DE10226873A1 - Method for controlling the mode selection of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Betriebsarten einer Verbrennungskraftmaschine (10) mit einem NO¶x¶-Speicherkatalysator (18), wobei die Steuerung der Betriebsarten in Abhängigkeit von Betriebsparametern erfolgt. DOLLAR A Es ist vorgesehen, DOLLAR A (a) dass bei Wechsel der Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine (10) in Abhängigkeit des Füllstandes des NO¶x¶-Speicherkatalysators (18) sowie mindestens eines zweiten Parameters der Verbrennungskraftmaschine (10), des NO¶x¶-Speicherkatalysators (18) oder der Emission entschieden wird, ob eine Regeneration des NO¶x¶-Speicherkatalysators (18) angefordert wird, wenn der Wechsel der Betriebsart eine erhöhte NO¶x¶-Desorption oder einen NO¶x¶-Schlupf aus dem NO¶x¶-Speicherkatalysator (18) zur Folge hat, und/oder DOLLAR A (b) dass der Wechsel der Verbrennungskraftmaschine (10) in eine andere Betriebsart in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine (10), des NO¶x¶-Speicherkatalysators (18) und tatsächlichen oder zu erwartenden Emissionsparametern zugelassen wird, wobei eine nachfolgende Prüfung, ob ein Wechsel in einen anderen Motorbetrieb möglich ist, nur zulässig ist, wenn eine Mindestzeit (t¶min¶) verstrichen ist und/oder eine vorgegebene Mindeständerung mindestens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine (10), des NO¶x¶-Sspeicherkatalysators (18) oder eines Emissionsparameters vorliegt.The invention relates to a method for controlling the operating modes of an internal combustion engine (10) with a NO¶x¶ storage catalytic converter (18), the operating modes being controlled as a function of operating parameters. DOLLAR A It is provided, DOLLAR A (a) that when the operating mode of the internal combustion engine (10) changes depending on the level of the NO¶x¶ storage catalytic converter (18) and at least one second parameter of the internal combustion engine (10), the NO¶x ¶ storage catalytic converter (18) or the emission is decided whether regeneration of the NO¶x¶ storage catalytic converter (18) is requested if the change in operating mode results in increased NO¶x¶ desorption or a NO¶x¶ slip the NO¶x¶ storage catalytic converter (18), and / or DOLLAR A (b) that the change of the internal combustion engine (10) to a different operating mode depending on the operating parameters of the internal combustion engine (10), the NO¶x¶- Storage catalytic converter (18) and actual or expected emission parameters, a subsequent check whether a change in another engine operation is possible is only permitted if a minimum time (t¶min¶) elapses richen and / or a predetermined minimum change of at least one operating parameter of the internal combustion engine (10), the NO¶x¶ storage catalyst (18) or an emission parameter is present.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Betriebsartenwahl einer Verbrennungskraftmaschine mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a method to control the mode selection of an internal combustion engine with the features mentioned in the preamble of claim 1.
Zur Nachbehandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen ist es allgemein üblich, das Abgas katalytisch zu reinigen. Dazu wird das Abgas über mindestens einen Katalysator geleitet, der eine Konvertierung einer oder mehrerer Schadstoftkomponenten des Abgases vornimmt. Es sind unterschiedliche Arten von Katalysatoren bekannt. Oxidationskatalysatoren fördern die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), während Reduktionskatalysatoren eine Reduzierung von Stickoxiden (NOx) des Abgases unterstützen. Ferner werden 3-Wege-Katalysatoren verwendet, um die Konvertierung der drei vorgenannten Komponenten (HC, CO, NOx) gleichzeitig zu katalysieren. Die Verwendung eines 3-Wege-Katalysators ist jedoch nur möglich, wenn ein streng stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei λ = 1 vorliegt.For the aftertreatment of exhaust gases from internal combustion engines, it is generally customary to catalytically clean the exhaust gas. For this purpose, the exhaust gas is passed over at least one catalytic converter, which converts one or more pollutant components of the exhaust gas. Different types of catalysts are known. Oxidation catalysts promote the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), while reduction catalysts support a reduction of nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas. Furthermore, 3-way catalysts are used to catalyze the conversion of the three aforementioned components (HC, CO, NO x ) at the same time. However, the use of a 3-way catalytic converter is only possible if there is a strictly stoichiometric air-fuel ratio at λ = 1.
Zur Optimierung des Verbrauchs von Kraftfahrzeugen werden unter anderem magerlauffähige Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. In einem verbrauchsgünstigen Magerbetrieb, bei dem die Verbrennungskraftmaschine mit Sauerstoffüberschuss, das heißt mit λ > 1, gefahren wird, ist eine vollständige 3-wege-katalytische Umsetzung von NOx nicht möglich. Bei derartigen Verbrennungskraftmaschinen werden daher NOx-Speicherkatalysatoren eingesetzt, die neben einer katalytischen Komponente einen NOx Speicher enthalten, der in den mageren Betriebsphasen NOx in Form von Nitrat speichert. In zwischengeschalteten fetten Regenerationsphasen bei λ < 1, bei denen HC und CO gebildet werden, die als Reduktionsmittel wirken, werden die Nitrate zu Stickstoff N2 reduziert. Häufig ist dem NOx-Speicherkatalysator noch ein Katalysator, beispielsweise ein 3-Wege-Katalysator, vorgeschaltet.Among other things, lean-burn internal combustion engines are used to optimize the consumption of motor vehicles. In a fuel-efficient lean-burn operation in which the internal combustion engine is operated with an excess of oxygen, that is to say with λ> 1, a complete 3-way catalytic conversion of NO x is not possible. In internal combustion engines of this type, therefore, NO x storage catalysts are used which, in addition to a catalytic component, contain a NO x storage device which stores NO x in the form of nitrate in the lean operating phases. In intermediate rich regeneration phases at λ <1, in which HC and CO are formed, which act as reducing agents, the nitrates are reduced to nitrogen N 2 . A catalyst, for example a 3-way catalyst, is often connected upstream of the NO x storage catalyst.
In einfachen Verfahren zur Steuerung des NOx-Speicherkatalysators erfolgt die Einleitung einer Regeneration auf der Basis abgelegter Verhaltensmodelle des NOx-Speicherkatalysators. Dabei bleibt die tatsächliche Beladung und auch dessen sonstiger Zustand des NOx-Speicherkatalysators unberücksichtigt. Daher ist auch bekannt, zur Einleitung der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mittels eines NOx-Sensors gemessene Emissionsverläufe zugrunde zu legen, so dass die Einleitung einer Regeneration ausschließlich bedarfsgerecht bei entsprechendem NOx-Durchbruch durchgeführt wird. Im Rahmen dieses Vorgehens stellt es einen Sonderfall dar, wenn aus anderen Gründen ein motorischer Betrieb eingestellt wird, der in dem Falle, dass nicht zeitgleich eine NOx-Regeneration durchgeführt wird, eine erhöhte NOx-Desorption oder einen erhöhten NOx-Schlupf aus dem NOx-Speicherkatalysators zur Folge hat. Beispielsweise stellt bei einem direkteinspritzenden magerlaufenden Ottomotor der Wechsel aus Leistungsgründen in den Homogenbetrieb zur Durchführung einer Beschleunigung einen derartigen Sonderfall dar. Üblicherweise wird daher bei der Anforderung eines solchen Motorbetriebes geprüft, wie der Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators ist. Überschreitet die gespeicherte Menge an Nitraten einen vorgegebenen Schwellwert, so wird eine NOx-Regeneration ausgelöst. Wird der Schwellwert nicht überschritten, kann die Desorption der gespeicherten Menge an Nitraten unter Emissionsgesichtspunkten vernachlässigt werden. Allerdings ist jede NOx-Regeneration mit einem Kraftstoffmehrverbrauch verbunden, so dass zum Ausgleich des Mehrverbrauchs eine gegenüber der Regenerationsdauer um Faktoren längere Magerbetriebsdauer notwendig ist. Bei einer dynamischen Betriebsweise des Motors wird das Speichervermögen des NOx-Speicherkatalysators in der Regel nicht voll ausgenutzt, sondern es kommt häufig zu Betriebsartenwechseln und damit zu Regenerationsanforderungen. Daher kann dann nur eine geringe Kraftstoffersparnis erreicht werden. Die Kraftstoffersparnis könnte durch Erhöhung des Schwellwertes wieder vergrößert werden, doch kann aus Gründen der Abgassicherheit im Zulassungstest der genannte Schwellwert auch nicht zu hoch gewählt werden.In simple processes for controlling the NO x storage catalytic converter, regeneration is initiated on the basis of stored behavior models of the NO x storage catalytic converter. The actual loading and also its other state of the NO x storage catalytic converter remain unconsidered. It is therefore also known to use emission curves measured by means of a NO x sensor to initiate the regeneration of the NO x storage catalytic converter, so that the initiation of regeneration is carried out only as required with a corresponding NO x breakthrough. Within the framework of this procedure, it is a special case if, for other reasons, motor operation is stopped, which, in the event that NO x regeneration is not carried out at the same time, leads to increased NO x desorption or increased NO x slip the NO x storage catalyst results. For example, in the case of a direct-injection, lean-burn gasoline engine, the change to homogeneous operation for performing an acceleration is such a special case for performance reasons. Usually, when the engine operation is requested, a check is therefore carried out to determine the loading condition of the NO x storage catalytic converter. If the stored amount of nitrates exceeds a predetermined threshold value, a NO x regeneration is triggered. If the threshold value is not exceeded, the desorption of the stored amount of nitrates can be neglected from the point of view of emissions. However, each NO x regeneration is associated with additional fuel consumption, so that to compensate for the additional consumption, a lean operating time that is several times longer than the regeneration period is necessary. When the engine is operating dynamically, the storage capacity of the NO x storage catalytic converter is generally not fully utilized, but there are often operating mode changes and thus regeneration requirements. Therefore, only a small amount of fuel can be saved. The fuel savings could be increased again by increasing the threshold value, but the stated threshold value cannot be chosen too high in the approval test for reasons of exhaust gas safety.
Der Stand der Technik beinhaltet weiterhin Verfahren, die während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine entscheiden, ob im aktuellen Betriebszustand in einen verbrauchsgünstigeren – zum Beispiel vom stöchiometrischen in einen mageren – Motorbetrieb gewechselt werden kann. Kriterien hierfür können neben den motorischen Randbedingungen auch die zu erwartenden Emissionen oder der aktuelle Zustand des Abgasreinigungssystems, das heißt der Arbeitstemperaturbereich des Katalysators, die aktuelle oder zu erwartende Rohemissionen oder der Abgasmassenstrom sein. Bei der Frage, ob aus Gründen der Emissionssicherheit ein geänderter Motorbetrieb aktuell zulässig ist, besteht meist ein Zielkonflikt. So führt ein verbrauchsgünstigerer Motorbetrieb in der Regel zu Nachteilen bei den Abgasemissionen.The state of the art includes continue procedures that during of the operation of the internal combustion engine decide whether in the current operating state in a more economical one - for example from the stoichiometric into a lean - engine operation can be changed. Criteria for this can be in addition to the motor Boundary conditions also the expected emissions or the current one Condition of the exhaust gas purification system, i.e. the working temperature range of the catalytic converter, the current or expected raw emissions or the exhaust gas mass flow. When asked whether for reasons of Emission security changed Motor operation currently permitted there is usually a conflict of objectives. So leads a more economical Engine operation generally has disadvantages in terms of exhaust emissions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Betriebsartenwahl einer Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welches eine erhöhte Kraftstoffersparnis sowie gleichzeitig eine reduzierte Emission von Schadstoffen gegenüber den Verfahren nach dem Stand der Technik aufweist.The invention is therefore the object based on a method for controlling the mode selection of a To provide internal combustion engine, which is an increased fuel economy as well as a reduced emission of pollutants compared to Has method according to the prior art.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.This task is accomplished through a process solved with the features mentioned in claim 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Betriebsarten einer Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysator, wobei der Verbrennungskraftmaschine Mittel zugeordnet sind, die durch eine zumindest temporäre Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine die Steuerung der Betriebsarten erlauben, und wobei die Steuerung der Betriebsarten in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators und tatsächlichen oder zu erwartenden Emissionsparametern erfolgt, sieht vor,
- (a) dass bei Wechsel der Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit des Füllstandes des NOx-Speicherkatalysators sowie mindestens eines zweiten Parameters der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators oder der Emission entschieden wird, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators angefordert wird, wenn der Wechsel der Betriebsart eine erhöhte NOx-Desorption oder einen NOx-Schlupf aus dem NOX-Speicherkatalysator zur Folge hat, und/oder
- (b) dass der Wechsel in eine andere Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine
(
10 ) in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators und tatsächlichen oder zu erwartenden Emissionsparametern zugelassen wird, wobei eine nachfolgende Prüfung, ob ein Wechsel in einen anderen Motorbetrieb möglich ist, nur zulässig ist, wenn eine Mindestzeit verstrichen ist und/oder eine vorgegebene Mindeständerung mindestens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators oder eines Emissionsparameters vorliegt.
- (a) that when the operating mode of the internal combustion engine changes depending on the fill level of the NO x storage catalytic converter and at least one second parameter of the internal combustion engine, the NO x storage catalytic converter or the emission, a decision is made as to whether regeneration of the NO x storage catalytic converter is requested if the change in the operating mode results in increased NO x desorption or NO x slip from the NO x storage catalytic converter, and / or
- (b) that the change to another operating mode of the internal combustion engine (
10 ) depending on the operating parameters of the internal combustion engine, the NO x storage catalytic converter and actual or expected emission parameters, whereby a subsequent check as to whether a change to another engine operation is possible is only permitted if a minimum time has passed and / or predetermined minimum change of at least one operating parameter of the internal combustion engine, the NO x storage catalytic converter or an emission parameter is present.
Für den Füllstand des NOx-Speicherkatalysators wird vorzugsweise ein Schwellwert vorgegeben, bei dessen Überschreitung eine Regeneration zur Vermeidung eines NOx-Schlupfes notwendig ist, wobei dieser erfindungsgemäß von mindestens einem zweiten Parameter der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators oder der Emission abhängig und entsprechend veränderlich ist. Es können aber auch für die weiteren Parameter eigene Schwellwerte festgelegt werden, so dass die Durchführung der Regeneration vom Überschreiten von mindestens zwei Schwellwerten abhängig ist.A threshold value is preferably specified for the fill level of the NO x storage catalytic converter, if it is exceeded a regeneration is necessary to avoid NO x slip, which according to the invention depends on at least one second parameter of the internal combustion engine, the NO x storage catalytic converter or the emission and is changeable accordingly. However, separate threshold values can also be defined for the other parameters, so that the regeneration is dependent on the exceeding of at least two threshold values.
Die zusätzlichen Parameter, die zur Überprüfung, ob eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zu erfolgen hat, verwendet werden, werden vorzugsweise aus folgender Gruppe ausgewählt:
- – aktuelle Katalysatortemperatur,
- – aktueller Betriebspunkt (Last, Drehzahl) der Verbrennungskraftmaschine,
- – aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit,
- – aktuell verwendeter Gang des Fahrzeugs,
- – aktuelle Fahrpedalstellung,
- – in der vorangegangenen Speicherphase emittierte NOx-Emissionen und
- - current catalyst temperature,
- - current operating point (load, speed) of the internal combustion engine,
- - current vehicle speed,
- - current gear of the vehicle,
- - current accelerator pedal position,
- - NO x emissions emitted in the previous storage phase and
– vorangegangene Anzahl durchgeführter Mager-Homogen-Wechsel ohne nachfolgende Regenerationsauslösung, mit oder ohne Berücksichtigung des jeweiligen NOx-Austrages aus dem NOx-Speicherkatalysator.- Previous number of lean-homogeneous changes carried out without subsequent regeneration initiation, with or without taking into account the respective NO x discharge from the NO x storage catalytic converter.
Dadurch wird erreicht, dass auch bei einer dynamischen Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine mit zahlreichen Betriebsartenwechseln der Kraftstoffverbrauch gegenüber dem Stand der Technik reduziert wird.It does that too with dynamic operation of the internal combustion engine with numerous operating mode changes, fuel consumption compared to State of the art is reduced.
Nach dem zweiten Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Wechsel der Verbrennungskraftmaschine in eine Betriebsart mit Sauerstoffüberschuss oder eine sonstige Betriebsart in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators und der tatsächlichen oder zu erwartenden Emission. Um eine deutliche Erhöhung der Emissionssicherheit zu erzielen, ohne jedoch dabei signifikante Nachteile in den Bezug auf den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine in Kauf nehmen zu müssen, wird eine erneute Prüfung dieser Bedingungen erst wieder zugelassen, wenn eine vorgegebene Mindestzeit verstrichen ist und/oder eine vorgegebene Mindeständerung eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine, des NOx-Speicherkatalysators oder eines Emissions parameters vorliegt. Ist die geforderte Mindeständerung gegeben, so kann erwartet werden, dass ein Wechsel der Betriebsart nach der Prüfung zugelassen wird.After the second sub-step of the method according to the invention, the internal combustion engine is changed to an operating mode with an excess of oxygen or another operating mode depending on various operating parameters of the internal combustion engine, the NO x storage catalytic converter and the actual or expected emission. In order to achieve a significant increase in emission safety without having to accept significant disadvantages with regard to the fuel consumption of the internal combustion engine, a re-examination of these conditions is only permitted again when a specified minimum time has passed and / or a specified minimum change an operating parameter of the internal combustion engine, the NO x storage catalytic converter or an emission parameter is present. If the required minimum change is given, it can be expected that a change in the operating mode will be permitted after the test.
Die vorzugsweise zu beachtenden Parameter neben oder alternativ zur Mindestzeit sind:
- – eine vorgegebene Mindeständerung in der Motordrehzahl seit der letzten Prüfung,
- – eine vorgegebene Mindeständerung im abgegebenen Moment des Motors,
- – eine Änderung des gewünschten motorischen Betriebsverhaltens, abhängig von beispielsweise der Betriebsart, dem Zündwinkel und der Androsselung, sowie
- – eine vorgegebene Mindeständerung im Temperaturniveau des Abgasreinigungssystems.
- - a predetermined minimum change in engine speed since the last test,
- - a predetermined minimum change in the given torque of the engine,
- A change in the desired engine operating behavior, depending on, for example, the operating mode, the ignition angle and the throttling, and
- - A predetermined minimum change in the temperature level of the exhaust gas cleaning system.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations the invention result from the remaining, mentioned in the subclaims Features.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is hereinafter in embodiments based on the associated Drawings closer explained. Show it:
Der in
In
- 1010
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1212
- Abgasanlageexhaust system
- 1414
- Abgaskanalexhaust duct
- 1616
- Vorkatalysatorprecatalyzer
- 1818
- NOx-SpeicherkatalysatorNO x storage catalytic converter
- 2020
- NOx-SensorNO x sensor
- 2222
- Temperatursensortemperature sensor
- 2424
- MotorsteuergerätEngine control unit
- 2626
- Steuereinheitcontrol unit
- 100100
- Verbrennungslambdacombustion lambda
- 110110
- Temperaturverlauf des NOx-SpeicherkatalysatorsTemperature curve of the NO x storage catalytic converter
- 120120
- NOx-Beladung des NOx-SpeicherkatalysatorsNO x loading of the NO x storage catalytic converter
- NOxs NO xs
- Schwellwert der Beladung des NOx-Speicherkatalysators zur Einleitung der NOx-RegenerationThreshold value of the loading of the NO x storage catalytic converter to initiate NO x regeneration
- t1 t 1
- Regenerationsbeginnregeneration start
- t2 t 2
- Regenerationsenderegeneration end
- tI t I
- Zeitpunkt der Prüfungtime The examination
- tII t II
- Zeitpunkt der nachfolgenden Prüfungtime the subsequent test
- tmin t min
- Mindestzeitminimum time
- TG1, TG2 TG 1 , TG 2
- Grenztemperaturenlimit temperatures
- TSTS
- Schwellwert der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators zur Einleitung der NOx-RegenerationThreshold value of the temperature of the NO x storage catalytic converter to initiate NO x regeneration
- λM λ M
- LambdamagerwertLambda lean value
- λF λ F
- LambdafettwertLambda fat value
- λH λ H
- LambdahomogenwertLambda homogeneous value
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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