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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer einem Verbrennungsmotor (1) nachgeschalteten Abgaskatalysatorvorrichtung mit zumindest einem mit Schwefel beladenen Katalysator (10). Der Katalysator (10) wird einer temperatur- und lambdageregelten Desulfatierung mit einer Aufheizphase und einer Sulfatzersetzungsphase unterzogen. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgaskatalysatorvorrichtung.
    公开号:DE102004002292A1
    申请号:DE200410002292
    申请日:2004-01-16
    公开日:2005-08-18
    发明作者:Jens Papajewski
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:F01N3-08
    专利说明:
    [0001] DieErfindung geht aus von einer Abgaskatalysatorvorrichtung sowie einemVerfahren zum Betrieben einer Abgaskatalysatorvorrichtung nach den Oberbegriffender Ansprüche1 und 15.
    [0002] Esist bekannt, dass der im Abgas eines Fahrzeugs enthaltene Schwefelim Verbrennungsmotor zu Schwefeldioxid umgewandelt wird. NOx-Speicherkatalysatorenadsorbieren bei Luftüberschuss(Magerbetrieb) neben Stickoxiden (NOx) auch Schwefeldioxid, waszu einer kontinuierlichen Verschwefelung des NOx-Speicherkatalysatorsführt. Abhängig vonder eingespeicherten Schwefelmenge sinkt die NOx-Speicherfähigkeitund somit auch die NOx-Konvertierungsrate. Bei Unterschreitung einer Mindestkonvertierungsrateist ein weiterer Magerbetrieb nicht möglich, da dann die gültigen Emissionsgrenzwertenicht mehr eingehalten werden können. AusEmissionsgründenkann der Verbrennungsmotor dann nur noch stöchiometrisch (λAbgas =1) betrieben werden, da hier die Gesamtkonvertierung der AbgaskomponentenHC, CO, NOx durch die Dreiwege-Eigenschaftenzumindest eines üblicherweisevorhandenen Dreiwege-Katalysators im Abgastrakt gewährleistetwerden kann. Allerdings ist dann der Verbrauchsvorteil des Magerbetriebsnicht mehr nutzbar.
    [0003] EineDesulfatierung des NOx-Speicherkatalysators ist erforderlich, umdie ursprünglicheSpeicherfähigkeitwenigstens annäherndwieder herzustellen. Aufgrund der höheren thermischen Stabilität der gebildetenSulfate gegenüberden Nitraten kann der eingespeicherte Schwefel nicht einfach, analog zurNOx-Regeneration, durch die Bereitstellung einer unterstöchiometrischenAbgaszusammensetzung (λAbgas < 1)aus dem Katalysator entfernt werden. Eine Desulfatierung des NOx-Speicherkatalysatorsist nur bei hohen Abgastemperaturen und gleichzeitiger Bereitstellungvon Reduktionsmitteln (HC, CO, H2) möglich, wobeidie Abgastemperatur nach oben beschränkt ist, da sonst der NOx-Speicherkatalysator thermischgeschädigtwird und eine irreversible Abnahme der NOx-Speicherfähigkeitmit sich bringt.
    [0004] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasvorrichtungsowie eine Abgasvorrichtung anzugeben, bei der eine Desulfatierungeines NOx-Speicherkatalysatorsmit geringem Zeitaufwand möglichist.
    [0005] DieAufgabe wird erfindungsgemäß durch dieMerkmale der unabhängigenAnsprüchegelöst. WeitereVorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen undin der Beschreibung enthalten.
    [0006] Daserfindungsgemäße Verfahrenzum Betreiben einer einem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Abgaskatalysatorvorrichtungzeichnet sich dadurch aus, dass ein Katalysator, insbesondere einNOx-Speicherkatalysator, einer temperatur- und lambdageregeltenDesulfatierung mit einer Aufheizphase und einer Sulfatzersetzungsphaseunterzogen wird. Zeitaufwand und Kraftstoffmehrverbrauch werdenminimiert. Gleichzeitig ist das Verfahren abgasneutral bezüglich limitierterAbgaskomponenten wie Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO)sowie Stickoxiden (NOx). Ferner kann eine Freisetzung von nichtlimitiertenKomponenten wie Ammoniak (NH3), Schwefelwasserstoff(H2S) sowie Carbonylsulfid (COS) vermindertwerden. Besonders die am Geruch deutlich wahrnehmbare Schwefelwasserstoffbildungwird weitgehend unterbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesonderefür Fahrzeuge miteinem direkteinspritzendem Ottomotor geeignet, welche eine zumindestbereichsweise zweiflutige Abgasanlage aufweisen. Das Verfahren lässt sichleicht auf beliebige geradzahlig mehrzylindrige Motoren überragen.
    [0007] Wirdwährendder Aufheizphase des Katalysators an dessen Eingang ein stöchiometrisches Luftverhältnis eingestellt,kann der Wert des Luftverhältnissesleicht als gut zugänglicheRegelgröße verwendetwerden. Eine Aufheizung erfolgt im Wesentlichen im Katalysator selbst,so dass eine Aufheizung der gesamten Abgaskatalysatorvorrichtungvermieden werden kann. Sowohl eine Aufheizphase als auch eine anschließende Abkühlphasekann dadurch verkürztwerden.
    [0008] Wirdwährendder Aufheizphase stromauf des Katalysators ein erster Abgasstrangmit einem wenigstens phasenweise unterstöchiometrischen und ein zweiterAbgasstrang mit einem überstöchiometrischenLuftverhältnisbetrieben, kann überdie Aufspaltung des Luftverhältnisseseine günstigeBeheizung des Katalysators erreicht werden. Vorzugsweise wird imersten Abgasstrang bei einer Haupteinspritzung von Kraftstoff ineinen Brennraum des Verbrennungsmotors ein homogener Betrieb mitstöchiometrischem Luftverhältnis eingestelltund durch eine Nacheinspritzung in einem Expansionstakt ein unterstöchiometrischesLuftverhältniseingestellt. Ein großerVorteil der Nacheinspritzung im Homogenbetrieb gegenüber einerhomogenen Anfettung ist eine stark reduzierte Wasserstoffemission.Die Bildung von Schwefelwasserstoff und Ammoniak, die in Anwesenheitvon Wasserstoff stark zunimmt, wird dadurch weitgehend unterdrückt. Alternativkann im ersten Abgasstrang bei einer Haupteinspritzung von Kraftstoffin einen Brennraum des Verbrennungsmotors ein homogener Betriebmit überstöchiometrischemLuftverhältniseingestellt werden und durch eine Nacheinspritzung in einem Expansionstaktein unterstöchiometrischesLuftverhältniseingestellt werden. Die nacheingespritzte Kraftstoffmenge kann entsprechenderhöhtwerden, damit sich am Eingang des Katalysators ein stöchiometrischesLuftverhältnis einstellenkann. Dies erlaubt eine schnellere Aufheizung des Katalysators,indem ein im überstöchiometrischbetriebenen Abgasstrang angeordneter Dreiwegekatalysator bereitseinen Teil des nacheingespritzten Kraftstoffs umsetzt und so dieAbgastemperatur erhöht.
    [0009] Erfolgtdie Nacheinspritzung im Expansionstakt des Verbrennungsmotors imBereich 10°KWbis 70°KWnach einem oberen Totpunkt einer Kurbelwelle, wird eine Beeinflussungeines Lastpunkts des Verbrennungsmotors vermieden, und das Luftverhältnis kannweiter abgesenkt werden. Bevorzugt liegt der Winkel zwischen 20°KW und 60°KW. Die Wasserstoffbildungwird stark herabgesetzt.
    [0010] Wirdein Temperaturgradient beim Aufheizen des Katalysators durch einenUnterschied der unterstöchiometrischenund überstöchiometrischenLuftverhältnisseim ersten und zweiten Abgasstrang eingestellt, kann auf einfacheWeise ein gewünschter Temperaturanstiegdes Katalysators erreicht werden. Ferner kann auch eine Stationärtemperaturdes Katalysators auf diese Weise eingestellt werden. Die Aufheizphasewird zumindest solange durchgeführt, bisder Katalysator einen gewünschtenTemperaturbereich zur Durchführungder Sulfatzersetzung in der Sulfatzersetzungsphase erreicht hat.Die erhöhte Temperaturdes Katalysators in der Sulfatzersetzungsphase kann entsprechendstabilisiert werden.
    [0011] Wirdein Zündwinkelvon dem unterstöchiometrischbetriebenen ersten Abgasstrang zugeordneten Zylindern soweit nachspät verstellt,dass alle Zylinder eine gleiche Leistung abgeben, kann eine Anhebungder Abgastemperatur unterstütztwerden.
    [0012] Wirdein Zündwinkelvon dem überstöchiometrischbetriebenen zweiten Abgasstrangs zugeordneten Zylindern leistungsoptimierteingestellt, ergibt sich ein günstigerBetrieb des Verbrennungsmotors.
    [0013] Wirdwährendder Sulfatzersetzungsphase das Luftverhältnis am Eingang des Katalysatorsunterstöchiometrischeingestellt, kann im Katalysator eingelagertes Sulfat leichter zersetztwerden. Zweckmäßigerweisewird währendder Sulfatzersetzungsphase ein Reduktionsmittelmassenstrom zugeführt. Wirdder Reduktionsmittelmassenstrom mit zunehmender Desulfatierungsdauerdurch eine Reduzierung der Nacheinspritzung reduziert, lässt sichein Überangebotvon Reduktionsmitteln, das zu einer Schwefelwasserstoffemissionführenkann, vermeiden. Die Reduzierung kann entsprechend einem tatsächlichenmomentanen Bedarf fürjeden Lastpunkt des Verbrennungsmotors erfolgen oder stufenweise, wobeider Reduktionsmittelbedarf fürjeweils mehrere Lastpunkte des Verbrennungsmotors zusammengefasstist.
    [0014] EineAbgasneutralitätbezüglichder limitierten Abgaskomponenten HC, CO, NOx kann gewährleistetwerden, wenn das Luftverhältniswährendder Sulfatzersetzungsphase stromab des Katalysators stöchiometrischeingestellt wird. Ferner kann die Abgasneutralität auch bezüglich Methan CH4 eingehaltenwerden. Als Stellgröße kanndie Menge der Nacheinspritzung dienen, wodurch ein Einfluss aufeinen Lastpunkt des Verbrennungsmotors weitgehend vermieden wird.
    [0015] Ineiner erfindungsgemäßen Abgaskatalysatorvorrichtungfür einenVerbrennungsmotor sind Mittel zur temperatur- und lambdageregeltenDesulfatierung eines Katalysators, insbesondere eines NOx-Speicherkatalysators,vorgesehen.
    [0016] Bevorzugtsind ausgangsseitig des Verbrennungsmotors ein erster und ein zweiterAbgasstrang mit jeweils einem Dreiwege-Katalysator parallel zueinanderund vor dem Katalysator zusammengeführt. Mit der Anordnung können verschiedeneLuftverhältnissein den Abgassträngeneingestellt werden und so der Katalysator schneller aufgeheizt werden.
    [0017] Vorteilhaftist stromauf zumindest eines Dreiwege-Katalysators eine stetigeLambdasonde angeordnet, währendstromab zumindest eines Dreiwege-Katalysators eine binäre Lambdasondeangeordnet ist. Die Luftverhältnissein den Abgassträngen können überwachtwerden.
    [0018] Eine Überhitzungdes Katalysators kann vermieden werden, wenn an einem Eingang desKatalysators ein Temperatursensor angeordnet ist.
    [0019] DieErfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungennäher erläutert. Eszeigen:
    [0020] 1 einePrinzipskizze einer zweiflutigen Abgaskatalysatorvorrichtung;
    [0021] 2 einFunktionsprinzip mit Abgassträngenmit unterschiedlichen Luftverhältnissenin einer Aufheizphase eines Katalysators;
    [0022] 3a, 3b einenHubverlauf eines Kolbens (a) Luftverhältnisse bei einer Anfettungmit Nacheinspritzung im Homogenbetrieb (b);
    [0023] 4 einSchaubild mit einem Zusammenhang zwischen abgasstrangselektivenLuftverhältnissen;
    [0024] 5 einefunktionelle Abhängigkeiteiner Wasserstoffkonzentration bei homogener Anfettung und Nacheinspritzung;
    [0025] 6 einFunktionsprinzip einer schichtweisen Desulfatierung; und
    [0026] 7a, 7b eineRegelstrategie füreine Desulfatierung mit idealisiertem Verlauf (a) und Treppenfunktion(b).
    [0027] Einprinzipieller Aufbau einer Abgaskatalysatoranlage ist in 1 dargestellt.An einen Verbrennungsmotor 1 mit Zylindern 2, 3, 4, 5 schließen sich zweiparallel geführteerste und zweite Abgasstränge 6, 7 an,die vor einem Katalysator 10 in eine gemeinsame Abgasleitung 11 zusammengeführt sind.In jedem Abgasstrang 6, 7 ist ein Dreiwege-Katalysator 8, 9 angeordnet,sowie in jedem Abgasstrang 6, 7 vor jedem Dreiwege-Katalysator 8, 9 einestetige Lambdasonde 15, 17 zum kontinuierlichenMesse des Lambdawerts λ6, λ7 sowie in jedem Abgasstrang 6, 7 nachjedem Dreiwege-Katalysator 8, 9 eine binäre Lambdasonde 16, 18 zursprungartigen Messung des Lambdawerts λ6, λ7 stromabdes Dreiwege-Katalysators 8, 9. Der erste Abgasstrang 6 istden Zylindern 2, 5, der zweite Abgasstrang 7 denZylindern 3, 4 zugeordnet.
    [0028] DerKatalysator 10 ist vorzugsweise als NOx-Speicherkatalysatorausgebildet und besteht bevorzugt aus einem Monolithen, der miteinem katalytisch aktiven Material beschichtet ist (Washcoat). DieAbgasleitung 11 mündetin einen Eingang 12 des Katalysators 10, an demein Temperatursensor 19 angeordnet ist. Stromab des Katalysators 10 istein NOx-Sensor 20 angeordnet. Gereinigtes Abgas gelangtdurch eine Abgasleitung 14 stromab des Katalysators 10 nachaußen.
    [0029] DasLuftverhältnis λ, auch lokaleLuftverhältnisse λ6, λ7, λ11, λ13 anverschiedenen Stellen der Abgaskatalysatorvorrichtung, eine Einspritzungvon Kraftstoff in den Verbrennungsmotor, Zündwinkel der Zylinder 2, 3, 4, 5 unddergleichen werden von einer nicht dargestellten Motorsteuereinheiteingestellt bzw. gesteuert und/oder geregelt.
    [0030] DieDesulfatierung des Katalysators 10 zur Entfernung eingelagertenSchwefels erfolgt temperatur- und lambdageregelt in zwei Schritten:in einer Aufheizphase wird der Katalysator 10 aufgeheizt, undin einer Sulfatzersetzungsphase wird der Schwefel aus dem Katalysator 10 entfernt.
    [0031] DieAufheizung des Katalysators 10 erfolgt über einen so genannten Lambda-Split,bei dem währendder Aufheizphase des Katalysators 10 in dem ersten Abgasstrang 6 einanderes Luftverhältnis λ6 alsin dem zweiten Abgasstrang 7 (mit einem Luftverhältnis λ7)eingestellt wird. Die beiden Luftverhältnisse λ6, λ7 werdenso aufeinander abgestimmt, dass am Eingang 12 des Katalysators 10 sichjedoch ein stöchiometrischesGesamtluftverhältnis λ11 einstellt. Diesist in 2 dargestellt. Es sind nur einige Komponentenmit Bezugszeichen bezeichnet; die Anordnung entspricht derjenigenin 1. Im ersten Abgasstrang 6 wird vor demDreiwege-Katalysator 8 das Luftverhältnis λ6 beieiner Haupteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum des Verbrennungsmotors 1 imhomogenen Betrieb stöchiometrischund durch eine Nacheinspritzung in einem Expansionstakt unterstöchiometrischeingestellt. Das Luftverhältnis λ6 kanndabei z.B. auf Werte bis 0,5 abfallen. Der erste Abgasstrang 6 wirddemnach wenigstens phasenweise mit einem unterstöchiometrischen Luftverhältnis λ6 (Fettbetrieb)betrieben.
    [0032] Alternativkann das Luftverhältnis λ6 imersten Abgasstrang 6 bei der Haupteinspritzung von Kraftstoffin den Brennraum der Zylinder 2, 5 im homogenenBetrieb überstöchiometrisch(λ6 > 1)und durch eine Nacheinspritzung in einem Expansionstakt unterstöchiometrischeingestellt werden, wobei die Menge des nacheingespritzten Kraftstoffsentsprechend erhöhtwird, um insgesamt ein Gesamtluftverhältnis λ11 =1 vor dem Katalysator 10 zu ergeben. Dabei wird ein Teilder nacheingespritzten Kraftstoffmenge im motornahen Dreiwege-Katalysator 8 umgesetztund erhöhtdadurch die Abgastemperatur, mit der der Katalysator 10 angeströmt wird.Zweckmäßigerweisewird die Temperatur der jeweiligen Katalysatoren 8, 9, 10 mitTemperatursensoren oder einem Abgastemperaturmodell in der Motorsteuerung überwacht,um eine vorzeitige thermische Alterung zu vermeiden.
    [0033] Währenddessenwird im zweiten Abgasstrang 7 vor dem Dreiwege-Katalysator 9 ein überstöchiometrischesLuftverhältnis λ7 eingestellt(Magerbetrieb). Die Luftverhältnisse λ6, λ7 werdenmöglichst exaktaufeinander abgestimmt, so dass sich am Eingang 12 desKatalysators 10 das stöchiometrische Gesamtluftverhältnis λ11 ergibt.Das stöchiometrischesGesamtluftverhältnis λ11 stellteine Regelgröße während derAufheizphase dar und wird auf den konstanten Wert λ11 =1 geregelt. Die Luftverhältnisse λ6, λ7 sindim ersten und zweiten Einschubbild skizziert. Wie in der 2 zuerkennen ist, steigt in der Aufheizphase die Temperatur TKat des Katalysators 10 an (gestrichelteKurve des dritten Einschubbildes) und kann auf einem erhöhten Wert,beispielsweise zwischen 650°Cund 800°C,gehalten werden, der währendder Sulfatzersetzungsphase bevorzugt beibehalten wird.
    [0034] Während derSulfatzersetzungsphase wird das Luftverhältnis λ11 amEingang 12 des Katalysators 10 auf unterstöchiometrischeWerte abgesenkt, währenddas Gesamtluftverhältnis λ13 amAusgang 13 nach dem Katalysator 10 von der Motorsteuerung aufden stöchiometrischenWert λ13 = 1 geregelt wird. Zusätzlich werden Zündwinkelder Zylinder 2, 3, 4, 5 so verändert, dassdie Zylinder 2, 5, denen der erste Abgasstrang 6 zugeordnetist, soweit nach spätverstellt werden, dass die Zylinder 2, 5 die gleicheLeistung abgeben wie die Zylinder 3, 4. Die Zündwinkel derZylinder 3, 4 werden so eingestellt, dass diese leistungsoptimiertbetrieben werden. Die Spätverstellungdes ersten Abgasstrangs 6 nimmt bei höherer Lambdaspreizung, d.h.größerer Differenzzwischen λ6 und λ7 zu und unterstützt dadurch die Anhebung derAbgastemperatur. Die maximal realisierbare Lambda-Spreizung wirddurch die Magerlauffähigkeit deszweiten Abgasstrangs 7 begrenzt.
    [0035] 3a, 3b verdeutlichtden Einspritzvorgang. Nach einer Haupteinspritzung HE von Kraftstofffindet eine Nacheinspritzung NE im Expansionstakt des Verbrennungsmotors1 im Bereich 10°KW bis70°KW nacheinem oberen Totpunkt (OT) einer Kurbelwelle statt. (3a).Das Luftverhältnisnimmt entsprechend ab (3b).
    [0036] Wiein 4 zu erkennen ist, ergibt sich ein nichtlinearerZusammenhang zwischen den Luftverhältnissen λ6, λ7 desersten und zweiten Abgasstrangs 6, 7. Das Luftverhältnis λ6 desersten Abgasstrangs 6 ist auf der Abszisse, das Luftverhältnis λ7 deszweiten Abgasstrangs 7 ist auf der Ordinate aufgetragen.
    [0037] DieAufheizung des Katalysators 10 erfolgt durch eine exothermeReaktion im Katalysator 10 selbst, ohne dass die gesamteAbgaskatalysatorvorrichtung aufgeheizt bzw. später abgekühlt werden muss.
    [0038] 5 verdeutlichtdie Vorteile der Nacheinspritzung im Expansionstakt (durchgezogeneLinie NE) im Vergleich mit einer Anfettung im Homogenbetrieb (gestrichelteLinie). Bei der Nacheinspritzung im Expansionstakt wird deutlichweniger Wasserstoff gebildet als beim Anfetten im Homogenbetrieb,was sich in einer deutlich verringerten Bildung von unerwünschtemSchwefelwasserstoff und Ammoniak zeigt. Das Luftverhältnis derHaupteinspritzung war dabei stöchiometrischund der Zeitpunkt der Nacheinspritzung (Kurve NE) lag bei 60°KW nach dem oberenTotpunkt.
    [0039] 6 verdeutlichtdas Funktionsprinzip der Desulfatierung, die vorzugsweise schichtweiseerfolgt. Der Katalysator 10 ist in drei Zonen 101, 102, 103 aufgeteilt.Zunächstwird die erste Zone 101 des Katalysators 10 inder vorstehend beschriebenen Aufheizphase aufgeheizt. Aufgrund deraxialen Wärmeleitungkann währendder Aufheizphase der zweiten Zone 102 in der ersten Zone 101 bereitsdie Sulfatzersetzung beginnen. In dieser Phase kann die Sulfatzersetzungdurch eine weitere Absenkung des Luftverhältnisses λ6 desersten Abgasstrangs 6, d.h. eine Erhöhung der Nacheinspritzung realisiertwerden. Das überstöchiometrischeLuftverhältnis λ7 des zweitenAbgasstrangs 7 und somit die exotherme Reaktion im Katalysator 10 bleibtkonstant. Der gleiche Vorgang setzt sich fort, bis auch die letzteZone 103 des Katalysators 10 die Desulfatierungstemperatur erreichthat. Die Sulfatzersetzung in der dritten Zone 103 kannnunmehr im Homogenbetrieb ohne Lambda-Split erfolgen, da eine weitereAufheizung nicht erforderlich ist. Sobald die Sulfatzersetzung inder letzten Zone 103 des Katalysators 10 abgeschlossen ist,kann der Verbrennungsmotor 1 wieder stöchiometrisch betrieben werden.
    [0040] 7a, 7b zeigteine bevorzugte Regelstrategie zur Desulfatierung. Schematisch istdas Luftverhältnis λ11 vordem Katalysator 10 überder Zeit aufgetragen. Vereinfachend wird ein konstanter Lastpunktangenommen. Die Regelstrategie nutzt das chemische Gleich gewichtbei der Sulfatzersetzung. Problematisch bei der Desulfatierung istdie Reaktionskinetik. Die Sulfatzersetzung erfordert eine genaueDosierung von Reduktionsmitteln und läuft wesentlich langsamer abals etwa eine Nitratzersetzung bei einer üblichen Regeneration des als NOx-Katalysatorausgebildeten Katalysators 10. Ein Überangebot von Reduktionsmittelnführt sofortzu einer Emission von Schwefelwasserstoff (H2S).Der Reduktionsmittelbedarf pro Zeiteinheit nimmt mit zunehmenderDesulfatierungsdauer aufgrund einer verlangsamten Desorption vonin tiefer liegenden Schichten der Beschichtung des Katalysators 10 eingelagertenSulfaten ab. Dieser chemische Zusammenhang ist in 7a alsidealisiertes Äquivalentfür deneingelagerten Schwefel dargestellt. Bei konstantem Abgasmassenstromkann eine Reduzierung eines währendder Sulfatzersetzungsphase zugeführtenReduktionsmittelsmassenstroms durch eine Reduzierung der Nacheinspritzungund somit des Luftverhältnisses λ11 vordem Katalysator 10 realisiert werden. Der Verlauf des erforderlichenLuftverhältnisses λ11 iststark von Parametern, wie Menge des eingelagerten Schwefels, Abgasmassenstrom,Reduktionsmittelangebot, Temperatur im Katalysator 10,abhängig.Optimal ist, fürjeden Lastpunkt experimentell ein Kurvenverlauf des Luftverhältnisses λ11 zuermitteln; dies ermöglichteine Desulfatierung mit geringstem Zeitaufwand. Vorzugsweise wirdjedoch jeweils eine Schar von Lastpunkten zusammengefasst und vereinfachendals Treppenfunktion dargestellt (7b). EineRegelabweichung kann schneller kompensiert werden und ein Applikationsaufwand inder Motorsteuerung deutlich verringert werden.
    1 Verbrennungsmotor 2 Zylinder 3 Zylinder 4 Zylinder 5 Zylinder 6 ersterAbgasstrang 7 zweiterAbgasstrang 8 Dreiwegekatalysator 9 Dreiwegekatalysator 10 Katalysator 11 Abgasleitung 12 Eingang 13 Ausgang 14 Abgasleitung 15 Lambdasonde 16 Lambdasonde 17 Lambdasonde 18 Lambdasonde 19 Temperatursensor 20 NOx-Sensor λ Luftverhältnis
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Verfahren zum Betreiben einer einem Verbrennungsmotor(1) nachgeschalteten Abgaskatalysatorvorrichtung mit zumindesteinem mit Schwefel beladenen Katalysator (10), dadurchgekennzeichnet, dass der Katalysator (10) einer temperatur- und lambdageregeltenDesulfatierung mit einer Aufheizphase und einer Sulfatzersetzungsphaseunterzogen wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass währendder Aufheizphase des Katalysators (10) an dessen Eingang(12) ein stöchiometrischesLuftverhältnis(λ11) eingestellt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass währendder Aufheizphase stromauf des Katalysators (10) ein ersterAbgasstrang (6) mit einem wenigstens phasenweise unterstöchiometrischen(λ6) und ein zweiter Abgasstrang (7)mit einem überstöchiometrischenLuftverhältnis(λ7) betrieben wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass im ersten Abgasstrang (6) bei einer Haupteinspritzungvon Kraftstoff in einen Brennraum von Zylindern (2, 5)des Verbrennungsmotors (1) ein homogener Betrieb mit stöchiometrischemLuftverhältnis(λ6) eingestellt wird und durch eine Nacheinspritzungin einem Expansionstakt ein unterstöchiometrisches Luftverhältnis (λ6)eingestellt wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass im ersten Abgasstrang (6) bei einer Haupteinspritzungvon Kraftstoff in einen Brennraum von Zylindern (2, 5)des Verbrennungsmotors (1) ein homogener Betrieb mit überstöchiometrischemLuftverhältnis(λ6) eingestellt wird und durch eine Nacheinspritzungin einem Expansionstakt ein unterstöchiometrisches Luftverhältnis (λ6)eingestellt wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Nacheinspritzung im Expansionstakt des Verbrennungsmotors(1) im Bereich 10°KWbis 70°KWnach einem oberen Totpunkt einer Kurbelwelle erfolgt.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass ein Temperaturgradient beim Aufheizen des Katalysators (10)durch einen Unterschied der unterstöchiometrischen und überstöchiometrischenLuftverhältnisse(λ6, λ7) im ersten und zweiten Abgasstrang (6, 7)eingestellt wird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass ein Zündwinkelvon dem zumindest phasenweise unterstöchiometrisch betriebenen erstenAbgasstrang (6) zugeordneten Zylindern (2, 5)soweit nach spätverstellt wird, dass alle Zylinder (2, 3, 4, 5)eine gleiche Leistung abgeben.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass ein Zündwinkelvon Zylindern (3, 4) des überstöchiometrisch betriebenen zweitenAbgasstrangs (7) leistungsoptimiert eingestellt wird.
    [10] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass während derSulfatzersetzungsphase das Luftverhältnis (λ11) amEingang (12) des Katalysators (10) unterstöchiometrischeingestellt wird.
    [11] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass während derSulfatzersetzungsphase das Luftverhältnis (λ6) in derzumindest phasenweise unterstöchiometrisch betriebenenAbgasstrang (6) weiter abgesenkt wird.
    [12] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass das Luftverhältnis(λ13) stromab des Katalysators (10)stöchiometrischeingestellt wird.
    [13] Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass währendder Sulfatzersetzungsphase ein Reduktionsmittelmassenstrom zugeführt wird.
    [14] Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass der Reduktionsmittelmassenstrom mit zunehmender Desulfatierungsdauerdurch eine Reduzierung der Nacheinspritzung reduziert wird.
    [15] Abgaskatalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mitwenigstens einem Katalysator (10), dadurch gekennzeichnet,dass Mittel zur temperatur- und lambdageregelten Desulfatierungdes Katalysators (10) vorgesehen sind.
    [16] Abgaskatalysatorvorrichtung nach Anspruch 15, dadurchgekennzeichnet, dass ausgangsseitig des Verbrennungsmotors (10)ein erster und ein zweiter Abgasstrang (6, 7)mit jeweils einem Dreiwege-Katalysator (8, 9)parallel zueinander geführtsind und vor dem Katalysator (10) zusammengeführt sind.
    [17] Abgaskatalysatorvorrichtung nach Anspruch 15 oder16, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf zumindest eines Dreiwege-Katalysators(8, 9) eine stetige Lambdasonde (15, 17)angeordnet ist.
    [18] Abgaskatalysatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis17, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Eingang (12)des Katalysators (10) ein Temperatursensor (19)angeordnet ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004002292B4|2010-08-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-18| OR8| Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2006-09-21| 8105| Search report available|
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    2016-08-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410002292|DE102004002292B4|2004-01-16|2004-01-16|Abgaskatalysator und Verfahren zum Betreiben einer Abgaskatalysatorvorrichtung|DE200410002292| DE102004002292B4|2004-01-16|2004-01-16|Abgaskatalysator und Verfahren zum Betreiben einer Abgaskatalysatorvorrichtung|
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