DE10235732B4 - Verfahren zur Erwärmung eines Katalysatorsystems - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Erwärmung eines Katalysatorsystems einer Verbrennungskraftmaschine im Niedriglastbereich, wobei das Katalysatorsystem sich in einem der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystem mit zumindest einem Katalysator befindet, unter Einbeziehung einer elektronischen Motorsteuerung mit vorzugsweise integrierter Steuereinheit, wobei zumindest zeitweise eine Abgastemperatur und/oder Katalysatortemperatur durch mindestens eine motorische Maßnahme angehoben wird, wobei die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme durchgeführt wird, wenn der Lastbereich des Motors im Leerlauf in einer Schichtbetriebsphase eine Motordrehzahl n < 0,25·nNenn und einen effektiven Mitteldruck von pme < 0,2·pme,mx aufweist und die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme eine Drosselung der Ansaugluft im Schichtbetrieb umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung eines Katalysatorsystems im Niedriglastbereich mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
  • Ein gemeinsames Problem praktisch aller Katalysatoren stellt die starke Temperaturabhängigkeit der Katalysatoraktivität dar. Insbesondere benötigt jeder Katalysator eine gewisse Mindesttemperatur, unterhalb derer praktisch keine Konvertierung und/oder adsorbierende Speicherung von Schadstoffen stattfindet. Charakteristische Kenngröße ist die so genannte Anspring- oder Lightoff-Temperatur, bei der der Katalysator einen Schadstoffumsatz von 50% leistet. Um nach einem Motorstart das Katalysatorsystem auf seine Arbeitstemperatur zu erwärmen, ist bekannt, in einer so genannten Warmlaufphase Maßnahmen zur Steigerung der Katalysatortemperatur durchzuführen. Beispielsweise wird bei Ottomotoren durch Verschlechterung eines Wirkungsgrades des Motors oder durch fetten Betrieb in Verbindung mit Sekundärluftzufuhr die Abgastemperatur und/oder ein chemischer Energiegehalt des Abgases erhöht und somit ein schnelles Überschreiten der Anspringtemperatur wenigstens eines Vorkatalysators erreicht. Nach Beendigung der Warmlaufphase werden üblicherweise keine temperatursteigernden Maßnahmen ergriffen, um die Schadstoffkonvertierung zu verbessern.
  • Häufig werden kleinvolumige Vorkatalysatoren an einer motornahen Position der Abgasanlage eingesetzt. Die Vorkatalysatoren erreichen wegen ihrer geringen thermischen Masse und ihrer motornahen Lage relativ schnell ihre Anspringtemperatur und überbrücken damit eine Zeitspanne, bis auch ein weiter stromab angeordneter, großvolumiger Hauptkatalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Problematisch sind jedoch Schwachlastbetriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Leerlaufphasen, bei denen bei allen Brennverfahren, besonders aber bei Dieselmotoren und direkteinspritzenden schichtladefähigen Ottomotoren, sehr niedrige Abgastemperaturen auftreten. Längeres Verharren in diesem Betriebsbereich führt zu einer Auskühlung des Katalysatorsystems, insbesondere des ersten Katalysators. Dies ist im Leerlauf und Schwachlastbetrieb nur ein geringes Problem, da üblicherweise hier die Schadstoffmassenströme und -konzentrationen klein sind und zudem hohe Verweilzeiten im Katalysator vorliegen, so dass selbst bei den niedrigen Temperaturen zumindest noch eine gewisse Schadstoffumsetzung sichergestellt ist. In einer nachfolgenden Beschleunigungsphase jedoch heizt das Katalysatorsystem infolge seiner thermischen Trägheit nicht schnell genug in seinen Arbeitstemperaturbereich auf. Bei den nunmehr wesentlich höheren Schadstoff- und Abgasmassenströmen können infolgedessen erhebliche Schadstoffdurchbrüche resultieren. Dieses Problem verstärkt sich noch mit zunehmender Betriebsdauer des Katalysatorsystems, da mit zunehmender Alterung der Katalysatoren eine Verschiebung der Arbeitstemperaturfenster in Richtung höherer Temperaturen stattfindet.
  • Fahrzeuge mit magerlauffähigen oder direkteinspritzenden, schichtladefähigen Ottomotoren können im unteren Lastbereich in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Dabei stellt der Schichtladebetrieb im Allgemeinen die verbrauchsgünstigste Betriebsart dar. Damit verbunden ist eine besonders niedrige Abgastemperatur, die in Schichtbetriebsphasen im untersten Lastbereich (n < 0,4·nNenn; pme < 0,2·pme,mx) die Lightoff-Temperatur eines zumindest ersten, dem Motor nachgeschalteten Katalysators rasch unterschreiten kann. Der vorstehend beschriebene Effekt der Katalysatorauskühlung im leerlaufnahen Betriebsbereich trifft somit auf diese Motoren in besonderer Weise zu.
  • Aus dem bekannten Stand der Technik (zum Beispiel DE 197 29 087 C2 ) ist entnehmbar, bei Unterschreiten von Abgas- und/oder Katalysator-Temperaturschwellwerten abgas- und/oder katalysatortemperatursteigernde Maßnahmen zu ergreifen. Dabei können Temperaturschwellen vorgegeben werden, die im Bereich einer Anspringtemperatur eines Katalysators oder um bis zu 100 K höher liegen, was bei direkteinspritzenden magerlauf- und schichtladefähigen Motoren in der Regel den Verbot des Schichtbetriebs zugunsten des ”heißeren” Homogenbetriebs bedeutet, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch erhöht.
  • EP 1 030 046 A2 betrifft ein Verfahren zum Katalysatorheizen bei einem direkteinspritzenden, schichtladefähigen Ottomotor. Dabei werden Katalysatorheizverfahren unterschieden, die nach einem Motorkaltstart durchgeführt werden und solche, die ein Katalysatorauskühlen während des Schichtladebetriebs verhindern sollen. Für das Katalysatorheizen im Schichtladebetrieb wird, wenn im Leerlauf die Kompressionseinspritzung durchgeführt wird und die Motordrehzahl, der effektive Mitteldruck sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreiten, ein gemäßigter Magerbetrieb mit Schichteinspritzung mit einem leicht mageren oder stöchiometrischen Gemisch durchgeführt. Dies erfolgt durch eine entsprechende Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine Verzögerung der Abkühlung des Katalysatorsystems, insbesondere eines ersten Katalysators, unter eine vorgebbare Temperaturminimalschwelle gestattet, so dass das Ergreifen von weiteren temperatursteigernden Maßnahmen, die den Kraftstoffverbrauch erhöhen, hinausgeschoben oder vermieden werden kann. Die auskühlungsverzögernd wirkenden Maßnahmen sollen dabei insbesondere den Kraftstoffmehrverbrauch senken und eine effektive Ausnutzung des günstigen Schichtbetriebs ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erwärmung eines Katalysatorsystems einer Verbrennungskraftmaschine im Niedriglastbereich, wobei das Katalysatorsystem sich in einem der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystem befindet und vorzugsweise mindestens einen Vorkatalysator und mindestens einen Hauptkatalysator umfasst, unter Einbeziehung einer elektronischen Motorsteuerung mit vorzugsweise integrierter Steuereinheit, wobei zumindest zeitweise eine Abgastemperatur und/oder Katalysatortemperatur durch mindestens eine motorische Maßnahme angehoben wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Verzögern der Auskühlung des Katalysatorsystems, insbesondere eines ersten Katalysators, eine erste temperatursteigernde Maßnahme stattfindet, wenn der Lastbereich des Motors im Leerlauf in der Schichtbetriebsphase eine Motordrehzahl n < 0,25·nNenn und einen effektiven Mitteldruck von pme < 0,2·pme,mx aufweist, wobei die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme eine Drosselung der Ansaugluft im Schichtbetrieb umfasst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht insbesondere für direkteinspritzende, schichtladefähige Ottomotoren somit vor, als eine erste Maßnahme zur Steigerung einer Abgas- und/oder Katalysatortemperatur eine Androsselung im Leerlauf, der üblicherweise im Schichtmodus betrieben wird, durchzuführen, wobei der Schichtbetrieb beibehalten wird. Insbesondere wird im Leerlauf der Saugrohrdruck auf einen Wert von 600 bis 700 mbar abgesenkt, vorzugsweise auf 640 bis 660 mbar, insbesondere auf 650 mbar. Es wurde überraschend festgestellt, dass diese Maßnahme zu einem Energieeintrag in der Abgasanlage im Beharrungszustand bei einer Katalysatortemperatur führt, die um 10 K bis 100 K von der vorgebbaren Temperaturschwelle abweicht, vorzugsweise zu Temperaturen, die um 10 K bis 50 K, besonders bevorzugt zirka 10 K bis 30 K unter (über) einer vorgebbaren Temperaturschwelle liegen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Überwachung der Katalysatortemperatur und die Durchführung der temperatursteigernden Maßnahme auf die Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine beschränkt werden, in denen die besonders niedrigen Abgastemperaturen vorliegen. Dies sind insbesondere Niedriglastphasen, etwa bei Motordrehzahlen unterhalb von 2000 min–1 und einem effektiven Mitteldruck (pme) von weniger als 1 bar, insbesondere unterhalb von 1000 min–1 bei weniger als 0,5 bar, oder auch Leerlaufphasen. Auf diese Weise wird insbesondere in temperaturkritischen Betriebssituationen das Katalysatorsystem auf einer Mindesttemperatur gehalten, welche bei den hohen Schadstoffmassenströmen der nachfolgenden Teil- oder Volllastphasen eine ausreichende Konvertierungsleistung des Katalysatorsystems sicherstellt.
  • Die Temperaturschwelle wird vorzugsweise derart festgelegt, dass eine Konvertierungsrate von mindestens 30%, vorzugsweise von mindestens 50% (dies entspricht der Anspring- oder Lightoff-Temperatur des mindestens einen Katalysators), gewährleistet wird. Bei sehr hohen Schadstoffrohemissionen der Verbrennungskraftmaschine oder bei besonders hohen Anforderungen an die Schadstoffkonvertierungsleistung kann die vorgebbare Mindestaktivität beziehungsweise die dieser entsprechende Temperaturschwelle auch höher liegen. Die Temperaturschwelle sollte vorzugsweise jedoch unterhalb einer Temperatur liegen, bei deren Überschreitung keine nennenswerte Aktivitätssteigerung zu erreichen ist, insbesondere sollte die geforderte Mindestaktivität eine Konvertierungsrate von 98% nicht überschreiten. Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird im Falle mehrerer Katalysatoren des Abgasnachbehandlungssystems für jeden Katalysator eine einer vorgebbaren Mindestaktivität dieses Katalysators entsprechende Temperaturschwelle bestimmt.
  • Zur Überwachung kann die aktuelle Katalysatortemperatur entweder mittels entsprechend angeordneter Temperatursensoren direkt gemessen werden oder in Abhängigkeit einer aktuellen Abgastemperatur bestimmt werden. Die Abgastemperatur ihrerseits kann wiederum mittels im Abgaskanal angeordneter Temperatursonden gemessen werden oder in Abhängigkeit aktueller Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Fahrzeuges modelliert werden. Hierfür können insbesondere eine Motorlast, eine Motordrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen werden. Wird die Katalysatortemperatur über den Umweg der Abgastemperatur ermittelt, kann es sinnvoll sein, statt der Mindesttemperatur des Katalysators eine dieser entsprechende Temperaturschwelle für die Abgastemperatur vorzugeben und diese erfindungsgemäß zu überwachen. Für jede vorgegebene Temperaturschwelle kann zudem eine eigene Zeitspanne vorgegeben werden, für die die Temperaturschwelle maximal unterschritten werden darf, ehe eine Maßnahme zur Steigerung der Abgas- und/oder Katalysatortemperatur eingeleitet wird. So kann beispielsweise für eine vor einem Vorkatalysator ermittelte Abgastemperatur eine Unterschreitung der Temperaturschwelle im Leerlauf für maximal 5 bis 25 s zugelassen werden, da infolge einer thermischen Trägheit der nachgeschalteten Katalysatoren diese nur mit einer erheblichen Zeitverzögerung auskühlen. Ferner ist denkbar, als Bedingung für die Einleitung einer temperatursteigernden Maßnahme die Unterschreitung der entsprechenden Temperaturschwelle an mehreren relevanten Stellen in der Abgasanlage vorzugeben.
  • Es wird sichergestellt, dass die vorgebbare Mindestaktivität wenigstens eines Katalysators des Katalysatorsystems nicht unterschritten wird. Somit wird während jeder Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere auch nach Beendigung einer nach einem Motorstart anschließenden Warmlaufphase, ein Durchbruch von Schadstoffen infolge einer Katalysatorauskühlung wirksam vermieden. Darüber hinaus gewährleistet das Verfahren eine kontinuierliche Anpassung der Temperatursteuerung an einen vorliegenden Alterungszustand des Katalysators, indem die untere, nicht zu unterschreitende Temperaturschwelle laufend entsprechend der aktuellen Katalysatoralterung neu festgelegt wird. Wenn eine Anspringtemperatur des Katalysators sich infolge seiner Alterung in Richtung höherer Temperaturen verschiebt, wird die Temperaturschwelle entsprechend verschoben.
  • Zusätzlich zu der Drosselung der Ansaugluft können weitere temperatursteigernde Maßnahmen durchgeführt werden. Als weitere temperatursteigernde Maßnahmen finden vorzugsweise motorische Maßnahmen Anwendung, die entweder zu einer Steigerung der Abgastemperatur und/oder zu einer Erhöhung eines Schadstoffanteils des Abgases führen. Gemäß der zweiten Alternative bewirkt dann eine bei der oxidativen Schadstoffkonvertierung am Katalysator frei werdende Reaktionswärme die gewünschte Katalysatorerwärmung.
  • Die in Frage kommenden weiteren temperatursteigernden Maßnahmen hängen von der Art der Verbrennungskraftmaschine ab. Im Falle fremdgezündeter Verbrennungskraftmaschinen (Ottomotoren) kann die weitere temperatursteigernde Maßnahme eine Verschiebung eines Zündwinkels in Richtung ”spät” (Spätzündung) umfassen und/oder eine Veränderung einer Abgasrückführrate und/oder eine Veränderung von Ventilsteuerzeiten von Ein- und/oder Auslassventilen und/oder eine Verstellung einer im Einlasskanal angeordneten Ladungsbewegungsklappe.
  • Verfügt die fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine über eine Kraftstoffdirekteinspritzung, kommt als temperatursteigernde Maßnahme zusätzlich eine Veränderung eines Einspritzzeitpunktes in Frage, eine Splittung einer Einspritzmenge in mehrere während eines Arbeitszyklus eingespritzte Kraftstoffanteile, eine Absenkung eines Lambdawertes in einem Schichtladebetrieb (”Anfettung”), eine Unterdrückung des Schichtladebetriebs zugunsten eines mageren oder stöchiometrischen Homogenbetriebs und/oder eine Unterdrückung des mageren Homogenbetriebs zugunsten des stöchiometrischen Homogenbetriebs. Handelt es sich bei der Verbrennungskraftmaschine auf der anderen Seite um eine (selbstzündende) Dieselbrennkraftmaschine, wird vorzugsweise eine Verschiebung eines Einspritzzeitpunktes, eine Veränderung der Abgasrückführrate, eine Drosselung der Ansaugluft und/oder eine Änderung der Ventilsteuerzeiten der Ein- und Auslassventile zur Anhebung der Katalysator- beziehungsweise Abgastemperatur durchgeführt.
  • Die Intensität der temperatursteigernden Maßnahme in Bezug auf ihre Heizwirkung wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Abweichung der ermittelten Katalysator- und/oder Abgastemperatur von der/den vorgegebenen Temperaturschwelle/n geregelt. Dies ist bei stufenlos oder engstufig beeinflussbaren Maßnahmen, wie zum Beispiel der Verstellung des Zündzeitpunktes oder der Abgasrückführrate, durch entsprechende Regelung problemlos möglich. Bei Maßnahmen hingegen, die in der Wahl zweier Schaltzustände bestehen, beispielsweise der Betriebsartenunterdrückung bei direkteinspritzenden Ottomotoren, erfolgt eine Intensitätsregelung der temperatursteigernden Maßnahme durch entsprechende Regelung der Dauer und Frequenz der in Intervallen zu- und abgeschalteten Maßnahme. Dies führt beispielsweise im Magerbetrieb zu einem Hin- und Herschalten zwischen Schichtbetrieb (mit üblicherweise niedrigen Abgastemperaturen) und Homogenbetrieb (mit wesentlich höheren Abgastemperaturen). Um ein ständiges Hin- und Herschalten zu unterdrücken, kann hier ferner vorgesehen sein, bei solchen Zwei-Zustandsmaßnahmen eine Mindestverweildauer für jeden Schaltzustand vorzugeben, beispielsweise mindestens 5 bis 60 s, insbesondere mindestens 10 bis 15 s.
  • Bei der Verbrennungskraftmaschine handelt es sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung um einen direkteinspritzenden fremdgezündeten Motor (Ottomotor), der vorzugsweise schichtladefähig ist. Ebenso kann die Erfindung aber auch zur Nachbehandlung von Abgasen von Dieselmotoren Verwendung finden.
  • Für das vorliegende Verfahren ist eine direkteinspritzende schichtladefähige fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine einsetzbar, die Katalysatoren aufweist, deren Edelmetallgehalt des mindestens einen Katalysators, insbesondere wenigstens eines Vorkatalysators, vorzugsweise aller eingesetzter Katalysatoren, höchstens 3,59 g/dm3 Katalysatorvolumen (100 g/ft3), vorzugsweise höchstens 2,87 g/dm3 (80 g/ft3), beträgt. Bekannte Katalysatorsysteme von direkteinspritzenden schichtladefähigen Ottomotoren weisen erheblich höhere Edelmetallgehalte auf, nämlich mindestens 3,95 g/dm3 (110 g/ft3), typischerweise mindestens 4,67 g/dm3 (130 g/ft3), um im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) mit thermisch ungeschädigten und schwefelfreien Katalysatoren und einem zeitlichen Schichtbetriebsanteil von mindestens 250 s eine HC-Emission von unter 0,07 g/km und eine NOX-Emission von unter 0,05 g/km einzuhalten. (Dabei wird hier ein Katalysator als schwefelfrei bezeichnet, der eine eingespeicherte Schwefelmasse unterhalb von 0,2 g/dm3 Katalysatorvolumen aufweist.) Diese hohen Edelmetallbeschickungen gemäß Stand der Technik wirken dem alterungsbedingten Anstieg der Lightoff-Temperatur entgegen. Durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei gealterten Abgasreinigungssystemen eine Eingrenzung des Arbeitstemperaturfensters auf den hochwirksamen Arbeitsbereich erzielt werden. So wurde beim Einsatz eines Katalysatorsystems mit einem erfindungsgemäß edelmetallreduzierten Vorkatalysator, der einer künstlichen Ofenalterung bei 1100°C über 4 Stunden in einer Atmosphäre mit 2% O2 und 10% H2O unterzogen wurde, und unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im NEFZ eine HC-Emission von 0,1 g/km und eine NOX-Emission von 0,08 g/km nicht überschritten. Durch die Absenkung des Edelmetallgehaltes in Kombination mit der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Einhaltung gesetzlicher Abgasgrenzwerte somit auf kostengünstigere Weise realisierbar.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen und anhand einer zugehörigen Zeichnung, die die Auskühlcharakteristik im Vorkatalysator gemäß erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik zeigt, näher erläutert.
  • Der Tabelle 1 kann das Ergebnis einer temperatursteigernden Maßnahme durch gedrosselten Schichtbetrieb SCH-gedr bei 650 mbar an einem direkteinspritzenden schichtladefähigen 1,6-Liter-Ottomotor im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik (Homogenbetrieb HOM und ungedrosselter Schichtbetrieb SCH) entnommen werden. Tabelle 1 Leerlauf-Betriebsparameter bei verschiedenen Betriebsarten (Messungen an einem 1,6 l Otto-DI-Motor auf dem Motorprüfstand) n = 750/min, pme = 0,25 bar
    Homogenbetrieb HOM Ungedrosselter Schichtbetrieb SCH Gedrosselter Schichtbetrieb SCH-gedr 650 mbar
    Verbrauch [l/h] 0,616 0,519 0,548
    HC-Rohemissionen [g/h] 25,03 56,45 42,98
    CO-Rohemissionen [g/h] 69 29,72 36,75
    NOx-Rohemissionen [g/h] 2,94 0,36 3,45
    Schwärzungszahl [–] 0 0,01 0,04
    Abgastemperatur vor Vorkat [°C] 250 168 201
    Lambda [–] 1,00 2,08 2,09
    AGR-Ventilstellung [%] 0 25,2 20,4
  • Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im aussetzerfreien Betrieb die Temperaturdifferenz zwischen ungedrosseltem Schichtbetrieb SCH und Homogenbetrieb HOM etwa halbiert. Ebenso tritt nur etwa der halbe Mehrverbrauch des homogen gegenüber dem Schichtbetrieb auf. Bei Anwendung des gedrosselten Schichtbetriebs SCH-gedr im Leerlauf gemäß vorliegender Erfindung kann der Zeitraum bis zum Umschalten in den Homogenbetrieb HOM im Vergleich zu einem ungedrosselten Schicht-Leerlaufbetrieb etwa verdoppelt werden. Tritt innerhalb dieses Zeitraumes eine erhöhte Lastanforderung zum Beispiel durch einen Anfahrvorgang auf, so kann auf den Homogenbetrieb HOM vollkommen verzichtet werden, mit entsprechendem Verbrauchsvorteil.
  • Die Figur zeigt die Auskühlcharakteristik im Vorkatalysator beim Übergang von einem Homogenbetrieb HOM in eine zirka 50-sekündige Leerlaufphase gemäß erfindungsgemäßem Verfahren im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik. Bei ungedrosseltem Schichtbetrieb SCH wird der Vorkatalysator sehr schnell ausgekühlt. Damit verbunden ist ein früher Übergang in den Homogenbetrieb HOM zur Sicherstellung einer ausreichenden Katalysatoraktivität beim nächsten Anfahrvorgang. Im gedrosselten Schichtbetrieb SCH-gedr (gemäß der Erfindung) verläuft die Auskühlung wesentlich langsamer und die „Beharrungstemperatur” unterschreitet die Lightoff-Temperatur – in diesem Beispiel 300°C – erst zu einem viel späteren Zeitpunkt (nach 26 s Leerlauf statt 9 s). Erfolgt ein Anfahrvorgang vor Unterschreiten der 300°C-Schwelle, so ist gar kein Umschalten in den Homogenbetrieb HOM erforderlich. Es kann somit Kraftstoff gespart werden.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • n
      Motordrehzahl
      pme
      effektiver Mitteldruck
      vfzg
      Geschwindigkeit Kraftfahrzeug
      SCH
      ungedrosselter Schichtbetrieb
      SCH-gedr
      gedrosselter Schichtbetrieb
      HOM
      Homogenbetrieb

Claims (9)

  1. Verfahren zur Erwärmung eines Katalysatorsystems einer Verbrennungskraftmaschine im Niedriglastbereich, wobei das Katalysatorsystem sich in einem der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten Abgasnachbehandlungssystem mit zumindest einem Katalysator befindet, unter Einbeziehung einer elektronischen Motorsteuerung mit vorzugsweise integrierter Steuereinheit, wobei zumindest zeitweise eine Abgastemperatur und/oder Katalysatortemperatur durch mindestens eine motorische Maßnahme angehoben wird, wobei die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme durchgeführt wird, wenn der Lastbereich des Motors im Leerlauf in einer Schichtbetriebsphase eine Motordrehzahl n < 0,25·nNenn und einen effektiven Mitteldruck von pme < 0,2·pme,mx aufweist und die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme eine Drosselung der Ansaugluft im Schichtbetrieb umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem zumindest einen Vorkatalysator und zumindest einen stromab angeordneten Hauptkatalysator umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine ein fremgezündeter Motor (Ottomotor) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine ein magerlauffähiger oder direkteinspritzender, schichtladefähiger Ottomotor ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme mindestens für einen Vorkatalysator nach Beendigung einer nach einem Motorstart anschließenden Warmlaufphase durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme in einer Leerlaufphase durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme bei einer Motordrehzahl (n) von höchstens 2000 min–1 bei einem effektiven Mitteldruck (pme) von höchstens 1 bar, insbesondere bei einer Motordrehzahl (n) von höchstens 1000 min–1 bei einem effektiven Mitteldruck (pme) von höchstens 0,5 bar durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine temperatursteigernde Maßnahme ferner eine Verschiebung eines Zündwinkels in Richtung ”spät”, eine Veränderung einer Abgasrückführrate, eine Veränderung von Ventilsteuerzeiten von Ein- und/oder Auslassventilen und/oder eine Verstellung einer Ladungsbewegungsklappe umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drosselung der Ansaugluft im Schichtbetrieb der Saugrohrdruck im Leerlauf auf einen Wert von 600 bis 700 mbar abgesenkt wird, vorzugsweise auf 640 bis 660 mbar.
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