EP1079079A2 - Method for controlling a diesel engine - Google Patents
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- EP1079079A2 EP1079079A2 EP00113356A EP00113356A EP1079079A2 EP 1079079 A2 EP1079079 A2 EP 1079079A2 EP 00113356 A EP00113356 A EP 00113356A EP 00113356 A EP00113356 A EP 00113356A EP 1079079 A2 EP1079079 A2 EP 1079079A2
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- F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a Diesel engine with a storage catalytic converter in its exhaust line is arranged with the features of the preamble of Claim 1.
- DE 197 50 226 C1 discloses a method of the type mentioned at the outset, in which a diesel engine, in whose exhaust tract a NO x storage catalytic converter is arranged, in an overstoichiometric operation (lean operation) and in a substoichiometric operation (rich operation ) can be operated.
- a diesel engine in whose exhaust tract a NO x storage catalytic converter is arranged, in an overstoichiometric operation (lean operation) and in a substoichiometric operation (rich operation ) can be operated.
- the NO x salts contained in its exhaust gases are stored in the NO x storage catalytic converter by adsorption.
- this adsorption mode or storage mode a large part of the nitrogen oxides emitted by the diesel engine can be removed from the exhaust gas.
- the diesel engine is switched to rich operation for a certain time, in which the unburned diesel fuel acts as a reducing agent for the NO x salts adsorbed in the NO x storage catalytic converter, which reduces the nitrogen oxides for desorption from the NO x storage catalytic converter , During this desorption operation or regeneration operation, the stored nitrogen oxides are removed from the NO x storage catalytic converter.
- SO x sulfur oxides
- SO x salts thermodynamically more stable and therefore have a higher chemical binding energy than the NO x salts (nitrates), with the result that a previously described regeneration process is sufficient to desorb the adsorbed nitrogen oxides, but not is sufficient to desorb the adsorbed sulfur oxides.
- the sulfur oxides accumulate in the NO x storage catalytic converter over time, as a result of which the storage capacity of the NO x storage catalytic converter for nitrogen oxides gradually decreases.
- the increasing accumulation of sulfur oxides in the NO x storage catalytic converter can lead to irreversible damage and is generally also referred to as Sulfur poisoning "of the NO x storage catalyst.
- the present invention addresses the problem an operating method of the type mentioned in that regard to design that salts, z. B. sulfates, the are thermodynamically more stable than nitrates from which Storage catalyst can be desorbed.
- the diesel engine in desalination mode permanently sub-stoichiometric, i.e. with ⁇ ⁇ 1, operated, then one between the diesel engine and the storage catalytic converter connected to the exhaust system Secondary air supply is switched on and off alternately.
- the secondary air supply is switched off, Storage catalyst then that of the diesel engine in the generated substoichiometric operation, reducing effect Exhaust gas available while on Secondary air supply of the supplied oxygen to the exhaust gas Storage catalyst gives the desired oxidizing effect.
- this points into the storage catalytic converter introduced exhaust gas-secondary air mixture superstoichiometric air-fuel ratio.
- the temperature in the storage catalytic converter is during the Desalination mode preferably at least 500 to 600 ° C to the To support desalination.
- the change is preferably made between reducing and oxidizing atmosphere in the Storage catalytic converter with a frequency of approximately 1 to 10 Hz instead of.
- a temperature increase can be caused, for example, by a late fuel post-injection can be achieved.
- the controller operates the diesel engine only after operation in the regeneration mode in the desalination mode, ie that desorption of salts with a relatively high chemical binding energy, such as. B. SO x , is only carried out if the salts with relatively low chemical binding energy, such as. B. NO x , have been desorbed from the storage catalyst. This procedure enables a particularly efficient desorption of the salts with a relatively high chemical binding energy.
- an exhaust gas turbocharger 1 draws in fresh air on its compressor inlet side in accordance with arrow a.
- another charging device for. B. a mechanical loader and / or a so-called
- the sucked-in fresh air flows through a heat exchanger 2, which serves as charge air cooler, at a correspondingly increased pressure, and reaches a throttle point 3 in an intake line 4 of a diesel engine 10.
- a throttle valve 5 is arranged, which via an actuator 6 can be actuated by an auxiliary actuator 7.
- the fresh air first passes through a suction pipe 16 and then reaches an air collection chamber 8, from where it is fed to the combustion areas of the diesel engine 10 via separate inlet ducts 9.
- Throttle valves 11 are arranged which, according to the exemplary embodiment, can be actuated by a servo-operated actuator 13 via a common actuator 12.
- Downstream of the diesel engine 10 are those during combustion Exhaust gases formed in an exhaust gas collection chamber 14 with a Exhaust gas recirculation line 15, which in the intake manifold 16, d. H. here after the throttle 3 and before the air collection chamber 8 in the Air intake line 4 opens.
- the exhaust gas recirculation line 15 upstream of the Throttle point 3 on the intake tract of the diesel engine 10 be connected.
- an exhaust gas recirculation valve 17 arranged via an actuator 18 by an auxiliary operator Actuator 19 is actuated.
- a heat exchanger 20 in heat exchange, so that optionally cooling of the recirculated exhaust gas is achieved can be.
- the turbine inlet cross-section and / or the turbine Exhaust gas volume flow flowing through is by means of a Actuator 21 changeable by an auxiliary operator Actuator 22 is actuated.
- a Actuator 21 changeable by an auxiliary operator Actuator 22 is actuated.
- After flowing through the Turbine of the exhaust gas turbocharger 1 is the exhaust gas according to the Arrow b fed to an exhaust gas purification device 28, which in Fig. 1 shown by a broken line Frame is marked and described in more detail below becomes.
- the diesel engine 10 is operated by an engine controller or Motor control 23 controlled or regulated, for which purpose this Lines with the corresponding units of the diesel engine 10 is connected. 1 is a line 24, for example shown, which the engine control with a Injection system 25 of the diesel engine 10 connects. Further Lines 34, 35, 36 and 37 connect the controller 23 to the Actuators 22, 13, 19 and 7.
- the exhaust gas purification device 28 has an adsorber or storage catalytic converter 29, which is preferably designed as a NO x storage catalytic converter. Furthermore, the exhaust gas purification device 28 comprises an oxidation catalytic converter 30 arranged upstream or downstream of the NO x storage catalytic converter 29.
- the two catalytic converters 29 and 30 are connected to one another by at least one possibly insulated pipe 31, which is, for example, air-gap or mat-insulated.
- a first ⁇ probe 32 is arranged in the exhaust line of the diesel engine 10, which is connected to the controller 23 via a corresponding signal line 33.
- a first temperature sensor 38 is arranged downstream of the storage catalytic converter 29 and is connected to the controller 23 via a signal line 39.
- a second ⁇ probe 40 and a second temperature sensor 41 are arranged upstream of the storage catalytic converter 29, which likewise communicate with the controller 23 in a corresponding manner.
- further ⁇ probes, not shown here, and temperature sensors can be accommodated in the exhaust line of the diesel engine 10.
- at least one NO x sensor 42 is provided, which communicates with the exhaust line downstream of the storage catalytic converter 29 and is also connected to the controller 23.
- a secondary air supply 43 can be provided be the fresh air via one to the exhaust line connected supply line 44 downstream of the diesel engine 10, here downstream of the turbocharger 1, and upstream of the Storage catalyst 29 introduces into the exhaust system.
- the amount of secondary air supplied is controllable Feed valve 45 adjustable, via a corresponding Control line 46 is connected to the engine control 23.
- the secondary air can, for example, from the pressure side of the Exhaust gas turbocharger 1 are branched.
- the Secondary air is available in another suitable way be put.
- the storage catalytic converter 29 can be equipped with a heating device 27 be equipped, which in Fig. 1 by one in the Storage catalyst symbolizes 29 integrated heating spiral is.
- control according to the invention works as follows:
- the controller 23 actuates the diesel engine 10 so that it is operated in a storage mode in which the diesel engine 10 operates in a stoichiometric manner. In such a lean operation, there is an excess of atmospheric oxygen for the combustion of the diesel fuel, so that ⁇ > 1 applies.
- the diesel engine 10 is operated in its storage mode with ⁇ values from 1.3 to 10, the change in the ⁇ value being able to be implemented by varying the amount of fuel injected.
- the exhaust gases of the diesel engine 10 are mainly salts with a relatively low chemical binding energy, usually NO x , and significantly fewer salts with a relatively high chemical binding energy, such as. B. SO x .
- both the NO x salts and the SO x salts are adsorbed by the storage catalytic converter 29.
- the storage capacity of the storage catalytic converter 29 decreases over time, so that the storage catalytic converter 29 must be regenerated.
- the point in time at which such a regeneration has to be carried out can be determined using computing models or, for example, using the NO x sensor 42.
- the controller 23 switches the actuation of the diesel engine 10 to a regeneration mode in which the diesel engine 10 works with a substoichiometric ratio of atmospheric oxygen and fuel.
- this Fat operation "cannot completely burn the injected fuel in the diesel engine 10, so that unburned fuel is still contained in the exhaust gas.
- the diesel engine 10 is operated in its regeneration mode, for example, with a ⁇ value of 0.85.
- the unburned fuel in Exhaust gas serves as a reducing agent, so that the exhaust gas supplied to the storage catalytic converter 29 has a reducing effect, and the nitrates stored in the storage catalytic converter 29 can be desorbed and transported away due to this reducing atmosphere Since the sulfates have a higher chemical binding energy than the nitrates, they are thermodynamically more stable, so that during the denitrification or denitration in the regeneration mode there is virtually no desorption of the SO x salts, which are occupied by the sulfates However, the surface of the storage catalytic converter 29 is no longer available for storing the nitrates.
- the controller 23 decides that desulfurization or desulfation of the NO x storage catalytic converter 29 must be carried out.
- the controller 23 Before such a desulfation, the controller 23 first a denitration by the operation of the Diesel engine 10 is switched to the regeneration mode.
- the controller 23 switches diesel engine operation either directly on one Desalination mode or initially back to storage mode and then to desalination mode.
- this Desalination mode is the storage catalytic converter 29 alternately reducing exhaust gas and oxidizing exhaust gas fed.
- the ⁇ values are always in fat mode in the desalination mode are greater than the ⁇ values in the rich mode of the Regeneration mode.
- the ⁇ values are in the Lean operation of the desalination mode is always less than the ⁇ values in lean mode of storage mode.
- To im Storage catalytic converter 29 can increase the temperature for example, the heating coil 27 can be activated.
- it is possible through a targeted late post-injection of Fuel an increase in temperature in the exhaust system, to generate in particular in the storage catalytic converter 29.
- the alternating one Alternation between oxidizing exhaust gas and reducing acting exhaust gas can be achieved in that the diesel engine 10 is operated permanently in the desalination mode, where alternately the secondary air supply 43 is switched on and is switched off. With secondary air supply switched on 43 is then so much atmospheric oxygen in the rich exhaust gas initiated that upstream of the storage catalyst 29th gives a lean exhaust gas composition.
- This alternating reducing and oxidizing atmosphere at an overall elevated temperature in the storage catalytic converter 29 makes it possible to reduce the salts in the reduction phases and to oxidize them in the oxidation phases. Harmful secondary emissions, such as B. H 2 S can be avoided. It is clear that the storage catalytic converter 29 also has an oxidation and reduction function or reducing and oxidizing properties to some extent in order to implement the above-described reduction and oxidation processes.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors, in dessen Abgasstrang ein Speicherkatalysator angeordnet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating a Diesel engine with a storage catalytic converter in its exhaust line is arranged with the features of the preamble of Claim 1.
Aus der DE 197 50 226 C1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Dieselmotor, in dessen Abgasstrang ein NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist, in einem überstöchiometrischen Betrieb (Mager-Betrieb) und in einem unterstöchiometrischen Betrieb (Fett-Betrieb) betrieben werden kann. Im Mager-Betrieb des Dieselmotors werden die in seinen Abgasen enthaltenen NOx-Salze im NOx-Speicherkatalysator durch Adsorption gespeichert. In diesem Adsorptionsbetrieb oder Speicherbetrieb kann ein Großteil der vom Dieselmotor emittierten Stickoxide aus dem Abgas entfernt werden. Zur Aufrechterhaltung der Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators ist es erforderlich, die gespeicherten Stickoxide wieder aus dem NOx-Speicherkatalysator zu entfernen. Zu diesem Zweck wird der Dieselmotor für eine bestimmte Zeit auf den Fett-Betrieb umgeschaltet, in dem der unverbrannte Dieselkraftstoff als Reduktionsmittel für die im NOx-Speicherkatalysator adsorbierten NOx-Salze wirkt, das die Stickoxide zur Desorption aus dem NOx-Speicherkatalysator reduziert. Während dieses Desorptionsbetriebs oder Regenerationsbetriebs werden die gespeicherten Stickoxide aus dem NOx-Speicherkatalysator entfernt.DE 197 50 226 C1 discloses a method of the type mentioned at the outset, in which a diesel engine, in whose exhaust tract a NO x storage catalytic converter is arranged, in an overstoichiometric operation (lean operation) and in a substoichiometric operation (rich operation ) can be operated. In the lean operation of the diesel engine, the NO x salts contained in its exhaust gases are stored in the NO x storage catalytic converter by adsorption. In this adsorption mode or storage mode, a large part of the nitrogen oxides emitted by the diesel engine can be removed from the exhaust gas. To maintain the storage capacity of the NO x storage catalytic converter, it is necessary to remove the stored nitrogen oxides from the NO x storage catalytic converter again. For this purpose, the diesel engine is switched to rich operation for a certain time, in which the unburned diesel fuel acts as a reducing agent for the NO x salts adsorbed in the NO x storage catalytic converter, which reduces the nitrogen oxides for desorption from the NO x storage catalytic converter , During this desorption operation or regeneration operation, the stored nitrogen oxides are removed from the NO x storage catalytic converter.
Bei schwefelhaltigen Dieselkraftstoffen kommt es während des Mager-Betriebs des Dieselmotors neben der erwünschten Adsorption von Stickoxiden auch zu einer unerwünschten Adsorption von im Abgas enthaltenen Schwefeloxiden (SOx). Diese Schwefeloxide entstehen durch Verbrennung von im Dieselkraftstoff vorhandenen schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffen und werden im Speicherkatalysator als SOx-Salze, insbesondere als Sulfat, gespeichert. Diese SOx-Salze (Sulfate) sind jedoch thermodynamisch stabiler und weisen daher eine höhere chemische Bindungsenergie auf als die NOx-Salze (Nitrate), mit der Folge, daß ein zuvor beschriebener Regenerationsvorgang zwar ausreicht, die adsorbierten Stickoxide zu desorbieren, jedoch nicht dazu ausreicht, die adsorbierten Schwefeloxide zu desorbieren. Auf diese Weise kommt es im Laufe der Zeit zu einer Anreicherung der Schwefeloxide im NOx-Speicherkatalysator, durch die die Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators für Stickoxide allmählich abnimmt. Die zunehmende Anreicherung von Schwefeloxiden im NOx-Speicherkatalysator kann bei diesem zu einer irreversiblen Schädigung führen und wird im allgemeinen auch als Schwefelvergiftung" des NOx-Speicherkatalysators bezeichnet.In the case of sulfur-containing diesel fuels, during the lean operation of the diesel engine, in addition to the desired adsorption of nitrogen oxides, there is also an undesired adsorption of sulfur oxides (SO x ) contained in the exhaust gas. These sulfur oxides arise from the combustion of sulfur-containing hydrocarbons present in the diesel fuel and are stored in the storage catalytic converter as SO x salts, in particular as sulfate. However, these SO x salts (sulfates) are thermodynamically more stable and therefore have a higher chemical binding energy than the NO x salts (nitrates), with the result that a previously described regeneration process is sufficient to desorb the adsorbed nitrogen oxides, but not is sufficient to desorb the adsorbed sulfur oxides. In this way, the sulfur oxides accumulate in the NO x storage catalytic converter over time, as a result of which the storage capacity of the NO x storage catalytic converter for nitrogen oxides gradually decreases. The increasing accumulation of sulfur oxides in the NO x storage catalytic converter can lead to irreversible damage and is generally also referred to as Sulfur poisoning "of the NO x storage catalyst.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß auch Salze, z. B. Sulfate, die thermodynamisch stabiler sind als Nitrate, aus dem Speicherkatalysator desorbiert werden können.The present invention addresses the problem an operating method of the type mentioned in that regard to design that salts, z. B. sulfates, the are thermodynamically more stable than nitrates from which Storage catalyst can be desorbed.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erhöhte Temperatur ist es in Verbindung mit einem reduzierend wirkenden Abgas möglich, Salze mit relativ hoher chemischer Bindungsenergie, wie z. B. SOx, aus dem Speicherkatalysator zu desorbieren. Durch das oxidierend wirkende Abgas kann dann das desorbierte Salz oxidiert werden, so daß einerseits eine erneute Adsorption im Speicherkatalysator verhindert und andererseits die Ausbildung schädlicher Sekundärprodukte, wie z. B. H2S, vermieden werden kann. Es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe des erfindungsgemäß durchgeführten Entsalzungsmodus eine effiziente Desulfatisierung eines NOx-Speicherkatalysators durchführbar ist, so daß eine Schwefelvergiftung des NOx-Speicherkatalysators verhindert werden kann.This problem is solved according to the invention by a method with the features of claim 1. Due to the increased temperature, in conjunction with a reducing exhaust gas, it is possible to use salts with a relatively high chemical binding energy, such as. B. SO x to desorb from the storage catalyst. The desorbed salt can then be oxidized by the oxidizing exhaust gas, so that, on the one hand, re-adsorption in the storage catalytic converter is prevented and, on the other hand, the formation of harmful secondary products, such as, for. B. H 2 S can be avoided. It has been found that an effective desulfating a NO x storage catalytic converter is carried out with the aid of the present invention carried out desalination mode so that sulfur poisoning of the NO x storage catalytic converter can be prevented.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform wird dadurch gebildet, daß der Dieselmotor im Entsalzungsmodus abwechselnd überstöchiometrisch, d. h. mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ>1, und unterstöchiometrisch, d. h. mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ<1 betrieben wird. Durch den überstöchiometrischen Betrieb wird das oxidierend wirkende Abgas erzeugt, während der unterstöchiometrische Betrieb das reduzierend wirkendes Abgas verursacht.This makes a particularly expedient embodiment formed that the diesel engine alternately in the desalination mode superstoichiometric, d. H. with an air-fuel ratio λ> 1, and substoichiometric, i.e. H. with an air-fuel ratio λ <1 is operated. By the The stoichiometric operation becomes oxidizing Exhaust gas generates, while the substoichiometric operation reducing exhaust gas causes.
Alternativ zur vorgenannten Weiterbildung kann der Dieselmotor im Entsalzungsmodus permanent unterstöchiometrisch, also mit λ<1, betrieben werden, wobei dann eine zwischen dem Dieselmotor und dem Speicherkatalysator an den Abgasstrang angeschlossene Sekundärluftzuführung abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Bei ausgeschalteter Sekundärluftzuführung steht im Speicherkatalysator dann das vom Dieselmotor im unterstöchiometrischen Betrieb erzeugte, reduzierend wirkende Abgas zur Verfügung, während bei eingeschalteter Sekundärluftzuführung der zugeführte Sauerstoff dem Abgas im Speicherkatalysator die erwünschte oxidierende Wirkung gibt. Insbesondere weist dann das in den Speicherkatalysator eingeleitete Abgas-Sekundärluft-Gemisch ein überstöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf.As an alternative to the aforementioned development, the diesel engine in desalination mode permanently sub-stoichiometric, i.e. with λ <1, operated, then one between the diesel engine and the storage catalytic converter connected to the exhaust system Secondary air supply is switched on and off alternately. When the secondary air supply is switched off, Storage catalyst then that of the diesel engine in the generated substoichiometric operation, reducing effect Exhaust gas available while on Secondary air supply of the supplied oxygen to the exhaust gas Storage catalyst gives the desired oxidizing effect. In particular, this then points into the storage catalytic converter introduced exhaust gas-secondary air mixture superstoichiometric air-fuel ratio.
Als besonders vorteilhaft hat sich bei einem Dieselmotor, der im Speichermodus überstöchiometrisch mit λ-Werten > 1 betrieben wird, eine Ausführungsform herausgestellt, bei der die λ-Werte im Entsalzungsmodus stets kleiner sind als im Speichermodus. Ein mager betriebener Dieselmotor arbeitet üblicherweise mit λ-Werten von 1,3 bis 10. Im Unterschied dazu bewirkt die erfindungsgemäße Steuerung im Entsalzungsmodus einen Betrieb mit λ-Werten < 1,3. Vorzugsweise arbeitet der erfindungsgemäß ausgestaltete Dieselmotor im Entsalzungsmodus mit λ-Werten < 1,1, insbesondere ≤ 1,05, z.B. λ = 1,03.Has been particularly advantageous in a diesel engine that operated in stoichiometric storage mode with λ values> 1 an embodiment is highlighted in which the λ values are always smaller in desalination mode than in storage mode. A lean diesel engine usually works with λ values from 1.3 to 10. In contrast, the control according to the invention in desalination mode with λ values <1.3. It preferably works according to the invention designed diesel engine in desalination mode with λ values < 1.1, in particular ≤ 1.05, e.g. λ = 1.03.
Bei einem Dieselmotor, der im Regenerationsmodus unterstöchiometrisch, d. h. mit λ < 1, betrieben wird, betätigt die erfindungsgemäße Steuerung den Dieselmotor im Entsalzungsmodus so, daß die λ-Werte stets größer sind als im Regenerationsmodus des Dieselmotors. Zur Denitratisierung arbeiten herkömmliche Dieselmotoren im Regenerationsbetrieb mit λ-Werten von 0,75 bis 0,85. Im Unterschied dazu betätigt die erfindungsgemäße Steuerung den Dieselmotor so, daß dieser im Entsalzungsmodus λ-Werte aufweist, die stets größer sind als 0,85. Vorzugsweise arbeitet der erfindungsgemäß betätigte Dieselmotor im Entsalzungsmodus mit λ-Werten ≥ 0,88, insbesondere mit λ ≥ 0,9, z.B. λ = 0,97.For a diesel engine that is in regeneration mode substoichiometric, d. H. operated with λ <1, operated the control system according to the diesel engine Desalination mode so that the λ values are always larger than in Regeneration mode of the diesel engine. For denitration conventional diesel engines work in regeneration mode with λ values from 0.75 to 0.85. In contrast to this actuated the control according to the invention the diesel engine so that this in the desalination mode has λ values that are always greater than 0.85. The one operated according to the invention preferably works Diesel engine in desalination mode with λ values ≥ 0.88, especially with λ ≥ 0.9, e.g. λ = 0.97.
Wenn die erfindungsgemäße Steuerung den Dieselmotor im Entsalzungsmodus betreibt, erfolgt somit vorzugsweise ein permanenter Wechsel von Betriebsphasen mit etwa λ = 1,05 und etwa λ = 0,95. Es hat sich gezeigt, daß ein derartiger Betrieb mit λ-Sprüngen um den stöchiometrischen Betriebspunkt (λ=1) besonders vorteilhaft ist für die Durchführung einer Entsalzung, insbesondere einer Desulfatisierung.If the control according to the invention in the diesel engine Desalination mode is therefore preferably a permanent change of operating phases with about λ = 1.05 and about λ = 0.95. It has been shown that such an operation with λ jumps around the stoichiometric operating point (λ = 1) is particularly advantageous for carrying out a Desalination, especially desulfation.
Die Temperatur im Speicherkatalysator beträgt während des Entsalzungsmodus vorzugsweise mindestens 500 bis 600°C, um die Entsalzung zu unterstützen. Vorzugsweise findet der Wechsel zwischen reduzierender und oxidierender Atmosphäre im Speicherkatalysator mit einer Frequenz von etwa 1 bis 10 Hz statt. Eine Temperaturerhöhung kann beispielsweise durch eine späte Kraftstoff-Nacheinspritzung erreicht werden.The temperature in the storage catalytic converter is during the Desalination mode preferably at least 500 to 600 ° C to the To support desalination. The change is preferably made between reducing and oxidizing atmosphere in the Storage catalytic converter with a frequency of approximately 1 to 10 Hz instead of. A temperature increase can be caused, for example, by a late fuel post-injection can be achieved.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Steuerung den Dieselmotor nur im Anschluß an einen Betrieb im Regenerationsmodus im Entsalzungsmodus betreibt, d. h., daß eine Desorption von Salzen mit relativ hoher chemischer Bindungsenergie, wie z. B. SOx, erst dann durchgeführt wird, wenn zuvor die Salze mit relativ niedriger chemischer Bindungsenergie, wie z. B. NOx, aus dem Speicherkatalysator desorbiert worden sind. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders effiziente Desorption der Salze mit relativ hoher chemischer Bindungsenergie.It is particularly advantageous if the controller operates the diesel engine only after operation in the regeneration mode in the desalination mode, ie that desorption of salts with a relatively high chemical binding energy, such as. B. SO x , is only carried out if the salts with relatively low chemical binding energy, such as. B. NO x , have been desorbed from the storage catalyst. This procedure enables a particularly efficient desorption of the salts with a relatively high chemical binding energy.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention Procedures result from the subclaims, from the Drawing and from the associated figure description based on the drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmalen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the features to be explained below not only in the combination given in each case, but also in others Combinations or alone can be used without the To leave the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Entsprechend Fig. 1 saugt ein Abgasturbolader 1 auf seiner
Verdichtereintrittsseite Frischluft entsprechend dem Pfeil a
an. Anstelle eines Abgasturboladers 1 kann auch eine andere
Aufladeeinrichtung, z. B. ein mechanischer Lader und/oder ein
sogenannter
Stromab des Dieselmotors 10 werden die während der Verbrennung
gebildeten Abgase in einer Abgassammelkammer 14 mit einer
Abgasrückführungsleitung 15, die im Saugrohr 16, d. h. hier
nach der Drosselstelle 3 und vor der Luftsammelkammer 8 in der
Luftansaugleitung 4 mündet. Bei einer anderen Ausführungsform
kann die Abgasrückführungsleitung 15 auch stromauf der
Drosselstelle 3 an den Ansaugtrakt des Dieselmotors 10
angeschlossen sein.Downstream of the
Im Mündungsbereich der Abgasrückführungsleitung 15 ist im
Saugrohr 16 ein Abgasrückführungsventil 17 angeordnet, das
über ein Stellglied 18 von einem hilfskraftbetätigten
Stellantrieb 19 betätigbar ist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel steht die Abgasrückführungsleitung 15 mit
einem Wärmetauscher 20 im Wärmeaustausch, so daß
gegebenenfalls eine Kühlung des rückgeführten Abgases erreicht
werden kann.In the mouth of the exhaust
Der Turbineneintrittsquerschnitt und/oder der die Turbine
durchströmende Abgasvolumenstrom ist mit Hilfe eines
Stellglieds 21 veränderbar, das von einem hilfskraftbetätigten
Stellantrieb 22 betätigbar ist. Nach dem Durchströmen der
Turbine des Abgasturboladers 1 wird das Abgas entsprechend dem
Pfeil b einer Abgasreinigungseinrichtung 28 zugeleitet, die in
Fig. 1 durch einen mit unterbrochenen Linien dargestellten
Rahmen gekennzeichnet ist und weiter unten genauer beschrieben
wird. The turbine inlet cross-section and / or the turbine
Exhaust gas volume flow flowing through is by means of a
Der Dieselmotor 10 wird von einer Motorsteuerung oder
Motorregelung 23 gesteuert bzw. geregelt, wozu diese über
Leitungen mit den entsprechenden Aggregaten des Dieselmotors
10 verbunden ist. Beispielsweise ist in Fig. 1 eine Leitung 24
dargestellt, welche die Motorsteuerung mit einer
Einspritzanlage 25 des Dieselmotors 10 verbindet. Weitere
Leitungen 34, 35, 36 und 37 verbinden die Steuerung 23 mit den
Stellantrieben 22, 13, 19 und 7.The
Die Abgasreinigungseinrichtung 28 weist einen Adsorber- bzw.
Speicherkatalysator 29 auf, der vorzugsweise als NOx-Speicherkatalysator
ausgebildet ist. Des weiteren umfaßt die
Abgasreinigungseinrichtung 28 einen stromauf oder stromab des
NOx-Speicherkatalysators 29 angeordneten Oxidationskatalysator
30. Die beiden Katalysatoren 29 und 30 sind durch wenigstens
ein unter Umständen wärmeisoliertes Rohr 31 miteinander
verbunden, das beispielsweise luftspalt- oder mattenisoliert
ist. Stromab des Speicherkatalysators 29 ist eine erste λ-Sonde
32 im Abgasstrang des Dieselmotors 10 angeordnet, die über
eine entsprechende Signalleitung 33 mit der Steuerung 23
verbunden ist. Des weiteren ist stromab des
Speicherkatalysators 29 ein erster Temperatursensor 38
angeordnet, der über eine Signalleitung 39 an die Steuerung 23
angeschlossen ist. Außerdem ist stromauf des
Speicherkatalysators 29 eine zweite λ-Sonde 40 sowie ein
zweiter Temperatursensor 41 angeordnet, die ebenfalls in
entsprechender Weise mit der Steuerung 23 kommunizieren.
Zusätzlich können weitere, hier nicht dargestellte λ-Sonden und
Temperatursensoren im Abgasstrang des Dieselmotors 10
untergebracht sein. Außerdem ist wenigstens ein NOx-Sensor 42
vorgesehen, der hier stromab des Speicherkatalysators 29 mit
dem Abgasstrang kommuniziert und ebenfalls mit der Steuerung
23 verbunden ist.The exhaust
Des weiteren kann eine Sekundärluftzuführung 43 vorgesehen
sein, die Frischluft über eine an den Abgasstrang
angeschlossene Zuführungsleitung 44 stromab des Dieselmotors
10, hier stromab des Turboladers 1, und stromauf des
Speicherkatalysators 29 in den Abgasstrang einleitet. Die
Menge der zugeführten Sekundärluft ist über ein steuerbares
Zuführungsventil 45 einstellbar, das über eine entsprechende
Steuerleitung 46 an die Motorsteuerung 23 angeschlossen ist.
Die Sekundärluft kann beispielsweise von der Druckseite des
Abgasturboladers 1 abgezweigt werden. Ebenso kann die
Sekundärluft auf eine andere geeignete Weise zur Verfügung
gestellt werden.Furthermore, a
Der Speicherkatalysator 29 kann mit einer Heizeinrichtung 27
ausgestattet sein, die in Fig. 1 durch eine in den
Speicherkatalysator 29 integrierte Heizspirale symbolisiert
ist.The storage
Die erfindungsgernäße Steuerung arbeitet wie folgt:The control according to the invention works as follows:
Für einen normalen Betrieb des Dieselmotors 10 betätigt die
Steuerung 23 den Dieselmotor 10 so, daß er in einem
Speichermodus betrieben wird, in dem der Dieselmotor 10
überstöchiometrisch arbeitet. In einem derartigen Mager-Betrieb
herrscht somit für die Verbrennung des
Dieselkraftstoffs ein Überschuß an Luftsauerstoff, so daß λ>1
gilt. Der Dieselmotor 10 wird in seinem Speichermodus mit λ-Werten
von 1,3 bis 10 betrieben, wobei die Veränderung des λ-Werts
durch Variieren der eingespritzten Kraftstoffmenge
realisiert werden kann. In den Abgasen des Dieselmotors 10
sind hauptsächlich Salze mit relativ niedriger chemischer
Bindungsenergie, in der Regel NOx, sowie deutlich weniger Salze
mit relativ hoher chemischer Bindungsenergie, wie z. B. SOx.
Beim Durchströmen des NOx-Speicherkatalysators 29 werden sowohl
die NOx-Salze als auch die SOx-Salze vom Speicherkatalysator 29
adsorbiert. Im Laufe der Zeit läßt die Speicherkapazität des
Speicherkatalysators 29 nach, so daß eine Regeneration des
Speicherkatalysators 29 durchgeführt werden muß. Der
Zeitpunkt, zu dem eine derartige Regeneration durchgeführt
werden muß, kann mittels Rechenmodellen oder beispielsweise
mit Hilfe des NOx-Sensors 42 bestimmt werden.For normal operation of the
Zur Durchführung einer Regeneration schaltet die Steuerung 23
die Betätigung des Dieselmotors 10 auf einen
Regenerationsmodus um, in dem der Dieselmotor 10 mit einem
unterstöchiometrischen Verhältnis von Luftsauerstoff und
Kraftstoff arbeitet. In diesem
Vor einer solchen Desulfatisierung veranlaßt die Steuerung 23
zunächst eine Denitratisierung, indem der Betrieb des
Dieselmotors 10 auf den Regenerationsmodus umgeschaltet wird. Before such a desulfation, the controller 23
first a denitration by the operation of the
Nach Beendigung der Denitratisierung schaltet die Steuerung 23
den Dieselmotorbetrieb entweder direkt auf einen
Entsalzungsmodus oder zunächst wieder auf den Speichermodus
und anschließend auf den Entsalzungsmodus um. In diesem
Entsalzungsmodus wird dem Speicherkatalysator 29 abwechselnd
reduzierend wirkendes Abgas und oxidierend wirkendes Abgas
zugeführt.After the denitration has ended, the controller 23 switches
diesel engine operation either directly on one
Desalination mode or initially back to storage mode
and then to desalination mode. In this
Desalination mode is the storage
In einer ersten Alternative erfolgt dieser alternierende
Wechsel zwischen Reduktion und Oxidation dadurch, daß ständig
zwischen einem Mager-Betrieb und einem Fett-Betrieb des
Dieselmotors 10 umgeschaltet wird. Hierbei ist zu beachten,
daß die λ-Werte im Fett-Betrieb des Entsalzungsmodus stets
größer sind als die λ-Werte im Fett-Betrieb des
Regenerationsmodus. Beispielsweise wird der Dieselmotor 10 in
einer Fett-Betriebsphase des Entsalzungsmodus mit λ=0,88 oder
0,90 oder 0,97 betrieben. Des weiteren sind die λ-Werte im
Mager-Betrieb des Entsalzungsmodus stets kleiner als die λ-Werte
im Mager-Betrieb des Speichermodus. Beispielsweise
arbeitet der Dieselmotor 10 in den Mager-Betriebsphasen des
Entsalzungsmodus mit λ=1,1 oder 1,05 oder 1,03. Um im
Speicherkatalysator 29 die Temperatur zu erhöhen, kann
beispielsweise die Heizspirale 27 aktiviert werden. Ebenso ist
es möglich, durch eine gezielte späte Nacheinspritzung von
Kraftstoff eine Temperaturerhöhung im Abgasstrang,
insbesondere im Speicherkatalysator 29, zu erzeugen.In a first alternative, this alternates
Alternation between reduction and oxidation in that constantly
between a lean operation and a rich operation of the
Entsprechend einer zweiten Alternative kann der alternierende
Wechsel zwischen oxidierend wirkendem Abgas und reduzierend
wirkendem Abgas dadurch erreicht werden, daß der Dieselmotor
10 im Entsalzungsmodus permanent fett betrieben wird, wobei
abwechselnd die Sekundärluftzuführung 43 eingeschaltet und
abgeschaltet wird. Bei eingeschalteter Sekundärluftzuführung
43 wird dann so viel Luftsauerstoff in das fette Abgas
eingeleitet, daß sich stromauf des Speicherkatalysators 29
eine magere Abgaszusammensetzung ergibt. According to a second alternative, the alternating one
Alternation between oxidizing exhaust gas and reducing
acting exhaust gas can be achieved in that the
Durch diese abwechselnd reduzierend und oxidierend wirkende
Atmosphäre bei insgesamt erhöhter Temperatur im
Speicherkatalysator 29 gelingt es, in den Reduktionsphasen die
Salze zu reduzieren und in den Oxidationsphasen zu oxidieren.
Schädliche Sekundäremissionen, wie z. B. H2S, können dadurch
vermieden werden. Es ist klar, daß der Speicherkatalysator 29
zur Realisierung der vorbeschriebenen Reduktions- und
Oxidationsvorgänge in gewisser Weise auch eine Oxidations- und
Reduktionsfunktion bzw. reduzierende und oxidierende
Eigenschaften aufweist.This alternating reducing and oxidizing atmosphere at an overall elevated temperature in the storage
Claims (10)
wobei die Steuerung einen Betrieb des Dieselmotors (10) in einem Speichermodus ermöglicht, in dem aus dem Abgas des Dieselmotors (10) erste Salze mit relativ niedriger chemischer Bindungsenergie, z. B. NOx, und zweite Salze mit relativ hoher chemischer Bindungsenergie, z. B. SOx, im Speicherkatalysator (29) adsorbiert werden,
wobei die Steuerung (23) einen Betrieb des Dieselmotors (10) in einem Regenerationsmodus ermöglicht, in dem ein reduzierend wirkendes Abgas erzeugt wird, wodurch zumindest die ersten Salze aus dem Speicherkatalysator (29) desorbiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
wherein the controller enables operation of the diesel engine (10) in a storage mode in which from the exhaust gas of the diesel engine (10) first salts with relatively low chemical binding energy, e.g. B. NO x , and second salts with relatively high chemical binding energy, for. B. SO x , adsorbed in the storage catalyst (29),
wherein the controller (23) enables operation of the diesel engine (10) in a regeneration mode in which a reducing exhaust gas is generated, whereby at least the first salts are desorbed from the storage catalytic converter (29),
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
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dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
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