DE10225599A1 - Verfahren und Steuereinrichtung zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zum Betrieb unter stöchiometrischen Bedingungen - Google Patents

Verfahren und Steuereinrichtung zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zum Betrieb unter stöchiometrischen Bedingungen

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zur Behandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors (12) mit einem Dreiwegekatalysator und einer stromabwärts des Dreiwegekatalysators angeordneten Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) beschrieben. Die Vorrichtung (10) wird mit dem Ziel einer Reduktion von Emissionen unter Betriebsbedingungen des Motors (12) in der Nähe der Stöchiometrie durch Füllen der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) mit Sauerstoff und NO¶x¶ vorkonditioniert. Die Vorkonditionierung beinhaltet ferner ein Ausspülen von gespeichertem Sauerstoff und gespeichertem NO¶x¶ nur aus einem Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36), worauf in dem Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) eine Speicherung von Sauerstoff und NO¶x¶ während nachfolgender, vorübergehender Magerbedingungen bewirkt wird, während in dem Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) eine Reduzierung von überschüssigem HC und CO während nachfolgender, vorübergehender fetter Bedingungen bewirkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung der Abgase eine Fahrzeuges mit dem Ziel, eine Reduzierung der aus der Abgasanlage des Fahrzeuges austretenden Emissionen zu erreichen, wenn das Fahrzeug mit einem gegenüber der Stöchiometrie abgemagerten Kraftstoff/Luftverhältnis betrieben wird.
  • Bei mit kohlenwasserstoffhaltigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, werden Motorabgase erzeugt, die eine Vielzahl von Bestandteilen, wie beispielsweise Stickoxide (NOX), enthalten. Die erzeugte Rate von Motorabgasen mit derartigen Bestandteilen hängt von einer Reihe von Faktoren ab, beispielsweise von der Motordrehzahl, der Motorlast, der Motortemperatur, der Zündzeitpunktverstellung sowie von einer ggf. vorgesehenen Abgasrückführung (EGR = exhaust gas recirculation).
  • Um geltende Grenzwerte hinsichtlich des zulässigen Niveaus der nach außen austretenden Emissionen einzuhalten, ist es bekannt, eine Emissionsbegrenzungseinrichtung in der Abgasanlage eines Fahrzeuges einzusetzen. Eine derartige Emissionsbegrenzungseinrichtung arbeitet so, dass ein ausgewählter Abgasbestandteil oder mehrere ausgewählte Abgasbestandteile "gespeichert" werden, wenn das Abgas "mager" in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis ist, d. h., wenn das Verhältnis der Einlassluft zu dem eingespritzten Kraftstoff größer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis. Die Emissionsbegrenzungseinrichtung gibt Wenigstens einige der zuvor gespeicherten Abgasbestandteile dann ab, wenn das Abgas entweder ein stöchiometrisches Verhältnis aufweist oder "fett" bezogen auf ein stöchiometrisches Verhältnis ist, d. h., wenn das Verhältnis von Einlassluft zum eingespritzten Kraftstoff entweder dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entspricht oder unterhalb eines solchen Verhältnisses liegt.
  • Bei kontinuierlichem oder wiederholtem Magerbetrieb einer Brennkraftmaschine wird die Emissionsbegrenzungseinrichtung mit den betreffenden Abgasbestandteilen "gefüllt" bzw. gesättigt. Zur Reduzierung der Abgasbestandteile ist es bekannt, das Luft-Kraftstoffverhältnis periodisch zwischen einer Nenn-Mager-Einstellung und einer "Fett"-Einstellung zu variieren, während derer in der Emissionsbegrenzungseinrichtung gespeicherte Gasbestandteile freigesetzt und durch die während des Betriebs unter angereicherten Bedingungen verfügbaren Kohlenwasserstoffe reduziert werden. Der Zeitabschnitt bzw. die Zeitdauer, während dessen bzw. während derer Abgasbestandteile in der Emissionsbegrenzungseinrichtung gespeichert werden, wird üblicherweise als "Füllzeit" bezeichnet. Der Zeitabschnitt, während dessen beispielsweise NOX aus der Emissionsbegrenzungseinrichtung freigesetzt oder "ausgespült" wird, wird üblicherweise als "Spülzeit" bezeichnet. Es wird angestrebt, die Füll- und Spülzeiten der Emissionsbegrenzungseinrichtung derartig zu steuern, dass bei Betrieb der Brennkraftmaschine die Vorteile einer erhöhten Kraftstoffeffizienz bei einem Magerbetrieb vorhanden sind, ohne dass gleichzeitig ein begleitender Anstieg eines Ausstoßes unerwünschter Gasbestandteile in den Abgasemissionen erfolgt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Abgasemissionen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem bzw. bei der von dem Vorhandensein einer Abgasemissions-Steuervorrichtung in vorteilhafter Weise Gebrauch gemacht wird, mit dem Ziel, bei Betrieb der Brennkraftmaschine im Bereich eines stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnisses eine geringere Abgasemission zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 6 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird eine Emissionsbegrenzungseinrichtung derart vorkonditioniert, dass bei einem anschließenden Betrieb der Brennkraftmaschine bei geschlossenem Regelkreis (closed-100p) in der Nähe des stöchiometrischen Bereichs Abgasbestandteile, wie beispielsweise HC, CO und NOX, effektiv entfernt und kurze, vorübergehende magere oder fette Mischungsspitzen bzw. Mischungsschwankungen besser toleriert werden. Die Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung erfolgt durch eine Oxidation/Reduktion nur des Sauerstoffs und das Abgasbestandteils bzw. der Abgasbestandteile, der bzw. die unter mageren Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zuvor in einem stromaufwärtsliegenden Bereich der Einrichtung gespeichert wurden, wobei ein Teil des Sauerstoffs und ein Teil der Abgasbestandteile in einem stromabwärts der Einrichtung liegenden Bereich gespeichert verbleiben. Diese in einem stromabwärts der vorkonditionierten Emissionsbegrenzungseinrichtung verbleibenden Sauerstoff- und Abgasbestandteile ermöglichen einen Betrieb, der dem Betrieb einer bekannten katalytischen Emissionsbegrenzungseinrichtung entspricht, so dass der Emissionsanfall bei einem Betrieb mit geschlossenem Regelkreis in Nähe des stöchiometrischen Bereichs reduziert wird. Wenn beispielsweise in dem stromabwärts der vorkonditionierten Emissionsbegrenzungseinrichtung liegenden Bereich Anteile von Sauerstoff und NOX verbleiben, wird überschüssiges HC und/oder überschüssiges CO aus einem anschließenden Betrieb der Brennkraftmaschine nahe des stöchiometrischen Bereiches von dem stromabwärts der vorkonditionierten Emissionsbegrenzungseinrichtung verbliebenen Sauerstoff und NOX aufgenommen. In entsprechender Weise wird unter anschließenden nahezu stöchiometrischen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erzeugtes NOX in dem stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung liegenden Anlagebereich gespeichert.
  • Zur Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung für einen anschließenden Betrieb der Brennkraftmaschine in Nähe eines stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnisses erfolgt erfindungsgemäß ein Betrieb der Brennkraftmaschine zunächst unter einer ersten Betriebsbedingung, welche durch Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches, welches magerer ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, gekennzeichnet ist, mit dem Ziel, die Medien in der Einrichtung mit Sauerstoff und ausgewählten Abgasbestandteilen, wie beispielsweise NOX, im Wesentlichen "aufzufüllen" oder zu sättigen. Anschließend erfolgt ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter einer zweiten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, gekennzeichnet ist. Der Betrieb unter der zweiten Betriebsbedingung wird solange aufrechterhalten, bis überschüssige Kohlenwasserstoffanteile den stromaufwärts der Medien in der Emissionsbegrenzungseinrichtung liegenden Anlagenbereich "durchbrochen" haben. Wenn dies der Fall ist, erfolgt ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter einer dritten Betriebsbedingung, welche gekennzeichnet ist durch ein Variieren des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoffgemisches im Bereich eines stöchiometrischen Luft- /Kraftstoffgemisches im geschlossenen Regelkreis.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung kann durch eine in der Emissionsbegrenzungseinrichtung zwischen dem stromaufwärts- und dem stromabwärtsliegenden Bereich angeordneten Sensor ein Ausgangssignal erzeugt werden, dessen Wert der Sauerstoffkonzentration in dem an einer Position bzw. einer Stelle innerhalb der Einrichtung zwischen dem stromaufwärtsliegenden Bereich und dem stromabwärtsliegenden Bereich strömenden Abgas entspricht. Das Ausgangssignal des Sensors wird dazu verwendet, den Zeitabschnitt zu bestimmen, während dessen ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter der zweiten Betriebsbedingung erfolgen soll. Hierzu wird beispielsweise der Wert des Sensorausgangssignals mit einem Referenzwert verglichen. Ferner erfolgt vorzugsweise eine Zeitabschnittsanpassung unter Berücksichtigung der sich bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine und dem Sensor über die stöchiometrische Menge hinausgehenden, sich bereits in der Abgasanlage befindenden Kraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt, bei dem das Ausgangssignal des Sensors das Vorliegen von überschüssigen Kohlenwasserstoffen in dem durch die Vorrichtung strömenden Abgas anzeigt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Sauerstoffsensor longitudinal bzw. in Längsrichtung innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung angeordnet sein, um auf diese Weise die bereits stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung in der Abgasanlage befindliche überschüssige Kraftstoffmenge zu erfassen, wenn das Ausgangssignal des Sensors das Vorhandensein überschüssiger Kohlenwasserstoffe in der Emissionsbegrenzungseinrichtung anzeigt, wodurch der Steuervorgang für die Vorkonditionierung der Emissionsbegrenzungseinrichtung vereinfacht wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer für eine Ausführung der Erfindung vorgesehenen Steuereinrichtung, und
  • Fig. 2 ein Diagramm mit einer Darstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Luft/Kraftstoffgemisches, welches einer Brennkraftmaschine während einer Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungseinrichtung und eines nachfolgenden Betriebs der Brennkraftmaschine unter stöchiometrischen Bedingungen zugeführt wird.
  • In Fig. 1 ist beispielhaft eine Steuereinrichtung 10 für eine Brennkraftmaschine bzw. einen mit Benzin betriebenen Vierzylindermotor 12 mit Direkteinspritzung und Funkenzündung für ein Fahrzeug mit elektronischer Motorsteuerung 14 dargestellt. Die Steuereinrichtung 10 weist einen Lesespeicher (ROM = read only memory), einen Arbeitsspeicher (RAM = random access memory) und einen Prozessor (CPU = central processing unit) auf. Über die elektronische Motorsteuerung 14 wird der Betrieb eines Satzes von Kraftstoffeinspritzdüsen 16 gesteuert. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 16 sind von herkömmlicher Bauart und jeweils so angeordnet, dass diese Kraftstoff in genauen, gemäß der Bestimmung durch die Motorsteuerung 14 ermittelten Mengen in einen jeweiligen Zylinder 18 des Motors 12 einspritzen. Die elektronische Motorsteuerung 14 steuert zudem die jeweiligen Vorgänge, d. h., die jeweiligen Zündzeitpunkte, durch Steuerung des in bekannter Weise den Zündkerzen 20 zugeführten elektrischen Stroms.
  • Über die elektronische Motorsteuerung 14 wird ferner eine elektronische Drosselklappe 22 gesteuert, welche den Luftmassenstrom in den Motor 12 reguliert. Ein am Lufteinlaß eines Einlasskrümmers bzw. Ansaugrohrs 26 des Motors 12 angeordneter Luftmassenstromsensor 24 liefert ein Signal bezüglich des Luftmassenstroms, der sich aus der jeweiligen Stellung der Drosselklappe 22 des Motors 12 ergibt. Aus dem Luftstromsignal des Luftmassenstromsensors 24 wird in der Motorsteuerung 14 ein Wert für die Luftmasse berechnet, der einer pro Zeiteinheit in das Einlaßsystem des Motors 12 einströmenden Luftmasse entspricht.
  • Ein erster, mit dem Abgasrohr 12 des Motors gekoppelter Sauerstoffsensor 28 erfaßt den Sauerstoffgehalt des von dem Motor 12 erzeugten Abgases und übermittelt ein repräsentatives Ausgangssignal an die Motorsteuerung 14. Der erste Sauerstoffsensor 28 liefert zwecks verbesserter Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses des an den Motor 12 gelieferten Luft/Kraftstoffgemisches eine Rückmeldung an die Motorsteuerung 14, und zwar insbesondere während des Betriebs des Motors 12 bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses, welches beispielsweise, wie praktische Versuche gezeigt haben, ungefähr den Wert 14,65 aufweisen kann. Mittels weiterer Sensoren, wie beispielsweise mittels eines Drehzahlmessers und eines Motorlastsensors (in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet), werden in bekannter Weise zusätzliche Signale zur Verwendung durch die Motorsteuerung 14 erzeugt.
  • Durch die Verbrennung von Luft/Kraftstoffgemisch in den Zylindern 18 erzeugtes Abgas wird in einer Abgasanlage 32 durch ein Paar katalytischer Emissionsbegrenzungseinrichtungen 34, 36 geleitet und dann über ein Abgasendrohr 38 abgeführt. In der Abgasanlage 32 ist ein zweiter Sauerstoffsensor 40, der auch als schaltbarer HEGO-Sensor ausgebildet sein kann, zwischen der ersten und der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 34, 36 angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist ein dritter Sauerstoffsensor 42 innerhalb eines Zwischenraums 44 angeordnet, welcher innerhalb der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung zwischen zwei Medien-"Blöcken" (bricks) 46, 48 mit annähernd gleicher NOX- Speicherkapazität ausgebildet ist. Durch einen inmitten der Einrichtung angeordneten Temperatursensor (nicht dargestellt) wird ein Ausgangssignal T erzeugt, welches die jeweils aktuelle Temperatur der Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 repräsentiert.
  • Zur Vorkonditionierung der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 für einen nachfolgenden Motorbetrieb unter stöchiometrischen Bedingungen wird von der Motorsteuerung 14 eine erste Betriebsbedingung des Motors ausgewählt, welche durch die Verbrennung eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches unter einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, das magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, gekennzeichnet ist. Die erste Betriebsbedingung entspricht dem in Fig. 2 mit 60 bezeichneten Kurvenabschnitt. Die erste Betriebsbedingung des Motors wird durch die Motorsteuerung 14 während eines ersten Zeitabschnittes derart aufrechterhalten, dass durch überschüssigen Sauerstoff und das erzeugte NOX im Abgas der stromaufwärts angeordnete Medienblock 46 und der stromabwärts angeordnete Medienblock 48 der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 im Wesentlichen mit Sauerstoff und NOX "aufgefüllt" bzw. gesättigt werden. Die Ermittlung des ersten Zeitabschnittes, der auch als "Füll"- Zeit der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 bezeichnet werden kann, kann auf jede geeignete Weise ermittelt werden, beispielsweise durch eine kumulative Messung des in der Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 gespeicherten Sauerstoffs und NOX, wobei eine derartige Messung beispielsweise auf Momentanwerten von im Motor erzeugtem NOX-Speisegas beruhen kann.
  • Nach einem Übergang von der ersten Betriebsbedingung des Motors 12 auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffgemisch (der Übergang ist durch einen Kurvenabschnitt 62 in Fig. 2 dargestellt) wird von der Motorsteuerung 14 dann eine zweite Betriebsbedingung ausgewählt, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter ist als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis, gekennzeichnet ist. Die zweite Betriebsbedingung ist durch einen Kurvenabschnitt 64 in Fig. 2 dargestellt. Die zweite Betriebsbedingung wird während eines zweiten Zeitabschnittes aufrechterhalten, beispielsweise solange, bis das durch den Sauerstoffsensor 42 erzeugte Ausgangssignal anzeigt, dass überschüssige Kohlenwasserstoffe den stromaufwärts angeordneten Medienblock 46 "durchbrochen" haben. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ermittlung des zweiten Zeitabschnittes beispielsweise durch Vergleichen des durch den Sauerstoffsensor 42 erzeugten Ausgangssignals mit einem vorbestimmten Referenzwert.
  • Ein Vorhandensein überschüssiger Kohlenwasserstoffe innerhalb der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 zwischen deren stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Medienblöcken 46, 48 bedeutet bzw. bestätigt, dass im Wesentlichen der gesamte Sauerstoff und das gesamte NOX, welcher bzw. welches zuvor während der ersten Betriebsbedingung in dem stromaufwärts angeordneten Medienblock 46 gespeichert waren, aus dem stromaufwärts angeordneten Medienblock 46 ausgespült worden sind. Erfindungsgemäß ist dabei gewährleistet, dass bei einer Unterbrechung der angereicherten zweiten Betriebsbedingung während der Erfassung überschüssiger Kohlenwasserstoffe durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 "auf halber Strecke" ein bestimmter Betrag bzw. eine Menge von gespeichertem Sauerstoff und insbesondere von gespeichertem NOX in dem stromabwärts angeordneten Medienblock 48 der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 verbleibt.
  • Durch die Motorsteuerung 14 wird dann eine dritte Betriebsbedingung für den Motor ausgewählt, welche in Fig. 2 durch einen Kurvenabschnitt 66 dargestellt und durch ein Variieren des dem Motor 12 zugeführten Luft/Kraftstoffgemisches um das stöchiometrische Luft/Kraftstoffgemisch in einem geschlossenen Regelkreis gekennzeichnet ist. Obwohl erfindungsgemäß generell der Einsatz einer großen Vielzahl von Steuerprozessen, durch die das während der dritten Betriebsbedingung verwendete Luft/Kraftstoffverhältnis um das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis variiert werden kann, vorgesehen sein kann, ist die dritte Betriebsbedingung im Wesentlichen durch das Vorhandensein von Abgas gekennzeichnet, welches keine überschüssige Kohlenwasserstoffmenge enthält, die für ein Ausspülen der wesentlichen Menge des im stromabwärts angeordneten Medienblock 48 gespeicherten Sauerstoffs und NOX ausreichen würde, und welches keinen überschüssigen Sauerstoff aufweist, der für ein Auffüllen des stromaufwärts angeordneten Medienblockes 46 mit wesentlichen Mengen von Sauerstoff und NOX ausreichen würde.
  • Bevorzugt wird die relative NOX-Speicherkapazität der stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Medienblöcke 46, 48 und/oder die longitudinale Position des Sauerstoffsensors 42 innerhalb der zweiten Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 SO ausgewählt, dass das von dem Sauerstoffsensor 42 erzeugte Ausgangssignal selbst zur Definition des Endes des zweiten Zeitabschnittes verwendet werden kann (währenddessen die zweite Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 nur teilweise von gespeichertem Sauerstoff und NOX gereinigt wird). In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann auch eine Anpassung des zweiten Zeitabschnittes, der ansonsten durch das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 42 definiert wird, durch einen Anpassungsfaktor erfolgen. Durch diesen Anpassungsfaktor wird die über die stöchiometrische Menge hinausgehende Menge an Kraftstoff bei einem Betrieb mit dem zweiten Luft- /Kraftstoffverhältnis, welches bereits in der Abgasanlage zwischen dem Motor 12 und dem inmitten der Einrichtung angeordneten Sauerstoffsensor 42 zu dem Zeitpunkt vorliegt, zu dem das Ausgangssignal des Sensors ein Vorhandensein überschüssiger Kohlenwasserstoffe in dem durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung 36 strömenden Abgas anzeigt, berücksichtigt.
  • Die vorstehend beispielhaft beschriebene Erfindung ist keineswegs auf den Einsatz von HEGO-Sensoren beschränkt. Es liegt beispielsweise auch ein Einsatz anderer geeigneter Sensoren zur Erzeugung eines die Sauerstoffkonzentration im Auspuffrohr und am Eingang eines Dreiwegekatalysators anzeigenden Signals im Rahmen der Erfindung. So können beispielsweise Sensoren vom EGO-Typ (EGO = exhaust gas oxygen) und auch Sensoren vom linearen Typ, wie beispielsweise UEGO- Sensoren (UEGO = universal exhaust gas oxygen) Anwendung finden. Bezugszeichenliste 10 Steuereinrichtung
    12 Brennkraftmaschine bzw. Motor
    14 Elektronische Motorsteuerung
    16 Kraftstoffeinspritzdüsen
    18 Zylinder
    20 Zündkerzen
    22 Drosselklappe
    24 Luftmassenstromsensor
    26 Ansaugrohr
    28 Sauerstoffsensor
    30 Sensoren
    32 Abgasanlage
    34 Emissionsbegrenzungseinrichtung
    36 Emissionsbegrenzungseinrichtung
    38 Abgasendrohr
    40 Sauerstoffsensor
    42 Sauerstoffsensor
    44 Spalt
    46 Medien-Block
    48 Medien-Block
    60 Kurvenabschnitt für die erste Betriebsbedingung
    62 Kurvenabschnitt für den Übergang
    64 Kurvenabschnitt für die zweite Betriebsbedingung
    66 Kurvenabschnitt für die dritte Betriebsbedingung

Claims (13)

1. Verfahren zur Vorkonditionierung einer Emissionsbegrenzungseinrichtung, welcher von einer Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas zugeführt wird, gekennzeichnet durch die Schritte:
Betreiben der Brennkraftmaschine bzw. des Motors (12) bei einer ersten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, charakterisiert ist, während eines ersten Zeitabschnittes, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge an Sauerstoff und zumindest eines weiteren Bestandteils des Abgases sowohl in einem Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) als auch in einem Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeichert wird,
Betreiben des Motors (12) bei einer zweiten Betriebsbedingung, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, charakterisiert ist, während eines zweiten Zeitabschnittes, der dazu ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge des gespeicherten Sauerstoffs und des gespeicherten weiteren Bestandteils nur aus dem stromaufwärts angeordneten Bereich der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) freigesetzt wird, und
Nichtaufrechterhalten der zweiten Betriebsbedingung am Ende des zweiten Zeitabschnittes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtaufrechterhalten der zweiten Betriebsbedingung ein Betreiben des Motors (12) bei einer dritten Betriebsbedingung während eines dritten Zeitabschnitts beinhaltet, wobei die dritte Betriebsbedingung durch ein Verbrennen eines ein in einem zeitabhängigen Bereich variierendes Mischungsverhältnis aufweisendes dritten Luft- /Kraftstoffgemisches charakterisiert ist, wobei dieser variierende Bereich Luft/Kraftstoffverhältnisse beinhaltet, die entweder magerer oder fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis sind, und wobei die dritte Betriebsbedingung ferner durch Abgas charakterisiert ist, welchem eine Menge an überschüssigen Kohlenwasserstoffen fehlt, die zum Ausspülen des während der ersten Betriebsbedingung in dem stromabwärts angeordneten Bereich der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeicherten im Wesentlichen gesamten Sauerstoffs und des weiteren Bestandteils ausreichend ist, und welchem eine Menge an überschüssigem Sauerstoff fehlt, welche ausreichend ist, den stromaufwärts angeordneten Bereich der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) mit Sauerstoff und dem weiteren Bestandteil im Wesentlichen aufzufüllen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sauerstoffsensor (42) zur Erzeugung eines Ausgangssignals vorgesehen ist, welches eine Sauerstoffkonzentration in dem durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) an einer Position innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) zwischen dem stromaufwärts angeordneten Bereich und dem stromabwärts angeordneten Bereich der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) strömenden Abgas repräsentiert, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf einer Charakteristik des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors (42) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des zweiten Zeitabschnitts den Vergleich einer Amplitude des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors (42) mit einem vorbestimmten Referenzwert beinhaltet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine über eine stöchiometrische Menge des Kraftstoffs hinausgehende Menge an Kraftstoff, die während der zweiten Betriebsbedingung an den Motor (12) geliefert wird, bestimmt wird, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf der Bestimmung der Menge an Kraftstoff eingestellt wird.
6. Verfahren zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors (12), bei dem der Motor unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen betrieben wird, welche durch ein Verbrennen in einem Bereich (range) von Luft/Kraftstoffgemischen zu Abgas charakterisiert sind, welches eine Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) durchströmt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Auswählen einer ersten Betriebsbedingung des Motors (12), welche durch das Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, charakterisiert ist, für die Dauer eines ersten Zeitabschnittes, welcher ausreichend ist, dass eine wesentliche Menge an Sauerstoff und zumindest eines weiteren Bestandteils des Abgases sowohl in einem Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) als auch in einem Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeichert wird,
Auswählen einer zweiten Betriebsbedingung des Motors (12), welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, charakterisiert ist, für die Dauer eines zweiten Zeitabschnittes, welcher ausreichend ist, eine wesentliche Menge des gespeicherten Sauerstoffs und des gespeicherten weiteren Bestandteils des Abgases nur aus dem Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) freizusetzen, und
Auswählen einer dritten Betriebsbedingung des Motors (12) für die Dauer eines dritten Zeitabschnittes, wobei die dritte Betriebsbedingung des Motors (12) durch ein Verbrennen eines dritten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zeitabhängig variierenden Bereich von Luft/Kraftstoffgemischen charakterisiert ist, wobei die Luft/Kraftstoffverhältnisse entweder magerer oder fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis sind, und wobei die dritte Betriebsbedingung ferner durch das Vorhandensein von Abgas charakterisiert ist, welchem eine Menge an überschüssigen Kohlenwasserstoffen fehlt, die ausreichend ist, um den Sauerstoff und den wenigstens einen weiteren Bestandteil des Abgases, welche während der ersten Betriebsbedingung des Motors (12) im Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeichert wurden, im Wesentlichen vollständig auszuspülen, und welchem eine Menge an überschüssigem Sauerstoff fehlt, welche ausreichend ist, um den Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) mit Sauerstoff und dem wenigstens einen weiteren Bestandteil des Abgases im Wesentlichen aufzufüllen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf einer erfassten Charakteristik des durch die Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) an einer Position innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) zwischen dem Bereich stromaufwärts und dem Bereich stromabwärts strömenden Abgases bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Charakteristik die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfasst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine über die stöchiometrische Menge des Kraftstoffs hinausgehende Menge an Kraftstoff, welche dem Motor (12) während der zweiten Betriebsbedingung zugeführt wird, bestimmt wird, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf der bestimmten Menge an Kraftstoff eingestellt wird.
10. Vorrichtung (10) zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors (12), wobei der Motor bei einer Vielzahl von Betriebsbedingungen betrieben wird, welche durch ein Verbrennen in einem Bereich (range) von Luft/Kraftstoffgemischen zu Abgas charakterisiert sind, wobei das Abgas durch einen Dreiwegekatalysator und eine Vorrichtung für mageres NOX bzw. Stickoxidfalle strömt, gekennzeichnet durch eine Motorsteuerung (14) mit einem Mikroprozessor, welche zum Auswählen einer ersten Betriebsbedingung ausgebildet ist, welche durch ein Verbrennen eines ersten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem ersten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches magerer als ein stöchiometrisches Luft- /Kraftstoffverhältnis ist, charakterisiert ist, für die Dauer eines ersten Zeitabschnittes, welcher ausreichend ist, eine wesentliche Menge von Sauerstoff und NOX sowohl in einem Bereich stromaufwärts als auch in einem Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) zu speichern, und welche ferner zum Auswählen einer zweiten Betriebsbedingung ausgebildet ist, welche durch ein Verbrennen eines zweiten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zweiten Luft/Kraftstoffverhältnis, welches fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, charakterisiert ist, für die Dauer eines zweiten Zeitabschnittes, welcher ausreichend ist, eine wesentliche Menge an gespeichertem Sauerstoff und gespeichertem NOX nur aus dem Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) freizusetzen, und die Motorsteuerung (14) weiterhin zur Auswahl einer dritten Betriebsbedingung für die Dauer eines dritten Zeitabschnittes ausgebildet ist, wobei die dritte Betriebsbedingung durch ein Verbrennen eines dritten Luft/Kraftstoffgemisches mit einem zeitabhängig variierenden Bereich von Luft/Kraftstoffgemischen charakterisiert ist, wobei diese Gemische entweder fetter oder magerer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis sind, und die dritte Betriebsbedingung ferner durch das Vorhandensein von Abgas charakterisiert ist, welchem eine Menge an überschüssigen Kohlenwasserstoffen fehlt, die ausreichend ist, nahezu den gesamten während der ersten Betriebsbedingung in dem Bereich stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) gespeicherten Sauerstoff und das NOX auszuspülen, und welchem eine Menge an überschüssigem Sauerstoff fehlt, welche ausreichend ist, den Bereich stromaufwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) mit Sauerstoff und NOX im Wesentlichen aufzufüllen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (14) zur Bestimmung des zweiten Zeitabschnittes basierend auf einer erfassten Charakteristik des Abgases ausgebildet ist, welches die Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) an einer Position innerhalb der Emissionsbegrenzungseinrichtung (36) zwischen dem Bereich stromaufwärts und dem Bereich stromabwärts durchströmt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Charakteristik eine Sauerstoffkonzentration im Abgas ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (14) zur Bestimmung einer über die stöchiometrische Menge des Kraftstoffs hinausgehenden Menge an Kraftstoff vorgesehen ist, welche dem Motor (12) während der zweiten Betriebsbedingung zugeführt wird, und dass der zweite Zeitabschnitt basierend auf der ermittelten Menge an Kraftstoff eingestellt wird.
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