DE102006017300B4

DE102006017300B4 - Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006017300B4
Application number: DE102006017300A
Authority: DE
Inventors: Olaf Graupner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: DE102006017300A1

Abstract

Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (16), die in beliebiger Reihenfolge in Reihe in einem Abgasstrang (3) einer Brennkraftmaschine angeordnet sind,
wobei ein erster Beladungsgrad der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) und ein zweiter Beladungsgrad der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (16) ermittelt werden;
aus den Beladungsgraden eine für die Regeneration erforderliche Oxidationsmittelmenge (A) und eine für die Regeneration erforderliche Reduktionsmittelmenge (B) abgeschätzt oder ermittelt werden und
eine Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) für die Durchführung der Regeneration bestimmt wird,
wobei betreffend eine Gemischzusammensetzung im Abgasstrang (3) während der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) mehrfach alternierend Reduktionsmittelüberschuss und Oxidationsmittelüberschuss eingestellt werden,
wobei eine Alternierungsfrequenz (f) und/oder eine Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses (λ₀–λ_min) und/oder eine Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) und/oder ein Taktverhältnis (t_Ox/t_Red) zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss derart eingestellt werden, dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) sowohl die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Oxidationsmittelmenge (A) als auch...

Description

Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung, die in beliebiger Reihenfolge in Reihe in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Aus der US 2003/0113249 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Schwefeloxiden und Partikeln aus Abgasen bekannt. Es wird die Beladung der beiden Abgasreinigungsvorrichtungen bestimmt. Anschließend werden die Abgasreinigungsvorrichtungen durch alternierende Fett-/Magerphasen regeneriert.
Mager betriebene Brennkraftmaschinen benötigen zur Erfüllung strenger Emissionsanforderungen Systeme zur Abgasreinigung, wie z. B. oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtungen (Partikelfilter) oder reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtungen (z. B. NOx-Speicherkatalysatoren). Nachteilig bei diesen Systemen ist der periodische Bedarf erhöhter Abgastemperaturen mit der Folge eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs. Dies gilt insbesondere bei schwefelsensitiven Systemen, wie beispielsweise dem NOx-Speicherkatalysator, für die Regeneration von angesammeltem Schwefel aus Kraftstoff- bzw. Motorenöl.
Bekannte Abgasreinigungseinrichtungen oder Systeme aus Abgasreinigungseinrichtungen zeichnen sich durch nachfolgend aufgeführte Charakteristika aus. Sowohl oxidierend als auch reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtungen benötigen eine gewisse Mindesttemperatur zur Auslösung einer Regeneration. Die mindestens erforderlichen Temperaturen können bei oxidierend und reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtungen unterschiedlich sein. Die Mindesttemperaturen können beispielsweise durch unverbranntes Gemisch erzeugt werden, welches in Verbindung mit Restsauerstoff an einer katalytischen Oberfläche der Abgasreinigungseinrichtung oder thermisch indiziert exotherm reagiert. Weiterhin können oxidierend und reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtungen unterschiedliche maximale Grenztemperaturen, d. h. maximal zulässige Betriebstemperaturen T_max besitzen, bei deren Überschreitung eine Gefahr der thermischen Schädigung durch Überhitzung besteht.
Oxidierend und reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtungen weisen typischerweise optimale Zeiträume auf, nach denen eine Regeneration der jeweiligen Abgasreinigungseinrichtungen erforderlich ist. Die optimalen Zeiträume sind üblicherweise unterschiedlich lang. Weiterhin benötigen derartige Abgasreinigungseinrichtungen unterschiedliche chemische Umgebungsbedingungen, z. B. eine oxidierende Umgebung für einen Rußabbrand im Partikelfilter und eine reduzierende Umgebung für eine NOx- und/oder Schwefelregeneration in einem NOx-Speicherkatalysator. Derartig unterschiedliche chemische Umgebungsbedingungen können bei Abgasreinigungseinrichtungen unterschiedlicher Arbeitsweise in einem Abgasstrang prinzipbedingt nicht gleichzeitig hergestellt werden.
Eine reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung, z. B. ein NOx-Speicherkatalysator ist üblicherweise katalytisch beschichtet und besitzt daher eine geringe Durchlässigkeit für unverbrannte Kohlenwasserstoffe bei Anwesenheit von freiem Restsauerstoff.
Typischerweise wird während der Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators unter konstant fetten Betriebsbedingungen Schwefelwasserstoff (H₂S) erzeugt, was eine stark geruchsbelästigende Auswirkung hat. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, die Brennkraftmaschine, der ein NOx-Speicherkatalysator nachgeordnet ist, mittels rasch von fett nach mager und umgekehrt wechselnden Gemischzusammensetzungen zu betreiben. Ein solcher rascher fett/mager-Wechsel wird üblicherweise als Lambda-Wobbeln bezeichnet.
Aus Kostengründen ist es wünschenswert, die oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (Dieselpartikelfilter) und die reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (NOx-Speicherkatalysator) in einem gemeinsamen Abgasstrang in Reihe anzuordnen, um aufwendige Schaltklappen oder eine redundante Systemauslegung zu vermeiden. Dies hat jedoch zur Folge, dass zur Erwärmung der einen Komponente die jeweils Andere miterhitzt werden muss, was auf Grund der thermischen Trägheit zu einem erhöhten Energiebedarf und unter Umständen zu einer reduzierten Dauerhaltbarkeit der Abgasreinigungseinrichtungen führt. Aus Gründen des besseren Kaltanlaufverhaltens (Light-Off-Verhaltens) ist üblicherweise der NOx-Speicherkatalysator in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Dieselpartikelfilter angeordnet. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die beiden Abgasreinigungseinrichtungen in umgekehrter Reihenfolge anzuordnen. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass eine oxidierend und eine reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung in einem Abgasstrang in beliebiger Reihenfolge in Reihe geschaltet angeordnet sind.
Bedingt durch unterschiedliche für eine Regeneration erforderliche Gemischzusammensetzungen ist eine exakt gleichzeitige, parallele Regeneration einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (Partikelabscheider) und einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (NOx-Speicherkatalysator) in einem gemeinsamen Abgasstrang nicht möglich, sofern nicht zusätzliche Oxidations- oder Reduktionsmittel nach der Brennkraftmaschine bedarfsgerecht in den Abgasstrang eingeleitet werden. Eine solche Lösung hat den Nachteil, dass sie baulich aufwendig ist. Weiterhin erhöht sich die Gesamtdauer der Regenerationszeit, was einen Kraftstoffmehrverbrauch durch die notwendige Temperaturanhebung im Abgasstrang zur Folge hat.
Wird also die oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (Partikelfilter) zur Regeneration erwärmt, muss zunächst der üblicherweise vorgeschaltete NOx-Speicherkatalysator auf Temperatur gebracht werden, was auf Grund dessen katalytischer Beschichtung zwangsläufig geschieht, sobald ein unverbranntes Reduktionsmittel und Restsauerstoff im Abgas vorhanden sind. Dieser Effekt wirkt sich nachteilig auf den Energiebedarf und die Dauerhaltbarkeit des NOx-Speicherkatalysators aus, weil die Regenerationen des nachgeschalteten Dieselpartikelfilters üblicherweise häufiger ablaufen müssen als die Regenerationen, die für den NOx-Speicherkatalysator, z. B. zur Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators, notwendig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regenerationsverfahren anzugeben, mit dem sich in einem Abgasstrang befindende oxidierend und reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtungen makroskopisch gleichzeitig regenerieren lassen. Außerdem soll eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens angegeben werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die erforderliche Zeitdauer für die Regeneration beider Abgasreinigungseinrichtungstypen kurz zu halten und somit einen Kraftstoffmehrverbrauch möglichst gering zu halten.
Des Weiteren soll insbesondere bei der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung eine Tiefenverschwefelung vermindert, insbesondere ausgeschlossen werden.
Weiterhin sollen baulich aufwendige parallele Anordnungen der Abgasreinigungstypen vermieden werden.
Außerdem soll eine erhöhte Dauerhaltbarkeit der Abgasreinigungseinrichtungen erreicht werden und insbesondere ein Überschreiten der maximal zulässigen Betriebstemperaturen T_max der Abgasreinigungseinrichtungen während des gesamten Betriebes möglichst vermieden werden.
Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist von besonderem Vorteil, dass innerhalb einer Regenerations-Zielzeitspanne beide Abgasreinigungseinrichtungen, d. h. sowohl die oxidierend als auch die reduzierend arbeitende, makroskopisch gleichzeitig regeneriert werden. Makroskopisch gleichzeitig bedeutet dabei, dass innerhalb der Regenerations-Zielzeitspanne durch alternierenden fett/mager-Betrieb des Abgasstranges und/oder durch geeignete Wahl der Amplituden des Oxidationsmittelüberschusses oder des Reduktionsmittelüberschusses und/oder geeignete Wahl des Taktverhältnisses zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss stückchenweise, insbesondere abwechselnd, regeneriert werden, so dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne beide Abgasreinigungseinrichtungstypen regeneriert sind. Dies stellt gegenüber einer nacheinander ablaufenden Regeneration der Abgasreinigungseinrichtungen, d. h. zuerst der Regeneration einer Abgasreinigungseinrichtung und danach der Regeneration der anderen Abgasreinigungseinrichtung, einen erheblichen Unterschied und Vorteil dar. Erfindungsgemäß erfolgt also die Regeneration der Abgasreinigungseinrichtungen für sich gesehen nicht an einem Stück nacheinander sondern stückweise parallel zueinander. Hierbei wurde erfindungsgemäß erkannt, dass für eine Regeneration sowohl der oxidierend als auch der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung eine bestimmte Oxidationsmittel- und Reduktionsmittelmenge erforderlich ist, welche vor Beginn der Regeneration ermittelt oder abgeschätzt wird. Eine solche erforderliche Reagensmenge wird erfindungsgemäß aus den Beladungsgraden der Abgasreinigungseinrichtungen ermittelt. Unter Beladungsgrad ist hierbei eine Füllung der Abgasreinigungseinrichtungen mit einem aus dem Abgas zu entfernenden Abgasbestandteil zu verstehen, welche unterhalb der maximalen Aufnahmekapazität der Abgasreinigungseinrichtung liegt. Beladungsgrade von reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtungen können z. B. ein Verschwefelungsgrad des NOx-Speicherkatalysators sein. Ein Beladungsgrad für eine oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung ist beispielsweise der Füllgrad eines Dieselpartikelfilters mit Rußpartikeln. Die Beladungsgrade der Abgasreinigungseinrichtungen werden aus dem zurückliegenden Betriebsprofil der Brennkraftmaschine und/oder durch Messung und Interpretation des Speicherverhaltens des NOx-Speicherkatalysators oder durch Messung oder Errechnung und Interpretation des Gegendrucks beim Dieselpartikelfilter ermittelt. Die Ermittlung der Beladungsgrade auf die genannten Art und Weisen ist dem Fachmann geläufig.
Wenn die erforderliche Oxidationsmittelmenge, z. B. die erforderliche Luftmenge, und die erforderliche Reduktionsmittelmenge, z. B. die erforderliche Kraftstoffmenge, für die Regeneration der Abgasreinigungseinrichtungen bekannt sind, wird eine Regenerations-Zielzeitspanne festgelegt, innerhalb der die ermittelten Oxidationsmittel- und Reduktionsmittelmengen den Abgasreinigungseinrichtungen zugeführt werden. Die Zufuhr der Oxidationsmittel und Reduktionsmittel erfolgt dabei diskontinuierlich alternierend mit einer Alternierungsfrequenz während der Regeneration, so dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne jeder Abgasreinigungseinrichtung die vorher ermittelte Oxidationsmittel- und Reduktionsmittelmenge zugeführt ist. Dies erfolgt ausgehend von einem mittleren Lambda-Wert λ₀ im Abgasstrang durch das alternierende Zurverfügungstellen eines Oxidationsmittelüberschusses und/oder eines Reduktionsmittelüberschusses während der Regeneration. Üblicherweise wird zu Beginn der Regeneration als Ausgangswert für λ₀ im Abgasstrang ein stöchiometrisches Verhältnis λ₀ = 1 gewählt, damit bei magerem Betrieb der Brennkraftmaschine, d. h. λ > 1 im Abgasstrang Oxidationsmittelüberschuss herrscht und bei fettem Betrieb der Brennkraftmaschine, d. h. λ < 1, im Abgasstrang Reduktionsmittelüberschuss herrscht.
Außerdem können die erforderlichen Oxidationsmittel- und/oder Reduktionsmittelmengen während der Regenerations-Zielzeitspanne auch mit unterschiedlichen Amplituden ausgehend von dem Lambda-Mittelwert λ₀ zugeführt werden. Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann das Taktverhältnis zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss so eingestellt werden, dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne die erforderlichen Reagensmengen, d. h. die erforderliche Menge an Oxidationsmittel und die erforderliche Menge an Reduktionsmittel, den Abgasreinigungseinrichtungen zugeführt sind.
Sowohl die Alternierungsfrequenz, die Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses, die Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses als auch das Taktverhältnis zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss können während der Regenerations-Zielzeitspanne variiert werden oder zur Minderung des Regelungsaufwandes während der Regeneration auf einen festen Wert eingestellt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Überwachung oder Ermittlung der Gemischzusammensetzung im Abgasstrang mittels einer Lambda-Sonde oder sie wird modellbasiert, z. B. mittels eines Kennfeldes errechnet.
In einer weiteren Ausführungsform werden das Taktverhältnis, die Amplituden und/oder die Alternierungsfrequenz in Abhängigkeit einer Abgastemperatur eingestellt oder geregelt, so dass ein ungewolltes Überhitzen einer der Abgasreinigungseinrichtungen vermieden ist. Die Bestimmung der Abgastemperatur erfolgt bevorzugt stromabwärts hinter der letzten Abgasreinigungseinrichtung. Gleichwohl kann auch nach jeder einzelnen Abgasreinigungseinrichtung ein Temperaturwert ermittelt werden. Die Bestimmung der Abgastemperatur erfolgt zweckmäßigerweise mittels einem Temperatursensor oder wird modellbasiert z. B. über ein Kennfeld errechnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Gemischzusammensetzung im Abgasstrang auf der Basis von bekannten Reduktionsmittel- und Oxidationsmittelmengen, die einer dem Abgasstrang zugeordneten Brennkraftmaschine eingangsseitig zugeführt werden, geregelt. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Regeneration gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, ohne zusätzliche Einspeisungsvorrichtungen im Abgasstrang vorsehen zu müssen.
Als Alternierungsfrequenz hat sich ein Bereich zwischen 0,05 bis 1,5 Hz, insbesondere zwischen 0,1 bis 1 Hz, besonders bevorzugt zwischen 0,3 bis 1 Hz und weiter bevorzugt zwischen 0,5 bis 1 Hz herausgestellt. Die Alternierungsfrequenz kann innerhalb der angegebenen Bereiche während der Regenerations-Zielzeitspanne schwankend geregelt werden, ist jedoch während der Regeneration bevorzugt auf einen festen Wert eingestellt.
Weiterhin kann zweckmäßigerweise die Regenerations-Zielzeitspanne während einer Regeneration in Abhängigkeit von Abweichungen von dem ermittelten und/oder abgeschätzten Oxidationsmittel- und/oder Reduktionsmittelbedarf angepasst, d. h. verlängert oder verkürzt werden.
Alternativ kann in einer anderen Ausführungsform an der eingangs ermittelten Regenerations-Zielzeitspanne festgehalten werden und ein nach einer Regeneration eventuell vorliegender Restregenerationsbedarf für eine nachfolgende Regeneration bzw. für einen nachfolgenden Regenerationszyklus gespeichert und bei diesem berücksichtigt werden, insbesondere zur Berechnung der Regenerations-Zielzeitspanne des nachfolgenden Regenerationszyklus verwendet werden.
Bevorzugt erfolgt die Änderung und/oder das Einstellen einer bestimmten Gemischzusammensetzung im Abgasstrang durch ein Ändern und/oder Einstellen einer Frischgemischzusammensetzung, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dies erfolgt bevorzugt durch eine Regelung der Oxidationsmittelmenge und/oder eine Regelung der Reduktionsmittelmenge, die der Brennkraftmaschine zugeleitet werden, oder durch eine Regelung einer Abgasrückführungsrate, wobei eine gewisse Menge des Abgases aus dem Abgasstrang über eine Abgasrückführungsleitung der Brennkraftmaschine eingangsseitig zugeleitet wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: schematisch eine Brennkraftmaschine aufweisend einen Abgasstrang mit einer oxidierend und einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet;
2: schematisch das erfindungsgemäße Verfahren in einer einfachsten Ausführungsform in einem Blockschaltdiagramm;
3: beispielhaft einen Verlauf der Gemischzusammensetzung im Abgasstrang über der Zeit (λ-t-Diagramm) während eines Regenerationszyklus;
4: beispielhaft einen erfindungsgemäßen und vereinfachten Verlauf der Gemischzusammensetzung im Abgasstrang über der Zeit (λ-t-Diagramm) während eines Regenerationszyklusses.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine gemäß 1 besitzt eine Brennkraftmaschine 1, z. B. einen Hubkolbentrieb 1, einen Ansaugtrakt 2 und einen Abgasstrang 3 sowie eine Abgasrückführungseinrichtung 4. Im Ansaugtrakt 1 ist in bekannter Art und Weise in einer Ansaugrichtung 5 ein Verdichter 6, ein Ladeluftkühler 7 sowie eine Einrichtung zur Dosierung von Verbrennungsluft, z. B. eine Drosselklappe 8, vorhanden, welche aufeinanderfolgend entlang einer Ansaugleitung 9 angeordnet sind. Die Ansaugleitung 9 mündet in einen Ansaugverteiler 10, der angesaugtes Gas Brennräumen 11 des Hubkolbentriebes 1 zuleitet. Abgasseitig ist dem Hubkolbentrieb 1 ein Abgassammler 12 zugeordnet, der Abgase aus den Brennräumen 11 einer Abgasleitung 13 zuführt. In der Abgasleitung 13 ist bevorzugt eine Turbine 14 angeordnet, welche mechanisch mit dem Verdichter 6 im Ansaugtrakt 2 nach Art eines Turboladers gekoppelt ist. Stromabwärts nach der Turbine 14 ist optional ein motornaher Vorkatalysator 15 angeordnet. Auf diesen folgend befindet sich im Abgasstrang 3 eine reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung, z. B. ein NOx-Speicherkatalysator 16, und eine oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung, z. B. ein Dieselpartikelfilter 17. Die oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung 17 und die reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung 16 sind im Abgasstrang 3 in Reihe geschaltet angeordnet. Parallel zum Dieselpartikelfilter 17 ist üblicherweise ein Differenzdrucksensor 18 angeordnet, welcher den Druckunterschied im Abgas vor und nach dem Dieselpartikelfilter erfassen kann. Aus diesem Druckunterschied kann ein Beladungsgrad des Dieselpartikelfilters ermittelt werden. Zwischen dem Abgassammler 12 und der Turbine 14 zweigt eine Abgasrückführungsleitung 20 ab, welche in die Ansaugleitung 9 zwischen der Drosselklappe 8 und dem Ansaugverteiler 10 mündet. In der Abgasrückführungsleitung 20 ist an geeigneter Stelle ein Abgasrückführungsventil 21 angeordnet.
Weiterhin ist im Abgasstrang 3 bevorzugt nach der Turbine 14 üblicherweise eine Lambda-Sonde 22 angeordnet. Nach der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung 17 ist im Abgasstrang 3 üblicherweise eine Temperaturmesseinrichtung, z. B. ein Temperatursensor 23, angeordnet. Die Lambda-Sonde 22 und/oder der Temperatursensor 23 und/oder der Differenzdrucksensor 18 sind mit einer Steuer-/Regelungseinrichtung 24 gekoppelt, wobei die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 Ausgangssignale der Lambda-Sonde 22 und/oder des Temperatursensors 23 und/oder des Differenzdrucksensors 18 als Eingangssignale erhält. Alternativ können die Eingangssignale auch rechnerisch, modellbasiert oder mittels eines Kennfeldes im Motorsteuergerät ermittelt und zur Verfügung gestellt werden. Ausgangsseitig ist die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 mit der Drosselklappe 8 und/oder dem Abgasrückführungsventil 21 und/oder mit Einspritzdüsen 25 der Brennkraftmaschine 1 gekoppelt. Hierdurch nimmt die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 Einfluss auf die Gemischzusammensetzung, die der Brennkraftmaschine eingangsseitig zur Verfügung gestellt wird.
Die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 ist in der Lage, aus dem zurückliegenden Fahr-/Betriebsprofil der Brennkraftmaschine 1 und/oder aus den Eingangswerten der Lambda-Sonde 22 und/oder des Temperatursensors 23 Beladungsgrade der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 zu ermitteln und aus dem Beladungsgraden die für die Regeneration erforderliche Oxidationsmittelmenge A und die für die Regeneration erforderliche Reduktionsmittelmenge B abzuschätzen oder zu ermitteln. Aus diesen Ergebnissen legt die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 eine Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ für die Durchführung der Regeneration fest. Nach dem Start einer Regeneration wirkt die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 auf die Drosselklappe 8, das Abgasrückführungsventil 21 und/oder die Einspritzdüsen 25 derart ein, dass während der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ mehrfach alternierend Reduktionsmittelüberschuss während einer Zeitspanne t_Red und Oxidationsmittelüberschuss während einer Zeitspanne t_Ox eingestellt werden. Die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 nimmt dabei Einfluss auf die Alternierungsfrequenz f und/oder die Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses λ₀–λ_min und/oder die Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses λ_max–λ₀ und/oder das Taktverhältnis t_Ox/t_Red zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss derart, dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ sowohl die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Oxidationsmittelmenge A als auch die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Reduktionsmittelmenge B den jeweiligen Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 zugeführt ist.
Selbstverständlich ist es auch möglich, entlang des Abgasstranges 3 mehrere Temperatursensoren 23 anzuordnen, um einen Temperaturverlauf der Abgastemperatur TAG in oder entlang des Abgasstranges 3 zu erfassen. Außerdem hat es sich bewährt, die oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung 17, z. B. den Dieselpartikelfilter 17, mit einem so genannten Wash-Coat mit einer angepassten Sauerstoffspeicherfähigkeit zu versehen, damit während der fetten Betriebsphasen (λ < λ₀) der Kraftstoff durch den Dieselpartikelfilter 17 besser exotherm genutzt wird. Dies führt dazu, dass der gesamte Kraftstoff während der Fett-Phasen mit dem während der Mager-Phasen (λ > λ₀) am Wash-Coat eingespeicherten Sauerstoff reagiert und vollständig thermisch genutzt wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Art und Weise die benötigte Temperatur des Dieselpartikelfilters 17 sicher aufrecht erhalten werden und eine vollständige Regeneration erzielt werden, ohne den NOx-Speicher thermisch zu überlasten, da dieser hierbei überfahren wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn zwischen dem NOx-Speicherkatalysator 16 und dem Dieselpartikelfilter 17 aus Platzgründen ein relativ großer Abstand im Abgasstrang 3 besteht, also z. B., wenn ein NOx-Speicherkatalysator 16 motornah und der Dieselpartikelfilter 17 im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeuges montiert ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei dieser Anordnung ist, dass während der Fett-Phasen (λ < λ₀) sämtliches Reduktionsmittel auf dem Partikelfilter 17 verbrannt werden kann und sich hierdurch Sekundäremissionen verringern, bzw. diese sogar vermieden werden.
Bevorzugt ist weiterhin zumindest ein Temperatursensor (nicht gezeigt) vorgesehen, der eine Ist-Betriebstemperatur T_ist der zu regenerierenden Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 misst und den Wert für die Ist-Betriebstemperatur T_ist der Steuer-/Regelungseinrichtung 24 zuleitet. Die Steuer-/Regelungseinrichtung 24 ermittelt aus den Werten für T_ist, den ermittelten Beladungsgraden und den ermittelten oder abgeschätzten erforderlichen Oxidation-/Reduktionsmittelmengen (A, B) eine maximale Dauer des Betriebes mit Reduktionsmittelüberschuss t_Redmax und/oder Oxidationsmittelüberschuss t_Oxmax innerhalb der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ. Hierdurch gelingt es in einfacher Art und Weise, dass die Ist-Betriebstemperaturen T_ist der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 die jeweils zulässigen maximalen Betriebstemperaturen T_max der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 nicht überschreiten.
Im Folgenden wird anhand der 2 das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:
Nach einer gewissen Betriebsdauer der Brennkraftmaschine oder kontinuierlich während des Betriebes der Brennkraftmaschine wird in einem ersten Verfahrensschritt 100 ein erster Beladungsgrad der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung 17 ermittelt. Zeitgleich oder zeitlich versetzt wird in einem zweiten Verfahrensschritt 101 ein zweiter Beladungsgrad der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung 16 ermittelt. Aus den ermittelten Beladungsgraden der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 werden in Kenntnis der übrigen Eigenschaften der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17, wie z. B. dem Fassungsvermögen oder dergleichen, in einem nächsten Schritt 103 eine für die Regeneration erforderliche Reduktionsmittelmenge B für die reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung 16 abgeschätzt oder ermittelt. Zeitgleich oder zeitlich vor- oder nachgelagert wird aus dem ermittelten Beladungsgrad betreffend die oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung 17 eine für die Regeneration erforderliche Oxidationsmittelmenge A abgeschätzt oder ermittelt (Schritt 104).
In einem nächsten Schritt 105 wird eine Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ festgelegt, innerhalb der die Regeneration beider Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 abgeschlossen sein soll. Im Anschluss daran wird eine Regeneration gestartet (Schritt 106), wobei ausgehend von einem Lambda-Soll-Wert (λ₀) eine Gemischzusammensetzung im Abgasstrang 3 während der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ mehrfach alternierend dahingehend abgeändert wird, dass Reduktionsmittelüberschuss (λ < λ₀) während einer Zeitspanne t_Red und/oder Oxidationsmittelüberschuss (λ > λ₀) während einer Zeitspanne t_Ox eingestellt werden. Dies erfolgt mit einer Alternierungsfrequenz f, einer Amplitude für einen Reduktionsmittelüberschuss (λ₀–λ_min), einer Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) oder durch die Einstellung eines Taktverhältnisses t_Ox/t_Red zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss. Während der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ wird alternierend abwechselnd Reduktionsmittelüberschuss und Oxidationsmittelüberschuss im Abgasstrang 3 eingestellt. Der Verlauf der Gemischzusammensetzung im Abgasstrang 3 über die Zeit während der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ ist dabei derart gewählt, dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ sowohl die erforderliche Oxidationsmittelmenge A als auch die erforderliche Reduktionsmittelmenge B den Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 zugeführt worden ist.
In 3 ist schematisch der zeitliche Verlauf einer beispielhaften Gemischzusammensetzung während einer Regenerationszeit t_RZ dargestellt. Die Flächenanteile A₁, A₂, A₃, welche sich oberhalb der λ₀-Linie befinden, sind dabei ein Maß für den Oxidationsmittelüberschuss. Die Flächenanteile B₁, B₂ sind ein Maß für den Reduktionsmittelüberschuss. Integriert über die Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ ergeben die Flächenanteile A₁, A₂, A₃ und B₁, B₂ die gesamten erforderliche Oxidationsmittelmenge A und die gesamte erforderliche Reduktionsmittelmenge B.
In 3 ist – wie vorbeschrieben – schematisch der Verlauf einer Gemischzusammensetzung während einer Regenerationszeit t_RZ dargestellt. 3 zeigt hierbei die Möglichkeit, während der Regenerationszielzeitspanne t_RZ die Amplituden und/oder die Frequenz f und/oder das Taktverhältnis t_Ox–t_Red zu ändern. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn aufgrund einer zu schnell oder zu intensiv ablaufenden Regeneration einer der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 eine Überhitzung droht oder eine solche bereits eingetreten ist. Um den Regelungsaufwand während der Regeneration gering zu halten, wird jedoch üblicherweise vor Beginn der Regeneration die erforderliche Oxidationsmittelmenge A und die erforderliche Reduktionsmittelmenge B bestimmt und hieraus feste Werte für die Frequenz f, für die Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses λ₀–λ_min, für die Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses λ_max–λ₀ und für das Taktverhältnis t_Ox–t_Red bestimmt, eingestellt und während der Regenerationszielzeitspanne t_RZ jeweils konstant gehalten. Gemäß dem erfindungsgemäßen Gedanken soll lediglich sichergestellt werden, dass am Ende der Regenerationszielzeitspanne t_RZ sowohl die erforderliche Oxidationsmittelmenge A als auch die erforderliche Reduktionsmittelmenge B zugeführt wurde. Ein solcher, vereinfachter Verlauf der Gemischzusammensetzung während der Regenerationszielzeitspanne t_RZ ist schematisch in 4 dargestellt. Auch ein solcher Verlauf entspricht dem erfindungsgemäßen Gedanken.
Bei dem vereinfachten Verlauf gemäß 4 kann die Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses λ_max–λ₀ größer, kleiner oder gleich der Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses λ₀–λ_min gewählt werden. Der gewählte Wert für die Amplituden wird während der Regenerationszielzeitspanne t_RZ konstant gehalten. Ebenso wird die Alternierungsfrequenz f konstant gehalten. Für das Taktverhältnis t_Ox–t_Red wird ebenfalls ein konstanter Wert eingestellt und beibehalten, wobei die Zeitpanne mit Oxidationsmittelüberschuss t_Ox größer, kleiner oder gleich der Zeitspanne mit Reduktionsmittelüberschuss t_Red gewählt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine mit hoher Frequenz alternierenden, makroskopisch daher ”gleichzeitigen” Regenerierung der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 aus. Hierbei erfolgt also eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators und eine Entrußung des nachgeschalteten Partikelfilters. Dies erfolgt durch ein ständiges Wechseln der Gemischzusammensetzung von fett nach mager und umgekehrt, wobei der gesamte Vorgang insbesondere durch das Taktverhältnis t_Ox/t_Red, welches als Pulsweitenmodulations-Signal ausgebildet ist, geregelt wird. Zusätzlich steht eine verbrannte Oxidationsmittelmenge (Brennluftmenge) als Regelgröße zur Verfügung, da sich ein bestimmter Gemischzustand im Abgasstrang 3 sowohl mit hohem als auch mit moderatem Luft- und Kraftstoffüberschuss bewerkstelligen lässt. Um die Regenerationsdauer, d. h. die Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ möglichst kurz zu halten, wird ein möglichst hohes Oxidationsmittelangebot angestrebt, d. h. die fett-Phasen werden abhängig vom Verschwefelungsgrad des NOx-Speichers und der benötigten Exothermie eingestellt.
Somit bestehen die wesentlichen Unterschiede zu einer konventionellen, getrennt und nacheinander ablaufenden Regeneration der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung 17 und der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung 16 darin, dass makroskopisch gesehen eine ”gleichzeitige” Regeneration durch schnell aufeinanderfolgende Lambda-Sprünge nach Art eines Lambda-Wobbelns erreicht wird. Die Taktrate f (Frequenz), das Taktverhältnis t_Ox/t_Red und/oder Amplituden der Lambda-Sprünge in Richtung fett und/oder mager werden gezielt zur Regelung der jeweiligen Regenerationsvorgänge verwendet. Weiterhin ist vorteilhaft, dass eine exotherme Nutzung des Kraftstoffüberschusses während der Fett-Phase zur Nachheizung des Dieselpartikelfilters 17 genutzt werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass Beladungsintervalle der beiden Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 zwischen zwei Regenerationszyklen vereinheitlicht werden, was insbesondere in der Praxis im Zusammenwirken mit schwefelarmem Kraftstoff zu einer Verkürzung der Entschwefelungsintervalle des NOx-Speicherkatalysators 16 führt. Hierdurch wird eine Tiefenverschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 16 vermieden, ohne dass ein nennenswerter Kraftstoffmehrverbrauch auftritt, da der NOx-Speicherkatalysator 16 immer zusammen mit dem Dieselpartikelfilter 17 regeneriert wird und der Dieselpartikelfilter 17 üblicherweise häufiger auf Grund seines schneller wachsenden Beladungsgrades regeneriert werden muss. Deswegen tritt beim NOx-Speicherkatalysator 16 eine Tiefenverschwefelung gar nicht erst auf.
Insbesondere ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, dass die exotherme Wärmeentwicklung in den Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 durch die Amplitude, die Frequenz f und das Taktverhältnis t_Ox/t_Red während der Regenerations-Zielzeitspanne t_RZ leicht beeinflussbar ist, so dass in einfacher Art und Weise sichergestellt werden kann, dass die Betriebstemperaturen der Abgasreinigungseinrichtungen 16, 17 immer unter den maximal zulässigen Betriebstemperaturen T_max bleiben.

Claims

Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (16), die in beliebiger Reihenfolge in Reihe in einem Abgasstrang (3) einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, wobei ein erster Beladungsgrad der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) und ein zweiter Beladungsgrad der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (16) ermittelt werden; aus den Beladungsgraden eine für die Regeneration erforderliche Oxidationsmittelmenge (A) und eine für die Regeneration erforderliche Reduktionsmittelmenge (B) abgeschätzt oder ermittelt werden und eine Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) für die Durchführung der Regeneration bestimmt wird, wobei betreffend eine Gemischzusammensetzung im Abgasstrang (3) während der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) mehrfach alternierend Reduktionsmittelüberschuss und Oxidationsmittelüberschuss eingestellt werden, wobei eine Alternierungsfrequenz (f) und/oder eine Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses (λ₀–λ_min) und/oder eine Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) und/oder ein Taktverhältnis (t_Ox/t_Red) zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss derart eingestellt werden, dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) sowohl die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Oxidationsmittelmenge (A) als auch die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Reduktionsmittelmenge (B) den jeweiligen Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) zugeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischzusammensetzung im Abgasstrang (3) mittels einer Lambda-Sonde überwacht und/oder ermittelt wird oder modellbasiert oder mittels eines Kennfeldes errechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischzusammensetzung über eine sich einstellende Exothermie der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) überwacht oder ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischzusammensetzung im Abgasstrang (3) durch eine Regelung der Oxidationsmittelmenge und/oder der Reduktionsmittelmenge, die der Brennkraftmaschine zugeleitet werden, und/oder durch eine Regelung einer Abgasrückführungsrate geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alternierungsfrequenz (f) 0,05 bis 1,5 Hz, insbesondere 0,1 bis 1 Hz, besonders bevorzugt 0,3 bis 1 Hz, weiter bevorzugt 0,5 bis 1 Hz beträgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischzusammensetzung im Abgasstrang (3) durch ein Ändern einer Frischgemischzusammensetzung, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladungsgrade der Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) aus einem zurückliegenden Betriebsprofil der Brennkraftmaschine errechnet werden und/oder durch Messung und Interpretation eines Speicherverhaltens der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (16) und/oder durch Messung eines Gegendrucks der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) errechnet und/oder ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgastemperatur (TAG) überwacht wird und das Taktverhältnis (t_Ox/t_Red) und/oder die Alternierungsfrequenz (f) und/oder die Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) und/oder die Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses (λ₀–λ_min) in Abhängigkeit von der Abgastemperatur (T_AG) eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) für die Regeneration erfolgt, wenn sich auf Grund der Temperaturüberwachung Abweichungen von der ermittelten und/oder abgeschätzten erforderlichen Oxidationsmittelmenge (A) und Reduktionsmittelmenge (B) ergeben.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der abgeschätzten oder ermittelten Oxidationsmittelmenge (A) und von der abgeschätzten oder ermittelten Reduktionsmittelmenge (B) abweichende notwendige Menge gespeichert wird und bei einem nachfolgenden Regenerationszyklus für die Bestimmung der nachfolgenden Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) mit berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alternierungsfrequenz (f) während der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ), d. h. während der Regeneration, variiert oder konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses (λ₀–λ_min) während der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ), d. h. während der Regeneration, variiert oder konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) während der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ), d. h. während der Regeneration, variiert oder konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis (t_Ox/t_Red) zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss während der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ), d. h. während der Regeneration, variiert oder konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis (t_Ox/t_Red) zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss als Pulsweitenmodulations-Signal geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge an verbranntem Oxidationsmittel, insbesondere die verbrannte Luftmenge, als Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge an verbranntem Reduktionsmittel, insbesondere die verbrannte Kraftstoffmenge, als Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Betriebstemperatur (T_ist) der zu regenerierenden Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) ermittelt wird und ausgehend von der Ist-Temperatur (T_ist), den ermittelten Beladungsgraden und der ermittelten oder abgeschätzten erforderlichen Oxidations-/Reduktionsmittelmengen (A, B) eine maximale Dauer des Betriebes mit Reduktionsmittelüberschuss (t_Redmax) und/oder Oxidationsmittelüberschuss (t_Oxmax) innerhalb der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) derart bestimmt wird, dass die Betriebstemperaturen (T_ist) der Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) die jeweils zulässigen maximalen Betriebstemperaturen (T_max) nicht überschreiten.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren zur Erfassung kritischer Temperaturzustände der Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) verwendet werden und bei einem Überschreiten der maximal zulässigen Betriebstemperatur (T_max) eine Anpassung der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) erfolgt und/oder die chemischen Umgebungsbedingungen im Abgasstrang (3) von ”reduzierend” nach ”oxidierend” oder umgekehrt geändert werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch exothermen Reaktionsverlauf entstehende Reaktionswärme pro Zeiteinheit durch eine Anpassung des Taktverhältnisses (t_Ox/t_Red) zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss und/oder eine Anpassung der Alternierungsfrequenz (f) und/oder eine Anpassung der Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses (λ₀–λ_min) und/oder eine Anpassung der Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) begrenzt wird.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 mit einer Brennkraftmaschine (1), einem Ansaugtrakt (2) und einem Abgasstrang (3), in dem zumindest eine reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (16) und zumindest eine oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (17) in Reihe nacheinander angeordnet sind und Mittel zum Ermitteln eines ersten Beladungsgrades der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) und Mittel zum Ermitteln eines zweiten Beladungsgrades der reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (16) vorhanden sind und eine Steuer-/Regelungseinrichtung (24) vorhanden ist, die eingangsseitig zumindest mit einem Sensor (18, 22, 23) verbunden ist und ausgangsseitig mit zumindest einem Aktuator (8, 21, 25) verbunden ist und derart auf den zumindest einen Aktuator (8, 21, 25) einwirkt, dass während einer Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) im Abgasstrang (3) eine Gemischzusammensetzung mit mehrfach alternierend vorliegendem Reduktionsmittelüberschuss und Oxidationsmittelüberschuss herrscht, wobei eine Alternierungsfrequenz (f) und/oder eine Amplitude des Reduktionsmittelüberschusses (λ₀–λ_min) und/oder eine Amplitude des Oxidationsmittelüberschusses (λ_max–λ₀) und/oder ein Taktverhältnis (t_Ox/t_Red) zwischen Oxidationsmittelüberschuss und Reduktionsmittelüberschuss derart eingestellt werden, dass am Ende der Regenerations-Zielzeitspanne (t_RZ) sowohl die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Oxidationsmittelmenge (A) als auch die ermittelte oder abgeschätzte erforderliche Reduktionsmittelmenge (B) den jeweiligen Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) zugeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der eingangsseitig mit der Steuer-/Regelungseinrichtung (24) verbundene Sensor (18, 22, 23) ein Differenzdrucksensor (18) und/oder eine Lambda-Sonde (22) und/oder zumindest ein Temperatursensor (23) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdrucksensor (18) mit der oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung (17) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (23) im Abgasstrang (3) nach den Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (8, 21, 25) eine Drosselklappenvorrichtung (8) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (8, 21, 25) ein Abgasrückführungsventil (21) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aktuator (8, 21, 25) zumindest eine Einspritzdüse (25) der Brennkraftmaschine ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) einen Turbolader mit einem Verdichter (6) im Ansaugtrakt (2) und einer Turbine (14) im Abgasstrang (3) besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass vor den zu regenerierenden Abgasreinigungseinrichtungen (16, 17) ein motornaher Vorkatalysator (15) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (17) ein Dieselpartikelfilter (17) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierend arbeitende Abgasreinigungseinrichtung (16) ein NOx-Speicherkatalysator (16) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (17) mit einem Wash-Coat mit einer angepassten Sauerstoffspeicherfähigkeit ausgerüstet ist.