DE102008022106B4

DE102008022106B4 - Schadstoffbegrenzung bei niedriger Temperatur

Info

Publication number: DE102008022106B4
Application number: DE102008022106.6A
Authority: DE
Inventors: Shane Elwart; Jason Aaron Lupescu; Joseph Robert Theis; Gopichandra Surnilla
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2028-05-06
Also published as: US7797929B2; GB0808674D0; DE102008022106A1; US20080289318A1; CN101311503A; GB2453006A; CN101311503B; JP2008286202A

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Motors mit einem Mager-NOx-Filter in dem Abgas, wobei das Verfahren umfasst:während einer ersten Betriebsart bei einer ersten Temperatur das Speichern von NObei einer mageren Bedingung und dann das Spülen des gespeicherten NOaus dem NO-Filter bei einer fetten Bedingung ohne gleichzeitiges Zuführen von Sauerstoff zu dem Filter während des Spülens; undwährend einer zweiten Betriebsart bei einer zweiten, niedrigeren Temperatur das Speichern von NObei einer mageren Bedingung und dann das Spülen des gespeicherten NOaus dem NO-Filter, wobei eine exotherme Reaktion erzeugt wird, um die Temperatur des Filters durch Zuführen von Sauerstoff und Reduktionsmitteln mit einer insgesamt fetten Mischung zu dem Filter während des Spülens zeitweilig anzuheben.

Description

Hintergrund und kurze Darlegung
Katalysatoren, beispielsweise Mager-NO_x-Filter (LNT, kurz vom engl. Lean NO_x Trap), können zum Reduzieren von NO_x-Emissionen, beispielsweise von Motoren, die überstöchiometrisch arbeiten können, verwendet werden. Die Leistung eines LNT beim Speichern, Freisetzen und Reduzieren von NO_x kann durch verschiedene Betriebsbedingungen, darunter Temperatur, beeinflusst werden. Im Einzelnen kann der LNT während Bereiche niedrigerer Temperatur eine verschlechterte Speicherung, Freisetzung und/oder Reduzierung aufweisen. Daher wurden verschiedene Ansätze genutzt, um den LNT bei einer optimalen Position entlang der Auslassstrecke anzuordnen, um dem Wunsch nach einem schnellen Anspringen aus dem Kaltstartbetrieb nachzukommen, sowie um Übertemperaturbetrieb zum Beispiel während hoher Lasten zu reduzieren.
Bei manchen Bedingungen ist aber der LNT zu weit stromabwärts des Motors angeordnet (was zu langsamen Anspringen führt) oder der LNT ist zu nahe am Motor angeordnet (was zu beschleunigter Degradation führt). Selbst wenn ferner ein Gleichgewicht zwischen diesen Extremen erreicht werden kann, bei dem der Bereich optimalen Wirkungsgrads des LNT so gut wie möglich genutzt wird (z.B. wird die Temperatur zwischen in etwa 300°C und 500°C gehalten), kann es immer noch einen Bereich niedrigerer Temperaturen geben, bei dem der LNT verwendet werden kann, wenn auch mit verschlechtertem Reaktionswirkungsgrad während der Freisetzung und Reduzierung.
Aus der Schrift DE 102 61 911 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem Mager-NO_x-Filter im Abgasstrang bekannt, bei dem bei ausreichend hohen Temperaturen im Magerbetrieb NO_x gespeichert und dann zyklisch wieder gespült wird, indem ohne Sauerstoffzufuhr Kraftstoff eingespritzt wird. In einem anderen Betriebsmodus wird bei niedrigeren Temperaturen im Magerbetrieb eingespeichertes NO_x ebenfalls zyklisch gespült.
Die DE 100 55 665 A1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit zwei parallel geschalteten Vorkatalysatoren, von denen einer mit fettem und der andere mit magerem Abgas beaufschlagt wird, um die Schadstoffumsetzung zumindest teilweise in einen nachgeschalteten Hauptkatalysator zu verlagern.
Die DE 102 54 683 A1 zeigt einen Verbrennungsmotor mit einem NO_x-Speicherkatalysator, wobei ein Teil der Zylinder mager betrieben und ein anderer Teil der Zylinder fett betrieben wird, um den Speicherkatalysator aufzuheizen. Um Drehmomentschwankungen beim Übergang zum Heizbetrieb zu verringern, wird für die mager betriebenen Zylinder der Lambdawert begrenzt.
Die DE 199 10 503 C1 zeigt einen NO_x-Speicherkatalysator für einen Verbrennungsmotor, bei dem ebenfalls ein Teil der Zylinder fett und ein anderer Teil der Zylinder mager betrieben werden. Dabei werden Regelabweichungen des Gesamtluftverhältnisses von einem vorgegebenen Sollwert durch Änderung des Luftverhältnisses entweder nur des ersten Teils oder nur des zweiten Teils der Motorzylinder ausgeregelt.
Ferner zeigt die Schrift DE 100 20 794 A1 ein Regelsystem für einen NO_x-Katalysator einer Brennkraftmaschine, wobei einige Zylinder fett und einige Zylinder mager betrieben und die mageren und fetten Verbrennungsabgase zusammengeführt werden, um eine exotherme Reaktion zu bewirken. Die Kraftstoffluftverhältnisse der mager und fett betriebenen Zylinder wird dabei anhand einer Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Katalysatortemperatur und der gewünschten Katalysatortemperatur bestimmt.
Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass es möglich sein kann, eine effiziente Anordnung des LNT beizubehalten, während auch der Betrieb bei niedriger Temperatur angegangen wird. Im Einzelnen haben die vorliegenden Erfinder erkannt, dass, selbst wenn stabile Betriebstemperaturen in einem Bereich niedrigerer Temperaturen vorliegen, es möglich sein kann, eine lokal erzeugte exotherme Reaktion (die lokal erzeugt werden kann, beispielsweise am LNT) während des Spülbetriebs bei einem insgesamt fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnis zu nutzen. Der zeitweilige Temperaturanstieg während des Spülens ermöglicht eine effizientere Freisetzung von gespeichertem NO_x (was den LNT besser befähigt, während eines folgenden mageren Betriebs NO_x zu speichern) sowie eine effizientere Reduzierung des freigesetzten NO_x. Zudem bleibt die Temperatur des LNT über einen Teil des nächsten mageren Zeitraums angehoben, was den NO_x-Speicherungswirkungsgrad während dieser Zeit verbessern kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine NO_x-Speicherung und Freisetzung/Reaktion bei unterschiedlichen lokalen Temperaturen auszuführen, um eine verbesserte Leistung der NO_x-Schadstoffbegrenzung zu erzielen. In einem Beispiel der Ausführung kann die exotherme Reaktion unter Verwendung eines geteilten Motorzylinderbetriebs, bei dem einige Zylinder fett arbeiten und andere Zylinder mager arbeiten, erzeugt werden, während das Kraftstoff/Luft-Verhältnis insgesamt immer noch fett ist. Auf diese Weise ist es nicht nur möglich, eine exotherme Reaktion während Bedingungen niedrigerer Temperaturen zu erzeugen, sondern der Motor kann auch mit verstärkter Kraftstoffersparnis arbeiten, da einige Zylinder durch mageren Betrieb bei verbessertem Wirkungsgrad arbeiten können. Als weiteres Beispiel kann der während eines Spülbetriebs niedrigerer Temperatur erzeugte Betrag exothermer Wärme basierend auf Katalysatoralterung angepasst werden, um eine verbesserte Leistung zu ermöglichen. Als noch weiteres Beispiel kann der Betrag exothermer Wärme in dem geteilten Zylinderbetrieb durch Anpassen der Dauer und/oder des Ausmaßes des mageren Betriebs während des Spülens gesteuert werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Bereich niedrigerer Temperaturen zwischen 200°C bis 300°C (oder 200°C bis 350°C) liegen, wobei während Temperaturen über und/oder unter diesem Bereich ein Spülen ohne Erzeugen der exothermen Reaktion mit geteiltem Zylinderbetrieb ausgeführt wird.
Figurenliste

1 zeigt eine beispielhafte Auslegung eines Motors und einer Abgasanlage;
2 - 3 zeigen Übersichtsflussdiagramme des Betriebs;
4 zeigt eine graphische Darstellung, die das Kraftstoff/Luft-Verhältnis einer ersten und zweiten Gruppe von Zylindern während Speicherung und Spülen bei niedrigeren Temperaturen veranschaulicht;
5 zeigt experimentelle Daten, die die an einem frischen 0,25 Zoll großen Kalium/Platin/Aluminiumoxid-LNT gespeicherte NO_x-Menge gegen die Temperatur (1) bei 500 ppm NO in dem Abgas nach Spülen bei der Speichertemperatur, (2) bei 500 ppm NO in dem Abgas nach Spülen bei 450°C, (3) bei 500 ppm NO₂ in dem Abgas nach Spülen bei 450°C veranschaulicht;
6 zeigt entsprechend 5 den Speicherungswirkungsgrad kontra NO_x-Speichermenge bei 200°C (1) bei 500 ppm NO in dem Abgas nach Spülen bei der Speichertemperatur, (2) bei 500 ppm NO in dem Abgas nach Spülen bei 450°C, (3) bei 500 ppm NO₂ in dem Abgas nach Spülen bei 450°C;
7 zeigt Endrohr-NO_x, Endrohr-CO und Betttemperatur während eines dreiminütigen Speicherzeitraums bei 250°C für einen frischen Ba/Pt/Al₂O₃-LNT, wobei die Probe 30 Sekunden lang mit 5% CO + 1,7% H₂ mit oder ohne 1% O₂ gespült wurde. Nach 30 Sekunden Spülten wurde NO 60 Sekunden lang vor dem nächsten Zyklus abgestellt.
8 zeigt den NO_x-Speicherungswirkungsgrad kontra NO_x-Speichermenge bei 250°C während eines Speicherzeitraums von 180 s für einen frischen Ba/Pt/Al₂O₃-LNT, wobei die Probe 30 Sekunden lang mit 5% CO + 1,7% H₂ mit oder ohne 1% O₂ gespült wird. Nach 30 Sekunden Spülen wird NO 60 Sekunden lang vor dem nächsten Zyklus abgestellt.
9 zeigt den NO_x-Speicherungswirkungsgrad kontra NO_x-Speichermenge bei 250°C während eines Speicherzeitraums von 180 Sekunden für einen frischen Ba/Pt/Al₂O₃-LNT, wobei die Probe 30 Sekunden lang mit 5% CO + 1,7% H₂ mit oder ohne 1% O₂ oder mit 7% CO + 2,3% H₂ mit oder ohne 2% O₂ gespült wird. Nach 30 Sekunden Spülen wurde NO 60 Sekunden lang vor dem nächsten Zyklus abgestellt.
10 zeigt den NO_x-Speicherungswirkungsgrad gegen NO_x-Speichermenge bei 250°C während eines Speicherzeitraums von 180 Sekunden für einen frischen Ba/Pt/Al₂O₃-LNT, wobei die Probe 30 Sekunden lang mit 7% CO + 2,3% H₂ mit oder ohne 2% O₂ gespült wird. Nach 30 Sekunden Spülen wird NO_x 60 Sekunden lang abgestellt, dann wurden entweder 500 ppm NO oder 500 ppm NO₂ 180 Sekunden lang eingespritzt.
11 zeigt experimentelle Daten ähnlich denen von 5, veranschaulichen aber weiterhin die an einem frischen 0,25 Zoll Kalium/Platin/Aluminiumoxid-LNT gespeicherte NO_x-Menge kontra die Temperatur bei 500 ppm NO₂ in dem Abgas nach Spülen bei der Speichertemperatur; und
12 zeigt eine beispielhafte Auslegung ähnlich der von 1 mit einer alternativen vorgeschalteten, direktgekuppelten Katalysatorauslegung.

Beschreibung
Mager-NO_x-Filter können beim Behandeln von NO_x-Emissionen aus Magermix-Benzin- oder Dieselmotoren bei Temperaturen über etwa 300°C wirksam sein. Ihre Wirksamkeit kann aber bei Temperaturen unter 300°C aufgrund unvollständigen Spülens, verminderten Wirkungsgrads der NO_x-Umwandlung während fetter Spülungen und geringer Umwandlung von NO zu NO₂ während der mageren Speicherphasen abnehmen. In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Filter bei Temperaturen unter 300°C durch Erzeugen eines Exotherms lokal an dem LNT während der fetten Spülung vollständiger gespült werden kann. Dies kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, beispielsweise durch Vorsehen einer Mischung aus Reduktionsmittel (z.B. CO, H₂ oder HC) oder von etwas Sauerstoff (O₂) während des Spülens. Wenn zum Beispiel der Wert des vorgesehenen O₂ unter dem zum Oxidieren des gesamten Reduktionsmittels erforderlichen Wert liegt, dann ist die gesamte Mischung netto fett (z.B. zwischen 7 und 30% fett). Die Reaktion zwischen dem O₂ und einem Teil des Reduktionsmittels an dem LNT erzeugt aber Wärme, was die LNT-Temperatur zeitweilig und lokal anhebt und die Wirksamkeit der Spülung verbessert. Der Temperaturanstieg senkt auch durch Verbessern der NO_x-Reduktionsaktivität des Filters den Betrag der NO_x-Freisetzung bei Spülen bei niedrigen Temperaturen. Die Leistung bei niedrigen Temperaturen kann zum Beispiel durch vorheriges Oxidieren eines Teils des NO zu NO₂ über einem stromaufwärts des LNT angeordneten Anspringkatalysator weiter verbessert werden. Die Kombination aus verbessertem Spülen, verbesserter NO_x-Reduktionsaktivität und verbessertem Speicherungswirkungsgrad bei Verwendung von NO₂ kann die NO_x-Leistung des LNT bei niedrigen Temperaturen verbessern.
1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit mehreren mit dem Ansaugkrümmer 11 verbundenen Zylindern. Die Motorzylinder können innerhalb eines Bereiches des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses arbeiten, der von einem mageren Grenzwert zu einem fetten Grenzwert reicht. 1 zeigt zwei Zylinder in der Gruppe 50 (die in diesem Beispiel bei einem mageren Kraftstoff/Luft-Verhältnis arbeiten) und zwei Zylinder in der Gruppe 52 (die in diesem Beispiel bei einem fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnis arbeiten). Die Zylinder des Motors 10 nehmen unter der Steuerung der Drosselklappe 14 Luft aus dem Ansaugkrümmer 11 auf. Die Zylinder der Gruppe 52 nehmen Kraftstoff von Einspritzventilen 20 und 22 auf, und die Zylinder der Gruppe 50 nehmen Kraftstoff von Einspritzventilen 24 und 26 auf. Es werden zwei Katalysatoren 32 und 36 gezeigt, die in einer direktgekuppelten Position angeordnet sein können. Die Katalysatoren 32, 36 können zum Beispiel Dreiwegekatalysatoren sein.
Der Filter 40 kann einen Mager-NO-Filter umfassen, der verschiedenen Formulierungen mit relativ hohen Konzentrationen von Erdalkalimetallen (z.B. Barium) und/oder Alkalimetallen (z.B. Kalium) in dem Washcoat umfassen kann, um die Kapazität zur Speicherung von NO_x unter mageren Bedingungen zu verbessern. Während mageren Betriebs wird NO in dem Abgas über Edelmetall (d.h. Platin) in dem Filter oxidiert, um NO₂ zu erzeugen. Das NO₂ reagiert dann mit den NO_x-Speichermaterialien und zusätzlichem Sauerstoff, um adsorbierte NO_x-Spezies zu bilden, beispielsweise Nitrite oder Nitrate. Die mageren Zeiträume dauern abhängig von der Strömrate und den Abgas-NO_x-Konzentrationen typischerweise in der Größenordnung von 20 bis 60 Sekunden, wenngleich der magere Zeitraum kürzer oder länger sein kann.
Während die beschriebene Ausführung zwei Zylinder, die fett arbeiten, und eine gleiche Anzahl an Zylindern, die mager arbeiten, verwendet, sind verschiedene alternative Ausführungen möglich. Zum Beispiel können mehr oder weniger Zylinder verwendet werden, wobei die Anzahl magerer und fetter Zylinder ebenfalls veränderlich sein kann. Zum Beispiel kann ein 8-Zylinder-Motor 5 Zylinder, die mager arbeiten, mit 3 Zylindern, die fett arbeiten, aufweisen. Bei gleichmäßig oder ungleichmäßig geteilten Systemen können die mageren und fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnisse angepasst, koordiniert und/oder gesteuert werden, wie später hierin unter besonderem Bezug auf 2 - 4 beschrieben wird.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104, einen Festspeicher 106, einen Arbeitsspeicher 108 und einen herkömmlichen Datenbus. Das Steuergerät 12 wird gezeigt, wie es von den mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren verschiedene Signale empfängt. Zusätzlich erhält das Steuergerät 12 von einem Temperaturfühler 42 einen Hinweis auf die Temperatur (T) des Filters 40. Alternativ kann die Temperatur (T) mit Hilfe verschiedener Verfahren geschätzt werden. Das Steuergerät 12 sendet auch ein Kraftstoffpulsweitensignal fpwr zu den Kraftstoffeinspritzventilen 20 und 22 und sendet ein Signal fpwl zu den Kraftstoffeinspritzventilen 24 und 26.
Wie hierin beschrieben kann der Motor mager betrieben werden und regelmäßig wechseln, um ein fettes Kraftstoff/Luft-Verhältnis zum Spülen des während mageren Betriebs gespeicherten NO_x vorzusehen. Alternativ kann dem Abgas Reduktionsmittel zum Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des Abgases zugegeben werden. Während des mageren Betriebs pflegt der NO_x-Speicherungswirkungsgrad abzunehmen, während sich der Filter mit NO_xzu füllen beginnt, da verfügbare Speicherstellen weniger werden. Während des Spülens wird das gespeicherte NO_x zu N₂ reduziert, um die NO-Speicherungskapazität zu regenerieren. Wie erwähnt wird dies zum Beispiel durch Einwirken fetter Bedingungen über eine Dauer in der Größenordnung von 2 bis 5 Sekunden auf den LNT verwirklicht, wenngleich sie länger oder kürzer sein kann. Wasserstoff in dem Abgas kann das Zersetzen der adsorbierten NO_x-Spezies fördern, wobei das gespeicherte NO_x freigesetzt wird, das dann mit zusätzlichem Reduktionsmittel in dem fetten Abgas über dem Edelmetall reagiert, um Stickstoff (N₂) zu bilden. Dies spült den Filter und befreit Speicherstellen, die dann während des nächsten mageren Zeitraums wieder NO_x speichern können.
Die Arbeitsleistung von Mager-NO_x-Filtern kann abhängig von der Betriebstemperatur schwanken, und verbesserte Leistung kann im Allgemeinen in einem Bereich von 300°C bis 500°C erreicht werden, wenngleich dieser Bereich abhängig von der Formulierung etc. schwanken kann. Basierend auf der Lehre vorbekannter Vorgehen ist es beim Arbeiten in einem Fenster niedrigerer Temperatur erforderlich, die stationäre Temperatur (z.B. die Temperatur sowohl für das Speichern als auch das Spülen) anzuheben, um die Gesamtleistung zu verbessern, so dass sowohl effektives Speichern, Freisetzen als auch eine Reduktion von NO_x eintreten kann. Unter Umständen ist es aber nicht immer möglich, eine stationäre Temperatur effektiv und/oder effizient anzuheben. Bei Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen kann es vielmehr möglich sein, ein Exotherm zum zeitweiligen Anheben von Temperatur während Spülens zu verwenden, um das Ausmaß des Spülens und die NO_x-Reduktion zu verbessern sowie die sich ergebende Speicherung zu verbessern, die bei niedrigerer Temperatur folgt. Während eine Option zum Beispiel sein kann, die stationären Temperaturen des Abgases anzuheben, kann eine andere Option das zeitweilige Anheben von Temperatur in der Nähe des Filters während des Spülens unter Verwendung eines Exotherms sein, ohne die stationäre Temperatur insgesamt anzuheben.
Ein hierin beschriebener Ansatz zum Erzeugen eines Exotherms bei niedrigeren Temperaturen während LNT-Spülens kann einen Ansatz mit geteilten Zylindern oder einer geteilten Bank verwenden. In einem Beispiel wird eine erste Bank oder Gruppe von Zylindern fett betrieben und eine zweite Bank oder Gruppe von Zylindern wird mit überschüssigem Sauerstoff (z.B. mager) betrieben. Die Abgase aus den separaten Gruppen oder Bänken treffen aufeinander und vermischen sich in dem LNT oder stromaufwärts des LNT und erzeugen Wärme, wobei der Betrag an Strömen, Magerkeit, Fettheit etc. gewählt und angepasst werden kann, um eine ausgewählte Temperatur, einen ausgewählten Temperaturanstieg und/oder ein ausgewähltes Temperaturprofil zu erreichen. Wenn ausreichend Exotherm vorgesehen wird, kann die magere Gruppe zu Stöchiometrie und/oder fettem Betrieb verstellt werden, um das Spül-Exotherm zu reduzieren.
Im Einzelnen können fette Zylinder (z.B. Gruppe 52) verwendet werden, um Abgas zu erzeugen, das unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid aufweist, während die mageren Zylinder einen Abgasstrom erzeugen, der überschüssigen Sauerstoff aufweist. Das fette Abgas tritt aus den fetten Zylindern durch den Krümmer 30 aus und strömt durch den ersten Dreiwegekatalysator 32. Das magere Abgas tritt aus der Gruppe 50 durch den Krümmer 34 aus und strömt durch den zweiten Dreiwegekatalysator 36. Dann kommen fette und magere Abgase zusammen, um ein Abgasgemisch mit einem insgesamt fetten Abgasgemisch zu bilden, bevor es in den NO_x-Filter 40 eindringt. Die katalytische Aktivität des Filters 40 fördert eine exotherme chemische Reaktion von dem Abgasgemisch, das sowohl aus mageren als auch aus fetten Gasen gebildet ist, was zu katalysierter Verbrennung, der Erzeugung von Wärme und dem zeitweiligen Anstieg der Temperatur des Filters 40 während mindestens eines Teils des NO_x-Spülens bei niedriger Temperatur führt. Der Spülbetrieb kann dann zum Beispiel das fette Betreiben beider Zylindergruppen oder einer Bank fett und einer Bank bei Stöchiometrie umfassen.
Ein anderer Ansatz zum Erzeugen eines Exotherms kann das magere und/oder leicht magere Betreiben aller Zylinder und die Zufuhr von Reduktionsmittel direkt in das Abgas, beispielsweise stromaufwärts des LNT, sein. Weiterhin kann ein fetter Zylinderbetrieb mit dem Motorabgas zugeführter überschüssiger Luft eine noch weitere alternative Ausführung sein.
Die folgenden 2 - 3 sind Übersichtsflussdiagramme verschiedener Betriebe, die eine vorteilhafte Verwendung eines Exotherms während Spülens des NO_x-Filters bei niedriger Temperatur ermöglichen. Die nachstehend in den Flussdiagrammen beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Auch wenn dies nicht eigens gezeigt wird, können ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden können. Weiterhin können diese Figuren einen in das maschinenlesbare Speichermedium in einem Steuergerät einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
Unter Bezug nun auf 2 wird eine Routine zum Steuern des Gesamtmotorbetriebs beschrieben. Zunächst ermittelt die Routine bei 210, ob magerer Betrieb aktiviert ist, beispielsweise beruhend auf Motordrehzahl, Last, Motorkühlmitteltemperatur etc. Wenn nicht, geht die Routine weiter zu 212, um stöchiometrisch, z.B. um die Stöchiometrie pendelnd, oder fett zu arbeiten. Ansonsten geht die Routine weiter zu 214, um den Motor in einem Magermixmodus zu betreiben.
Weiter mit 2 ermittelt die Routine bei 216, ob eine NO_x-Spülforderung vorliegt, beispielsweise beruhend auf einer Menge an Endrohr-NO_x, einer Menge gespeicherten NO_x, dem NO_x-Speicherungswirkungsgrad etc. Wenn Ja, geht die Routine weiter zu 218, um obere und untere Temperaturgrenzwerte (L1, L2) zum Ausführen eines Spülens bei niedriger Temperatur basierend auf Betriebsbedingungen, beispielsweise Motordrehzahl, Last, NO_x-Speicherung, NO_x-Werten bei Austritt aus dem Motor etc. zu ermitteln. In einem Beispiel betragen die Temperaturgrenzwerte 200°C bzw. 300°C. Die Werte können aber abhängig von den Betriebsbedingungen, der Katalysatorzusammensetzung und/oder der Katalysatordegradation schwanken. Zum Beispiel kann das Temperaturfenster für die Spülungen bei niedriger Temperatur vergrößert werden, wenn der NO_x-Filter degradiert und/oder altert. Das Spülen bei niedriger Temperatur kann mit anderen Worten bei einem größeren Temperaturbereich ausgeführt werden, wenn der NO_x-Filter degradiert und/oder altert.
Wenn weiter mit 2 die stationäre Abgastemperatur oder Katalysatortemperatur innerhalb der Temperaturgrenzwerte liegt, was bei 220 ermittelt wird, geht die Routine weiter zu 222, um ein Spülen bei niedriger Temperatur auszuführen, wie hierin unter Bezug auf 3 - 4 und andere beschrieben wird. Ansonsten geht die Routine weiter zu 224, um ein fettes Spülen auszuführen, beispielsweise ein Spülen, bei dem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis des Abgases über eine festgelegte Dauer von mager zu fett geändert wird. Zu beachten ist, dass der Wert der Fettheit und/oder die Dauer der Fettheit basierend auf Betriebsbedingungen angepasst werden kann, um eine Soll-NO_x-Spülleistung vorzusehen. In einer Ausführung können alle Zylinder bei einem gemeinsamen fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnis arbeiten oder manche Zylinder können ein höheres und/oder niedrigeres Kraftstoff/Luft-Verhältnis vorsehen. Zum Beispiel können einige Zylinder fett und andere stöchiometrisch arbeiten, um zum Reduzieren von vorgeschalteter Speicherung von Sauerstoff verwendeten Kraftstoff zu senken, beispielsweise in einem der Katalysatoren 32, 36.
Unter Bezug nun auf 3 werden zusätzliche Details eines NO_x-Spülens bei niedriger Temperatur beschrieben. Wie hierin erwähnt, kann in einem Ansatz das Exotherm durch Betreiben einiger Zylinder mit überschüssigem Sauerstoff und anderer Zylinder mit überschüssigen Reduktionsmitteln vorgesehen werden. In der in 3 gezeigten Ausführung können während mindestens eines Teils der NO_x-Spülung zwei Zylinder mager und zwei Zylinder fett betrieben werden, um dem LNT 40 ein insgesamt fettes Abgas zu bieten. Im Einzelnen ermittelt die Routine bei 310 einen Sollexothermbetrag beruhend auf der Katalysatortemperatur. Zum Beispiel kann die Routine ermitteln, dass bei 250°C ein größeres Exotherm erwünscht ist als bei 300°C. Ferner kann der Exothermbetrag basierend auf der gespeicherten NO_x-Menge und/oder verschiedenen anderen Faktoren angepasst werden. Als Nächstes passt die Routine bei 312 die überschüssige Sauerstoffmenge in der mageren Gruppe (z.B. durch Anpassen des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses und/oder des Luftstroms) und die Dauer des mageren Betriebs beruhend auf dem Sollexothermbetrag an. Dann überführt die Routine bei 314 nach Vorsehen des Sollexotherms die magere Gruppe zum stöchiometrischen und/oder fetten Betrieb und führt bei Bedarf den insgesamt fetten Spülbetrieb fort.
Dieser Betrieb wird in 4 weiter veranschaulicht, die das Kraftstoff/Luft-Verhältnis von zwei Zylindergruppen während eines beispielhaften NO_x-Zyklus zeigt. Im Einzelnen zeigt 4 Gruppen 52 von 1 in der oberen Kurvendarstellung und die Gruppe 50 von 1 in der unteren Kurvendarstellung. Bei t1 wird ein NO_x-Spülen bei niedriger Temperatur eingeleitet, und beide Zylinder wechseln von einem mageren Kraftstoff/LuftVerhältnis. Im Einzelnen wechseln Zylinder in Gruppe 52 von mager zu fett (wobei das fette Kraftstoff/Luft-Verhältnis wie hierin erwähnt abhängig von Betriebsbedingungen angepasst werden kann) und Zylinder in Gruppe 50 wechseln von mager zu weniger mager, beispielsweise 1 % überschüssiger Sauerstoff. Zu beachten ist, dass 1 % nur ein Beispiel für eine Sauerstoffüberschussmenge ist, die vorgesehen werden kann, und dass die Menge unter 2%, 3%, 4% oder anderen liegen kann und dass die vorgesehene Menge abhängig von Betriebsbedingungen, beispielsweise Katalysatortemperatur, schwanken kann. Während dieses Beispiel ferner zeigt, dass die Kraftstoff/Luft-Verhältnisse beider Zylindergruppen zwischen verschiedenen Punkten relativ konstant bleiben, ist dies nur ein Beispiel, und die Kraftstoff/Luft-Verhältnisse können abhängig von verschiedenen Betriebsbedingungen verstellt werden, können auf Sollwerte angehoben werden, können um Sollwerte pendeln, etc. Während der Dauer 410 wird in dem LNT ein Exotherm zwischen überschüssigen Reduktionsmitteln und überschüssigem Sauerstoff erzeugt. Die Größe der Dauer 410 kann angepasst werden, um abhängig von Betriebsbedingungen, beispielsweise der Temperatur vor dem Einleiten des Spülens, mehr oder weniger Wärme zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann der Betrag überschüssigen Sauerstoffs auch angepasst werden, um den erzeugten Wärmebetrag oder wann/wo das Exotherm auftritt und/oder das Profil des Exotherms anzupassen. Zum Beispiel kann das Profil überschüssigen Sauerstoffs das Wärmeerzeugungsprofil steuern, da überschüssiger Sauerstoff der beschränkende Faktor der exothermen Reaktion sein kann, da das gesamte Kraftstoff/Luft-Verhältnis während der Dauer von t1 bis t3 fett gehalten werden kann.
Bei t2 wird ausreichend Wärme erzeugt, um die NO_x-Freisetzung und anschließende NO_x-Reduktion zu steigern, und das Kraftstoff/Luft-Verhältnis wird erneut zu stöchiometrisch (oder wie durch die Strichlinie gezeigt zu fett) geändert. Dann wird bei t3 das Spülen beendet und ein weiterer magerer Zyklus wird eingeleitet (oder das Kraftstoff/Luft-Verhältnis beider Gruppen kann zu Stöchiometrie zurückkehren).
Zum Veranschaulichen der Vorteile der hierin beschriebenen ausgewählten Merkmale zeigt die folgende Figur beispielhafte Testdaten. Die Daten zeigen Tests eines 0,25 Zoll langen LNT, der 5,7% Kalium (als Prozentsatz des Washcoat-Gewichts) und 100 gpcf (Gramm pro Kubikfuß) Platin enthält, der 10 Minuten dauernden mageren Zeiträumen abwechselnd mit 3 Minuten dauernden fetten Zeiträumen bei unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt wurde. Zu beachten ist, dass diese Zeiträume für Labortestzwecke gewählt werden und nicht tatsächliche Betriebszeiten in einem Motor darstellen müssen.
5 zeigt die während der 10 Minuten dauernden mageren Zeiträume gespeicherte NO_x-Menge als Funktion der Betttemperatur.
Die durchgehende Linie zeigt, dass bei Temperaturen über 400°C die Menge gespeicherten NO_x aufgrund abnehmender Stabilität der Nitrate mit steigender Temperatur sinkt. Bei Temperaturen unter 350°C ist die Fähigkeit des LNT, NO zu NO₂ zu oxidieren, ein Faktor, der beschränkt, wie viel NO_x gespeichert werden kann. Ein anderer die NO_x-Speicherungskapazität bei niedrigen Temperaturen beschränkender Faktor betrifft die Wirksamkeit der Spülungen. Der Filter wird bei niedrigen Temperaturen eventuell nicht vollständig gespült, so dass einige Speicherstellen das gespeicherte NO_x zurückhalten und so während des nächsten mageren Zeitraums nicht zur NO_x-Speicherleistung beitragen können.
Die Strichlinie mit Dreiecken zeigt, wie zeitweiliges Erwärmen während des Spülbetriebs die NO_x-Speicherleistung bei niedrigeren mittleren Temperaturen verbessern kann, beispielsweise wenn die Mitteltemperatur des Zyklus über NO_x-Speicherung und Spülbetrieb unter einem Grenzwert liegt. Im Einzelnen wurde der Test-LNT auf 450°C erwärmt und 3 Minuten lang mit fettem Abgas gespült. Dann wurde der Filter auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt und die NO_x-Speicherung wurde beurteilt. Dieser Prozess wurde für mehrere niedrigere Temperaturen wiederholt. Ein Vergleich der durchgehenden Linie und der Strichlinie mit Dreiecken zeigt die Verbesserung der NO_x-Speicherungsleistung, die nach Spülungen bei 450°C erhalten wurde, im Verhältnis zur Leistung, die nach Spülungen bei niedrigen Temperaturen erhalten wurde.
Wie durch die Figur gezeigt, ermöglicht ein gründlicheres Spülen des LNT selbst bei niedrigen Temperaturen eine verbesserte Speicherungskapazität und einen verbesserten NO_x-Speicherungswirkungsgrad. Wie ferner durch die Strichlinie mit ausgefüllten Kreisen gezeigt wird, können diese noch höher sein, wenn NO₂ statt NO zugeführt wird. Vergleichen mit dem Fall, da Abgas 500 ppm NO enthielt, konnte eine verstärkte Kapazität erreicht werden, als das Abgas 500 ppm NO₂ enthielt. 6 zeigt weiterhin den NO_x-Speicherungswirkungsgrad bei 200°C als Funktion der gespeicherten NO_x-Menge mit NO in dem Abgas nach Spülten bei 200°C, mit NO in dem Abgas nach Spülen bei 450°C und bei NO₂ in dem Abgas nach Spülen bei 450°C. Bei einer vorgegebenen gespeicherten NO_x-Menge war der Speicherungswirkungsgrad höher, als NO₂ statt NO verwendet wurde. Die Verwendung von NO₂ kann sowohl die gesamte Speicherungskapazität als auch den NO_x-Speicherungswirkungsgrad verbessern. Somit kann es für die Speicherungsleistung bei niedriger Temperatur vorteilhaft sein, einen Teil des NO in dem Abgas über einem Anspringkatalysator stromaufwärts des LNT vorher zu NO₂ zu oxidieren.
Wie hierin erwähnt können verschiedene Ansätze zum Erzeugen eines Exotherms an oder stromaufwärts des LNT verwendet werden, um das Spülen des Filters bei niedrigen Temperaturen zu verbessern. Ein Ansatz umfasst das Vorsehen von etwas Sauerstoff zusammen mit Reduktionsmitteln (H₂ und CO). In einem Beispiel ist die zuzuführende O₂-Menge kleiner als erforderlich, um die Reduktionsmittel vollständig zu oxidieren, so dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis insgesamt während des Spülens fett bleibt. Das Exotherm aus dem mit einem Teil des Reduktionsmittels reagierenden Sauerstoff kann aber schnell die LNT-Oberfläche aufwärmen. Da die Gründlichkeit des Spülens wie vorstehend gezeigt mit der Temperatur zunimmt, ist der LNT besser in der Lage, während des nächsten magere Zeitraums NO_x zu speichern. Um dies weiter nachzuweisen, wurde ein frischer Barium/Platin/Aluminiumoxid-LNT auf NO_x-Speicherungskapazität bei etwa 250°C nach Spülen mit 5% CO+1,7% H₂ beurteilt. Bei einem Test enthielt das Abgas während der Spülung 1% O₂, während bei einem anderen Test während der Spülung kein O₂ vorhanden war. 7 vergleicht das Endrohr NO_x, das Endrohr-CO und die gemessene Betttemperatur mit und ohne das 1% O₂ während der Spülung. Die mit einem Wärmeelement gemessene Gastemperatur stieg während des Spülens mit 1% O₂ um etwa 65°C, während die Gastemperatur während des Spülens ohne das 1% O₂ nur um etwa 15°C stieg. Das maximale CO stieg mit dem 1% O₂ während des Spülens nicht so hoch, da ein Teil des CO durch das O₂ oxidiert wurde.
Zum Isolieren der Wirkung des 1% O₂ auf die Gründlichkeit der Spülung wurden die Katalysatortemperaturen verstellt, so dass sie während der Speicherungszeiträume relativ nahe waren. Daher folgten auf die Spülungen von 30 Sekunden in 6 ein Zeitraum von 60 Sekunden ohne NO, bevor das NO eingeschaltet wurde, um es der in dem LNT während des Spülens erzeugten exothermen Wärme zu ermöglichen, in das Abgas zu dissipieren. 8 zeigt den NO_x-Speicherungswirkungsgrad als Funktion der während der mageren Speicherungszeiträume gespeicherten NO_x-Menge für diese beiden Fälle. Das 1% O₂ während der Spülung verbessert den Speicherungswirkungsgrad (Y-Achse) und die Speicherungskapazität (X-Achse). Da 60 Sekunden für das Dissipieren der exothermen Wärme zugestanden wurden, zeigt die verbesserte Speicherungsleistung an, dass das 1% O₂ die Gründlichkeit der Spülung verbesserte. Der mittlere NO_x-Speicherungswirkungsgrad während der ersten 60 Sekunden mageren Betriebs lag bei etwa 70% nach dem Spülen ohne 1% O₂ und bei 79% nach dem Spülen mit 1% O₂ oder bei einer 9%-igen Verbesserung des Speicherungswirkungsgrads.
Neben dem Verbessern des Speicherungswirkungsgrads während der mageren Zeiträume zeigt 7, dass die Verwendung von 1% O₂ während der Spülung auch die NO_x-Menge senkte, die während der Spülung aus dem Filter freigesetzt wurde. Dies kann wiederum den während der Spülung erzeugten höheren Temperaturen zugeschrieben werden, was die Umwandlungsaktivität der Edelmetalle steigert. Während dieser Test während der Spülung 1% O₂ verwendete, ist dies nur ein Beispiel, und wie vorstehend erwähnt kann basierend auf Betriebsbedingungen, beispielsweise Temperatur, Motordrehzahl, Last, etc. eine veränderliche Menge an überschüssigem Sauerstoff verwendet werden.
Zusätzliche Tests wurden mit 7% CO+H₂ mit und ohne 2% O₂ während den Spülungen durchgeführt, um während der Spülung das Exotherm zu verstärken. Wiederum folgte ein Wartezeitraum von 60 Sekunden ohne NO auf das Spülen, bevor 180 Sekunden lang NO eingespritzt wurde, um dem LNT Zeit zum Abkühlen nach dem exothermen Spülen zu geben. Hier lagen die maximalen Gasexotherme mit und ohne 2% O₂ bei 93°C bzw. 15°C. 9 vergleicht für diese Testes die Kurven des NO_x-Speicherungswirkungsgrads kontra der NO_x-Speicherungsmenge mit den Tests von 7. Die Kurven des Wirkungsgrads kontra Kapazität waren in beiden Fällen verbessert. Daher kann es vorteilhaft sein, den erzeugten Exothermbetrag durch Verändern des Werts und/oder der Dauer des während mindestens eines Teils der Spülung vorgesehenen überschüssigen Sauerstoffs zu verändern.
Schließlich wurden die Tests mit 7% CO+H₂ mit und ohne 2% O₂ wiederholt, wobei die 500 ppm NO durch 500 ppm NO₂ ersetzt wurden. 10 vergleicht die Kurven von Wirkungsgrad kontra Kapazität für die Tests mit NO₂ mit den entsprechenden Testes mit NO. Die Verwendung von NO₂ verbesserte in beiden Fällen die NO_x-Speicherungsleistung. Die beste NO_x-Speicherungsleistung wurde nach dem exothermen Spülen und mit der Verwendung von NO₂ während des Speicherungszeitraums erhalten.
Um die Leistung des LNT bei niedriger Temperatur weiter zu verbessern kann ein Katalysator stromaufwärts des LNT verwendet werden, um einen Teil des NO in dem Abgas zu NO₂ vorher zu oxidieren, da der Wirkungsgrad der Speicherung von NO₂ höher als der Wirkungsgrad der Speicherung von NO sein kann. 5 zeigt, dass nach einer gründlichen Spülung bei 450°C gefolgt von Kühlen des Filters auf eine niedrigere Temperatur der Speicherungswirkungsgrad zwischen 200°C und 350°C mit NO₂ höher als mit NO ist. Wie vorstehend erwähnt kann dies daran liegen, dass der erste Schritt in dem NO_x-Speicherungsprozess die Oxidation von NO zu NO₂ ist. Das NO₂ reagiert dann mit den NO_x-Speichermaterialien (z.B. Barium) und zusätzlichen Sauerstoff, um die adsorbierte NO_x-Spezies, beispielsweise Nitrate, zu bilden. Bei niedrigeren Temperaturen kann die NO-Oxidationsfähigkeit des LNT beschränkter sein, insbesondere nach thermischer Alterung, so dass der NO_x-Speicherungswirkungsgrad gleichfalls beschränkt sein kann. Somit kann durch Oxidieren von NO zu NO₂ an einem vorgeschalteten Katalysator, der bei einer höheren Temperatur als der LNT arbeitet und daher besser in der Lage ist, NO zu NO₂ zu oxidieren, dann der NO_x-Speicherungswirkungsgrad an dem Filter verbessert werden.
Bei niedrigeren Temperaturen verbessertes ein vorheriges Oxidieren des NO zu NO₂ die Gesamtleistung nur, wenn der Filter ausreichend gespült wurde. 11 zeigt, dass nach dem Spülen bei niedrigen Temperaturen aufgrund des unvollständigen Spülens bei diesen Temperaturen die mit NO₂ in dem Abgas gespeicherte NO_x-Menge nur geringfügig größer als die mit NO in dem Abgas gespeicherte NO_x-Menge war. Somit haben die vorliegenden Erfinder eine Synergiewirkung erkannt, die auftritt, wenn die LNT-Temperatur niedrig ist, wobei das verbesserte Spülen, das sich aus der Erzeugung eines Exotherms an dem Filter während der Spülung ergibt, es dem Filter ermöglicht, das NO₂ besser zu nutzen, das sich aus der vorherigen Oxidation von NO zu NO₂ an einem vorgeschalteten Katalysator ergibt.
Somit kann in einem Beispiel das Verwenden eines direktgekuppelten Dreiwegekatalysators, der nahe dem Abgaskrümmer angebracht ist, wie in der Auslegung von 1 vermerkt ist, zum Verbessern der Leistung bei niedriger Temperatur verwendet werden, indem eine gewisse vorherige Oxidation ermöglicht wird. Zum Beispiel kann ein vorgeschalteter, direktgekuppelter TWC die Fähigkeit zur HC- und CO-Oxidation während mageren Betriebs vorsehen. Die Funktion des Oxidierens von NO zu NO₂ könnte bei direktgekuppelten TWCs durch Aufnehmen von mindestens etwas Platin verbessert werden. Der TWC könnte auch Palladium und Rhodium zum Verbessern seiner HC-Aktivität und seiner NO_x-Umwandlung bei Stöchiometrie enthalten. Die NO-Oxidation pflegt mit der Platinkonzentration anzusteigen, so dass die Pt-Beladung so gewählt werden kann, dass sie mindestens 10 Gramm pro Kubikfuß (gpcf) beträgt. Der TWC könnte auch unedle Metalle, beispielsweise Mangan, enthalten, da diese Materialien die NO-Oxidation unterstützen können.
12 zeigt ein Motorsystem einer alternativen Ausführung, das zum Nutzen der Synergie verwendet werden kann, die durch Verwenden von NO₂ mit der exothermen Reaktion während NO_x-Spülungen niedrigerer Temperatur erhalten wird. Wie gezeigt könnte im Einzelnen ein separater Brick 1210, 1212 zwischen den TWCs 1200, 1202 und LNT 40 zum Oxidieren von NO zu NO₂ verwendet werden. Dies würde ein Optimieren des TWC für Anspringen und stöchiometrische Leistung ermöglichen, während der NO-Oxidationskatalysator zum Maximieren seiner NO-Oxidationsaktivität optimiert werden würde. Diese NO-Oxidationskatalysatoren 1210, 1212 können wiederum 10 gpcf oder mehr an Platin und optional etwas unedle Metalle, die für NO-Oxidation aktiv sind, enthalten. Ferner kann das Positionieren des Oxidationskatalysators 1210, 1212 nahe den TWCs eine vorteilhafte Nutzung der Umgebung höherer Temperatur ermöglichen, da dies die NO-Oxidationsleistung verbessern kann. Zum Erzeugen des Exotherms an dem LNT während der Spülung, während die Erzeugung an den NO-Oxidationskatalysatoren reduziert wird, kann an jeder Bank oder jedem Schenkel der Abgasanlage ein separater NO-Oxidationskatalysator verwendet werden, wie in 12 gezeigt wird.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Motors mit einem Mager-NOx-Filter in dem Abgas, wobei das Verfahren umfasst: während einer ersten Betriebsart bei einer ersten Temperatur das Speichern von NO_x bei einer mageren Bedingung und dann das Spülen des gespeicherten NO_x aus dem NO_x-Filter bei einer fetten Bedingung ohne gleichzeitiges Zuführen von Sauerstoff zu dem Filter während des Spülens; und während einer zweiten Betriebsart bei einer zweiten, niedrigeren Temperatur das Speichern von NO_x bei einer mageren Bedingung und dann das Spülen des gespeicherten NO_x aus dem NO_x-Filter, wobei eine exotherme Reaktion erzeugt wird, um die Temperatur des Filters durch Zuführen von Sauerstoff und Reduktionsmitteln mit einer insgesamt fetten Mischung zu dem Filter während des Spülens zeitweilig anzuheben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Temperatur zwischen 200 und 300°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die exotherme Reaktion durch mageres Betreiben einer ersten Gruppe von Zylindern und fettes Betreiben einer zweiten Gruppe von Zylindern erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Reaktion durch Anpassen einer Dauer des mageren Betriebs der Zylindergruppe angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Reaktion durch Anpassen eines mageren Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des mageren Betriebs der Zylindergruppe angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste und die zweite Zylindergruppe während des Spülens in der ersten Betriebsart fett arbeiten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine von erster und zweiter Zylindergruppe während mindestens eines Teils des Spülens in der ersten Betriebsart stöchiometrisch arbeitet.
Verfahren zum Steuern von Motorbetrieb, wobei der Motor eine in einem Motorabgas angeschlossene Schadstoffbegrenzungsvorrichtung aufweist, wobei das Verfahren umfasst: während einer ersten Betriebsart, bei der die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung größer als ein Grenzwert ist, das Spülen des gespeicherten NOx durch mindestens eines von: - fettes Betreiben einer ersten und zweiten Zylindergruppe über mindestens einen Teil der Spülung; und - stöchiometrisches Betreiben der ersten Zylindergruppe und fettes Betreiben der zweiten Zylindergruppe über mindestens einen Teil der Spülung; und während einer zweiten Betriebsart, bei der die Temperatur der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung unter einem Grenzwert liegt, mageres Betreiben mindestens einer der Zylindergruppen und fettes Betreiben der anderen Zylindergruppe, wobei eine Mischung mindestens der Zylindergruppen über mindestens einen Teil der Spülung unterstöchiometrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die magere Zylindergruppe mit weniger als 3% überschüssigem Sauerstoff arbeitet und wobei der Temperaturgrenzwert basierend auf NO_x-Filterdegradation schwankt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Temperatur eine Temperatur des NO_x-Filters ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Temperatur eine mittlere Temperatur des Zyklus über sowohl dem NO_x-Speicherungs- als auch dem Spülbetrieb ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei während der zweiten Betriebsart der magere Betrieb angepasst wird, um eine Dauer und einen Wert von geliefertem überschüssigen Sauerstoff basierend auf der Temperatur anzupassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei nach der Dauer der magere Betrieb beendet wird.
System für einen Motor, welches umfasst: eine erste Bank von Zylindern des Motors; eine zweite Bank von Zylindern des Motors; einen mit der ersten Bank gekoppelten ersten Katalysator; einen mit der zweiten Bank gekoppelten zweiten Katalysator; einen stromabwärts des ersten und zweiten Katalysators angeschlossenen NO_x-Filter; und ein Steuergerät, um: - während einer ersten Betriebsart bei einer ersten Temperatur des NOx-Filters: vom überstöchiometrischen Betreiben der ersten und zweiten Bank zum fetten Betreiben sowohl der ersten als auch der zweiten Bank zu wechseln, um gespeichertes NOx zu spülen; und - während einer zweiten Betriebsart bei einer zweiten Temperatur des NOx-Filters unter der ersten Temperatur: vom mageren Betreiben sowohl der ersten als auch der zweiten Bank zum unterstöchiometrischen Betreiben der ersten Bank und zum etwas überstöchiometrischen Betreiben der zweiten Bank über eine erste Dauer mit einem insgesamt fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnis und dann zum stöchiometrischen oder fetten Betreiben der zweiten Bank über eine der ersten Dauer folgende zweite Dauer zu wechseln, wobei die Länge der ersten Dauer abhängig von der Temperatur des NOx-Filters angepasst wird.
System nach Anspruch 14, wobei der erste und der zweite Katalysator direktgekuppelte Dreiwegekatalysatoren sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Katalysator Oxidationskatalysatoren zum vorherigen Oxidieren von NO zu NO₂ während eines mageren Betriebs umfassen.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur über 300°C liegt.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur unter 300°C liegt.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das insgesamt fette Kraftstoff/Luft-Verhältnis zwischen 7 und 30% fett ist.