[go: up one dir, main page]

DE102021129506A1 - Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102021129506A1
DE102021129506A1 DE102021129506.8A DE102021129506A DE102021129506A1 DE 102021129506 A1 DE102021129506 A1 DE 102021129506A1 DE 102021129506 A DE102021129506 A DE 102021129506A DE 102021129506 A1 DE102021129506 A1 DE 102021129506A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
catalytic converter
nitrogen oxide
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021129506.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Franz Werner Prümm
Daniel Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keyou GmbH
Original Assignee
Keyou GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Keyou GmbH filed Critical Keyou GmbH
Priority to DE102021129506.8A priority Critical patent/DE102021129506A1/de
Priority to JP2024527613A priority patent/JP7729656B2/ja
Priority to CN202280082304.XA priority patent/CN118382751B/zh
Priority to EP22817616.0A priority patent/EP4430289B1/de
Priority to PCT/EP2022/081601 priority patent/WO2023084015A2/de
Priority to US18/709,063 priority patent/US20240418112A1/en
Publication of DE102021129506A1 publication Critical patent/DE102021129506A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents using means for controlling, e.g. purging, the absorbents or adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/024—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055—Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12—Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/04—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0017—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0806—NOx storage amount, i.e. amount of NOx stored on NOx trap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/70—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02D2200/701—Information about vehicle position, e.g. from navigation system or GPS signal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/029—Arrangement on engines or vehicle bodies; Conversion to gaseous fuel supply systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) aufweist: zumindest einen Brennraum (3), in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird, einen Abgasstrang (6), der an eine Auslassseite (7b) des zumindest einen Brennraums (3) fluidkommunizierend gekoppelt ist, wobei als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine (2) Wasserstoff verwendet wird, wobei die Verbrennungsraftmaschine (2) weiterhin zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13) aufweist und ein aus dem zumindest einen Brennraum (3) in den Abgasstrang (6) entladenes Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13) durchströmt, wobei in dem zumindest einen Brennraum (3) in einem ersten Betriebszustand ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird, wobei in einem zweiten Betriebszustand der Stickoxid-Speicherkatalysator (13) regeneriert wird. Um die Verbrennungskraftmaschine in einfacher Weise als Niedrigstemissions-System zu betreiben wird in dem zweiten Betriebszustand in dem zumindest einen Brennraum (3) ein fettes Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine.
  • Es ist bekannt, dass mit Wasserstoff betriebene Verbrennungskraftmaschinen im Hinblick auf Emissionen vorteilhaft sind. So entfallen bei diesen Verbrennungskraftmaschinen kohlenstoffhaltige Emissionsprodukte wie Ruß und Kohlenstoffmonoxid.
  • Weiterhin wurde in der DE10 2016 107 466 A1 eine selektive katalytische Reduktion zur Reduktion von NOx-Bestandteilen in Abgasen von mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotoren vorgeschlagen. Dabei muss jedoch kontinuierlich ein Reduktionsmittel in den Abgasstrang zugeführt werden. Dabei ist eine feine Dosierung des Reduktionsmittels mit kontinuierlichem Regelbedarf notwendig, wobei bei deren Ausfall NOx-Emissionen in die Atmosphäre gelangen können.
  • JP 2006 057504 offenbart ein Verfahren, wobei ein Verbrennungsmotor mit Wasserstoff betrieben wird. Im Abgasstrang des Verbrennungsmotors befindet sich ein Stickoxid-Speicherkatalysator, der während der Verbrennung entstehende Stickoxide einspeichert. Zur Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators wird dem Verbrennungsgemisch fossiler Kraftstoff beigemischt.
  • Die Regeneration erfordert dabei eine schwierige Regelung, außerdem sind mehrere Kraftstoffe an der Bildung des Verbrennungsgemischs beteiligt, was das System sowie die Verbrennung kompliziert macht.
  • Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine in einfacher und robuster Weise als Null-/Niedrigstemissions-System zu betreiben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 1, 6 oder 8.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, bei dem die Verbrennungskraftmaschine aufweist: zumindest einen Brennraum, in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird; einen Abgasstrang, der an eine Auslassseite des zumindest einen Brennraums fluidkommunizierend gekoppelt ist. Als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine wird Wasserstoff verwendet. Die Verbrennungskraftmaschine weist weiterhin zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator auf und ein aus dem zumindest einen Brennraum in den Abgasstrang entladenes Abgas durchströmt zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator. In dem zumindest einen Brennraum wird in einem ersten Betriebszustand ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt. In einem zweiten Betriebszustand wird der Stickoxid-Speicherkatalysator regeneriert, wobei in dem zweiten Betriebszustand in dem zumindest einen Brennraum ein fettes Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird.
  • Gemäß dem ersten Aspekt weist die Verbrennungskraftmaschine zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator auf, den das entladene Abgas durchströmt. Dadurch können Stickoxid (NOx)-Emissionen in besagtem Stickoxid-Speicherkatalysator, der auch als LNT-Katalysator bezeichnet wird, eingespeichert werden. Deshalb erübrigt sich das kontinuierliche Zuführen von Reduktionsmitteln.
  • Der erste Aspekt bedient sich dabei Synergieeffekte, die dadurch entstehen, dass als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine Wasserstoff verwendet wird. So entstehen bei auf diese Weise betriebenen Verbrennungskraftmaschinen lediglich thermische Stickoxide als schädliche Verbrennungsprodukte. Andere Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung können deshalb entfallen. Dementsprechend steht im Abgasstrang Platz für einen entsprechend dimensionierten Stickoxid-Speicherkatalysator zur Verfügung.
  • Weiterhin bewirken die Prozessbedingungen wie Verbrennungstemperatur einer wasserstoffbetriebenen Verbrennungskraftmaschine eine im Vergleich beispielsweise mit Dieselmotoren geringe Stickoxid-Bildung. Somit können zuverlässig über einen langen Zeitraum Stickoxide in den Stickoxid-Katalysator eingespeichert werden.
  • Weiterhin wird bei dem Verfahren in dem zumindest einen Brennraum in einem ersten Betriebszustand ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt.
  • Durch die Verbrennung eines mageren Gemisches kann der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erhöht werden. Gleichzeitig lassen sich die Verbrennungstemperaturen herabsetzen, was die Bildung von Stickoxiden weiter hemmt und damit den Stickoxid-Speicherkatalysator über einen langen Zeitraum Stickoxide einspeichern lässt. Dabei wird die Verbrennung des mageren Gemisches vorzugsweise kontinuierlich, also über eine Vielzahl von Zyklen der Verbrennungskraftmaschine betrieben. Ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch ist ein überstöchiometrisches Gemisch. Vorzugsweise wird ein λ von größer gleich 1 und kleiner gleich 5, betriebspunktabhängig wird besonders bevorzugt ein λ von größer gleich 1,3 und kleiner gleich 3,5 eingestellt.
  • Zudem wird in einem zweiten Betriebszustand der Stickoxid-Speicherkatalysator regeneriert.
  • Dabei kann das im Stickoxid-Speicherkatalysator eingespeicherte Stickoxid in atmosphärischen Stickstoff umgewandelt werden und an die Umgebung abgegeben werden. Anschließend kann der Speicherkatalysator von neuem Stickoxide aufnehmen. Somit kann kontinuierlich ein Ausstoß von Schadstoffemissionen verhindert werden.
  • Erfindungsgemäß wird in dem zweiten Betriebszustand in dem zumindest einen Brennraum ein fettes Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt.
  • In dem zweiten Betriebszustand kann dem Brennraum also ein unterstöchiometrisches Luft/Wasserstoff-Gemisch zugeführt werden. Vorzugsweise wird ein λ von größer gleich 0,6 und kleiner gleich 1,0, besonders bevorzugt von größer gleich 0,8 und kleiner gleich 0,9 eingestellt. Durch ein fettes Luft/Wasserstoffgemisch kann zum Einen die Bildung von Stickoxid aufgrund Sauerstoffmangels reduziert werden, vorzugsweise vollständig unterbunden werden, zum Anderen kann sichergestellt werden, dass unverbrannter Wasserstoff dem Abgasstrang als Reduktionsmittel zugeführt wird. Damit kann der überschüssige Wasserstoff zur Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators verwendet werden.
  • Das fette Gemisch kann aufgrund der geringen Stickoxid-Bildung und der damit verbundenen langen Einspeicherungsmöglichkeit in angemessenen Situationen eingestellt werden.
  • Vorzugsweise weist die Verbrennungskraftmaschine weiterhin eine Abgasrückführeinrichtung auf, die Abgas von dem Abgasstrang in den Brennraum zurückführt.
  • Damit können inerte Bestandteile des Verbrennungsprodukts von dem Abgasstrang in den Brennraum zurückgeführt werden. Diese Bestandteile nehmen nicht mehr an der Verbrennung teil und entziehen dem Verbrennungsprozess exotherme Energie. Somit kann die Prozesstemperatur herabgesetzt werden, was die Bildung von weiterem Stickoxid hemmt. Vorzugsweise wird das Abgas als Hochdruckabgas rückgeführt, insbesondere von einer Position stromaufwärts einer Turbine im Abgasstrang. Damit kann eine ausreichende Rückführmenge sichergestellt werden.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt kann in dem zweiten Betriebszustand Abgas über die Abgasrückführeinrichtung in den zumindest einen Brennraum rückgeführt werden.
  • Somit kann in dem zweiten Betriebszustand zur Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators die Bildung von weiterem Stickoxid reduziert werden, vorzugsweise vollständig unterbunden werden, und die Regeneration des Speicherkatalysators zuverlässig durchgeführt werden. Ein weiterer vorteilhafter Effekt stellt sich insbesondere in Verbindung mit Wasserstoff ein, da durch das weniger reaktive Gemisch eine Vorentflammungsneigung, also eine Frühzündung, verhindert werden kann.
  • Vorzugsweise wird der zweite Betriebszustand in einem Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine eingestellt.
  • Somit können Auswirkungen des Regenerationsbetriebs auf das Verhalten der von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Vorrichtung verhindert werden. Insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einem Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor können Auswirkungen auf das Fahrverhalten unterbunden werden. Wie bereits erwähnt, kann der zweite Betriebszustand dabei in angemessenen Situationen wie beispielsweise das Stehen an einer Ampel durchgeführt werden, also insbesondere wenn die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, ohne die für sie vorbestimmte Arbeit zu verrichten, indem sie beispielsweise von zumindest einem Antriebsrad eines Fahrzeugs getrennt ist, oder mit anderen Worten keine Last an der Verbrennungskraftmaschine anliegt. Da solche Situationen bei Verwendung der Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit hinreichender Wahrscheinlichkeit auftreten, wird der Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht durch nötige Regenerationsphasen des Katalysators limitiert. Weiterhin kann durch die im Leerlauf erfolgende Drosselung der zugeführten Luftmenge erreicht werden, dass hohe Raten an Abgas rückgeführt werden. Dies beruht darauf, dass der Abgasgegendruck (vor der Turbine eines möglichen Abgasturboladers) in diesem Zustand größer ist als der Druck im Saugrohr. Somit lassen sich die obigen Effekte der Abgasrückführung im Regenerationsbetrieb zuverlässig erreichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann der zweite Betriebszustand in einem Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. Der Schubbetrieb ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die von der Verbrennungskraftmaschine generierte Leistung kleiner ist als die an der Verbrennungskraftmaschine anliegende Schleppleistung. Mit anderen Worten kann die Verbrennungskraftmaschine von der Abtriebsseite her in Rotation gehalten werden.
  • Auch in diesem Fall gilt, dass der Betrieb eines Kraftfahrzeugs nicht durch nötige Regenerationsphasen des Katalysators limitiert wird, da auch der Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine mit hinreichender Wahrscheinlichkeit während langer Fahrten auftritt. Während im Leerlaufbetrieb die zugeführte Luftmenge gedrosselt wird, kann im Schubbetrieb die zugeführte Brennstoffmenge gezielt so eingestellt werden, dass ein fettes Gemisch verbrannt wird. Gleichzeitig kann die Zündung sehr spät erfolgen, was die Verbrennung stabilisiert und dadurch das Entstehen von weiteren Stickoxiden reduziert, vorzugsweise unterbindet. Vorzugsweise erfolgt die Zündung in einem Bereich von maximal 40° vor dem oberen Totpunkt eines Kurbelwellenwinkels bis zum Öffnen eines Auslassventils, insbesondere in einem Winkelbereich einer Kurbelwelle von maximal 40° vor bis maximal 360° nach dem oberen Totpunkt, weiterhin bevorzugt von maximal 20° vor bis maximal 360° nach dem oberen Totpunkt, nochmals bevorzugt von maximal einem Winkel entsprechend einem oberen Totpunkt bis maximal 360° nach dem oberen Totpunkt.
  • Durch das fette Gemisch und die späte Zündung kann die Abgasenthalpie erhöht werden, was eine für eine Regeneration des Katalysators ausreichende Temperatur sicherstellt. Die im Schubbetrieb generierte Leistung der Verbrennungskraftmaschine ist kleiner als die anliegende Schleppleistung, damit der Schubbetrieb aufrecht erhalten werden kann. Die Durchführung einer Verbrennung eines fetten Gemisches als Regenerationsbetrieb in der Schubphase hat den Vorteil, dass der Übergang von dem mageren in den fetten Gemischbereich diskontinuierlich erfolgen kann und somit ein Gemischbereich um λ gleich 1 nicht durchlaufen werden muss. In diesem Bereich ist die Bildung von Stickoxiden in der Regel sehr hoch.
  • Vorzugsweise wird zumindest vorübergehend bei einem Übergang zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand Abgas rückgeführt.
  • Somit kann selbst in einem Fall in dem ein Gemisch nahe dem stöchiometrischen Verhältnis beim Übergang durchlaufen wird, die Bildung von Stickoxiden reduziert, vorzugsweise vollständig unterbunden werden.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt, der als unabhängiger Aspekt oder als von dem ersten Aspekt abhängiger Aspekt vorgesehen werden kann, wird ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, wobei die Verbrennungskraftmaschine zumindest einen Brennraum, in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird, und einen Abgasstrang, der an eine Auslassseite des zumindest einen Brennraums fluidkommunizierend gekoppelt ist, aufweist. Als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine wird Wasserstoff verwendet, wobei die Verbrennungsraftmaschine weiterhin zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweist und ein aus dem zumindest einen Brennraum in den Abgasstrang entladenes Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator durchströmt, wobei in dem zumindest einen Brennraum in einem ersten Betriebszustand ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird, wobei in einem zweiten Betriebszustand der Stickoxid-Speicherkatalysator regeneriert wird, wobei in dem zweiten Betriebszustand ein Reduktionsmittel zur Reduzierung der in dem Stickoxid-Speicherkatalysator eingespeicherten Stickoxide als Teil des Abgases in den zumindest einen Brennraum, oder stromabwärts des zumindest einen Brennraums stromaufwärts des Stickoxid-Speicherkatalysators oder in den Stickoxid-Speicherkatalysator in den Abgasstrang zugeführt wird.
  • Auch gemäß diesem Aspekt entstehen bei der Verbrennung des mageren Luft/Wasserstoff-Gemischs lediglich thermische Stickoxide als schädliche Verbrennungsprodukte. Andere Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung können deshalb entfallen. Dementsprechend steht im Abgasstrang Platz für einen entsprechend dimensionierten Stickoxid-Speicherkatalysator zur Verfügung.
  • Weiterhin bewirken die Prozessbedingungen wie Verbrennungstemperatur einer mager und/oder mit hoher Abgasrückführungsrate wasserstoffbetriebenen Verbrennungskraftmaschine eine im Vergleich beispielsweise mit Dieselmotoren geringe Stickoxid-Bildung. Somit können zuverlässig über einen langen Zeitraum Stickoxide in den Stickoxid-Katalysator eingespeichert werden.
  • Durch die Verbrennung eines mageren Gemisches kann der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erhöht werden. Gleichzeitig lassen sich die Verbrennungstemperaturen herabsetzen, was die Bildung von Stickoxiden weiter hemmt und damit den Stickoxid-Speicherkatalysator über einen langen Zeitraum Stickoxide einspeichern lässt. Dabei wird die Verbrennung des mageren Gemisches vorzugsweise kontinuierlich, also über eine Vielzahl von Zyklen der Verbrennungskraftmaschine betrieben. Ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch ist ein überstöchiometrisches Gemisch. Vorzugsweise wird ein λ von größer gleich 1 und kleiner gleich 5, betriebspunktabhängig wird besonders bevorzugt ein λ von größer gleich 1,3 und kleiner gleich 3,5 eingestellt.
  • Zudem wird in einem zweiten Betriebszustand der Stickoxid-Speicherkatalysator regeneriert.
  • Dabei kann das im Stickoxid-Speicherkatalysator eingespeicherte Stickoxid in atmosphärischen Stickstoff umgewandelt werden und an die Umgebung abgegeben werden. Anschließend kann der Speicherkatalysator von neuem Stickoxide aufnehmen. Somit kann kontinuierlich ein Ausstoß von Schadstoffemissionen verhindert werden.
  • Weiterhin kann gemäß diesem Aspekt das Reduktionsmittel direkt in den Abgasstrang zugeführt werden, ohne als Abgas aus einer Verbrennung bereitgestellt werden zu müssen. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine weiterhin in dem ersten Betriebszustand der Verbrennung eines mageren Luft/Wasserstoff-Gemischs betrieben werden. Insbesondere kann weiterhin ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt werden. Der erste und zweite Betriebszustand schließen sich demnach nicht aus, sondern können auch nebeneinander vorliegen. Natürlich kann die direkte Zuführung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrang auch neben der Verbrennung eines fetten Gemischs erfolgen, sodass dann nur der zweite Betriebszustand vorliegt.
  • Gemäß diesem Aspekt ist es aber auch möglich, insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen, die den Brennstoff direkt in den Brennraum zuführen, das Reduktionsmittel als Teil des Abgases vorzusehen. Dabei kann das Reduktionsmittel in den Brennraum zugeführt werden, und anschließend nach dem Entladen aus dem Brennraum dem Abgasstrang zugeführt werden.
  • Vorzugsweise wird der Strömung des zugeführten Reduktionsmittels zumindest abschnittsweise eine rotatorische oder divergente Komponente aufgeprägt.
  • Dadurch kann die Durchmischung in dem Abgasstrang erhöht werden und der Speicherkatalysator zuverlässig regeneriert werden, da er gleichmäßig von dem Reduktionsmittel durchströmt wird.
  • Vorzugsweise ist das Reduktionsmittel Wasserstoff und stammt besonders bevorzugt aus derselben Quelle wie der Wasserstoff, der als Brennstoff verwendet wird. Insbesondere wenn das Reduktionsmittel direkt in den Brennraum eingespritzt wird, kann dabei dieselbe Zuführeinrichtung, die zur Zuführung des Wasserstoffs in den Brennraum verwendet wird, verwendet werden.
  • Somit kann die Komplexität des Systems verringert werden, da alle Komponenten auf Wasserstoff ausgelegt werden können. Weiterhin kann auf eine zusätzliche Speichereinrichtung wie einen Tank für das Reduktionsmittel verzichtet werden.
  • Vorzugsweise wird das Reduktionsmittel nach Abschluss eines Verbrennungsvorgangs in den Brennraum zugeführt, weiterhin vorzugsweise während eines Ausstoßtakts, in dem das Abgas aus dem Brennraum entladen wird, zugeführt. Somit kann sichergestellt werden, dass das Reduktionsmittel nicht mit dem Sauerstoff der in dem Brennraum enthaltenen Luft verbrannt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Einstellen des zweiten Betriebszustands bei einem Sättigungsgrad des Stickoxid-Speicherkatalysators von größer 20%, beziehungsweise kleiner 100%, vorzugsweise 70 - 90%, besonders bevorzugt 80%, durchgeführt werden. Dabei kann auf bekannte Verfahren zur Bestimmung des Sättigungsgrads zurückgegriffen werden.
  • Somit kann der Speicherkatalysator über einen Großteil seiner Speicherkapazität genutzt werden. Durch die geringe Stickoxid-Bildung im ersten Betriebszustand kann eine Übersättigung während des Umschaltens verhindert werden, sodass die Umschaltung sehr nahe an der Speicherkapazitätsgrenze erfolgen kann.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt, der als weiterer unabhängiger Aspekt vorgesehen werden kann oder als von den obigen Aspekten abhängiger Aspekt vorgesehen werden kann, wird ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, wobei die Verbrennungskraftmaschine zumindest einen Brennraum, in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird, und einen Abgasstrang, der an eine Auslassseite des zumindest einen Brennraums fluidkommunizierend gekoppelt ist, aufweist, wobei als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine Wasserstoff verwendet wird. Der Abgasstrang weist eine Vielzahl von parallel geschalteten Abgasstrangabschnitten auf, wobei zumindest zwei der Vielzahl der Abgasstrangabschnitte jeweils zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisen, den zumindest ein Teil eines aus dem zumindest einen Brennraum in den Abgasstrang entladenes Abgas zumindest zeitweise durchströmt, wobei zumindest zeitweise die Strömungsmenge durch den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator in zumindest einem der Abgasstrangabschnitte, vorzugsweise durch eine stromaufwärts des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators angeordnete variable Drosseleinrichtung, verändert wird.
  • Somit kann in Abhängigkeit der Restkapazität des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators die Strömung des Abgases beeinflusst werden. Befindet sich in einem Abgasstrang der Stickoxid-Speicherkatalysator nahe der Kapazitätsgrenze, kann in diesem Abgasstrang die Strömungsmenge reduziert werden, während parallel geschaltete Stickoxid-Speicherkatalysatoren weiterhin in größeren Mengen durchströmt werden können.
  • Vorzugsweise wird die Strömungsmenge in einer Vielzahl von den Abgasstrangabschnitten, die jeweils den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisen, unabhängig voneinander verändert.
  • Dazu kann zumindest in einem, vorzugsweise in einer Vielzahl, der Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Abgasstrangabschnitten stromaufwärts des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators eine variable Drosseleinrichtung angeordnet sein kann, die zur Regulierung der Abgasmenge in dem jeweiligen Abgasstrangabschnitt individuell gesteuert wird.
  • Somit kann auf jeden parallel geschalteten Stickoxid-Speicherkatalysator unabhängig reagiert werden.
  • Weiterhin kann zur Regeneration des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators die Strömungsmenge in zumindest einem der Abgasstrangabschnitte reduziert werden, vorzugsweise vollständig unterdrückt werden.
  • Wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise mit einem mageren Verbrennungsgemisch betrieben, würden in einem ungedrosselten Zustand weiterhin Stickoxide durch den zumindest einen Abgasstrangabschnitt mit dem Stickoxid-Speicherkatalysator nahe der Kapazitätsgrenze strömen. Durch die Reduzierung kann somit eine weitere starke Stickoxidzufuhr in dem zumindest einen der Abgasstrangabschnitte während der Regeneration unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise wird zumindest in einen, besonders bevorzugt in jeden, der Vielzahl von parallel zueinander geschalteten Abgasstrangabschnitten ein Reduktionsmittel zur Reduzierung der in dem Stickoxid-Speicherkatalysator eingespeicherten Stickoxide stromaufwärts des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators oder in den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator zugeführt, und besonders bevorzugt wird die zugeführte Menge an Reduktionsmittel für jeden Abgasstrangabschnitt individuell gesteuert.
  • Dadurch kann die Effizienz der Stickoxid-Speicherung sowie der Regeneration gesteigert werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann hier weiter mit einem mageren Verbrennungsgemisch betrieben werden. Wird bei diesem Verfahren nur ein einziger Abgasstrang vorgesehen, muss eine beträchtliche Menge an Reduktionsmittel (Wasserstoff) zugeführt werden, um den aufgrund der mageren Verbrennung vorhandenen Sauerstoff zu kompensieren. Erst dann kann die Regeneration unter Ausschluss von Sauerstoff stattfinden. Dagegen kann durch den obigen Aspekt die Sauerstoffzufuhr in dem zumindest einen betreffenden Abgasstrangabschnitt beispielsweise durch die Drosseleinrichtung reduziert werden, womit eine geringere Menge an Wasserstoff benötigt wird, verglichen mit dem Fall, in dem nur ein Abgasstrangabschnitt vorgesehen wird, sogar wenn die Verbrennungskraftmaschine weiterhin mit einem mageren Verbrennungsgemisch betrieben wird. Die gesonderte Reduktionsmittelzuführung in den jeweiligen Abgasstrangabschnitt ist also besonders vorteilhaft, wenn zur Regeneration, die Strömungsmenge in dem jeweiligen Abgasstrangabschnitt gegenüber einem Nicht-Regenerationszustand wie dem ungedrosselten Zustand reduziert wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann zumindest in zwei der Abgasstrangabschnitte zumindest zeitweise wechselweise regeneriert werden.
  • Beispielsweise ergibt sich die höchste Effizienzsteigerung im Falle von zwei parallel geschalteten Speicherkatalysatoren, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit maximal der Hälfte der Maximalleistung betrieben wird. Denn in diesem Fall kann die Drosseleinrichtung eines Abgasstrangabschnitts zumindest zur Regeneration des darin angeordneten Speicherkatalysators so angesteuert werden, dass sie in diesem Abgasstrangabschnitt, dessen zumindest einer Speicherkatalysator zu regenerieren ist, die Abgaszufuhr vollständig sperrt. Dabei wird in dem parallelen Abgasstrangabschnitt die Drosseleinrichtung vorzugsweise so angesteuert, dass sie vollständig geöffnet ist. Somit wird in zwei der Abgasstrangabschnitte wechselweise regeneriert, wobei in einem Abgasstrangabschnitt regeneriert wird und im anderen nicht. Ebenso kann die Veränderung der Strömungsmenge gegenüber einem Referenzzustand wie dem Nicht-Regenerationszustand, insbesondere die Reduzierung, wechselweise erfolgen. Besonders bevorzugt werden die jeweiligen Drosseleinrichtungen während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine bis zur Hälfte der Maximalleistung wechselweise vollständig geöffnet und geschlossen, also die jeweiligen Strömungsmengen wechselweise vollständig unterdrückt und nicht reduziert. Vorzugsweise werden die Strömungsmengen bis zu dem Einfachen der Nennleistung minus dem Kehrwert der Anzahl der parallel angeordneten Abgasstrangabschnitte mal der Nennleistung wechselweise reduziert, insbesondere vollständig unterdrückt, und nicht reduziert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt können zumindest die jeweils parallel geschalteten Speicherkatalysatoren, vorzugsweise jeweils die gesamten Abgasstrangabschnitte so konfiguriert sein, dass die bei Maximalleistung entstehenden Stickoxide im ungedrosselten Zustand aller Abgasstrangabschnitte, also wenn die Strömungsmenge nicht reduziert wird, vollständig eingespeichert werden können, insbesondere die Summe aller parallel geschalteten Speicherkatalysatoren entsprechend einer vorgegebenen Raumgeschwindigkeit konfiguriert ist. Dabei sind vorzugsweise die Speicherkatalysatoren und Abgasstrangabschnitte identisch dimensioniert.
  • Es ist aber auch denkbar zumindest die jeweils parallel geschalteten Speicherkatalysatoren, vorzugsweise den gesamten jeweiligen Abgasstrangabschnitt so zu konfigurieren, dass zumindest in einem Abgasstrangabschnitt bei Nennleistung die Strömungsmenge vollständig unterdrückt werden kann. Die Strömungsmenge kann also dann bei Nennleistung durch die verbleibenden Abgasstrangabschnitte, in denen die Strömungsmenge nicht reduziert wird, und die darin angeordneten Speicherkatalysatoren strömen. Somit kann sichergestellt werden, dass selbst bei Nennleistung generiertes Stickoxid in den Speicherkatalysatoren der nicht reduzierten Abgasstrangabschnitte eingespeichert wird. Insbesondere kann die Summe der verbleibenden parallel geschalteten Speicherkatalysatoren entsprechend der vorgegebenen Raumgeschwindigkeit konfiguriert sein. Bei zwei parallelen Abgasstrangabschnitten ist vorzugsweise jeder der Abgasstrangabschnitte so konfiguriert, dass bei Nennleistung die entstehenden Stickoxide vollständig in dem zumindest einen Speicherkatalysator des Abgasstrangabschnitts eingespeichert werden, in dem die Strömungsmenge nicht reduziert wird. Somit kann der Kennfeldbereich, in dem eine vollständige Regeneration möglich ist, erweitert werden.
  • Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuereinrichtung, die konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der vorangegangen Aspekte durchzuführen.
  • Eine solche Steuereinrichtung erlaubt eine Plattform, in der sie installiert ist, als Niedrigstemissionssystem zu betreiben.
  • Neben der Steuereinrichtung betrifft diese Erfindung auch ein Programm, das, wenn es auf einem mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelten Computer ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt. Ebenso betrifft diese Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, auf dem das besagte Programm durchgeführt wird.
  • Weiterhin wird obige Aufgabe gelöst durch ein System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der obigen Aspekte, wobei das System aufweist: eine Verbrennungskraftmaschine wie sie gemäß einem der obigen Aspekte definiert ist; und eine Speichereinrichtung für Wasserstoff, die mit der Verbrennungskraftmaschine fluidkommunizierend gekoppelt ist.
  • Ein solches System stellt ein zuverlässiges Null-/Niedrigstemissions-System dar.
  • Vorzugsweise weist das System weiterhin eine Steuereinrichtung auf, die konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der obigen Aspekte durchzuführen.
  • Durch das Zusammenwirken von Steuereinrichtung, Verbrennungskraftmaschine und Speichereinrichtung können die obigen Effekte zuverlässig realisiert werden.
  • Vorzugsweise weist in dem System die Verbrennungskraftmaschine weiterhin zumindest eine Zuströmeinrichtung auf, über die das Reduktionsmittel in den Brennraum oder in den Abgasstrang zugeführt werden kann, vorzugsweise zumindest jeweils eine Zuströmeinrichtung für jeden Abgasstrangabschnitt im Falle von einer Vielzahl von parallel geschalteten Abgasstrangabschnitten.
  • Dadurch kann in der Verbrennungskraftmaschine das Reduktionsmittel über den Brennraum oder unter Umgehung des Brennraums in den Abgasstrang zugeführt werden, sodass eine Gemischumschaltung von einem mageren Gemisch auf ein fettes Gemisch nicht notwendig ist.
  • Vorzugsweise ist in dem System die Verbrennungskraftmaschine weiterhin konfiguriert, der Strömung des Reduktionsmittels im Abgasstrang zumindest abschnittsweise eine rotatorische oder divergente Komponente aufzuprägen, wobei die Verbrennungskraftmaschine dabei vorzugsweise eine Wendeleinrichtung oder ein zu einer Hauptströmungsrichtung angestelltes Profil aufweist.
  • Dadurch kann eine verbesserte Durchmischung des Reduktionsmittels in dem Abgasstrang erreicht werden, die den Wirkungsgrad des Katalysators erhöht. Durch die Wendeleinrichtung kann auf einfache Weise die rotatorische Komponente aufgeprägt werden. Durch ein angestelltes Profil kann die Strömung entlang dieses Profils divergent ausgebildet werden.
  • Weiterhin wird eine Verbrennungskraftmaschine für das eben beschriebene System vorgesehen, die insbesondere jede Kombination der strukturellen Merkmale dieser Offenbarung aufweisen kann.
  • Die obigen Aspekte werden nun anhand beispielhafter Ausführungsformen gemäß den Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt schematisch ein System, mit dem das oben erläuterte Verfahren durchgeführt werden kann.
    • 2 zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer Abwandlung eines Abgasstrangs einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine.
    • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Regeneration eines Stickoxid-Speicherkatalysators.
  • Das System 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine 2 (Motor) auf, die in 1 in einer Längsschnittansicht entlang einer Achse eines zylindrischen Brennraums 3 der Verbrennungskraftmaschine 2 gezeigt ist. Neben dem Brennraum 3 weist die Verbrennungskraftmaschine 2 ein Ansaugrohr 5 sowie einen Abgasstrang 6, die jeweils über einen Ein- und Auslass 7a und 7b, die über Ventile geöffnet bzw. verschlossen werden, mit dem Brennraum fluidkommunizierend verbunden sind.
  • In dem Ansaugrohr 5 kann sich, wie in der 1 gezeigt, eine Drosselklappe 8 zur Regulierung der Luftmenge, sowie eine Einspritzeinrichtung 9 zum Einspritzen eines Brennstoffs in das Ansaugrohr 5 befinden. An einem oberen Ende ist der Brennraum 3 von einem Zylinderkopf verschlossen, in dem eine Zündkerze 10 zur Zündung des durch den Einlass 7a in den Brennraum gelangte Luft/Brennstoff-Gemisch angeordnet ist. Am unteren Ende wird der Brennraum 3 von einem Kolben 11 verschlossen, der an eine Kurbelwelle 12 drehbar gekoppelt ist. Als Brennstoff wird vorzugsweise ausschließlich Wasserstoff verwendet.
  • Bezüglich der Achse gegenüberliegend des Einlasses 7a befindet sich der Auslass 7b, über den das durch Verbrennung des Luft/Brennstoff-Gemischs entstandene Abgas in den Abgasstrang 6 strömt.
  • In dem Abgasstrang 6 befindet sich stromabwärts des Auslasses 7b ein NOx-Speicher-Katalysator (NSK) 13. Dieser NOx-Speicher-Katalysator 13 besteht beispielsweise im Wesentlichen aus einem Aluminiumoxid-Träger, auf dem Ce02 und Ba(OH)2 bzw. BaCO3 aufgebracht sind. Als Aktivkomponenten können beispielsweise Platin und Rhodium oder auch Palladium dienen.
  • Stromaufwärts des Speicherkatalysators 13 weist der Abgasstrang eine Verzweigung 14 auf. Der Zweig 14a, in dem sich der Speicherkatalysator 13 befindet, endet in einem Endrohr des Abgasstrangs, während der andere Zweig 14b Teil einer Abgasrückführeinrichtung ist und am stromabwärtigen Ende bezüglich der Verzweigung in das Ansaugrohr 5 mündet. Die Abgasrückführeinrichtung führt somit Hochdruckgas zurück. Die Abgasrückführeinrichtung kann weiterhin beispielsweise Ventile und Sensoren zur Kontrolle des rückgeführten Abgases enthalten. In dem Zweig 14a kann, vorzugsweise stromaufwärts des Speicherkatalysators 13, weiterhin eine Turbine vorgesehen sein, die einen Abgasturbolader antreibt.
  • Das System 1 weist weiterhin eine Speichereinrichtung 15 auf, die mit Wasserstoff befüllt ist. Die Speichereinrichtung 15 ist mit dem Ansaugrohr 5 in fluidkommunizierender Weise über die Einspritzeinrichtung 9 gekoppelt, wobei die Einspritzeinrichtung 9 den Wasserstoff in das Ansaugrohr 5 stromaufwärts des Einlasses 7a einspritzen kann. Die Einspritzeinrichtung 9 ist ein Beispiel einer Zuführeinrichtung zur Zuführung des Brennstoffs. Weiterhin ist die Speichereinrichtung 15 mit dem Abgasstrang stromaufwärts des Katalysators 13 in fluidkommunizierender Weise über eine Leitung 16 gekoppelt. Ein Endabschnitt 16a (Injektor) der Leitung 16 ist dabei in Richtung Auslass 16a1 in divergenter Form ausgebildet, und stellt damit ein bezüglich einer Hauptströmungsrichtung der Leitung 16 angestelltes Profil dar. Der Endabschnitt 16a mit dem Auslass 16a1 ist eine Zuströmeinrichtung für das Reduktionsmittel im Sinne der Ansprüche.
  • Weiterhin weist das System 1 eine Steuereinrichtung 17 wie beispielsweise eine ECU auf. Die Steuereinrichtung 17 empfängt Signale (gestrichelt dargestellt) von zahlreichen in dem System 1 angeordneten Sensoren und steuert ihrerseits in dem System 1 angeordnete Aktuatoren und Ventile über elektrische Signale (gestrichelt dargestellt) an.
  • Mit dem System 1 kann das oben erläuterte Verfahren durchgeführt werden. Erhält die Steuereinrichtung 17 ein Startsignal zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2, wird die Einspritzeinrichtung 9 aktiviert, um im Ansaugtakt den Brennstoff Wasserstoff in die Luft im Ansaugrohr 5 einzuspritzen. Durch die Verbrennung des Wasserstoff/Luft-Gemischs im Brennraum 3 durch Zündung durch die Zündkerze 10 wird Leistung an die Kurbelwelle 12 abgegeben. Das Verbrennungsprodukt gelangt als Abgas durch den Auslass 7b in den Abgasstrang 6. Dort durchströmt es den NOx-Speicherkatalysator 13.
  • Die Funktion des Speicherkatalysators 13 ist wie folgt. Im einem regulären ersten Betriebszustand des Motors 2 (λ>1, Verbrennung eines mageren Gemischs) wird NO an den Edelmetallen, wie Platin, des Katalysators 9, mittels des im Überschuss vorhandenen Sauerstoffs zu NO2 oxidiert, welches an Speicherkomponenten, vorzugsweise basischen Speicherkomponenten wie beispielsweise Ba(OH)2 bzw. BaCO3 als Nitrit und vor allem Nitrat gebunden wird.
  • Der Motor 2 kann kontinuierlich in dem ersten Betriebszustand betrieben werden. Durch die Verbrennung eines mageren Gemischs kann der Wirkungsgrad des Motors 2 erhöht werden. Gleichzeitig lassen sich die Verbrennungstemperaturen herabsetzen, was die Bildung von Stickoxiden hemmt und damit den Stickoxid-Speicherkatalysator 13 über einen langen Zeitraum Stickoxide einspeichern lässt. Dabei wird die Verbrennung des mageren Gemisches vorzugsweise kontinuierlich, also über eine Vielzahl von Zyklen der Verbrennungskraftmaschine betrieben. Vorzugsweise wird ein λ von größer gleich 1 und kleiner gleich 5, betriebspunktabhängig besonders bevorzugt ein λ von größer gleich 1,3 und kleiner gleich 3,5 eingestellt.
  • Erhält die Steuereinrichtung 17 nun die Information, dass der Motor 2 in einem Leerlaufbetrieb betrieben wird, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug, in dem das System 1 verwendet wird, an einer Ampel hält, steuert die Steuereinrichtung 17 die Drosselklappe 8 an und reduziert damit die Luftmenge im Ansaugrohr 5. Gleichzeitig aktiviert die Steuereinrichtung 17 die Abgasrückführungseinrichtung, indem sie beispielsweise ein in dem Zweig 14b angeordnetes Sperrventil öffnet und die Durchflussmenge des Abgases im Zweig 14a reduziert. Somit wird im Leerlaufbetrieb ein zweiter Betriebszustand eingestellt, bei dem ein fettes Luft/Wasserstoff-Gemisch (λ<1) verbrannt wird, da die Luftmenge soweit reduziert ist, dass sich mit der von der Einspritzeinrichtung 9 eingespritzten Menge Brennstoff bei gleichem Gemischheizwert ein fettes Gemisch einstellt. Gleichzeitig wird rückgeführtes Abgas dem Gemisch zugeführt. Die Luftzufuhr wird vorzugsweise so eingestellt, dass sich ein unterstöchiometrisches Gemisch mit dem zumindest für die Leerlaufleistung erforderlichen Gemischheizwert einstellt.
  • Durch ein fettes Luft/Wasserstoff-Gemisch kann zum Einen die Bildung von Stickoxid aufgrund der vollständigen Verbrennung des Sauerstoffs mit Wasserstoff reduziert, vorzugsweise vollständig unterbunden werden, zum Anderen kann sichergestellt werden, dass unverbrannter Wasserstoff dem Abgasstrang 6 als Reduktionsmittel zugeführt wird. Damit kann der überschüssige Wasserstoff zur Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators 13 verwendet werden. Durch das rückgeführte Abgas werden inerte Bestandteile des Verbrennungsprodukts von dem Abgasstrang 6 in den Brennraum 3 zurückgeführt. Diese Bestandteile nehmen nicht mehr an der Verbrennung teil. Somit kann die Prozesstemperatur herabgesetzt werden, was die Bildung von weiterem Stickoxid hemmt. Somit kann die Regeneration des Speicherkatalysators zuverlässig durchgeführt werden. Aus diesem Grund ist es auch vorteilhaft, wenn zumindest vorübergehend bei einem Übergang zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand Abgas rückgeführt wird.
  • Vorzugsweise wird der zweite Betriebszustand bis zur vollständigen Regeneration des Katalysators 13 durch die Steuereinrichtung 17 eingestellt.
  • In ähnlicher Weise wie im Leerlaufbetrieb kann die Steuereinrichtung den zweiten Betriebszustand auch während eines Schubbetriebs des Motors 2 einstellen. Stellt die Steuereinrichtung 17 beispielsweise fest, dass ein Schubbetrieb vorliegt, steuert die Steuereinrichtung 17 die Einspritzeinrichtung 9 so an, dass entsprechend der zugeführten Luftmenge, die durch die Drosselklappe 8 geregelt werden kann, ein fettes Gemisch vorliegt. Weiterhin wird in ähnlicher Weise wie im Leerlaufbetrieb die Abgasrückführung aktiviert.
  • Eine Voraussetzung für den Schubbetrieb ist, dass der Betreiber (beispielsweise ein Fahrer) kein Moment von der Verbrennungskraftmaschine anfordert, das heißt, das Fahrpedal ist nicht betätigt. Um ein Nullmoment trotz Kraftstoffzuführung zu gewährleisten wird die Zündkerze 10 zu einem sehr späten Zeitpunkt aktiviert.
  • Vorzugsweise erfolgt die Zündung in einem Bereich von maximal 40° vor dem oberen Totpunkt eines Kurbelwellenwinkels bis zum Öffnen eines Auslassventils, insbesondere in einem Winkelbereich einer Kurbelwelle von maximal 40° vor bis maximal 360° nach dem oberen Totpunkt, weiterhin bevorzugt von maximal 20° vor bis maximal 360° nach dem oberen Totpunkt, nochmals bevorzugt von maximal einem Winkel entsprechend einem oberen Totpunkt bis maximal 360° nach dem oberen Totpunkt.
  • Vorzugsweise ist die Luftzufuhr im Schubbetrieb gegenüber einem Arbeitsmodus (Antrieb durch Verbrennungskraftmaschine) reduziert, beispielsweise durch Anstellen der Drosselklappe. Dadurch braucht nur sehr wenig Wasserstoff bereitgestellt werden, um ein fettes Gemisch einzustellen.
  • Durch das fette Gemisch und die späte Zündung kann die Abgasenthalpie erhöht werden, was eine für eine Regeneration des Katalysators 13 ausreichende Temperatur sicherstellt. Die im Schubbetrieb entsprechend dem fetten Gemischheizwert generierte Leistung der Verbrennungskraftmaschine ist kleiner als die an der Verbrennungskraftmaschine anliegende Schleppleistung. Die Durchführung einer Verbrennung eines fetten Gemischs als Regenerationsbetrieb in der Schubphase hat den Vorteil, dass der Übergang von dem mageren in den fetten Gemischbereich diskontinuierlich erfolgen kann und somit ein Gemischbereich um λ gleich 1 nicht durchlaufen werden muss. In diesem Bereich ist die Bildung von Stickoxiden in der Regel sehr hoch. Beim Übergang in den Leerlaufbetrieb kann es unter Umständen dazu kommen, dass ein Gemischbereich hoher Stickoxidbildung durchschritten wird, wenn das Gemisch kontinuierlich von dem überstöchiometrischen in den unterstöchiometrischen Bereich überführt wird.
  • Das zuvor beschriebene Verfahren wird unter Zuhilfenahme von 3 zusammengefasst. In einem Schritt S1 überwacht das System 1 den Sättigungszustand NOx % des Katalysators 13 kontinuierlich, wobei auf bekannte Methoden beispielsweise durch Messung zurückgegriffen werden kann und/oder der Sättigungszustand modelliert werden kann. Stellt die Steuereinrichtung 17 fest, dass der Sättigungszustand beispielweise einen vorgegebenen Grenzwert Th größer 20%, beziehungsweise kleiner 100%, vorzugsweise 70 - 90% erreicht hat, wird in Schritt S2 eine Regeneration angefordert, also der zweite Betriebszustand angewiesen.
  • In einem Schritt S3 wird überprüft, ob in einem vorgegebenen Zeitintervall ein Leerlaufbetrieb LL oder ein Schubbetrieb SB erwartet werden kann. Dabei kann beispielsweise auf das Streckenprofil, auf dem ein die Verbrennungskraftmaschine aufweisendes Kraftfahrzeugs fährt, oder auf Navigationsdaten zurückgegriffen werden. Das vorgegebene Zeitintervall hängt vorzugsweise von dem Grenzwert Th ab. Kann innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls mit einem Leerlauf- oder Schubbetrieb gerechnet werden, wird in einem Schritt S3a die Regeneration in einem der beiden Zustände durchgeführt. Wird festgestellt, dass kein Leerlaufbetrieb oder Schubbetrieb vorliegt oder vorliegen wird, wird beispielsweise ein Sperrventil in der Leitung 16 freigegeben und Wasserstoff aus der Wasserstoff-Speichereinrichtung 15 wird unter Umgehung des Brennraums 3 direkt in den Abgasstrang 6 über die Zuströmeinrichtung 16a zugeführt. Somit kann auch für den Fall, dass über lange Zeit kein angemessener Zustand für die Verbrennung eines fetten Gemischs auftritt, eine Regeneration des Katalysators 13 sichergestellt werden. Insbesondere kann der Katalysator 13 in Volllast VL oder TL regeneriert werden.
  • Gegebenenfalls kann auf die Leitung 16 und die Zuströmeinrichtung 16a auch verzichtet werden. Dann kann die Steuereinrichtung 17 beispielsweise ab einem Sättigungsgrad von größer 20%, beziehungsweise kleiner 100%, vorzugsweise 70 - 90% des Katalysators 13 eine Warnung an den Benutzer der Verbrennungskraftmaschine 2 (Fahrer) ausgeben, dass bitte in den Leerlaufbetrieb zu schalten sei. Dabei ist der Grenzwert vorzugsweise geringer als bei Vorhandensein der Zuströmeinrichtung, um genügend Zeit zum Umschalten in den Schub- oder Leerlaufbetrieb zu verschaffen.
  • Ebenso kann die Steuereinrichtung 17 aber auch so programmiert sein, dass sie weder im Schubbetrieb noch im Leerlaufbetrieb eine Verbrennung eines fetten Gemischs unter Abgasrückführung einstellt. Dann kann die Regeneration im zweiten Betriebszustand einzig über die Leitung 16 und die Zuströmeinrichtung 16a erfolgen, wobei ein Reduktionsmittel direkt in den Abgasstrang 6 zugeführt wird. Somit kann der Motor 2 auch weiterhin in dem ersten Betriebszustand (mageres Gemisch) betrieben werden, während der zweite Betriebszustand gleichzeitig vorliegt. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, insbesondere wenn in dem Motor der Brennstoff direkt über eine Zuführeinrichtung in den Brennraum 3 zugeführt wird, das Reduktionsmittel als Teil des Abgases vorzusehen. Dabei kann das Reduktionsmittel in den Brennraum 3 zugeführt werden, und anschließend nach dem Entladen aus dem Brennraum 3 dem Abgasstrang 6 zugeführt werden. Die Zuführung in die Brennkammer 3 geschieht dabei vorzugsweise nach Abschluss eines Verbrennungsvorgangs, also wenn eine Zündung durch die Zündkerze abgeschlossen ist, und auch die Energie des verbrannten Gemischs keine Verbrennung des insbesondere in dem Ausstoßtakt zugeführten Reduktionsmittels ermöglicht. Insbesondere ist das Reduktionsmittel Wasserstoff und kann über dieselbe Zuführeinrichtung wie der verbrannte Wasserstoff zugeführt werden. Auch in diesem Fall kann ein mageres Gemisch verbrannt werden.
  • In 2 ist eine schematische Längsschnittansicht einer Abwandlung eines Abgasstrangs 106 des Motors dargestellt.
  • Wie in 2 gezeigt, unterscheidet sich der Abgasstrang 106 von obigem Abgasstrang 6 dadurch, dass er sich in zwei Abgasstrangabschnitte 106a und 106b, vorzugsweise stromab der in 1 gezeigten Verzweigung, aufteilt, die beispielweise parallel zueinander geschaltet sind. Sowohl der Abgasstrangabschnitt 106a als auch der Abgasstrangabschnitt 106b weisen jeweils einen Stickoxid-Speicherkatalysator 13a und 13b auf. Stromaufwärts der beiden Katalysatoren 13a und 13b befinden sich jeweils Drosselklappen (Drosseleinrichtungen im Sinne der Ansprüche) 18a und 18b. Zwischen den Drosselklappen 18a und 18b und den Katalysatoren 13a und 13b ist weiterhin jeweils eine Zuströmeinrichtung 19a bzw. 19b vorgesehen, über die ein Reduktionsmittel zur Regeneration der Katalysatoren 13a und 13b in den jeweiligen Abgasstrangabschnitt 106a und 106b zugeführt werden kann, wobei dabei der zumindest eine Brennraum umgangen wird. Mit anderen Worten weist jeder Abgasstrangabschnitt 106a und 106b eine Zuströmeinrichtung 19a und 19b stromaufwärts der Katalysatoren 13a und 13b auf. Jede Zuströmeinerichtung 19a und 19b umfasst vorzugsweise einen Injektor. Der Injektor injiziert das Reduktionsmittel (Wasserstoff) in den Abgasstrangabschnitt 106a und 106b.
  • Die Drosselklappen 18a und 18b sind hinsichtlich ihres Drosselgrades variabel ausgebildet. Der Öffnungswinkel einer jeden Drosselklappe 18a und 18b kann individuell, also unabhängig von der anderen Drosselklappe, eingestellt werden. Somit kann die dem jeweiligen Abgasstrangabschnitt 106a und 106b zuströmende Abgasmenge verändert werden, insbesondere individuell reguliert werden. Ebenso können die Zuströmeinrichtungen (Injektoren) individuell angesteuert werden, sodass jedem Abgasstrangabschnitt 106a und 106b Reduktionsmittel gesondert zugeführt werden kann. Insbesondere wird zugeführte Menge (Massenstrom) von Reduktionsmittel individuell gesteuert.
  • Vorteilhaft an der obigen Abwandlung ist, dass der Motor am optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann und nicht eine fette Verbrennung zur Vermeidung von Sauerstoff- und Stickoxid-Bestandteilen im Abgas durchführen muss. Gemäß obiger Abwandlung kann die Effizienz der Stickoxid-Speicherung sowie der Regeneration gesteigert werden. Befindet sich einer (z.B. 13a) der Stickoxid-Speicherkatalysatoren 13a und 13b in den parallelen Abgasstrangabschnitten nahe seiner Kapazitätsgrenze, beispielsweise über dem vorgegebenen Grenzwert Th, kann weiterhin Abgas in dem anderen Stickoxid-Speicherkatalysator 13b im anderen Abgasstrangabschnitt 106b eingespeichert werden, indem die Drosseleinrichtung 18a des Abgasstrangabschnitts, in dem sich der Speicherkatalysator 13a befindet, der nahe seiner Kapazitätsgrenze arbeitet, die zugeführte Strömungsmenge für diesen Abgasstrangabschnitt reduziert, vorzugsweise vollständig unterdrückt. Besonders effektiv erweist sich diese Konfiguration bei der Regeneration. Bei nur einem Speicherkatalysator muss entweder die Verbrennungskraftmaschine zur Regeneration fett betrieben werden oder es muss eine beträchtliche Menge an Reduktionsmittel unter Umgehung des zumindest einen Brennraums gesondert in den Abgasstrang zugeführt werden. Bei letzterem Verfahren kann die Verbrennungskraftmaschine zwar weiterhin mager betrieben werden, allerdings muss eine beträchtliche Menge an Reduktionsmittel (Wasserstoff) zugeführt werden, um den aufgrund der mageren Verbrennung vorhandenen Sauerstoff zu kompensieren. Erst dann kann die Regeneration unter Ausschluss von Sauerstoff stattfinden. Dagegen kann durch die hier vorliegende Ausführungsform die Sauerstoffzufuhr in dem betreffenden Abgasstrangabschnitt 106a durch die Drosseleinrichtung 18a reduziert werden, womit eine geringere Menge an Wasserstoff benötigt wird, verglichen mit nur einem Abgasstrangabschnitt wie in der ersten Ausführungsform.
  • Dabei sind vorzugsweise die Speicherkatalysatoren 13a und 13b und Abgasstrangabschnitte 106a und 106b identisch dimensioniert. Die parallel geschalteten Speicherkatalysatoren 13a und 13b und die Abgasstrangabschnitte 106a und 106b sind in Summe so konfiguriert, dass die bei Maximalleistung entstehenden Stickoxide im ungedrosselten Zustand aller Abgasstrangabschnitte, also wenn die Strömungsmenge nicht reduziert wird, vollständig eingespeichert werden können. Mit anderen Worten wird das gesamte bei Maximalleistung entstehende Abgas, gegebenenfalls abzüglich einer Abgasrückführmenge, von Stickoxid gereinigt, wenn die Abgasstrangabschnitte 106a und 106b voll geöffnet sind.
  • Dabei ergibt sich die höchste Effizienzsteigerung im Falle von zwei parallel geschalteten Speicherkatalysatoren, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit maximal der Hälfte der Maximalleistung betrieben wird. Die Strömungsmengen werden folglich bei einer anliegenden Leistung von bis zu dem Einfachen der Nennleistung minus dem Kehrwert der Anzahl der parallel angeordneten Abgasstrangabschnitte (zwei, Kehrwert: 1/2) mal der Nennleistung wechselweise reduziert, insbesondere vollständig unterdrückt, und nicht reduziert.
  • Denn in diesem Fall kann die Drosseleinrichtung 18a eines Abgasstrangabschnitts zumindest zur Regeneration des darin angeordneten Speicherkatalysators 13a so angesteuert werden, dass sie in diesem Abgasstrangabschnitt 106a, dessen zumindest einer Speicherkatalysator 13a zu regenerieren ist, die Abgaszufuhr vollständig sperrt. Dabei wird in dem parallelen Abgasstrangabschnitt 106b die Drosseleinrichtung 18b vorzugsweise so angesteuert, dass sie vollständig geöffnet ist. Die jeweiligen Strömungsmengen werden also wechselweise vollständig unterdrückt und nicht reduziert.
  • Besonders bevorzugt werden die jeweiligen Drosseleinrichtungen 18a und 18b während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine bei einer anliegenden Leistung von bis zur Hälfte der Maximalleistung wechselweise vollständig geöffnet und geschlossen. Die ECU 17 übernimmt die Ansteuerung der Drosselklappen 18a und 18b, sowie der Zuströmeinrichtungen 19a und 19b.
  • Es ist aber auch denkbar zumindest die jeweils parallel angeordneten Speicherkatalysatoren, vorzugsweise den gesamten jeweiligen Abgasstrangabschnitt so zu konfigurieren, dass zumindest in einem Abgasstrangabschnitt bei Nennleistung (Maximalleistung) die Strömungsmenge vollständig unterdrückt werden kann. Die Strömungsmenge kann also dann bei Nennleistung durch die verbleibenden Abgasstrangabschnitte, in denen die Strömungsmenge nicht reduziert wird, und die darin angeordneten Speicherkatalysatoren strömen. Somit kann sichergestellt werden, dass selbst bei Nennleistung generiertes Stickoxid in den Speicherkatalysatoren der nicht reduzierten Abgasstrangabschnitte eingespeichert wird. Bei zwei parallelen Abgasstrangabschnitten ist vorzugsweise jeder der Abgasstrangabschnitte so konfiguriert, dass bei Nennleistung die entstehenden Stickoxide vollständig in dem zumindest einen Speicherkatalysator des Abgasstrangabschnitts eingespeichert werden können, in dem die Strömungsmenge nicht reduziert wird. Somit kann der Kennfeldbereich, in dem eine vollständige Regeneration möglich ist, erweitert werden. Die Katalysatoren und Abgasstrangabschnitte werden also gegenüber dem Fall, in dem sie in Summe so ausgelegt sind, dass im ungedrosselten Zustand die gesamte Abgasmenge gereinigt werden kann, überdimensioniert.
  • Stromabwärts der Katalysatoren befinden sich jeweils Stickoxid-Sensoren 21a und 21b, die einen Stickoxidgehalt im nachbehandelten Abgas erfassen und somit die vollständige Sättigung oder ein Fehlverhalten der Katalysatoren ermitteln können. Wird beispielsweise hinter dem Katalysator 13a ein Stickoxidgehalt erfasst, kann die Steuereinrichtung 17 die Drosselklappe 18a so ansteuern, dass diese vollständig geschlossen wird. Gleichzeitig wird die andere Drosselklappe 18b vollständig geöffnet. Die Messung des Sättigungsgrads in den Katalysatoren selbst kann über bekannte Methoden erfolgen. Der Sättigungsgrad kann auch modelliert werden.
  • Es ist auch möglich stromaufwärts der Speicherkatalysatoren zumindest einen Stickoxidsensor anzuordnen. Dies kann in jedem der parallelen Abgasstrangabschnitte 106a und 106b vorzugsweise vor der jeweiligen Drosselklappe geschehen und/oder in dem gemeinsamen Abgasstrang 106 vor der Aufteilung. Insbesondere kann ein Output dieses zumindest einen Stickoxidsensors zur Ansteuerung der parallel angeordneten Abgasstrangabschnitte verwendet werden.
  • Die Abgasstrangabschnitte, insbesondere Drosselklappen und Injektoren, können also auf Grundlage eines Signals des zumindest einen Stickoxidsensors stromaufwärts oder stromabwärts der Katalysatoren gesteuert werden. Es ist bevorzugt, dass die Drosselklappen 18a und 18b so angesteuert werden, dass bei Erreichen des Regenerationsgrenzwerts beispielsweise von 80% Sättigungsgrad in einem Katalysator 13a, der andere Katalysator 13b einen Abstand von mindestens 20% Sättigungsgrad zu seinem Regenerationsgrenzwert aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei Regeneration des Katalysators 13a der andere Katalysator 13b ausreichend Kapazität für weiteres Stickoxid zur Verfügung hat.
  • In der Abwandlung ist die Zahl der Abgasstrangabschnitte nicht auf zwei beschränkt. Vielmehr können auch mehr als zwei Abgasstrangabschnitte vorgesehen werden. Außerdem ergeben sich vorteilhafte Effekte bereits, wenn nur einer der Abgasstrangabschnitte stromaufwärts des Katalysators eine variable Drosseleinrichtung aufweist. Denn bereits dann kann der betreffende Katalysator bei Erreichen der Kapazitätsgrenze von weiterem Stickoxid freigehalten werden und unabhängig von den anderen parallelen Katalysatoren regeneriert werden. Vorzugsweise sind die parallel angeordneten Katalysatoren und/oder die Abgasstrangabschnitte in ihrem Speichervolumen bzw. in ihrer Querschnittsfläche jeweils in einem Größenverhältnis 1:1 ausgelegt. Das erlaubt eine besonders hohe Effizienzsteigerung.
  • Auch kann zur Regeneration ein fettes Verbrennungsgemisch verbrannt werden.
  • Ebenso kann in den obigen Ausführungsformen statt eines Brennraums eine Vielzahl von Brennräumen vorgesehen werden.
  • Wie bereits erwähnt kommt es auf die Art der Gemischbildung nicht an. Diese kann innerhalb oder außerhalb des Brennraums erfolgen.
  • Anstatt des angestellten Profils im Endabschnitt 16a der Leitung 16 kann auch eine Wendeleinrichtung mit Schneckengängen vorgesehen werden, entlang derer das Fluid gezwungen wird zu strömen. Auch kann die Hauptströmungsrichtung des Auslasses 16a1 bezüglich der Hauptströmungsrichtung des Abgasstrangs oder Abgasstrangabschnitts geneigt sein. Dabei muss kein angestelltes Profil vorgesehen werden. Durch die geneigte Anordnung wird der Strömung eine rotatorische Komponente aufgeprägt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn das Abgas stromaufwärts des zumindest einen Speicherkatalysators rückgeführt wird, allerdings kann die Abgasrückführung auch stromabwärts des zumindest einen Speicherkatalysators stattfinden.
  • Falls die vorliegende Offenbarung nichts gegenteiliges lehrt, umfasst „zumindest“ auch die jeweilige Gesamtheit.
  • Das obige System 1 wird bevorzugt in einem Kraftfahrzeug verwendet und ist darin eingebettet. Bei dem Motor 2 handelt es sich vorzugsweise um einen umgerüsteten herkömmlichen Dieselmotor, besonders bevorzugt um einen Dieselmotor eines Nutzkraftfahrzeugs wie einem LKW. Im System wird weiterhin statt eines Dieseltanks ein Wasserstofftank als Speichereinrichtung 15 des Brennstoffs vorgesehen. Für das System 1 und das obige Verfahren wird damit vorzugsweise eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Dieselprinzip samt Stickoxid-Speicherkatalysator verwendet, der entsprechend groß ist und damit für den Wasserstoffmotor lange Einspeicherzeiten gewährleistet.
  • Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung ist damit auf ein Umrüstverfahren eines bestehenden dieselbetriebenen Systems, das beispielsweise in einem Kraftfahrzeug implementiert sein kann, gerichtet, wobei die Speichereinrichtung für den Brennstoff durch eine Wasserstoff-Speichereinrichtung und die Direkteinspritzungseinrichtung durch eine Zündkerze ersetzt werden. Es ist weiterhin denkbar, eine Zuführeinrichtung zur Zuführung des Wasserstoffs in den Brennraum, vorzugsweise an dem Zylinderkopf vorzusehen. Falls nicht vorhanden kann weiterhin eine Drosselklappe hinzugefügt werden. Weiterhin wird die Steuereinrichtung zur Ausführung des obigen Verfahrens programmiert.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Verwendung einer in einem dieselbetriebenen System verwendeten Verbrennungskraftmaschine, die mit zumindest einem Speicherkatalysator versehen ist, und/oder des zumindest einen Speicherkatalysators in einem in dieser Offenbarung beschriebenen System und/oder für ein in diesem System beschriebenes Verfahren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Brennraum
    5
    Ansaugrohr
    6, 106
    Abgasstrang
    106a, 106b
    Abgasstrangabschnitte
    7a, 7b
    Ein-, Auslass
    8
    Drosselklappe
    9
    Einspritzeinrichtung
    10
    Zündkerze
    11
    Kolben
    12
    Kurbelwelle
    13, 13a, 13b
    Stickoxid-Speicherkatalysator
    14
    Verzweigung
    14a, 14b
    Zweig
    15
    Speichereinrichtung
    16
    Leitung
    16a, 19a, 19b
    Zuströmeinrichtung
    16a1
    Auslass des Endabschnitts (der Zuströmeinrichtung)
    17
    Steuereinrichtung
    18a, 18b
    Drosseleinrichtung
    21a, 21b
    Stickoxid-Sensor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016107466 A1 [0003]
    • JP 2006057504 [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) aufweist: zumindest einen Brennraum (3), in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird, einen Abgasstrang (6, 106), der an eine Auslassseite (7b) des zumindest einen Brennraums (3) fluidkommunizierend gekoppelt ist, wobei als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine (2) Wasserstoff verwendet wird, wobei die Verbrennungsraftmaschine (2) weiterhin zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) aufweist und ein aus dem zumindest einen Brennraum (3) in den Abgasstrang (6) entladenes Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) durchströmt, wobei in dem zumindest einen Brennraum (3) in einem ersten Betriebszustand ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird, wobei in einem zweiten Betriebszustand der Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) regeneriert wird, und in dem zweiten Betriebszustand in dem zumindest einen Brennraum (3) ein fettes Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird.
  2. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2) nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) weiterhin eine Abgasrückführeinrichtung (14) aufweist, über die Abgas von dem Abgasstrang (6) in den Brennraum (3) zurückgeführt wird.
  3. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem zweiten Betriebszustand Abgas über die Abgasrückführeinrichtung (14) in den zumindest einen Brennraum (3) rückgeführt wird.
  4. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Betriebszustand in einem Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (2) eingestellt wird.
  5. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Betriebszustand in einem Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (2) eingestellt wird.
  6. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) aufweist: zumindest einen Brennraum (3), in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird, einen Abgasstrang (6, 106), der an eine Auslassseite (7b) des zumindest einen Brennraums (3) fluidkommunizierend gekoppelt ist, wobei als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine (2) Wasserstoff verwendet wird, wobei die Verbrennungsraftmaschine (2) weiterhin zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) aufweist und ein aus dem zumindest einen Brennraum (3) in den Abgasstrang (6) entladenes Abgas zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) durchströmt, wobei in dem zumindest einen Brennraum (3) in einem ersten Betriebszustand ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird, wobei in einem zweiten Betriebszustand der Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) regeneriert wird, wobei in dem zweiten Betriebszustand ein Reduktionsmittel zur Reduzierung der in dem Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) eingespeicherten Stickoxide als Teil des Abgases in den zumindest einen Brennraum, oder stromabwärts des zumindest einen Brennraums (3) stromaufwärts des Stickoxid-Speicherkatalysators oder in den Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) in den Abgasstrang (6, 106a) zugeführt wird, wobei vorzugsweise der Strömung des zugeführten Reduktionsmittels zumindest abschnittsweise eine rotatorische oder divergente Komponente aufgeprägt wird, wobei das Reduktionsmittel vorzugsweise Wasserstoff ist und besonders bevorzugt aus derselben Quelle (15) stammt wie der Wasserstoff, der als Brennstoff verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in dem zweiten Betriebszustand weiterhin ein mageres Luft/Wasserstoff-Gemisch verbrannt wird, und/oder das Reduktionsmittel nach Abschluss eines Verbrennungsvorgangs in den Brennraum zugeführt wird, vorzugsweise während eines Ausstoßtakts, in dem das Abgas aus dem Brennraum entladen wird, zugeführt wird.
  8. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) aufweist: zumindest einen Brennraum (3), in dem ein Brennstoff mit Umgebungsluft zumindest teilweise verbrannt wird, einen Abgasstrang (6, 106), der an eine Auslassseite (7b) des zumindest einen Brennraums (3) fluidkommunizierend gekoppelt ist, wobei als Brennstoff für die Verbrennungskraftmaschine (2) Wasserstoff verwendet wird, wobei der Abgasstrang eine Vielzahl von parallel zueinander geschalteten Abgasstrangabschnitten (106a, 106b) aufweist, wobei zumindest zwei der Vielzahl der Abgasstrangabschnitte (106a, 106b) jeweils zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13a, 13b) aufweisen, den zumindest ein Teil eines aus dem zumindest einen Brennraum (3) in den Abgasstrang (6) entladenes Abgas zumindest zeitweise durchströmt, wobei zumindest zeitweise die Strömungsmenge durch den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13a, 13b) in zumindest einem der Abgasstrangabschnitte (106a, 106b), vorzugsweise durch eine stromaufwärts des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators (13a, 13b) angeordnete variable Drosseleinrichtung, verändert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zur Regeneration des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators (13a, 13b) die Strömungsmenge in zumindest einem der Abgasstrangabschnitte (106a, 106b) reduziert wird, vorzugsweise vollständig unterdrückt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei zumindest in einen Abgasstrangabschnitt (106a, 106b) zumindest zeitweise ein Reduktionsmittel zur Reduzierung der in dem Stickoxid-Speicherkatalysator (13, 13a, 13b) eingespeicherten Stickoxide stromaufwärts des zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysators (13a, 13b) oder in den zumindest einen Stickoxid-Speicherkatalysator (13a, 13b) gesondert zugeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei zumindest zwei der Abgasstrangabschnitte (106a, 106b) zumindest zeitweise wechselweise regeneriert werden.
  12. Steuereinrichtung (17), die konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche durchzuführen.
  13. System (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend: die Verbrennungskraftmaschine (2) in einem der Ansprüche 1 bis 11; und eine Speichereinrichtung (15) für Wasserstoff, die mit der Verbrennungskraftmaschine fluidkommunizierend gekoppelt ist, und vorzugsweise die Steuereinrichtung (17) nach Anspruch 12.
  14. Das System (1) nach Anspruch 13, wobei die Verbrennungskraftmaschine weiterhin zumindest eine Zuströmeinrichtung (16a) aufweist, über die ein Reduktionsmittel in den Brennraum (3) oder in den Abgasstrang (6) zugeführt werden kann, vorzugsweise zumindest jeweils eine Zuströmeinrichtung für jeden Abgasstrangabschnitt einer Vielzahl von parallel geschalteten Abgasstrangabschnitten, wobei die Zuströmeinrichtung (16a) weiterhin vorzugsweise mit der Speichereinrichtung (15) für Wasserstoff fluidkommunizierend gekoppelt ist.
  15. Verbrennungskraftmaschine (2) für ein System (1) nach Anspruch 13 oder 14.
DE102021129506.8A 2021-11-12 2021-11-12 Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine Pending DE102021129506A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021129506.8A DE102021129506A1 (de) 2021-11-12 2021-11-12 Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine
JP2024527613A JP7729656B2 (ja) 2021-11-12 2022-11-11 内燃機関の運転方法、方法を実施するためのシステム及び内燃機関
CN202280082304.XA CN118382751B (zh) 2021-11-12 2022-11-11 用于运行内燃发动机的方法、用于实施该方法的系统以及内燃发动机
EP22817616.0A EP4430289B1 (de) 2021-11-12 2022-11-11 Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine, ein system zur durchführung des verfahrens sowie eine verbrennungskraftmaschine
PCT/EP2022/081601 WO2023084015A2 (de) 2021-11-12 2022-11-11 Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine, ein system zur durchführung des verfahrens sowie eine verbrennungskraftmaschine
US18/709,063 US20240418112A1 (en) 2021-11-12 2022-11-11 Method for Operating an Internal Combustion Engine, a System for Carrying Out the Method and an Internal Combustion Engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021129506.8A DE102021129506A1 (de) 2021-11-12 2021-11-12 Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021129506A1 true DE102021129506A1 (de) 2023-05-17

Family

ID=84387756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021129506.8A Pending DE102021129506A1 (de) 2021-11-12 2021-11-12 Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verbrennungskraftmaschine

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240418112A1 (de)
EP (1) EP4430289B1 (de)
JP (1) JP7729656B2 (de)
CN (1) CN118382751B (de)
DE (1) DE102021129506A1 (de)
WO (1) WO2023084015A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024114269A1 (de) * 2024-05-22 2025-11-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Regenerieren eines Katalysators eines Kraftfahrzeugs
WO2025248377A1 (en) * 2024-05-27 2025-12-04 Dumarey Automotive Italia S.P.A. Method for controlling nitrogen oxide emissions of an internal combustion engine powered by hydrogen

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119572337B (zh) * 2024-11-25 2025-09-12 东风汽车集团股份有限公司 氢燃料发动机尾气后处理方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057504A (ja) 2004-08-19 2006-03-02 Mazda Motor Corp 水素燃料エンジンの制御装置
DE102005015853A1 (de) 2005-04-07 2006-10-26 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer internen und externen Abgasrückführung
DE102016107466A1 (de) 2016-04-22 2017-10-26 Keyou GmbH Katalysator, Vorrichtung und Verfahren zur selektiven NOx-Reduktion mittels Wasserstoff in NOx-haltigen Abgasen
DE102020006451A1 (de) 2020-10-20 2021-03-18 FEV Group GmbH Steuergerät zum Steuern eines Wasserstoffgehalts eines Abgases eines Verbrennungsmotors

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62106826A (ja) * 1985-11-06 1987-05-18 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd デイ−ゼル排ガス中の窒素酸化物を除去する方法
US5272871A (en) * 1991-05-24 1993-12-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Method and apparatus for reducing nitrogen oxides from internal combustion engine
US5406790A (en) * 1992-12-11 1995-04-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an engine
DE19640161A1 (de) * 1996-09-28 1998-04-02 Volkswagen Ag NOx-Abgasreinigungsverfahren
JP3645704B2 (ja) * 1997-03-04 2005-05-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE10007049A1 (de) * 2000-02-17 2001-08-23 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NO¶x¶-Regeneration eines NO¶x¶-Speicherkatalysators
DE10161696A1 (de) * 2001-12-15 2003-06-26 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur katalytischen Abgasnachbehandlung von motorischen Verbrennungsabgasen
US6895746B2 (en) * 2002-05-31 2005-05-24 Utc Fuel Cells, Llc Reducing oxides of nitrogen using hydrogen generated from engine fuel and exhaust
US6779337B2 (en) * 2002-09-20 2004-08-24 Ford Global Technologies, Llc Hydrogen fueled spark ignition engine
CA2422188A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-02 Westport Research Inc. Bypass controlled regeneration of nox adsorbers
DE10321793A1 (de) * 2003-05-14 2004-12-09 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2005054657A1 (en) * 2003-12-01 2005-06-16 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for operating a compression ignition internal combustion engine in combination with a catalytic reformer
JP2007051587A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Mazda Motor Corp 水素エンジンの制御装置
DE102007057507A1 (de) * 2007-11-29 2009-06-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Regenerieren einer Abgasreinigungsvorrichtung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP2010112290A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US10323594B2 (en) * 2016-06-17 2019-06-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for treating vehicle emissions
DE112019004956A5 (de) * 2018-10-05 2021-06-24 Avl List Gmbh Ottomotoranordnung und Verfahren mit einem NSC-System
DE102019213132A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffverbrennungsmotors mit interner Abgasrückführung, Motorsystem, Kraftfahrzeug und Computerprogrammprodukt

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057504A (ja) 2004-08-19 2006-03-02 Mazda Motor Corp 水素燃料エンジンの制御装置
DE102005015853A1 (de) 2005-04-07 2006-10-26 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer internen und externen Abgasrückführung
DE102016107466A1 (de) 2016-04-22 2017-10-26 Keyou GmbH Katalysator, Vorrichtung und Verfahren zur selektiven NOx-Reduktion mittels Wasserstoff in NOx-haltigen Abgasen
DE102020006451A1 (de) 2020-10-20 2021-03-18 FEV Group GmbH Steuergerät zum Steuern eines Wasserstoffgehalts eines Abgases eines Verbrennungsmotors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024114269A1 (de) * 2024-05-22 2025-11-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Regenerieren eines Katalysators eines Kraftfahrzeugs
WO2025248377A1 (en) * 2024-05-27 2025-12-04 Dumarey Automotive Italia S.P.A. Method for controlling nitrogen oxide emissions of an internal combustion engine powered by hydrogen

Also Published As

Publication number Publication date
EP4430289B1 (de) 2025-09-24
WO2023084015A3 (de) 2023-07-27
US20240418112A1 (en) 2024-12-19
WO2023084015A2 (de) 2023-05-19
JP2024543416A (ja) 2024-11-21
JP7729656B2 (ja) 2025-08-26
CN118382751A (zh) 2024-07-23
CN118382751B (zh) 2025-06-20
EP4430289A2 (de) 2024-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60314360T2 (de) Emissionssteuerungssystem zur Erhöhung der Leistungfähigkeit einer selektiven katalytischen Reduktion
DE69611567T2 (de) Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE102014017160B4 (de) Thermomanagement zum Regenerieren einer Nachbehandlungseinrichtung
DE19914787C2 (de) Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor
DE102010046897B4 (de) Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters für einen Direkteinspritzmotor
DE602005000105T2 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
EP4430289B1 (de) Verfahren zum betrieb einer verbrennungskraftmaschine, ein system zur durchführung des verfahrens sowie eine verbrennungskraftmaschine
DE69917990T2 (de) Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
DE60114423T2 (de) Abgasemissionssteuersystem einer brennkraftmaschine
DE112016005542B4 (de) Verwendung spezieller Motorzylinder für die Erzeugung von Reduktionsmitteln
DE102010054601A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem für einen Dieselmotor und Verfahren zum Erhöhen einer Temperatur eines SCR-Katalysators, um NOx in Abgasen zu reduzieren
DE102015121003A1 (de) Verfahren und System zum Entfernen von Asche innerhalb eines Partikelfilters
DE102017209693A1 (de) Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors sowie Verbrennungsmotor
DE10339005B4 (de) Abgasreinigungsverfahren für Verbrennungsmotor
DE102018006318A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung eines Motors, Fahrzeugmotor, welcher eine Abgasreinigungsvorrichtung enthält, und Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors
DE60102985T2 (de) Abgasemissions-Steuerungssystem für Verbrennungsmotoren
DE102006007122A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und einer daran angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE10252343B4 (de) Emissionssteuersystem und -verfahren für eine Brennkraftmaschine
DE102017201401B4 (de) Abgasnachbehandlung
DE102018009400A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Abgastrakt angeordneten Brenner, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine
DE10102376B4 (de) Aufgeladener Schichtladebenzinmotor mit Direkteinspritzung
EP3704362B1 (de) Verfahren zur regeneration eines russpartikelfilters
EP1292763B1 (de) Verfahren zum betrieb eines dieselmotors
DE10001837A1 (de) Auspuffgasreinigungseinrichtung für Brennkraftmaschinen
DE10241497B3 (de) Verfahren zur Steuerung des Magerbetriebs einer einen Stickoxid-Speicherkatalysator aufweisenden Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication