator eine Mindesttemperatur notwendig ist, ist es sinnvoll, wenn die Einblasung von Sekundärluft nur dann erfolgt, wenn der zweite Katalysator diese Schwellentemperatur erreicht hat, da ansonsten der zusätzliche Sauerstoff nicht zur Konvertierung von Ammoniak genutzt werden kann.In a further improvement of the method is provided that the introduction of secondary air into the exhaust system takes place only when the second catalyst has reached a threshold temperature. Since a minimum temperature is necessary for the conversion of ammonia to the second catalyst, it makes sense if the injection of secondary air takes place only when the second catalyst has reached this threshold temperature, since otherwise the additional oxygen can not be used for the conversion of ammonia.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Schwellentemperatur oberhalb einer Light-Off-Temperatur zur Konvertierung von Ammoniak am zweiten Katalysator liegt. Liegt die Schwellentemperatur oberhalb der Light-Off-Temperatur von Ammoniak, insbesondere oberhalb einer Temperatur von 350°C, so ist sichergestellt, dass Ammoniak effizient umgesetzt werden kann und die Endrohremissionen gesenkt werden können.In a preferred embodiment of the method it is provided that the threshold temperature is above a light-off temperature for the conversion of ammonia to the second catalyst. If the threshold temperature is above the light-off temperature of ammonia, in particular above a temperature of 350 ° C., then it is ensured that ammonia can be converted efficiently and the tailpipe emissions can be lowered.

In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Öffnungszeit des Sekundärluftventils in etwa der Dauer der Gaslaufzeit der Sekundärluft von einem Regenerationsluftgebläse bis zum zweiten Katalysator entspricht. Um ein Überfahren des zweiten Katalysators mit einem mageren Abgas zu verhindern und somit einen Anstieg der Stickoxid-Emissionen zu verursachen, ist es wünschenswert, dass das Sekundärluftventil jeweils nur kurz geöffnet wird und die Menge des eingebrachten Sauerstoffs begrenzt bleibt. Dabei wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des zweiten Katalysators aufgefüllt, ohne dass es zu einem Magerdurchbruch durch den zweiten Katalysator kommt.In a further improvement of the method it is provided that the opening time of the secondary air valve corresponds approximately to the duration of the gas running time of the secondary air from a regeneration air blower to the second catalyst. In order to prevent a run over of the second catalyst with a lean exhaust gas and thus to cause an increase in nitrogen oxide emissions, it is desirable that the secondary air valve is opened only briefly and the amount of oxygen introduced remains limited. In this case, the oxygen storage capacity OSC of the second catalyst is filled up, without resulting in a poor breakdown by the second catalyst.

Erfindungsgemäß wird ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasanlage welche an einen Auslass des Verbrennungsmotors angeschlossen ist, vorgeschlagen, wobei in der Abgasanlage stromabwärts des Auslasses motornah ein erster Katalysator und stromabwärts des ersten Katalysators ein zweiter Katalysator angeordnet ist, wobei stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten Katalysators eine Einleitstelle für Sekundärluft vorgesehen ist, sowie mit einem Steuergerät welches eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abgasnachbehandlung durchzuführen, wenn ein maschinenlesbarer Programmcode auf diesem Steuergerät ausgeführt wird. Durch ein erfindungsgemäßes Abgasnachbehandlungssystem können auf effektive und effiziente Weise die Ammoniakemissionen eines Verbrennungsmotors gesenkt werden. Dabei wird ein Ammoniakdurchbruch auch in dynamischen Fahrsituationen verhindert, in denen es ansonsten zu einem Ammoniakdurchbruch durch den zweiten Katalysator kommt, da die Sauerstoffspeicherfähigkeit des zweiten Katalysators komplett ausgeräumt ist und kein Sauerstoff zur Konvertierung des gebildeten Ammoniaks vorliegt.According to the invention, an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine with an exhaust system which is connected to an outlet of the internal combustion engine is proposed, wherein in the exhaust system downstream of the outlet close to the engine a first catalyst and downstream of the first catalyst, a second catalyst is arranged, downstream of the first catalyst and upstream the second catalyst is provided a secondary air intake point, and with a control unit which is adapted to perform a method according to the invention for exhaust aftertreatment, when a machine-readable program code is executed on this control unit. By an exhaust aftertreatment system according to the invention, the ammonia emissions of an internal combustion engine can be lowered in an effective and efficient manner. In this case, an ammonia breakthrough is prevented even in dynamic driving situations in which there is otherwise an ammonia breakthrough by the second catalyst, since the oxygen storage capacity of the second catalyst is completely eliminated and there is no oxygen to convert the ammonia formed.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Katalysator als Drei-Wege-Katalysator und der zweite Katalysator als Vier-Wege-Katalysator ausgeführt sind. Durch einen motornahen Drei-Wege-Katalysator und einen Vier-Wege-Katalysator in Unterbodenposition des Kraftfahrzeuges ist eine hocheffiziente Abgasnachbehandlung möglich. Dabei sind die Temperaturen an dem Vier-Wege-Katalysator in Unterbodenposition niedriger, wodurch eine thermische Alterung und eine damit verbundene Reduzierung der Sauerstoffspeicherfähigkeit verringert werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the first catalyst is designed as a three-way catalyst and the second catalyst as a four-way catalyst. By a close-coupled three-way catalyst and a four-way catalyst in the underbody position of the motor vehicle, a highly efficient exhaust aftertreatment is possible. The temperatures at the four-way catalyst are lower in the underfloor position, thereby reducing thermal aging and associated oxygen storage capability reduction.

In einer vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abgasnachbehandlungssystem ein Regenerationsluftsystem aufweist, welches ein Regenerationsluftgebläse umfasst, welches über eine erste Sekundärluftleitung mit der Einleitstelle und über eine zweite Sekundärluftleitung mit einem auslassseitigen Zylinderkopf des Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei in der ersten Sekundärluftleitung ein erstes Sekundärluftventil und in der zweiten Sekundärluftleitung ein zweites Sekundärluftventil angeordnet sind. Durch ein Einblasen von Sekundärluft in den auslassseitigen Zylinderkopf kann das Aufheizen des ersten Katalysators in einer Kaltstartphase unterstützt werden. Dabei wird der Verbrennungsmotor mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftgemisch betrieben und gleichzeitig Sekundärluft in den auslassseitigen Zylinderkopf eingeblasen. Die unverbrannten Abgaskomponenten reagieren dabei mit der Sekundärluft exotherm im Abgaskrümmer. Eine zusätzliche Umsetzung der unverbrannten Abgaskomponenten auf dem Drei-Wege-Katalysator findet erst dann statt, wenn der Drei-Wege-Katalysator seine Light-Off-Temperatur erreicht hat.In an advantageous improvement of the invention it is provided that the exhaust aftertreatment system has a regeneration air system, which comprises a regeneration air blower which is connected via a first secondary air line to the point of introduction and via a second secondary air line to an outlet side cylinder head of the internal combustion engine, wherein in the first secondary air line, a first secondary air valve and in the second secondary air line, a second secondary air valve are arranged. By injecting secondary air into the exhaust-side cylinder head, the heating of the first catalyst in a cold start phase can be assisted. In this case, the internal combustion engine is operated with a substoichiometric, rich combustion air mixture and at the same time blown secondary air into the exhaust-side cylinder head. The unburned exhaust gas components react exothermically with the secondary air in the exhaust manifold. An additional implementation of the unburned exhaust gas components on the three-way catalyst takes place only when the three-way catalyst has reached its light-off temperature.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Abgasnachbehandlungssystems ist vorgesehen, dass stromaufwärts des ersten Katalysators eine erste Lambdasonde und stromabwärts der Einleitstelle und stromaufwärts des zweiten Katalysators eine zweite Lambdasonde angeordnet sind. Dadurch sind mit nur zwei Lambdasonden eine entsprechende Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses des Verbrennungsmotors und eine Versorgung des Abgasnachbehandlungssystems mit Regenerationsluft möglich.According to a preferred embodiment of the exhaust aftertreatment system, it is provided that a first lambda probe is arranged upstream of the first catalytic converter and a second lambda probe is arranged downstream of the inlet point and upstream of the second catalytic converter. As a result, a corresponding regulation of the combustion air ratio of the internal combustion engine and a supply of the exhaust aftertreatment system with regeneration air are possible with only two lambda probes.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einleitstelle von einem Einlass des zweiten Katalysators beabstandet ist, sodass sich stromabwärts der Einleitstelle und stromaufwärts des zweiten Katalysators eine Mischstrecke zur Vermischung des Abgases mit der Frischluft aus dem Regenerationsluftsystem ergibt, wobei die Mischstrecke eine Länge von mindestens 30 cm, vorzugsweise von mindestens 50 cm, besonders bevorzugt von mindestens 80 cm aufweist. Dadurch ist eine Vermischung der Regenerationsluft mit dem Abgas vor einem Eintritt in den zweiten Katalysator möglich, wobei auf einen zusätzlichen Abgasmischer verzichtet werden kann und ein im Wesentlichen homogenes Abgas erzielt wird. Zudem führt dieser Abstand zu einem Vorteil bei der Regelung, da zunächst die Sauerstoffspeicherfähigkeit der Katalysatoren ausgenutzt wird und nur dann Sekundärluft eingeblasen wird, wenn diese Speicherfähigkeit erschöpft ist. Somit wird bei sehr kurzen Regelabweichungen keine Sekundärluft eingeblasen, wodurch die Gefahr eines Magerdurchbruchs durch den zweiten Katalysator aufgrund einer bereits maximal gefüllten Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC verhindert wird.In a further improvement of the invention it is provided that the discharge point is spaced from an inlet of the second catalytic converter, so that downstream of the inlet point and upstream of the second catalytic converter, a mixing section for mixing the exhaust gas with the fresh air from the regeneration air system results, wherein the mixing section has a length of at least 30 cm, preferably of at least 50 cm, more preferably of at least 80 cm. This makes it possible to mix the regeneration air with the exhaust gas before it enters the second catalytic converter, it being possible to dispense with an additional exhaust gas mixer and to achieve a substantially homogeneous exhaust gas. In addition, this distance leads to an advantage in the regulation, since first the oxygen storage capacity of the catalysts is utilized and only secondary air is blown when this storage capacity is exhausted. Thus, no secondary air is blown in at very short control deviations, whereby the risk of Magerdurchbruchs is prevented by the second catalyst due to an already maximally filled oxygen storage capacity OSC.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei in den unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem;
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem;
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem, bei dem zusätzlich zu den zwei Katalysatoren ein Partikelfilter im Abgaskanal angeordnet ist;
  • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem;
  • 5 das Abgasluftverhältnis an verschiedenen Messpunkten im Abgaskanal in einer ersten Betriebssituation, in der das Einblasen von Sekundärluft in den Abgaskanal stromabwärts des ersten Katalysators erfolgt; und
  • 6 das Abgasluftverhältnis an verschiedenen Messpunkten im Abgaskanal in einer zweiten Betriebssituation, in der das Einblasen von Sekundärluft nicht notwendig ist und ein stöchiometrisches Abgas ohne zusätzliche Hilfsmittel erreicht wird.
The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Identical components or components with the same function are identified in the different figures with the same reference numerals. Show it:
  • 1 a first embodiment of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system according to the invention;
  • 2 a further embodiment of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system according to the invention;
  • 3 a further embodiment of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system according to the invention, in which in addition to the two catalysts, a particulate filter is arranged in the exhaust passage;
  • 4 a further embodiment of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system according to the invention;
  • 5 the exhaust gas air ratio at different measuring points in the exhaust duct in a first operating situation in which the blowing of secondary air into the exhaust duct takes place downstream of the first catalytic converter; and
  • 6 the exhaust gas air ratio at different measuring points in the exhaust duct in a second operating situation in which the injection of secondary air is not necessary and a stoichiometric exhaust gas is achieved without additional aids.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 10, dessen Auslass 12 mit einer Abgasanlage 20 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 10 ist als Ottomotor ausgeführt, welcher mittels Zündkerzen 16 fremdgezündet wird und weist mehrere Brennräume 14 auf. Der Verbrennungsmotor 10 ist vorzugsweise als mittels eines Abgasturboladers 30 aufgeladener Verbrennungsmotor 10 ausgeführt, wobei eine Turbine 32 des Abgasturboladers 30 stromabwärts des Auslasses 12 und stromaufwärts der ersten emissionsmindernden Abgasnachbehandlungskomponente 22, insbesondere stromaufwärts eines Drei-Wege-Katalysators 26 angeordnet ist. Die Abgasanlage 20 umfasst einen Abgaskanal 70, in dem in Strömungsrichtung eines Abgases durch den Abgaskanal 70 ein erster Katalysator 22 und stromabwärts des ersten Katalysators 22 ein zweiter Katalysator 24 angeordnet sind. Der erste Katalysator ist vorzugsweise als motornaher Drei-Wege-Katalysator 26 ausgebildet. Als motornah wird in diesem Zusammenhang ein Katalysator 22 verstanden, dessen Einlass mit einer Abgaslauflänge von maximal 80 cm ab dem Auslass 12 des Verbrennungsmotors 10, bevorzugt mit einer Abgaslauflänge von maximal 50 cm, besonders bevorzugt von maximal 30 cm, angeordnet ist. Der zweite Katalysator 24 ist vorzugsweise als Vier-Wege-Katalysator 28 ausgebildet und vorzugsweise in einer Unterbodenposition eines Kraftfahrzeuges angeordnet. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 , its outlet 12 with an exhaust system 20 connected is. The internal combustion engine 10 is designed as a gasoline engine, which by means of spark plugs 16 externally ignited and has several combustion chambers 14 on. The internal combustion engine 10 is preferably as by means of an exhaust gas turbocharger 30 charged internal combustion engine 10 running, being a turbine 32 the exhaust gas turbocharger 30 downstream of the outlet 12 and upstream of the first emission-reducing exhaust aftertreatment component 22 , in particular upstream of a three-way catalyst 26 is arranged. The exhaust system 20 includes an exhaust passage 70 in which in the direction of flow of an exhaust gas through the exhaust passage 70 a first catalyst 22 and downstream of the first catalyst 22 a second catalyst 24 are arranged. The first catalyst is preferably a close-coupled three-way catalyst 26 educated. As close to the engine in this context, a catalyst 22 understood, its inlet with a Abgaslauflänge of a maximum of 80 cm from the outlet 12 of the internal combustion engine 10 , preferably with a Abgaslauflänge of a maximum of 50 cm, more preferably of a maximum of 30 cm, is arranged. The second catalyst 24 is preferably as a four-way catalyst 28 trained and preferably arranged in an underfloor position of a motor vehicle.

Ferner ist an der Abgasanlage 20 ein Regenerationsluftsystem 40 vorgesehen, welches ein Regenerationsluftgebläse 46 aufweist. Das Regenerationsluftgebläse 46 ist über eine Sekundärluftleitung 44 mit einer Einleitstelle 42 am Abgaskanal 70 stromabwärts des ersten Katalysators 22 und stromaufwärts des zweiten Katalysators 24 verbunden. In der Sekundärluftleitung 44 ist ein Sekundärluftventil 48 vorgesehen, mit welchem eine Sekundärluftzufuhr zum Abgaskanal 70 ermöglicht oder unterbunden werden kann. Die Einleitstelle 42 liegt vorzugsweise unmittelbar stromabwärts des ersten Katalysators 22, sodass sich zwischen der Einleitstelle 42 und dem zweiten Katalysator eine Mischstrecke 68 zur Vermischung des Abgases mit der Frischluft aus dem Regenerationsluftsystem 40 ergibt. Die Mischstrecke weist dabei eine Länge von mindestens 30 cm, vorzugsweise von mindestens 50 cm, besonders bevorzugt von mindesten 80 cm auf, sodass eine homogene Vermischung zwischen Frischluft und Abgas auch ohne zusätzliche Mischelemente erreicht werden kann.Furthermore, on the exhaust system 20 a regeneration air system 40 provided, which is a regeneration air blower 46 having. The regeneration air blower 46 is via a secondary air line 44 with a discharge point 42 at the exhaust duct 70 downstream of the first catalyst 22 and upstream of the second catalyst 24 connected. In the secondary air line 44 is a secondary air valve 48 provided with which a secondary air supply to the exhaust duct 70 allows or can be prevented. The discharge point 42 is preferably immediately downstream of the first catalyst 22 so that between the discharge point 42 and the second catalyst, a mixing section 68 for mixing the exhaust gas with the fresh air from the regeneration air system 40 results. The mixing section has a length of at least 30 cm, preferably of at least 50 cm, more preferably of at least 80 cm, so that a homogeneous mixing between fresh air and exhaust gas can be achieved without additional mixing elements.

Das Regenerationsluftgebläse 40 kann optional zusätzlich über eine zweite Sekundärluftleitung 50 mit einer zweiten Einleitstelle an einem auslassseitigen Zylinderkopf 18 des Verbrennungsmotors 10 verbunden sein, wobei in der zweiten Sekundärluftleitung 50 ein zweites Sekundärluftventil 52 angeordnet ist. An dem Abgaskanal 70 ist stromabwärts der Turbine 32 des Abgasturboladers 30 und stromaufwärts des ersten Katalysators 22 eine erste Lambdasonde 54, welche im Folgenden auch als Führungssonde 54 bezeichnet wird, angeordnet. Ferner ist stromabwärts des ersten Katalysators 22 und stromaufwärts des zweiten Katalysators 24 eine zweite Lambdasonde 56 vorgesehen, welche vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts eines Einlasses des zweiten Katalysators 24 angeordnet ist und im Folgenden auch als Regelsonde 56 bezeichnet wird.The regeneration air blower 40 can optionally also have a second secondary air line 50 with a second discharge point on an exhaust-side cylinder head 18 of the internal combustion engine 10 be connected, wherein in the second secondary air line 50 a second secondary air valve 52 is arranged. At the exhaust duct 70 is downstream of the turbine 32 the exhaust gas turbocharger 30 and upstream of the first catalyst 22 a first lambda probe 54 , which in the following also as a guide probe 54 is designated arranged. Further, downstream of the first catalyst 22 and upstream of the second catalyst 24 a second lambda probe 56 which is preferably immediately upstream of an inlet of the second catalyst 24 is arranged and hereinafter also as a control probe 56 referred to as.

Stromaufwärts des Vier-Wege-Katalysators 28 sind ein erster Drucksensor 38 und ein erster Temperatursensor 58 an dem Abgaskanal 70 angeordnet. Stromabwärts des Vier-Wege-Katalysators 28 sind ein zweiter Drucksensor 66 und ein zweiter Temperatursensor 64 an dem Abgaskanal 70 angeordnet. Die Drucksensoren 38, 66, die Temperatursensoren 58, 64, die Lambdasonden 54, 56 sowie die Sekundärluftventile 48, 52 und das Regenerationsluftgebläse 46 sind über Signalleitungen 62 mit einem Steuergerät 60 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 verbunden.Upstream of the four-way catalyst 28 are a first pressure sensor 38 and a first temperature sensor 58 at the exhaust duct 70 arranged. Downstream of the four-way catalyst 28 are a second pressure sensor 66 and a second temperature sensor 64 at the exhaust duct 70 arranged. The pressure sensors 38 . 66 , the temperature sensors 58 . 64 , the lambda probes 54 . 56 and the secondary air valves 48, 52 and the regeneration air blower 46 are via signal lines 62 with a control unit 60 for controlling the internal combustion engine 10 connected.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 ausgeführt, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl der erste, motornahe Katalysator 22 als auch der stromabwärts des ersten Katalysators 22 angeordnete zweite Katalysator 24 als Drei-Wege-Katalysatoren 26, 36 ausgeführt. Dabei fehlt in diesem Ausführungsbeispiel eine Komponenten zur Abscheidung von Rußpartikeln aus dem Abgas, insbesondere ein Vier-Wege-Katalysator oder ein Otto-Partikel-Filter (OPF). Daher können in diesem Ausführungsbeispiel auch die Druck- und Temperatursensoren 38, 58, 64, 66 stromaufwärts und stromabwärts des zweiten Katalysators 24 entfallen. Dieses Ausführungsbeispiel ist als kostengünstige Variante für Motoren vorgesehen, welche keinen zusätzlichen Partikelfilter benötigen.In 2 an alternative embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention is shown. With essentially the same structure as 1 will be explained below, only the differences between the embodiments will be discussed below. In this embodiment, both the first, close-coupled catalyst 22 as well as the downstream of the first catalyst 22 arranged second catalyst 24 as three-way catalysts 26 . 36 executed. It lacks in this embodiment, a components for the separation of soot particles from the exhaust gas, in particular a four-way catalyst or an Otto particle filter (OPF). Therefore, in this embodiment, the pressure and temperature sensors 38 . 58 . 64 . 66 upstream and downstream of the second catalyst 24 omitted. This embodiment is provided as a cost-effective variant for engines that do not require an additional particulate filter.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 2 ausgeführt, ist in diesem Ausführungsbeispiel stromabwärts des zweiten Drei-Wege-Katalysators 36 ein zusätzlicher Partikelfilter 34 im Abgaskanal 70 angeordnet. Dabei sind stromabwärts des zweiten Drei-Wege-Katalysators 36 und stromaufwärts des Partikelfilters 34 ein Drucksensor 38 und ein Temperatursensor 58 angeordnet. Stromabwärts des Partikelfilters 34 sind ein weiterer Drucksensor 66 und ein weiterer Temperatursensor 64 vorgesehen. 3 shows a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention for a spark-ignition internal combustion engine. With essentially the same structure as 2 in this embodiment is downstream of the second three-way catalyst 36 an additional particle filter 34 in the exhaust duct 70 arranged. Here are downstream of the second three-way catalyst 36 and upstream of the particulate filter 34 a pressure sensor 38 and a temperature sensor 58 arranged. Downstream of the particulate filter 34 are another pressure sensor 66 and another temperature sensor 64 intended.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 ausgeführt, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Lambdasonde 56 unmittelbar stromabwärts des ersten Drei-Wege-Katalysators 26 und stromaufwärts der Einleitstelle 42 für die Sekundärluft angeordnet und dient somit ausschließlich zur Regelung der Abgaszusammensetzung des dem ersten Drei-Wege-Katalysator 26 zugeführten Abgases.In 4 is a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention shown. With essentially the same structure as 1 will be explained below, only the differences between the embodiments will be discussed below. In this embodiment, the second lambda probe 56 immediately downstream of the first three-way catalyst 26 and upstream of the discharge point 42 arranged for the secondary air and thus serves exclusively for controlling the exhaust gas composition of the first three-way catalyst 26 supplied exhaust gas.

Alternativ sind weitere Ausführungsformen denkbar, so kann beispielsweise der erste Katalysator 22 als Vier-Wege-Katalysator 28 und der zweite Katalysator 24 als Drei-Wege-Katalysator 36 ausgeführt werden. Ebenfalls alternativ können sowohl der erste Katalysator 22 als auch der zweite Katalysator 24 jeweils als Vier-Wege-Katalysator 28 ausgeführt werden.Alternatively, further embodiments are conceivable, for example, the first catalyst 22 as a four-way catalyst 28 and the second catalyst 24 as a three-way catalyst 36 be executed. Also alternatively, both the first catalyst 22 as well as the second catalyst 24 each as a four-way catalyst 28 be executed.

Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird das Abgas des Verbrennungsmotors durch den ersten Katalysator 22, insbesondere durch einen Drei-Wege-Katalysator 26 und durch den zweiten Katalysator 24, insbesondere durch einen Vier-Wege-Katalysator 28, gereinigt. Wird in einem dynamischen Zyklus von der Führungssonde 54 stromaufwärts des ersten Katalysators 22 ein unterstöchiometrisches, fettes Abgas erkannt, wird das Regenerationsluftgebläse 46 angesteuert, während das Sekundärluftventil 48 zunächst noch geschlossen bleibt. Das sorgt dafür, dass in dem Regenerationsluftsystem 40 bereits ein Druck aufgebaut wird und somit das Regenerationsluftsystem 40 betriebsbereit ist. Ist die Dauer eines unterstöchiometrischen Betriebs des Verbrennungsmotors 10 lang genug, um die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des ersten Katalysators 22 vollständig auszuräumen, wird der erste Katalysator 22 mit unterstöchiometrischem Abgas überfahren. Wird nach der Gaslaufzeit durch die Mischstrecke 68 an der zweiten Lambdasonde 56 unmittelbar stromaufwärts des zweiten Katalysators 24 dieser Fettdurchbruch detektiert, wird das Sekundärluftventil 48 geöffnet und an der Einleitstelle 42 in die Abgasanlage 20 eingeleitet. Während der Gaslaufzeit der Sekundärluft von der Einleitstelle 42 zum zweiten Katalysator 24 wird ein Teil von dessen Sauerstoffspeicher OSC zur Oxidation der unverbrannten Abgaskomponenten abgebaut. Erreicht die eingeleitete Sekundärluft die zweite Lambdasonde 56, wird das Sekundärluftventil 48 wieder geschlossen. Die Dauer der Öffnung des Sekundärluftventils 48 entspricht somit in etwa der Gaslaufzeit der Sekundärluft von dem Regenerationsluftgebläse 46 bis zum zweiten Katalysator 24. Der in der Sekundärluft enthaltene Sauerstoff wird, bei ausreichend hoher Temperatur des zweiten Katalysators 24, in dem zweiten Katalysator 24, insbesondere in einem Washcoat des zweiten Katalysators 24 eingespeichert, sodass weiterhin genügend Sauerstoff für die Oxidation von Ammoniak NH3 zur Verfügung steht. In operation of the internal combustion engine 10 the exhaust gas of the internal combustion engine is through the first catalyst 22 , in particular by a three-way catalyst 26 and by the second catalyst 24 , in particular by a four-way catalyst 28 , cleaned. Will be in a dynamic cycle from the guide probe 54 upstream of the first catalyst 22 a rich stoichiometric, detected exhaust gas, the regeneration air blower 46 is driven, while the secondary air valve 48 initially remains closed. That ensures that in the regeneration air system 40 already a pressure is built up and thus the regeneration air system 40 is ready for use. Is the duration of a substoichiometric operation of the internal combustion engine 10 long enough for the oxygen storage capacity OSC of the first catalyst 22 completely clear up, becomes the first catalyst 22 run over with substoichiometric exhaust gas. Is after the gas cycle through the mixing section 68 at the second lambda probe 56 immediately upstream of the second catalyst 24 this grease breakthrough is detected, the secondary air valve 48 opened and at the discharge point 42 in the exhaust system 20 initiated. During the gas runtime of the secondary air from the discharge point 42 to the second catalyst 24 Part of its oxygen storage OSC is degraded to oxidize the unburned exhaust gas components. If the introduced secondary air reaches the second lambda probe 56 , the secondary air valve becomes 48 closed again. The duration of the opening of the secondary air valve 48 thus corresponds approximately to the gas running time of the secondary air from the regeneration air blower 46 to the second catalyst 24 , The oxygen contained in the secondary air, at sufficiently high temperature of the second catalyst 24 in the second catalyst 24 , Especially in a washcoat of the second catalyst 24 stored, so that continues to have enough oxygen for the oxidation of ammonia NH3 is available.

Da Ammoniak NH3 an einer drei-Wege-katalytisch wirksamen Beschichtung eines Katalysators 22, 24, 26, 28 bei einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zu Stickoxiden NO oxidiert wird, muss bei der Auslegung des Abgasnachbehandlungssystems darauf geachtet werden, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des zweiten Katalysators 24 ausreichend hoch bemessen ist, um einen Magerdurchbruch durch die Zuführung von Sekundärluft zu verhindern. Andernfalls kommt es zu erhöhten Stickoxidemissionen. Darüber hinaus muss die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des zweiten Katalysators 24 auch die unverbrannten Abgaskomponenten oxidieren, welche nach einem Fettdurchbruch durch den ersten Katalysator 22 in den zweiten Katalysator 24 gelangen.Because ammonia NH3 on a three-way catalytically active coating of a catalyst 22 . 24 . 26 . 28 is oxidized at a superstoichiometric combustion air ratio to nitrogen oxides NO, care must be taken in the design of the exhaust aftertreatment system that the oxygen storage capacity OSC of the second catalyst 24 is sufficiently high to prevent lean breakdown by the supply of secondary air. Otherwise, it will lead to increased nitrogen oxide emissions. In addition, the oxygen storage capacity OSC of the second catalyst must be 24 also the unburned exhaust gas components oxidize, which after a fat breakthrough by the first catalyst 22 in the second catalyst 24 reach.

Bei einer kurzen Fettphase, bei welcher der Sauerstoffspeicher OSC des ersten Katalysators 22 nicht vollständig ausgeräumt wird, wird das Regenerationsluftgebläse 46 bei einem erkannten Lambdasprung zwar angesteuert, bei einem Wechsel auf einen stöchiometrischen Motorbetrieb aber wieder deaktiviert. Dabei wird das Sekundärluftventil 48 jedoch nicht geöffnet. Ein solcher Ablauf ist in 6 dargestellt.In a short fat phase, in which the oxygen storage OSC of the first catalyst 22 is not completely cleared, the regeneration air blower 46 Although activated in the event of a detected lambda jump, it is deactivated again when changing over to stoichiometric engine operation. This is the secondary air valve 48 but not open. Such a process is in 6 shown.

Als weitere Freigabe für das Verfahren wird die Temperatur des zweiten Katalysators 24 herangezogen. Diese wird durch ein Modell berechnet. Dabei kann beispielsweise auch das Temperatursignal eines Temperatursensors 58, welcher unmittelbar stromaufwärts des zweiten Katalysators verbaut ist, berücksichtigt werden. Die Temperatur des zweiten Katalysators 24 muss oberhalb einer Light-Off-Temperatur TLO für Ammoniak NH3 liegen, da sonst keine Konvertierung des Ammoniaks NH3 stattfindet. Diese Light-Off-Temperatur TLO liegt bei etwa 350°C.Another release for the process is the temperature of the second catalyst 24 used. This is calculated by a model. In this case, for example, the temperature signal of a temperature sensor 58 , which is installed immediately upstream of the second catalyst, are taken into account. The temperature of the second catalyst 24 must be above a light-off temperature T LO for ammonia NH3, otherwise no conversion of ammonia NH3 takes place. This light-off temperature T LO is about 350 ° C.

Alternativ kann die zweite Lambdasonde 56 auch unmittelbar stromabwärts des ersten Katalysators 22 und stromaufwärts der Einleitstelle 42 angeordnet werden. In diesem Fall kann die Öffnung des Sekundärluftventils 48 direkt mit dem Sondensprung an der zweiten Lambdasonde 56 eingeleitet werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des zweiten Katalysators 24 nicht überfüllt wird, da sonst ein Stickoxid-Durchbruch auftreten kann und somit erhöhte Stickoxid-Emissionen an die Umwelt emittiert werden. Die Öffnung des Sekundärluftventils 48 kann zeitlich verzögert werden, indem die Gaslaufzeit der Sekundärluft über die Mischstrecke 68 über ein Modell ermittelt wird.Alternatively, the second lambda probe 56 also immediately downstream of the first catalyst 22 and upstream of the discharge point 42 to be ordered. In this case, the opening of the secondary air valve 48 directly with the probe jump on the second lambda probe 56 be initiated. It is important to ensure that the oxygen storage capacity OSC of the second catalyst 24 is not overcrowded, otherwise a nitrogen oxide breakthrough can occur and thus increased nitrogen oxide emissions are emitted to the environment. The opening of the secondary air valve 48 can be delayed in time by the gas running time of the secondary air over the mixing section 68 is determined by a model.

Alternativ kann auch die Deaktivierung des Regenerationsluftsystems 40 beziehungsweise das Schließen des Sekundärluftventils 48 auch zeitlich oder modellgestützt erfolgen. Ziel dabei ist es, die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC des zweiten Katalysators 24 weder zu überfüllen noch vollständig zu entleeren.Alternatively, the deactivation of the regeneration air system 40 or the closing of the secondary air valve 48 also be carried out temporally or model-based. The goal here is the oxygen storage capacity OSC of the second catalyst 24 neither to overfill nor to empty completely.

In 5 ist ein erster Betriebszustand des Abgasnachbehandlungssystems dargestellt, bei dem eine Einblasung von Sekundärluft in die Abgasanlage 20 erfolgt. Dabei ist das Abgasluftverhältnis λ in drei Messpunkten in der Abgasanlage 20 im zeitlichen Verlauf dargestellt. Dabei befindet sich die erste Messposition λ1 stromaufwärts des ersten Katalysators 22, die zweite Messposition λ2 stromabwärts der Einleitstelle 42 und stromaufwärts des zweiten Katalysators 24 und die dritte Messposition λ3 stromabwärts des zweiten Katalysators 24. Zu einem Zeitpunkt A wird an der ersten Lambdasonde 54 stromaufwärts des ersten Katalysators 22 ein unterstöchiometrisches Abgas λ1 < 1 ermittelt. Dabei wird das Regenerationsluftgebläse 46 angesteuert, jedoch das Sekundärluftventil 48 noch nicht geöffnet. Zu einem Zeitpunkt B wird ein Fettdurchbruch durch den ersten Katalysator 22 an der zweiten Lambdasonde 56 stromaufwärts des zweiten Katalysators 24 detektiert, dabei wird das Sekundärluftventil 48 geöffnet und Sekundärluft in den Abgaskanal 70 eingeleitet. Erreicht die Sekundärluft die zweite Lambdasonde 56, so wird zu einem Zeitpunkt C das Sekundärluftventil 48 geschlossen.In 5 is shown a first operating state of the exhaust aftertreatment system, in which an injection of secondary air into the exhaust system 20 he follows. Here is the exhaust air ratio λ in three measuring points in the exhaust system 20 shown in chronological order. This is the first measuring position λ 1 upstream of the first catalyst 22 , the second measuring position λ 2 downstream of the discharge point 42 and upstream of the second catalyst 24 and the third measuring position λ 3 downstream of the second catalyst 24 , At a time A is at the first lambda probe 54 upstream of the first catalyst 22 a substoichiometric exhaust λ 1 <1 determined. This is the Regeneration air blower 46 activated, but the secondary air valve 48 is not yet open. At time B, fat break through the first catalyst 22 at the second lambda probe 56 upstream of the second catalyst 24 detected, while the secondary air valve 48 is opened and secondary air into the exhaust duct 70 initiated. If the secondary air reaches the second lambda probe 56 , so at a time C, the secondary air valve 48 is closed.

In 6 ist ein zweiter Betriebszustand des Abgasnachbehandlungssystems dargestellt, bei dem keine Einblasung von Sekundärluft erfolgt, da zwar zu einem Zeitpunkt A an der ersten Lambdasonde 54 ein unterstöchiometrisches Abgas erkannt wird, jedoch zu einem Zeitpunkt A' auf ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis umgeschaltet wird, bevor das Einbringen von Sekundärluft notwendig ist.In 6 is a second operating state of the exhaust aftertreatment system shown, in which no injection of secondary air takes place, although at a time A at the first lambda probe 54 a stoichiometric exhaust gas is detected, but at a time A ' is switched to a stoichiometric combustion air ratio before the introduction of secondary air is necessary.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
1212
Auslassoutlet
1414
Brennraumcombustion chamber
1616
Zündkerzespark plug
1818
Zylinderkopf cylinder head
2020
Abgasanlageexhaust system
2222
erster Katalysatorfirst catalyst
2424
zweiter Katalysatorsecond catalyst
2626
(erster) Drei-Wege-Katalysator(first) three-way catalyst
2828
Vier-Wege-Katalysator Four-way catalyst
3030
Abgasturboladerturbocharger
3232
Turbineturbine
3434
Partikelfilterparticulate Filter
3636
(zweiter) Drei-Wege-Katalysator(second) three-way catalyst
3838
(erster) Drucksensor (first) pressure sensor
4040
RegenerationsluftsystemRegeneration air system
4242
Einleitstelleinlet point
4444
(erste) Sekundärluftleitung(first) secondary air line
4646
RegenerationsluftgebläseRegeneration air blower
4848
(erstes) Sekundärluftventil (first) secondary air valve
5050
(zweite) Sekundärluftleitung(second) secondary air line
5252
(zweites) Sekundärluftventil(second) secondary air valve
5454
erste Lambdasonde / Führungssondefirst lambda probe / guide probe
5656
zweite Lambdasonde / Regelsondesecond lambda probe / control probe
5858
(erster) Temperatursensor (first) temperature sensor
6060
Steuergerätcontrol unit
6262
Signalleitungsignal line
6464
(zweiter) Temperatursensor(second) temperature sensor
6666
(zweiter) Drucksensor(second) pressure sensor
6868
Mischstrecke mixing section
7070
Abgaskanal exhaust duct
λλ
VerbrennungsluftverhältnisCombustion air ratio
λ1 λ 1
Abgasluftverhältnis im Abgaskanal stromaufwärts des ersten KatalysatorsExhaust gas air ratio in the exhaust duct upstream of the first catalyst
λ2 λ 2
Abgasluftverhältnis im Abgaskanal stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des zweiten KatalysatorsExhaust air ratio in the exhaust passage downstream of the first catalyst and upstream of the second catalyst
λ3 λ 3
Abgasluftverhältnis im Abgaskanal stromabwärts des zweiten Katalysators Exhaust air ratio in the exhaust passage downstream of the second catalyst
tt
ZeitTime
TT
Temperaturtemperature
TLO T LO
Light-Off-TemperaturLight-off temperature
TREG T REG
Regenerationstemperatur des PartikelfiltersRegeneration temperature of the particulate filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015212514 A1 [0005]DE 102015212514 A1 [0005]
  • EP 2233197 B1 [0006]EP 2233197 B1 [0006]

Claims (10)

Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) in dessen Abgasanlage (20) stromabwärts eines Auslasses (12) des Verbrennungsmotors (10) ein erster Katalysator (22) und stromabwärts des ersten Katalysators (22) ein zweiter Katalysator (24) angeordnet sind, wobei stromabwärts des ersten Katalysators (22) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) eine Einleitstelle (42) zum Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage (20) vorgesehen ist, wobei der zweite Katalysator (24) einen Sauerstoffspeicher (OSC) zur temporären Zwischenspeicherung von Sauerstoff aufweist, umfassend folgende Schritte: - Ermitteln des Abgasluftverhältnisses λ2 stromabwärts des ersten Katalysators (22) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24), - Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage (20) stromabwärts des ersten Katalysators (22) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24), wenn in der Abgasanlage stromabwärts des ersten Katalysators (22) ein unterstöchiometrisches Abgasluftverhältnis λ2 ermittelt wird, - Abschalten der Sekundärlufteinbringung, wenn in der Abgasanlage (20) stromaufwärts des ersten Katalysators (22) ein stöchiometrisches Abgas λ1 = 1 oder stromabwärts der Einleitstelle (42) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) eine Verschiebung des Abgasluftverhältnisses λ2 in Richtung mager detektiert wird.A method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine (10) in the exhaust system (20) downstream of an outlet (12) of the internal combustion engine (10) a first catalyst (22) and downstream of the first catalyst (22) a second catalyst (24) are arranged downstream of the first catalytic converter (22) and upstream of the second catalytic converter (24), a discharge point (42) for introducing secondary air into the exhaust system (20) is provided, the second catalytic converter (24) having an oxygen storage device (OSC) for temporary intermediate storage of oxygen comprising the steps of: determining the exhaust gas air ratio λ 2 downstream of the first catalytic converter (22) and upstream of the second catalytic converter (24), introducing secondary air into the exhaust gas system (20) downstream of the first catalytic converter (22) and upstream of the second catalytic converter (20); 24), when in the exhaust system downstream of the first catalyst (22) a substoichiometri ULTRASONIC exhaust air ratio λ 2 is determined, - switching off the secondary air introduction, if in the exhaust system (20) upstream of the first catalyst (22) a stoichiometric exhaust gas λ 1 = 1 or downstream of the introduction point (42) and upstream of the second catalyst (24) has a displacement the exhaust air ratio λ 2 is detected in the lean direction. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen von Sekundärluft durch ein Sekundärluftventil (48) erfolgt, wobei das Sekundärluftventil (48) geöffnet wird und ein Einleiten von Sekundärluft in die Abgasanlage (20) ermöglicht, wenn eine Verschiebung des Abgasluftverhältnisses λ2 in Richtung fett detektiert wird.Process for exhaust aftertreatment after Claim 1 , characterized in that the introduction of secondary air through a secondary air valve (48), wherein the secondary air valve (48) is opened and allows introduction of secondary air into the exhaust system (20) when a shift of the exhaust air ratio λ 2 is detected in the direction of rich , Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage (20) nur dann erfolgt, wenn der zweite Katalysator (24) eine Schwellentemperatur (TS) erreicht hat.Process for exhaust aftertreatment after Claim 1 or 2 , characterized in that the introduction of secondary air into the exhaust system (20) only takes place when the second catalyst (24) has reached a threshold temperature (T S ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellentemperatur (TS) oberhalb einer Light-Off-Temperatur (TLO) zur Konvertierung von Ammoniak (NH3) am zweiten Katalysator (24) liegt.Method according to Claim 3 , characterized in that the threshold temperature (T S ) above a light-off temperature (T LO ) for the conversion of ammonia (NH3) on the second catalyst (24). Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungszeit des Sekundärluftventils (48) in etwa der Dauer der Gaslaufzeit der Sekundärluft von einem Regenerationsluftgebläse (46) bis zum zweiten Katalysator (24) entspricht.Process for exhaust aftertreatment according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the opening time of the secondary air valve (48) corresponds approximately to the duration of the gas running time of the secondary air from a regeneration air blower (46) to the second catalyst (24). Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit einer Abgasanlage (20) welche an einen Auslass (12) des Verbrennungsmotors (10) angeschlossen ist, wobei in der Abgasanlage (20) stromabwärts des Auslasses (12) motornah ein erster Katalysator (22) und stromabwärts des ersten Katalysators (22) ein zweiter Katalysator (24) angeordnet ist, wobei stromabwärts des ersten Katalysators (22) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) eine Einleitstelle (42) für Sekundärluft vorgesehen ist, sowie mit einem Steuergerät (60) welches eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn ein maschinenlesbarer Programmcode auf diesem Steuergerät (60) ausgeführt wird.Exhaust after-treatment system for an internal combustion engine (10) having an exhaust system (20) which is connected to an outlet (12) of the internal combustion engine (10), wherein in the exhaust system (20) downstream of the outlet (12) close to the engine, a first catalyst (22) and downstream a second catalyst (24) is arranged in the first catalytic converter (22), wherein downstream of the first catalytic converter (22) and upstream of the second catalytic converter (24) a secondary air introduction point (42) is provided, as well as with a control device (60) is an inventive method for exhaust aftertreatment according to one of Claims 1 to 5 when a machine-readable program code is executed on this controller (60). Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (22) als Drei-Wege-Katalysator (26) und der zweite Katalysator (24) als Vier-Wege-Katalysator (28) ausgeführt sind.Exhaust after-treatment system according to Claim 6 , characterized in that the first catalyst (22) as a three-way catalyst (26) and the second catalyst (24) are designed as a four-way catalyst (28). Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem ein Regenerationsluftsystem (40) aufweist, welches ein Regenerationsluftgebläse (46) umfasst, welches über eine erste Sekundärluftleitung (44) mit der Einleitstelle (42) und über eine zweite Sekundärluftleitung (50) mit einem auslassseitigen Zylinderkopf (18) des Verbrennungsmotors (10) verbunden ist, wobei in der ersten Sekundärluftleitung (44) ein erstes Sekundärluftventil (48) und in der zweiten Sekundärluftleitung (50) ein zweites Sekundärluftventil (52) angeordnet sind.Exhaust after-treatment system according to Claim 6 or 7 characterized in that the exhaust aftertreatment system comprises a regeneration air system (40) comprising a regeneration air blower (46) having a first secondary air line (44) with the introduction point (42) and a second secondary air line (50) with an exhaust side cylinder head (18 ) of the internal combustion engine (10) is connected, wherein in the first secondary air line (44) a first secondary air valve (48) and in the second secondary air line (50) a second secondary air valve (52) are arranged. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des ersten Katalysators (22) eine erste Lambdasonde (54) und stromabwärts der Einleitstelle (42) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) eine zweite Lambdasonde angeordnet sind.Exhaust after-treatment system according to one of Claims 6 to 8th , characterized in that upstream of the first catalyst (22) a first lambda probe (54) and downstream of the introduction point (42) and upstream of the second catalyst (24) a second lambda probe are arranged. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitstelle (42) von einem Einlass des zweiten Katalysators (24) beabstandet ist, sodass sich stromabwärts der Einleitstelle (42) und stromaufwärts des zweiten Katalysators (24) eine Mischstrecke (68) zur Vermischung des Abgases mit der Frischluft aus dem Regenerationsluftsystem (40) ergibt, wobei die Mischstrecke (68) eine Länge von mindestens 30 cm aufweist.Exhaust after-treatment system according to one of Claims 6 to 9 characterized in that the point of introduction (42) is spaced from an inlet of the second catalyst (24) so that downstream of the inlet (42) and upstream of the second catalyst (24) is a mixing section (68) for mixing the exhaust with the fresh air from the regeneration air system (40), wherein the mixing section (68) has a length of at least 30 cm.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018218138A1 (en) * 2018-10-23 2020-04-23 Continental Automotive Gmbh Exhaust aftertreatment method and exhaust aftertreatment system
EP3680461A1 (en) * 2019-01-14 2020-07-15 Volkswagen Ag Regeneration air system for an exhaust aftertreatment system of a combustion engine and method for treating exhaust gases
DE102020215455A1 (en) 2020-12-08 2022-06-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for operating an exhaust aftertreatment system
DE102021205798A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and computing unit for operating an exhaust aftertreatment system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026359A1 (en) * 2000-05-27 2001-12-13 Volkswagen Ag Exhaust cleaning unit for remote-ignition internal combustion engine has two 3-way catalytic converters with turbo charger in between and controllable secondary air pump and regulating and measuring devices to reduce toxic emissions
DE102008059698A1 (en) * 2008-11-29 2010-06-02 Daimler Ag A method for operating a diesel engine with a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system
DE102011105601A1 (en) * 2010-06-30 2012-03-01 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) System and method for regenerating a particulate matter filter using a catalytic converter as a combustor
EP2233197B1 (en) 2009-03-25 2014-01-22 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Saddle-riding type vehicle
DE102015212514A1 (en) 2015-07-03 2017-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft A method for exhaust aftertreatment and apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine
DE102015219113A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Volkswagen Ag Method and device for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026359A1 (en) * 2000-05-27 2001-12-13 Volkswagen Ag Exhaust cleaning unit for remote-ignition internal combustion engine has two 3-way catalytic converters with turbo charger in between and controllable secondary air pump and regulating and measuring devices to reduce toxic emissions
DE102008059698A1 (en) * 2008-11-29 2010-06-02 Daimler Ag A method for operating a diesel engine with a nitrogen oxide storage catalyst having emission control system
EP2233197B1 (en) 2009-03-25 2014-01-22 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Saddle-riding type vehicle
DE102011105601A1 (en) * 2010-06-30 2012-03-01 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) System and method for regenerating a particulate matter filter using a catalytic converter as a combustor
DE102015212514A1 (en) 2015-07-03 2017-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft A method for exhaust aftertreatment and apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine
DE102015219113A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Volkswagen Ag Method and device for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018218138A1 (en) * 2018-10-23 2020-04-23 Continental Automotive Gmbh Exhaust aftertreatment method and exhaust aftertreatment system
DE102018218138B4 (en) 2018-10-23 2022-06-23 Vitesco Technologies GmbH Exhaust aftertreatment method and exhaust aftertreatment system
US11377994B2 (en) 2018-10-23 2022-07-05 Vitesco Technologies GmbH Method for exhaust gas aftertreatment, and exhaust gas aftertreatment system
EP3680461A1 (en) * 2019-01-14 2020-07-15 Volkswagen Ag Regeneration air system for an exhaust aftertreatment system of a combustion engine and method for treating exhaust gases
DE102019100752A1 (en) * 2019-01-14 2020-07-16 Volkswagen Ag Regeneration air system for an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine and method for exhaust gas aftertreatment
US11268421B2 (en) 2019-01-14 2022-03-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Regeneration air system for an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, and method for exhaust aftertreatment
DE102020215455A1 (en) 2020-12-08 2022-06-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for operating an exhaust aftertreatment system
DE102021205798A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and computing unit for operating an exhaust aftertreatment system

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