DE10019245A1 - Controlling rich regeneration of NOx storage unit of lean burn engine, determines oxygen storage during first regeneration, regenerates at rate related to NOx stored, and desulfurizes when regeneration interval is slight - Google Patents

Controlling rich regeneration of NOx storage unit of lean burn engine, determines oxygen storage during first regeneration, regenerates at rate related to NOx stored, and desulfurizes when regeneration interval is slight

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Abstract

The quantity of oxygen in the unit is determined from the oxygen sensor peak signal amplitude, during a first regeneration process. NOx is removed from the unit at a frequency related inversely to the quantity of NOx stored in it. Desulfurization is carried out to restore the capacity of the unit, once regeneration time falls below a minimal value. An Independent claim is included for the corresponding regeneration control system. It includes an oxygen sensor for the exhaust gases flowing through the unit and a control/regulation module programmed to carry out the method. Preferred features: Deterioration of the unit is indicated, when a predetermined number of desulfurization processes have been carried out, without increase in regeneration interval. A regeneration adjustment factor is related to the capacity of the unit, and filling time is also adjusted in accordance with the factor. NOx storage quantity is adjusted, to saturate a predetermined fraction of the capacity of the unit. The initial value of filling time of the unit, is determined from a reference table, as a function of engine speed and loading, and/or from the mass air flow rate. It is determined as an inverse power of the product of engine load and engine speed. A related process for filling and regenerating a lean burn NOx storage unit (34) is described, based on the foregoing principles.

Description

Diese Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Regelung des Regene­ rierzyklus eines stromabwärts von einem Mager-Motor im Abgassystem desselben liegenden NOx-Auffanggefäßes.This invention relates to a system and a method for regulating the regeneration cycle of a NO x collecting vessel located downstream of a lean-burn engine in the exhaust system thereof.

Bekannte Steuer/Regelsysteme von Mager-Verbrennungsmotoren enthalten einen Luft-Kraftstoffmischungsverhältnisregler, der dem Motor eine Kraftstoffmenge zu­ führt, die proportional zu einem gemessenen Luftmassenstrom ist, um so peri­ odisch ein mageres Luft-Kraftstoffmischungsverhältnis und dadurch geringeren Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Da ein typischer im Abgasweg des Motors liegen­ der Dreiwege-Katalysator bei der Umwandlung des vom Motor erzeugten NOx Anteils weniger effektiv ist, wenn im Mager-Betrieb des Motors ein Überschuss von Sauerstoff vorliegt, wird im Stand der Technik vorgeschlagen ein Mager-NOx- Auffanggefäß in den Abgasweg stromabwärts vom Dreiwege-Katalysator einzu­ bauen, um den im Mager-Betrieb erzeugten Restanteil von NOx chemisch zu bin­ den. Known control systems of lean-burn engines include an air-fuel mixture ratio controller that supplies the engine with an amount of fuel that is proportional to a measured air mass flow so as to periodically achieve a lean air-fuel mixture ratio and thereby lower fuel consumption. Since a typical one in the exhaust gas path of the engine is the three-way catalytic converter is less effective in converting the NO x portion generated by the engine if there is an excess of oxygen in the lean engine operation, a lean NO x is proposed in the prior art - Install the collecting vessel in the exhaust gas path downstream of the three-way catalytic converter in order to chemically bind the residual portion of NO x generated during lean operation.

Da die Kapazität des Auffanggefäßes für die Einlagerung von NOx deutlich be­ schränkt ist, wird das eingelagerte NOx aus dem Auffanggefäß periodisch "ausge­ spült", indem dem Motor eine angereicherte Luft-Kraftstoffmischung zugeführt wird, deren Mischungsverhältnis relativ zum stöchiometrischen Weit bei 14,65 angerei­ chert ist und z. B. einen Wert unter 13 hat. Während dieses Spülvorgangs brechen überschüssige HC- und CO-Anteile durch den Dreiwege-Katalysator passieren das Auffanggefäß, reagieren dort mit dem eingelagerten NOx und reduzieren es in harmloses N2 und O2. Die Menge des zum Spülen benötigten Kraftstoffüberschus­ ses zur Freisetzung des eingelagerten NOx wird häufig in Größen einer "Spülzeit" ausgedrückt, das heißt einer Zeitdauer, während der der Spülkraftstoff in der ange­ reicherten Luft-Kraftstoffmischung mit einer im wesentlichen konstanten Luft­ massenströmungsrate zugeführt wird.Since the capacity of the receptacle for the storage of NO x is clearly limited, the stored NO x is "flushed out" from the receptacle periodically by supplying the engine with an enriched air-fuel mixture, the mixing ratio of which is 14, relative to the stoichiometric range. 65 is enriched and z. B. has a value below 13. During this flushing process, excess HC and CO components break through the three-way catalytic converter, pass through the collecting vessel, react there with the stored NO x and reduce it to harmless N 2 and O 2 . The amount of fuel excess required for purging to release the stored NO x is often expressed in terms of a "purging time", that is, a period of time during which the purging fuel is supplied in the enriched air-fuel mixture with a substantially constant air mass flow rate.

Die zeitliche Steuerung des Spülereignisses muss so gesteuert oder geregelt wer­ den, dass das Auffanggefäß nicht in sonstiger Weise seine Absorptionskapazität für NOx überschreitet, da dann NOx durch das Auffanggefäß gehen und eine Erhöhung des NOx Bestandteils im Abgas bewirken würde. Um die Ausspülung nur eines Teils der Füllung des Auffanggefäßes zu vermeiden, wird die Frequenz der Spül­ vorgänge bevorzugt abhängig von den für die bei den Spülereignissen auftretende Kraftstoffanreicherung im Abgas geltenden Abgasnormen geregelt.The timing of the purging event must be controlled or regulated in such a way that the collecting vessel does not otherwise exceed its absorption capacity for NO x , since NO x would then pass through the collecting vessel and cause an increase in the NO x component in the exhaust gas. In order to avoid flushing out only part of the filling of the collecting vessel, the frequency of the flushing processes is preferably regulated depending on the exhaust gas standards applicable to the fuel enrichment in the exhaust gas occurring during the flushing events.

Im Stand der Technik hat man erkannt, dass die Absorptionskapazität des Auffang­ gefäßes für NOx ihrerseits eine Funktion vieler variabler Größen ist, die die Tempe­ ratur, die Vorgeschichte, das Verschwefelungsniveau und thermische Beschädi­ gung, das heißt das Ausmaß der Beschädigung des im Auffanggefäß befindlichen NOx absorbierenden Materials aufgrund zu starker Erwärmung enthalten.It has been recognized in the prior art that the absorption capacity of the NO x collecting vessel is in turn a function of many variable variables, which include the temperature, the history, the level of sulfurization and thermal damage, i.e. the extent of damage to that in the collecting vessel Contain NOx absorbent material due to excessive heating.

Hier sei auf das US-Patent 5 437 153 verwiesen, das außerdem lehrt, dass die in­ krementelle Rate mit der des Auffanggefäß NOx absorbiert zu fallen beginnt, wenn das Auffanggefäß in die Nähe seiner maximalen Kapazität kommt. Dementsprechend lehrt das US-Patent 5 437 153 die Verwendung einer NOx- Sollkapazität, die beträchtlich unter der tatsächlichen Speicherkapazität des Auf­ fanggefäßes für NOx liegt, um dadurch dem Auffanggefäß eine perfekte momenta­ ne NOx-Absorptionswirkung zu verleihen, das heißt, dass das Auffanggefäß die gesamte vom Motor erzeugte NOx-Menge solange absorbieren kann wie die ein­ gelagerte NOx-Menge unter der Sollkapazität bleibt. Zur Verjüngung des Auffang­ gefäßes wird immer dann ein Spülereignis eingeleitet, wenn akkumulierte Schätz­ werte des motorgenerierten NOx die Sollkapazität des Auffanggefäßes erreichen.Here reference is made to the US-Patent 5,437,153 referred to, which also teaches that begins with the collection vessel of the absorbed NO x in kreme adjusting rate to fall when the collecting vessel comes close to its maximum capacity. Accordingly, US Pat. No. 5,437,153 teaches the use of a NO x target capacity which is considerably less than the actual storage capacity of the NO x collecting vessel, thereby giving the collecting vessel a perfect instantaneous NO x absorption effect, that is to say that the collection vessel the entire generated by the motor can absorb NOx amount as long as the amount of NOx remains a mounted below the target capacity. To rejuvenate the collecting vessel, a rinsing event is always initiated when accumulated estimates of the motor-generated NO x reach the target capacity of the collecting vessel.

Die tatsächlich im Auffanggefäß eingelagerte NOx-Menge hängt von der Konzen­ tration von NOx in dem dem Motor zugeführten Gas, der Abgasströmungsrate, Um­ gebungsfeuchtigkeit, Auffanggefäßtemperatur und anderen variablen ab. Damit bilden sowohl die Kapazität des Auffanggefäßes als auch die tatsächliche im Auf­ fanggefäß eingelagerte NOx-Menge komplexe Funktionen vieler Variabler. Es ist gewünscht, die Spül- und Füllvorgänge des Auffanggefäßes zu überwachen und zu regeln, um so sicher zu stellen, dass das Auffanggefäß zu allen Zeiten unter opti­ malen Betriebsbedingungen arbeitet.Actually embedded in the receiver NOx amount depends on the concen tration of NO x in the engine supplied gas, the exhaust gas flow rate, in order gebungsfeuchtigkeit, collecting vessel temperature and other variables from. Thus both the capacity of the receiver and the actual collecting vessel embedded in on NO x amount complex functions form many variables. It is desirable to monitor and regulate the rinsing and filling processes of the collecting vessel so as to ensure that the collecting vessel works under optimal operating conditions at all times.

Wenn der Motor mit einem schwefelhaltigem Kraftstoff betrieben wird, absorbiert das Auffanggefäß Schwefel und verringert dadurch einerseits die Absolutkapazität für NOx und andererseits die momentane NOx-Leistung des Auffanggefäßes. Wenn eine solche Verschwefelung des Auffanggefäßes einen kritischen Wert überschrei­ tet, muß das absorbierte SOx durch eine Entschwefelung desorbiert oder "ausge­ brannt" werden. Dabei wird die Temperatur des Auffanggefäßes in Anwesenheit eines Überschusses von HC und CO über etwa 650°C erhöht. Lediglich beispielhaft lehrt das US-Patent 5 746 049 ein Entschwefelungsverfahren für das Auffanggefäß, das die Temperatur des Auffanggefäßes über wenigstens 650°C durch Zufuhr ei­ nes Sekundärluftstroms ins Abgas stromaufwärts von dem NOx-Auffanggefäß er­ höht, wenn der Motor mit angereicherter Luft-Kaltstoffmischung betrieben wird, und das auf der sich dabei einstellenden exothermen Reaktion beruht, die die Tempe­ ratur des Auffanggefäßes auf das gewünschte Niveau zum Ausbrennen des SOx im Auffanggefäß anhebt. If the engine is operated with a sulfur-containing fuel, the collecting vessel absorbs sulfur and thereby reduces on the one hand the absolute capacity for NO x and on the other hand the instantaneous NO x output of the collecting vessel. If such a sulfurization of the receptacle exceeds a critical value, the absorbed SO x must be desorbed or "burned out" by desulfurization. The temperature of the collecting vessel is raised above about 650 ° C in the presence of an excess of HC and CO. By way of example only, U.S. Patent 5,746,049 teaches a desulfurization process for the receiver that increases the temperature of the receiver above at least 650 ° C by supplying a secondary air stream to the exhaust gas upstream of the NO x receiver when the engine is enriched with air. Cold mixture is operated, and this is based on the resulting exothermic reaction, which raises the temperature of the collecting vessel to the desired level for burning out the SO x in the collecting vessel.

Das erfindungsgemäße Mager-NOx-Regelverfahren nutzt Information, die von der Menge des im Auffanggefäß eingelagerten NOx und der maximalen NOx- Speicherkapazität des Auffanggefäßes abhängt, so dass der Zustand oder die "Ge­ sundheit" des Auffanggefäßes diagnostiziert und die Spülparameter des Auffang­ gefäßes, wie die Abnahmerate der NOx-Kapazität, die Spülzeit und die Spülstärke online während der Motor im Fahrzeug arbeitet abgeglichen werden können. Die Abnahmerate der NOx-Kapazität ist diejenige mit der die NOx-Kapazität des Auf­ fanggefäßes während des NOx-Füllvorgangs abnimmt. Zusätzlich wird eine Ent­ scheidung zur Entschwefelung des Auffanggefäßes auf der Basis der beobachteten Verringerung der Absorptionskapazität des Auffanggefäßes für Nitrat und der davon abhängigen Erhöhung der Abnahmerate der NOx-Kapazität getroffen. Auf diese Weise arbeitet das Auffanggefäß optimal hinsichtlich der NOx-Umsetzleistung und minimiert den CO- und den NOx-Gehalt im Auspuffund den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs. Eine intelligente Entschwefelung des Auffanggefäßes stellt sicher, dass die NOx-Umsetzungsleistung des Auffanggefäßes immer über einem gegebenem Minimalwert bleibt.The lean NO x control method according to the invention uses information that depends on the amount of NO x stored in the collecting vessel and the maximum NO x storage capacity of the collecting vessel, so that the condition or the "health" of the collecting vessel is diagnosed and the purging parameters of the collecting vessel vessel, such as the decrease rate of the NO x capacity, the flushing time and the flushing strength can be compared online while the engine is working in the vehicle. The decrease rate of the NO x capacity is the one with which the NO x capacity of the collecting vessel decreases during the NO x filling process. In addition, a decision is made to desulfurize the collecting vessel on the basis of the observed reduction in the absorption capacity of the collecting vessel for nitrate and the dependent increase in the rate of decrease of the NO x capacity. In this way, the collecting vessel works optimally with regard to the NO x conversion performance and minimizes the CO and NO x content in the exhaust and the fuel consumption of the vehicle. Intelligent desulfurization of the collecting vessel ensures that the NO x conversion capacity of the collecting vessel always remains above a given minimum value.

Genauer wird übereinstimmend mit der Erfindung die Abnahmerate der NOx- Kapazität des Auffanggefäßes überwacht und eine Regelung der Frequenz und der Spültiefe des Auffanggefäßes wie auch eine Regelung der Entschwefelung dessel­ ben in geschlossener Schleife ausgeführt. Die Spülfrequenz des Auffanggefäßes hängt invers von der Rate ab mit der NOx im Auffanggefäß gespeichert wird, wäh­ rend die Spültiefe von der NOx-Menge abhängt, die aus dem Auffanggefäß umge­ setzt in N2 und O2 freigegeben wird. Ein programmierter Computer regelt die Füll- und Spülzeiten des Auffanggefäßes auf der Basis der Spannungsamplitude eines Sauerstofffühlers des geschalteten Typs und der zeitabhängigen Reaktion dessel­ ben. Die Spülfrequenz, die im idealen Fall direkt von der Abnahmerate der NOx- Speicherkapazität abhängt wird so geregelt, dass das Auffanggefäß nicht über sei­ ne NOx-Speicherkapazitätsgrenze hinaus gefüllt wird.More precisely, in accordance with the invention, the rate of decrease of the NO x capacity of the collecting vessel is monitored and a regulation of the frequency and the rinsing depth of the collecting vessel as well as a regulation of the desulfurization of the same are carried out in a closed loop. The purging frequency of the receptacle inversely depends on the rate at which NO x is stored in the receptacle, while the purge depth depends on the amount of NO x which is released from the receptacle and converted into N 2 and O 2 . A programmed computer regulates the filling and rinsing times of the collecting vessel on the basis of the voltage amplitude of an oxygen sensor of the switched type and the time-dependent reaction of the same. The flush frequency, which in the ideal case directly from the rate of decrease in NO x - is dependent on storage capacity controlled so that the collecting vessel is not ne NO x -Speicherkapazitätsgrenze addition is filled.

Außerdem wird erfindungsgemäß das Auffanggefäß bis zu einem vorbestimmten Bruchteil seiner tatsächlichen Kapazität auf der Basis der NOx- Kapazitätsabnahmerate gefüllt und dann vollständig während eines Spülvorgangs geleert. Da die Kapazität des Auffanggefäßes wegen seiner Verschlechterung im Lauf der Zeit abnimmt, erzeugt eine Spüloptimierroutine in geschlossener Schleife einen Abgleichfaktor, der zum Abgleich der NOx-Kapazitätsabnahmerate dient, um damit eine Einlagerung von NOx zu erzielen, die ausreichend ist, das Auffanggefäß bis zum gewünschten Bruchteil seiner Kapazität zu füllen. Da sich die Kapazität des Auffanggefäßes im wesentlichen verringert, wie dies die tatsächliche NOx- Kapazitätsabnahmerate angibt wird, wenn diese gleich oder größer geworden ist als eine vorbestimmte maximale NOx-Kapazitätsabnahmerate, eine Entschwefelung des Auffanggefäßes durchgeführt, um so zu versuchen die ursprüngliche Kapazität des Auffanggefäßes wieder herzustellen. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ent­ schwefelungsvorgängen des Auffanggefäßes ohne jegliche Verringerung der NOx- Kapazitätsabnahmerate durchgeführt worden ist, muß das Auffanggefäß ersetzt und eine Bedienperson durch eine Anzeige entsprechend informiert werden.In addition, according to the invention, the collecting vessel is filled up to a predetermined fraction of its actual capacity on the basis of the NO x capacity decrease rate and then completely emptied during a flushing process. Since the capacity of the receptacle decreases over time due to its deterioration, a purge optimization routine in a closed loop generates a balancing factor which is used to adjust the NO x capacity decrease rate in order to achieve a storage of NO x which is sufficient for the receptacle to to fill the desired fraction of its capacity. Since the capacity of the receptacle substantially decreases as the actual NO x capacity decrease rate will indicate when it becomes equal to or greater than a predetermined maximum NO x capacity decrease rate, desulfurization of the receptacle is performed to try the original capacity of the collecting vessel again. When a predetermined number of Ent desulphurization processes of the collecting vessel without any reduction of the NO x - capacity decrease rate has been performed, the collection vessel should be replaced, and an operator will be informed accordingly by a display.

Der Anfangswert der NOx-Kapazitätsabnahmerate des Auffanggefäßes wird durch Kennfeldaufnahme ("mapping") des Motorsystems und des Auffanggefäßes ermit­ telt. Die Kennfeldaufnahme erzeugt Werte für die Füllrate und die optimale NOx- Kapazitätsabnahmerate des Auffanggefäßes als Funktion der Motorlast oder der Luftmassenströmungsrate.The initial value of the NO x capacity decrease rate of the collecting vessel is determined by mapping the engine system and the collecting vessel. The map recording generates values for the filling rate and the optimal NO x capacity decrease rate of the collecting vessel as a function of the engine load or the air mass flow rate.

Das Luft-Kraftstoffmischungsverhältnis verändert sich nicht sehr stark im Betrieb bei dem das Auffanggefäß verwendet wird, und Änderungen der Motordrehzahl beeinflussen die NOx-Kapazitätsabnahmeraten kaum merkbar. Auf diese Weise bleibt die primäre Veränderung der NOx-Kapazitätsabnahmerate des Auffanggefä­ ßes innerhalb einer kleinen inversen Potenz (z. B. inverses Quadrat) der Motorlast oder der Massenströmungsrate.The air-fuel mixture ratio does not change very much during the operation in which the collecting vessel is used, and changes in the engine speed hardly affect the NO x capacity decrease rates. In this way, the primary change in the NO x capacity decrease rate of the receptacle remains within a small inverse power (e.g., inverse square) of the engine load or mass flow rate.

Die obige und andere Aufgaben und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels noch deutlicher, wenn Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, die zeigen:The above and other objects and other advantageous features of the invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment management example even clearer if reference to the accompanying drawings is taken, which show:

Fig. 1 ein Diagramm eines Motor Steuer/Regelsystems, das die erfin­ dungsgemäßen Prinzipien verkörpert; Fig. 1 is a diagram of an engine control system that embodies the principles of the invention;

Fig. 2 grafisch die Spannungsreaktion eines Sauerstofffühlers abhängig vom Luft/Kraftstoffverhältnis; FIG. 2 shows graphically the voltage response of an oxygen sensor depending on the air / fuel ratio;

Fig. 3 verschiedene Kurven die (a) das Luft- Kraftstoffmischungsverhältnis des Motors, (b) die Reaktion des im Auspuff liegenden Sauerstofffühlers, (c) die EGO-Datensammlung und (d) den CO-Gehalt im Auspuff abhängig von einer kur­ zen Spülzeit (1), einer mittleren Spülzeit (2) und einer langen Spülzeit (3) verglei­ chen; Fig. 3 different curves the (a) the air-fuel mixture ratio of the engine, (b) the reaction of the oxygen sensor lying in the exhaust, (c) the EGO data collection and (d) the CO content in the exhaust depending on a short purge time ( 1 ), an average rinsing time ( 2 ) and a long rinsing time ( 3 ) Chen;

Fig. 4 mehr im Einzelnen die Reaktion des Sauerstofffühlers abhängig von einer kurzen Spülzeit (1), einer mittellangen Spülzeit (2) und einer langen Spülzeit (3); FIG. 4 shows in more detail the response of the oxygen sensor depends on a short rinsing time (1), a medium length rinsing (2) and a long rinse time (3);

Fig. 5 eine normalisierte Sauerstofffühlersättigungszeit tsat, als Funktion der Spülzeit tp; Fig. 5 is a normalized oxygen sensor saturation time t sat, as a function of purge time t p;

Fig. 6 eine normalisierte Sättigungszeit tsat in Abhängigkeit von einer Sau­ erstofffühlerspitzenspannung Vp für den Fall, dass diese Spitzenspannung kleiner als eine Referenzspannung Vref ist; Fig. 6 is a normalized saturation time t sat in response to a Sau erstofffühlerspitzenspannung V p for the case that this peak voltage is smaller than a reference voltage V ref;

Fig. 7 die Beziehung zwischen einer Spülzeit tp und einer Füllzeit tF des Auffanggefäßes die auch die optimale Spülzeit tPT und zwei unteroptimale Spül­ punkte 1 und 2 darstellt; Fig. 7 shows the relationship between a flush time t p, and a filling time t F of the collecting vessel, the t and the optimal rinsing time PT and two under optimum flushing dots represents 1 and 2;

Fig. 7a die Beziehung zwischen der Spülzeit und der Füllzeit, wenn die Spülzeit für sämtliche Füllzeiten optimal ist. Die optimale Spülzeit tPT und die Füll­ zeit tFT stellen den bevorzugten Arbeitspunkt T des Systems dar. Zwei unteropti­ male Punkte A und B, die auf der Reaktionskurve liegen sind ebenfalls gezeigt; Fig. 7a shows the relationship between the purge time and of the filling time when the rinsing time for all fill times is optimal. The optimal rinsing time t PT and the filling time t FT represent the preferred operating point T of the system. Two suboptimal points A and B, which lie on the reaction curve, are also shown;

Fig. 8 die Beziehung zwischen der Spülzeit tp und der Füllzeit tF für vier unterschiedliche Betriebszustände eines Auffanggefäßes, bei dem die Verringerung der NOx-Kapazität desselben progressiv zunimmt, und außerdem die extrapolierten Spülzeiten für den Sauerstoff-speicherabschnitt tPosc der gesamten Spülzeit tp; Fig. 8 shows the relationship between the purge time t p and the filling time t F for four different operating states of a collecting vessel in which the reduction of NO x capacitance thereof progressively increases, and also the extrapolated flushing times for the oxygen storage section t Posc the entire rinsing time t p ;

Fig. 9 die Beziehung zwischen der NOx-Kapazität und der Spülzeit für vier unterschiedliche Betriebszustände des Auffanggefäßes, das sich auf Grund der Verschwefelung und/oder thermischer Beschädigung pogressiv immer mehr ver­ schlechtert; Fig. 9 shows the relationship between the NO x capacitance and the rinse time for four different operating states of the receiver, which is due to the sulphurisation and / or thermal damage pogressiv increasingly ver deteriorated;

Fig. 10 ein Flussdiagramm für die Optimierung der Spülzeit tp des Auffang­ gefäßes; FIG. 10 is a flowchart for the optimization of the flushing time t p of the collecting vessel;

Fig. 11 ein Flussdiagramm für eine Systemoptimierung; Fig. 11 is a flow diagram for a system optimization;

Fig. 12 ein Flussdiagramm zur Ermittlung ob eine Entschwefelung des Auffanggefäßes nötig ist; FIG. 12 is a flow chart for determining whether a desulphurisation of the collecting vessel is necessary;

Fig. 13 grafisch die Beziehung zwischen dem im Auffanggefäß eingelager­ ten Sauerstoffträgeranteil und der relativen Zeitdauer, während der das Auffang­ gefäß eingangs einem NOx-Strom unterworfen ist; . Graphically the relationship is subjected between the on storage in the collecting vessel th oxygen carrier portion and the relative amount of time during which the collecting vessel initially a stream of NO x Figure 13;

Fig. 14 grafisch den Spülkraftstoffanteil abhängig von der relativen Füllzeit; FIG. 14 is a graph showing a Spülkraftstoffanteil depending on the relative filling time;

Fig. 15 eine Tabelle der Grundfüllrate Rij (NOx-Kapazitätsabnahme) des Auffanggefäßes für verschiedene Drehzahlen und Lastpunkte an gegebenen ta­ bellarisch aufgenommenen Werten von Temperatur, Luft- Kraftstoff­ mischungsverhältnis, Abgasrückführmenge und Vorverlegung des Zündzeitpunkts; FIG. 15 is a table of Grundfüllrate R ij (NO x -Kapazitätsabnahme) of the collecting vessel for various speeds and loads at given points ta Bella driven recorded values of temperature, air-fuel mixing ratio, exhaust gas recirculation amount and advancing the ignition timing;

Die Fig. 16a-16d eine Liste von Kernfeldzuständen für das Luft- Kraftstoffmischungsverhältnis, die Abgasrückführung EGR, Vorverlegung des Zündzeitpunkts und die Temperatur des Auffanggefäßes, für die die in Fig. 15 dargestellten Füllraten Rij des Auffanggefäßes ermittelt wurden; . Figs. 16a-16d, a list of core field conditions for the air-fuel mixing ratio, the exhaust gas recirculation EGR, advancing the ignition timing and the temperature of the receiver for which the fill rate R shown in Figure 15 ij of the collection vessel were determined;

Fig. 17, wie sich der Kapazitätsabnahmeratemodifikationfaktor des Auf­ fanggefäßes mit der Temperatur ändert; FIG. 17 shows how the capacity decrease modification factor of the collecting vessel changes with the temperature; FIG.

Fig. 18, wie sich die Modifikationsfaktoren für das Luft- Kraftstoffmischungsverhältnis, die Abgasrückführmenge oder -rate die Vorverle­ gung des Zündzeitpunkts abhängig von einer gegenüber den in Fig. 16 aufgeli­ steten Werten stattfindenden Veränderung der Werte des Luft- Kraftstoffmischungsverhältnisses, der zurückgeführten Abgasmenge und der Vor­ verlegung des Zündzeitpunkts verändern und FIG. 18 shows how the modification factors for the air-fuel mixture ratio, the exhaust gas recirculation quantity or rate, the advance of the ignition timing, depend on a change in the values of the air-fuel mixture ratio, the recirculated exhaust gas quantity and the value of the values in FIG. 16 Change before changing the ignition timing and

Fig. 19 ein Flussdiagramm zur Ermittlung, wann ein Spülvorgang des Auf­ fanggefäßes einzuleiten ist. Fig. 19 is a flowchart for determining when a rinsing operation of the catch on the vessel is to be initiated.

Nun wird Bezug auf die Zeichnungen und anfangs auf Fig. 1 genommen, in der ein Antriebsstrang-Steuer/Regelmodul (PCM), das eine elektronische Motor/Steuer Regeleinheit ist und ein ROM, RAM und eine CPU enthält, allgemein mit 10 be­ zeichnet ist. Das PCM steuert oder regelt einen Satz von Injektoren 12, 14, 16 und 18, die Kraftstoff in die Zylinder eines Vierzylinderverbrennungsmotors 20 einsprit­ zen. Die Kraftstoffinjektoren haben eine herkömmliche Funktion und Gestaltung und sind so positioniert, dass sie den jeweils zugeordneten Zylindern Kraftstoff in präzisen durch die Steuer/Regeleinheit 10 abgemessenen Mengen einspritzen. Die Steuer/Regeleinheit 10 überträgt ein Kraftstoffinjektorsignal an die Injektoren, um ein durch die Steuer/Regeleinheit 10 ermitteltes Luft/Kraftstoffmischungsverhältnis ("AFR") beizubehalten. Ein Luft- oder Luftmassenstromsensor 22 liegt im Luftan­ saugkrümmer 24 des Motors und erzeugt ein Signal, das die sich aus der Stellung einer Drosselklappe 26 ergebende Luftmassenströmung angibt. Das Luftmassen­ stromsignal wird in der Steuer/Regeleinheit 10 zur Berechnung eines Luftmassen­ werts verwendet, der die Masse der pro Zeiteinheit in das Ansaugsystem strömen­ den Luft angibt. Ein geheizter Abgassauerstoffsensor (HEGO) 28 erfasst den Sau­ erstoffgehalt in dem vom Motor erzeugten Abgasstrom und überträgt ein Signal an die Steuer/Regeleinheit 10. Der HEGO-Sensor 28 wird zur Regelung des Luft- Kraftstoffmischungsverhältnisses des Motors verwendet, insbesondere während der Motor mit dem stöchiometrischen Mischungsverhältnis arbeitet.Referring now to the drawings and initially to FIG. 1, a powertrain control module (PCM), which is an electronic engine control unit and includes a ROM, RAM and a CPU, is generally designated 10 . The PCM controls a set of injectors 12 , 14 , 16 and 18 that inject fuel into the cylinders of a four-cylinder internal combustion engine 20 . The fuel injectors have a conventional function and design and are positioned in such a way that they inject fuel into the respectively assigned cylinders in precise quantities measured by the control unit 10 . The control unit 10 transmits a fuel injector signal to the injectors to maintain an air / fuel mixture ratio ("AFR") determined by the control unit 10 . An air or air mass flow sensor 22 lies in the intake manifold 24 of the engine and generates a signal which indicates the air mass flow resulting from the position of a throttle valve 26 . The air mass flow signal is used in the control unit 10 to calculate an air mass value which indicates the mass of the air flowing into the intake system per unit of time. A heated exhaust gas oxygen sensor (HEGO) 28 detects the oxygen content in the exhaust gas flow generated by the engine and transmits a signal to the control unit 10 . The HEGO sensor 28 is used to control the air-fuel mixture ratio of the engine, particularly while the engine is operating at the stoichiometric mixture ratio.

Ein Abgassystem, das ein oder mehrere Abgasrohre aufweist, führt das von der Verbrennung einer Luft-Kraftstoffmischung im Motor erzeugte Abgas zu einem herkömmlichen geregelten Dreiwege-Katalysator 30. Der Dreiwege-Katalysator 30 enthält ein katalytisches Material, dass chemisch die Zusammensetzung des vom Motor erzeugten Abgases ändert und ein katalytisch behandeltes Abgas erzeugt. Das katalytisch behandelte Abgas wird durch ein Abgasrohr 32 zu einem stromab­ wärts liegenden NOx-Auffanggefäß 34 geleitet, das aus zuvor beschriebenen Mate­ rialien besteht und schließlich durch einen Auspuff 36 in die Atmosphäre abgege­ ben.An exhaust system that includes one or more exhaust pipes leads the exhaust gas generated by the combustion of an air-fuel mixture in the engine to a conventional, controlled three-way catalytic converter 30 . The three-way catalytic converter 30 contains a catalytic material that chemically changes the composition of the exhaust gas generated by the engine and generates a catalytically treated exhaust gas. The catalytically treated exhaust gas is passed through an exhaust pipe 32 to a downstream NO x collecting vessel 34 , which consists of materials previously described and finally discharged into the atmosphere through an exhaust 36 .

Ein zweiter HEGO-Sensor 38 liegt stromabwärts vom Auffanggefäß 34 und erzeugt ein Signal, das der Steuer/Regeleinheit 10 für die erfindungsgemäße Diagnose und Regelung zugeführt wird. Der zweite HEGO-Sensor 38 wird zur Überwachung der HC-Wirkung des Dreiwege-Katalysators 30 mittels bekannter Verfahren verwendet, die die Signalamplitude des zweiten HEGO-Sensors 38 mit der des ersten HEGO- Sensors 28 während eines herkömmlichen stöchiometrisch geregelten begrenzten Betriebszyklus vergleicht. Ein in der Mitte des Auffanggefäßes liegender Tempera­ tursensor 42 erzeugt ein Ausgangssignal, das die momentane Temperatur T des Auffanggefäßes 34 angibt. Noch andere (nicht gezeigte) Sensoren liefern der Steu­ er/Regeleinheit 10 zusätzliche Informationen über die Arbeit oder das Verhalten des Motors wie z. B. die Nockenwellenposition, die Kurbelwellenposition, die Win­ kelgeschwindigkeit, die Drosselklappenposition und Lufttemperatur. Information von diesen Sensoren dient der Steuer/Regeleinheit 10 zur Steuerung/Regelung des Motorbetriebs.A second HEGO sensor 38 is located downstream of the collecting vessel 34 and generates a signal which is fed to the control unit 10 for the diagnosis and regulation according to the invention. The second HEGO sensor 38 is used to monitor the HC effect of the three-way catalytic converter 30 by means of known methods which compares the signal amplitude of the second HEGO sensor 38 with that of the first HEGO sensor 28 during a conventional stoichiometrically controlled limited operating cycle. A lying in the middle of the receptacle tempera ture sensor 42 generates an output signal indicating the instantaneous temperature T of the receptacle 34 . Still other sensors (not shown) provide the control unit 10 with additional information about the work or behavior of the engine such as. B. the camshaft position, the crankshaft position, the win kel speed, the throttle valve position and air temperature. Information from these sensors is used by the control unit 10 to control engine operation.

Fig. 2 zeigt eine typische Spannungsreaktion eines geschalteten Sauerstoffsen­ sors, z. B. des zweiten HEGO-Sensors 38, abhängig vom Luft-Kraftstoffmischungs­ verhältnis. Das Spannungsausgangssignal des zweiten HEGO-Sensors 38 schaltet zwischen tiefem und hohem Pegel wenn sich das Abgasgemisch von mager nach fett relativ zum stöchiometrischem Luft-Kraftstoffmischungsverhältnis von ungefähr 14,65 ändert. Da das Luft-Kraftstoffmischungsverhältnis während der Füllzeit ma­ ger ist, strömt vom Motor erzeugtes NOx durch den Dreiwege-Katalysator 30 und ein Abgasrohr 32 in das Auffanggefäß 34, wo dieses NOx eingelagert oder gespei­ chert wird. Fig. 2 shows a typical voltage response of a switched oxygen sensor, for. B. the second HEGO sensor 38 , depending on the air-fuel mixture ratio. The voltage output signal of the second HEGO sensor 38 switches between low and high level when the exhaust gas mixture changes from lean to rich relative to the stoichiometric air-fuel mixture ratio of approximately 14.65. Since the air-fuel mixture ratio is low during the filling time, NO x generated by the engine flows through the three-way catalytic converter 30 and an exhaust pipe 32 into the collecting vessel 34 , where this NO x is stored or stored.

Fig. 3 zeigt einen typischen Betrieb des Auffanggefäßes mit Spülzyklus. Die obere Signalform (Fig. 3a) zeigt die Beziehung zwischen der Magerfüllzeit tF und der Fettspülzeit tp für drei unterschiedliche Spülzeiten 1, 2 und 3. Die zweite Signalform (Fig. 3b) zeigt die Reaktion des zweiten HEGO-Sensors 38 auf die drei Spülzei­ ten. Die durch das Auffanggefäß strömenden CO- und HC-Mengen, die den stromabwärts liegenden Sensor 38 beeinflussen, dienen als Indikator für die Wirk­ samkeit des Spülvorgangs des Auffanggefäßes. Der Spitzenspannungspegel des im Auspuffrohr liegenden Sauerstoffsensors ist ein Indikator für die Mengen von NOx und O2 die noch im Auffanggefäß eingelagert sind. Bei einer kurzen Spülzeit 1 tritt eine sehr schwache Reaktion des Sauerstoffsensors auf, da das Auffanggefäß noch nicht vollständig ausgespült wurde, was eine schmale nadelförmige Spitze des CO-Gehalts im Auspuffund in der Spannungsreaktion des davon stark abhän­ gigen zweiten HEGO-Sensors ergibt. In diesem Fall erreicht die Spitzenspannung Vp des Sensors nicht die Referenzspannung Vref. Für eine mäßige oder optimale Spülzeit 2 wird die Spannungsreaktion des zweiten HEGO-Sensors gleich der Re­ ferenzspannung Vref und gibt an, dass das Auffanggefäß nahezu ausgespült ist, weil eine noch akzeptierbare sehr kleine Menge von CO im Auspuffgas vorhanden ist. Für eine lange Spülzeit 3 überschreitet die Spitzenspannung des zweiten HEGO-Sensors die Referenzspannung Vref und gibt damit an, dass das Auffang­ gefäß entweder vollständig oder übermäßig gespült worden ist, und dadurch wird eine unerwünscht hohe CO- und HC-Emission im Auspuffgas Erzeugt, wie dies die Signalform in Fig. 3d veranschaulicht. Fig. 3 shows a typical operation of the receiver with the rinse cycle. The upper waveform ( FIG. 3a) shows the relationship between the lean filling time t F and the fat rinsing time t p for three different rinsing times 1 , 2 and 3 . The second waveform ( Fig. 3b) shows the response of the second HEGO sensor 38 to the three flushing times. The CO and HC quantities flowing through the collecting vessel, which influence the downstream sensor 38 , serve as an indicator of the effectiveness the rinsing process of the collecting vessel. The peak voltage level of the oxygen sensor in the exhaust pipe is an indicator of the amounts of NO x and O 2 that are still stored in the collecting vessel. With a short purge time 1 , a very weak reaction of the oxygen sensor occurs because the collecting vessel has not yet been completely rinsed out, which results in a narrow needle-shaped tip of the CO content in the exhaust and in the voltage response of the second HEGO sensor, which is strongly dependent on it. In this case, the peak voltage V p of the sensor does not reach the reference voltage V ref . For a moderate or optimal purge time 2 , the voltage response of the second HEGO sensor becomes equal to the reference voltage V ref and indicates that the collecting vessel is almost flushed out because a still acceptable very small amount of CO is present in the exhaust gas. For a long purging time 3 , the peak voltage of the second HEGO sensor exceeds the reference voltage V ref and thus indicates that the collecting vessel has either been completely or excessively purged, and this results in an undesirably high CO and HC emission in the exhaust gas, as illustrated by the waveform in Fig. 3d.

Das Datensammelfenster für die Spannung des zweiten HEGO-Sensors ist in der Signalform in Fig. 3c dargestellt. Während dieses Fensters sammelt das PCM Daten anhand von der Ausgangsspannung des zweiten HEGO-Sensors 38. Fig. 4 zeigt vergrößert die Reaktion des Sensors 38 auf die drei unterschiedlichen in Fig. 3 gezeigten Spülzeiten. Das Zeitintervall Δt21 gleicht der Zeitdauer während der die Sensorspannung den Referenzwert Vref überschreitet. Für eine Sensorspit­ zenspannung VP unter der Referenzspannung Vref erzielt das PCM 10 einen glatten Übergang zur Metrik der Fig. 5, indem es linear die Sensorsättigungszeit tsat von tsat = tsatrefr nach tsat = 0 extrapoliert. Das PCM 10 verwendet die in Fig. 6 gezeigte Beziehung und macht die Sensorsättigungszeit tsat proportional zur Spitzenspan­ nung Vp des Sensors, wie in Fig. 6 dargestellt ist.The data collection window for the voltage of the second HEGO sensor is shown in the signal form in FIG. 3c. During this window, the PCM collects data based on the output voltage of the second HEGO sensor 38 . FIG. 4 shows an enlarged view of the response of the sensor 38 to the three different rinsing times shown in FIG. 3. The time interval Δt 21 is equal to the time period during which the sensor voltage exceeds the reference value V ref . For a sensor peak voltage V P below the reference voltage V ref , the PCM 10 achieves a smooth transition to the metric of FIG. 5 by linearly extrapolating the sensor saturation time t sat from t sat = t satrefr to t sat = 0. The PCM 10 uses the relationship shown in FIG. 6 and makes the sensor saturation time t sat proportional to the peak voltage V p of the sensor, as shown in FIG. 6.

In Fig. 5 ist die Beziehung zwischen der normalisierten Sauerstoffsensorsätti­ gungszeit tsat und der Spülzeit tp gezeigt. Die Sättigungszeit tsat des Sensors ist die normalisierte Zeitdauer in der das Ausgangssignal des zweiten HEGO-Sensors über Vref liegt und ist gleich Δt21/Δt21norm, wobei Δt21norm der Normalisierungsfaktor ist. Die Sättigungszeit tsat des Sensors wird durch den gewünschten Wert tsat_desired normalisiert. Für eine gegebene Füllzeit tF und einen gegebenen Zustand des Auf­ fanggefäßes gibt es eine optimale Spülzeit tPsat_desired, die eine optimale normali­ sierte Sättigungszeit tsat = 1 ergibt, bei der die Gehalte an HC und CO im Auspuff­ gas nicht übermäßig groß sind und bei der immer noch eine akzeptable Absorpti­ onswirkung des Auffanggefäßes für NOx vorliegt. Für eine Sättigungszeit tsat < 1 ist die Spülzeit zu lang und sollte verringert werden. Für eine Sättigungszeit tsat < 1 ist die Spülzeit zu kurz und sollte erhöht werden. Auf diese Weise läßt sich eine Re­ gelung der Spülung des Auffanggefäßes in geschlossener Schleife basierend auf dem Ausgangssignal des zweiten HEGO-Sensors 38 erzielen.In FIG. 5, the relationship between the normalized time t sat Sauerstoffsensorsätti is supply and the purge time t p shown. The saturation time t sat of the sensor is the normalized time period in which the output signal of the second HEGO sensor is above V ref and is equal to Δt 21 / Δt 21norm , where Δt 21norm is the normalization factor. The saturation time t sat of the sensor is normalized by the desired value t sat_desired . For a given filling time t F and a given state of the collecting vessel there is an optimal flushing time t Psat_desired , which results in an optimal normalized saturation time t sat = 1, in which the contents of HC and CO in the exhaust gas are not excessively large and at which is still an acceptable absorption effect of the NO x container . The rinse time is too long for a saturation time t sat <1 and should be reduced. The rinse time is too short for a saturation time t sat <1 and should be increased. In this way, a re regulation of the purging of the collecting vessel in a closed loop based on the output signal of the second HEGO sensor 38 can be achieved.

Fig. 7 zeigt die Sollbeziehung zwischen der Spülzeit tP und der Füllzeit tF für einen gegebenen Betriebszustand des Motors und einen gegebenen Betriebszustand des Auffanggefäßes. Die beiden unteroptimalen Spülzeiten tP_subopt1 und tP_subopt2 ent­ sprechen jeweils einer Unter- oder Überspülung des Auffanggefäßes 34 für eine festgelegte Füllzeit tFT. Die Spülzeit tP in der das im Auffanggefäß aufgefangene NOx in optimaler Weise ausgespült wird, ist als tPT bezeichnet. Dieser Punkt ent­ spricht einer gewünschten oder Sollspülzeitdauer tsat = tsat_desired. Diese Spülzeit mi­ nimiert CO-Emissionen im Auspuffgas während der festgelegten Füllzeit tFT. Diese Prozedur ergibt auch eine Ermittlung der Spülzeit tP_osc für eingelagerten Sauer­ stoff, die von der direkt im Auffanggefäß eingelagerten Sauerstoffmenge abhängt. Sauerstoff kann im Auffanggefäß z. B. direkt in Form von Ceroxid absorbiert wer­ den. Die Spülzeit tP_osc für eingelagerten Sauerstoff kann entweder durch Extrapo­ lation von zwei oder mehr Spülzeiten zum Punkt tF = 0 oder durch Ausführung der tP Optimierung in der Nähe des Punkts tF = 0 durchgeführt werden. Der Ar­ beitspunkt T2 wird durch wohlüberlegtes Festsetzen von tFT2 < tFT und Auffinden von tPT2 durch die Optimierung erreicht. FIG. 7 shows the target relationship between the flushing time t P and the filling time t F for a given operating state of the engine and a given operating state of the collecting vessel. The two sub-optimal rinsing times t P_subopt1 and t P_subopt2 each correspond to an under or over-rinsing of the collecting vessel 34 for a defined filling time t FT . The rinsing time t P in which the NO x collected in the collecting vessel is rinsed out in an optimal manner is referred to as t PT . This point corresponds to a desired or desired rinse time t sat = t sat_desired . This purge time minimizes CO emissions in the exhaust gas during the specified fill time t FT . This procedure also results in a determination of the purge time t P_osc for stored oxygen, which depends on the amount of oxygen stored directly in the collecting vessel. Oxygen can, for. B. directly absorbed in the form of cerium oxide. The purging time t P_osc for stored oxygen can either be carried out by extrapolating two or more purging times to the point t F = 0 or by performing the t P optimization in the vicinity of the point t F = 0. The working point T2 is achieved by deliberately setting t FT2 <t FT and finding t PT2 through the optimization.

Die Fig. 7a veranschaulicht das Optimieren der Füllzeit tF. Für eine gegebene Füllzeit tFT wird die optimale Spülzeit tPT gemäß Fig. 7 ermittelt. Dann wird durch schrittweise Annäherung an einen Wert tFB, der ein wenig kleiner ist als der An­ fangswert tFT und schrittweise Annäherung an einen Wert tFA, der etwas größer als der Anfangswert tFT ist, die Füllzeit schwankend (zitternd) angenähert. Die Spül­ zeitoptimierung wird an allen drei Punkten T, A und B angewendet, um die Variation von tP abhängig von tF zu ermitteln. Die Änderung in tP von A nach T und auch von B nach T wird bewertet. In Fig. 7a ist die Änderung von B nach T größer als die Änderung von A nach T. Der Absolutwert dieser Differenzen wird so gesteuert oder geregelt, dass er innerhalb einer bestimmten Toleranz DELTA_MIN bleibt, wie es nachstehend bezogen auf Fig. 11 näher erläutert wird. Der Absolutwert der Diffe­ renzen ist proportional zur Steigung der Kurve, die tP abhängig von tF wiedergibt. Fig. 7a illustrates optimizing the filling time t F. For a given filling time t FT , the optimal rinsing time t PT according to FIG. 7 is determined. Then, by gradually approaching a value t FB that is a little smaller than the initial value t FT and gradually approaching a value t FA that is slightly larger than the initial value t FT , the filling time is fluctuating (trembling) approximated. The purging time optimization is used at all three points T, A and B to determine the variation of t P depending on t F. The change in t P from A to T and also from B to T is evaluated. In FIG. 7a the change from B to T is greater than the change from A to T. The absolute value of these differences is controlled or regulated in such a way that it remains within a certain tolerance DELTA_MIN, as will be explained in more detail below with reference to FIG. 11 . The absolute value of the differences is proportional to the slope of the curve, which represents t P as a function of t F.

Dieser Optimierprozess definiert den Arbeitspunkt T als "Schulter" der tP in Abhän­ gigkeit von tF angebenden Kurve. Tpsat stellt den Sättigungswert der Spülzeit für unendlich lange Füllzeiten dar.This optimization process defines the working point T as the "shoulder" of the t P as a function of t F indicating curve. T psat represents the saturation value of the rinsing time for infinitely long filling times.

Die Ergebnisse des Optimierprogramms für die Spülzeit tP und die Füllzeit tF sind in Fig. 8 für vier verschiedene Zustände des Auffanggefäßes gezeigt, die vier ver­ schiedene Auffangpegel für NOx und Sauerstoff aufweisen. Sowohl die Spülzeit tP als auch die Füllzeit tF wurden unter Verwendung der in den Fig. 7 und 7a ver­ anschaulichten Prozeduren optimiert. Der durch Fig. 8 ermittelte Punkt wird als optimaler Arbeitspunkt T1 bezeichnet, für den die Spülzeit tPT1 und die Füllzeit tFT1 ist. Der Index "1" gibt einen Zustand A an und dass das Auffanggefäß nicht schlechter geworden ist. Mit Verschlechterung des Auffanggefäßes durch Schwe­ felverunreinigung, thermische Beschädigung und andere Faktoren werden Zustän­ de B, C und D des Auffanggefäßes erreicht. Die Spül- und Füllzeitoptimierpro­ gramme werden kontinuierlich gefahren, wenn quasistationäre Zustände des Mo­ tors vorliegen. Optimale Arbeitspunkte T2, T3 und T4 werden erreicht, die den Auffanggefäßzuständen B, C und D entsprechen. Sowohl das NOx- Sättigungsniveau, das sich in tPT1, tPT2, tPT3 und tPT4 widerspiegelt, als auch die von der Sauerstoffeinlagerung abhängigen Spülzeiten tPoscT1, tPoscT2, tPoscT3 und tPoscT4 verändern sich mit dem Auffanggefäßzustand und werden typischerweise mit der Verschlechterung des Auffanggefäßes kleiner. Die Spülkraftstoffmenge für den NOx-Anteil der Spülung ist gleich tPNox = tPT - tPosc. Man erkennt, dass der Spülkraft­ stoffanteil für einen gegebenen Betriebszustand der Spülzeit äquivalent ist. Die Steuer/Regeleinheit 10 regelt den tatsächlichen Spülkraftstoffanteil durch Modifika­ tion der Zeitdauer, während der der Motor 20 mit einem vorbestimmten fetten Luft- Kraftstoffmischungsverhältnis betrieben wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, dass die Spülzeit dem Spülkraftstoffanteil bei dem in der Be­ schreibung angenommenen Betriebszustand äquivalent ist. Auf diese Weise kann die für die eingelagerte NOx-Masse und die Sauerstoffmenge benötigte Spülzeit direkt ermittelt und für die Diagnose und Regelung verwendet werden.The results of the optimization program for the flushing time t P and the filling time t F are shown in FIG. 8 for four different states of the collecting vessel, which have four different collecting levels for NO x and oxygen. Both the flushing time t P and the filling time t F were optimized using the procedures illustrated in FIGS. 7 and 7a. The point determined by FIG. 8 is referred to as the optimal working point T1, for which the flushing time t is PT1 and the filling time t is FT1 . The index "1" indicates a condition A and that the collecting vessel has not deteriorated. As the receptacle deteriorates due to sulfur contamination, thermal damage and other factors, states B, C and D of the receptacle are reached. The rinse and fill time optimization programs are run continuously when the motor is in quasi-steady state. Optimal working points T2, T3 and T4 are achieved, which correspond to the receptacle states B, C and D. Both the NO x saturation level, which is reflected in t PT1 , t PT2 , t PT3 and t PT4 , as well as the purging times t PoscT1 , t PoscT2 , t PoscT3 and t PoscT4 , which are dependent on oxygen storage , change with the collecting vessel state and become typical with the deterioration of the receptacle smaller. The amount of purge fuel for the NO x portion of the purge is equal to t PNox = t PT - t Posc . It can be seen that the amount of flushing fuel is equivalent to the flushing time for a given operating state. The control unit 10 controls the actual amount of purge fuel by modifying the period of time during which the engine 20 is operated with a predetermined rich air-fuel mixture ratio. To simplify the description, it is assumed that the flushing time is equivalent to the proportion of flushing fuel in the operating state assumed in the description. In this way, the purge time required for the stored NO x mass and the amount of oxygen can be determined directly and used for diagnosis and control.

Fig. 9 veranschaulicht die Beziehung zwischen der NOx-Spülzeit tPNOx und der NOx-Kapazität des Auffanggefäßes. Die Zustände A, B und C werden so entschie­ den, dass sich eine annehmbare NOx-Speicherwirkung und ein akzeptabler Kraft­ stoffverbrauch ergeben, während Zustand D nicht annehmbar ist. Deshalb wird bei der Annäherung an Zustand D ein Entschwefelungsvorgang für das Auffanggefäß festgelegt, um die NOx-Speicherkapazität des Auffanggefäßes wiederherzustellen und den Kraftstoffverbrauch, der mit einer hohen NOx-Spülfrequenz einhergeht zu verringern. Die Änderung von tPosc kann zusätzliche Information über die Alterung des Auffanggefäßes durch die Änderung der Sauerstoffspeicherung liefern. Fig. 9 illustrates the relationship between the NO x purge time t PNOx and the NO x capacity of the collecting vessel. States A, B and C are decided so that there is an acceptable NO x storage effect and fuel consumption, while state D is unacceptable. Therefore, when approaching state D, a desulfurization operation is set for the receiver to restore the NO x storage capacity of the receiver and to reduce the fuel consumption associated with a high NO x purge frequency. The change in t Posc can provide additional information about the aging of the receptacle due to the change in oxygen storage.

Fig. 10 veranschaulicht ein Flussdiagramm für die Optimierung der Spülzeit tP. Die Aufgabe dieses Programms ist die Optimierung der für die Spülung dienenden Luft- Kraftstoffmischungsverhältnisspitze für einen gegebenen Wert der Füllzeit tF. Die­ ses Programm ist innerhalb der Software für die Systemoptimierung enthalten, wie sie weiter unten bezogen auf Fig. 11 erläutert wird. Im Entscheidungsblock 46 wird der Zustand eines Markierungskennzeichens für ein Spülereignis geprüft, und wenn das Kennzeichen gesetzt ist, wird eine Mager-NOx-Spülung ausgeführt, die im Block 48 angedeutet ist. Das Markierungskennzeichen für einen Spülvorgang wird gesetzt, wenn die Füllung des Auffanggefäßes vollständig ist. Zum Beispiel würde das Markierungskennzeichen im Block 136 der Fig. 19 gesetzt werden, wenn die­ ses Festlegungsverfahren für ein Spülereignis verwendet wird. Im Block 50 werden die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors (EGO) während eines vorbestimm­ ten Datensammelfensters abgetastet und die Spitzenspannung VP und die Über­ gangszeiten t1 und t2 ermittelt, falls diese auftreten. Während des Datensammel­ fensters wird die Signalformänderung des Ausgangssignals vom EGO-Sensor ab­ getastet, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn durch den Entscheidungsblock 52 festge­ stellt wurde, dass VP größer als Vref ist, ist, wie in den Blöcken 54 und 56 angege­ ben, die Sensorsättigungszeit tsat proportional zu Δt21, das ist die Zeitdauer, wäh­ rend der die Ausgangsspannung des EGO-Sensors über Vref liegt. Im Falle VP < Vref, wird tsat, wie in Block 58 angedeutet ist, aus einer linear extrapolierten Funktion ermittelt. Für diese Funktion, die in Fig. 6 gezeigt ist gilt, dass tsat ermittelt wird, in dem es proportional zur Spitzenamplitude VP gemacht wird. Damit erzielt man ei­ nen glatten Übergang vom Fall VP < Vref zu dem Fall VP < Vref und erreicht damit eine kontinuierliche positive und negative Fehlerfunktion tsat_error (k), wie sie Block 60 andeutet, die sich für eine rückkoppelnde Regelung eignet, wobei diese Fehler­ funktion tsat_error (k) gleich einem gewünschten Wert oder tsat_desired für die Sätti­ gungszeit des Sensors minus der aktuellen Sättigungszeit tsat ist. Die Fehlerfunktion tsat_error (k) wird dann im Block 62 dadurch normalisiert, dass man sie durch die ge­ wünschte Sensorsättigungszeit tsat_desired dividiert. Fig. 10 illustrates a flowchart for the optimization of the flushing time t P. The task of this program is to optimize the purging air-fuel mixture ratio peak for a given value of the filling time t F. This program is contained within the software for system optimization, as will be explained below with reference to FIG. 11. At decision block 46 , the status of a flag for a purge event is checked, and if the flag is set, a lean NO x purge is performed, which is indicated in block 48 . The indicator for a rinsing process is set when the filling of the collecting vessel is complete. For example, the flag would be set in block 136 of FIG. 19 if this purging event setting method is used. In block 50 , the output voltage of the oxygen sensor (EGO) is sampled during a predetermined data collection window and the peak voltage V P and the transition times t 1 and t 2 are determined if these occur. During the data collection window, the waveform change of the output signal from the EGO sensor is sampled, as shown in FIG. 3. If it has been determined by decision block 52 that V P is greater than V ref , as indicated in blocks 54 and 56 , the sensor saturation time t sat is proportional to Δt 21 , which is the time period during which the output voltage of the EGO sensor is above V ref . In the case V P <V ref , as indicated in block 58 , t sat is determined from a linearly extrapolated function. For this function, which is shown in FIG. 6, it applies that t sat is determined by making it proportional to the peak amplitude V P. This achieves a smooth transition from the case V P <V ref to the case V P <V ref and thus achieves a continuous positive and negative error function t sat_error (k), as indicated by block 60 , which is suitable for feedback control , wherein this error function t sat_error (k) is equal to a desired value or t sat_desired for the saturation time of the sensor minus the current saturation time t sat . The error function t sat_error (k) is then normalized in block 62 by dividing it by the desired sensor saturation time t sat_desired .

Der sich daraus ergebende normalisierte Fehler tsat_error_norm (k) wird als Eingangs­ größe für einen rückkoppelnden Regler, z. B. einen PID-Regler (Proportional- Differential-Integral-Regler) verwendet. Die Ausgangsgröße des PID-Reglers ist ein multiplikativer Korrekturfaktor für die Spülzeit des Auffanggefäßes oder PURGE_MUL, wie er in Block 64 gezeigt ist. Zwischen tsat_error_norm (k) und PURGE_MUL gibt es eine direkte monotone Beziehung. Wenn tsat_error_norm (k) < 0 ist, ist das Auffanggefäß unteroptimal gespült und PURGE_MUL muss von seinem Grundwert aus erhöht werden, um mehr CO für die Spülung von NOx zu liefern. Wenn tsat_error_norm (k) < 0 ist, ist das Auffanggefäß übermäßig gespült und PURGE_MUL muss von seinem Grundwert aus verringert werden um für die NOx- Spülung weniger CO zu liefern. Dies ergibt, wie in Block 66 angedeutet ist, einen neuen Wert für die Spülzeit tP(k + 1) = tP(k) × PURGE_MUL. Die Optimierung der Spülzeit wird fortgesetzt bis der Absolutwert der Differenz zwischen dem alten und dem neuen Spülzeitwert kleiner als eine erlaubte Toleranz wird, wie dies in den Blöcken 68 und 70 angegeben ist. Wenn |tP(k + 1) - tP(k)| ≧ ε ist, bedeutet dies, dass die optimale Spülzeit tP von der PID-Regelung nicht innerhalb der erlaubten Tole­ ranz ε liegt. Demgemäß, wird, wie Block 70 angibt, die im Block 66 berechnete neue Spülzeit in den darauffolgenden Spülzyklen verwendet bis Block 68 erfüllt ist. Die Füllzeit tF wird unter Verwendung der (weiter unten) angeführten Gleichung (2) während der tP-Optimierung nach Bedarf abgeglichen, bis die optimale Spülzeit tP erreicht ist. Wenn |tP(k + 1) - tP(k)| < ε ist, konvergiert die Spülzeitoptimierung, und der Momentanwert der Spülzeit wird, wie Block 72 angibt, gespeichert und die Op­ timierprozedur kann zu dem in Fig. 11 gezeigten Programm für die Optimierung der Zeit tF zurückkehren. Statt nur die Spülzeit tP zu ändern, kann auch die relative Anreicherung der für das Spülereignis (siehe Fig. 3) verwendeten Luft- Kraftstoffmischung in gleicher Weise verändert werden.The resulting normalized error t sat_error_norm (k) is used as an input variable for a feedback controller, e.g. B. uses a PID controller (proportional differential integral controller). The output variable of the PID controller is a multiplicative correction factor for the rinsing time of the collecting vessel or PURGE_MUL, as shown in block 64 . There is a direct monotonous relationship between t sat_error_norm (k) and PURGE_MUL. If t sat_error_norm (k) <0, the collecting vessel is flushed below optimally and PURGE_MUL must be increased from its basic value in order to supply more CO for flushing NO x . If t sat_error_norm (k) <0, the collecting vessel has been excessively purged and PURGE_MUL must be reduced from its basic value in order to deliver less CO for the NO x purge. As indicated in block 66, this results in a new value for the flushing time t P (k + 1) = t P (k) × PURGE_MUL. The purging time optimization continues until the absolute value of the difference between the old and new purging time values becomes less than an allowable tolerance, as indicated in blocks 68 and 70 . If | t P (k + 1) - t P (k) | ≧ ε, this means that the optimal rinsing time t P of the PID control is not within the permitted tolerance ε. Accordingly, as block 70 indicates, the new purge time calculated in block 66 is used in the subsequent purge cycles until block 68 is satisfied. The filling time t F is adjusted using the equation (2) given below (during the t P optimization) until the optimal rinsing time t P is reached. If | t P (k + 1) - t P (k) | <ε, the purge time optimization converges, and the instantaneous value of the purge time is stored, as indicated by block 72 , and the optimization procedure can return to the program for optimizing the time t F shown in FIG. 11. Instead of only changing the purge time t P , the relative enrichment of the air / fuel mixture used for the purge event (see FIG. 3) can also be changed in the same way.

Fig. 11 zeigt ein Flussdiagram für die Systemoptimierung, die sowohl die Spülzeit- als auch die Füllzeitoptimierung einschließt. Die Füllzeitoptimierung wird gemäß Block 74 nur durchgeführt, wenn der Motor im quasistationären Betrieb arbeitet. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass ein quasistationärer Betrieb dann vor­ liegt, wenn die Änderungsraten bestimmter Motorbetriebsparameter, wie Mo­ tordrehzahl, Motorlast, Luftströmung, Zündzeitpunkt, Abgasrückführung EGR un­ terhalb bestimmter Niveaus liegen. Im Block 76 wird die Schrittweite FILL_STEP für die Füllzeit gleich STEP_SIZE gewählt, die, wenn FILL_STEP < 0 ist, eine verlän­ gerte Füllzeit ergibt. Wie nachstehend erläutert und in Fig. 14 dargestellt ist, wird STEP_SIZE für die Kapazitätsnutzungsrate Rij abgeglichen. Fig. 11 shows a flow chart for system optimization, the Spülzeit- also includes both the Füllzeitoptimierung. According to block 74, the filling time optimization is only carried out when the engine is operating in quasi-stationary mode. In this context, it should be mentioned that quasi-steady-state operation occurs when the rates of change of certain engine operating parameters, such as engine speed, engine load, air flow, ignition timing, exhaust gas recirculation EGR, are below certain levels. In block 76 , the step size FILL_STEP is selected for the fill time equal to STEP_SIZE, which, if FILL_STEP <0, results in an extended fill time. As explained below and shown in FIG. 14, STEP_SIZE is matched for the capacity utilization rate R ij .

Im Block 78 wird die oben bezogen auf Fig. 10 beschriebene Spülzeitoptimierung ausgeführt. Durch sie wird die Spülzeit tP für eine gegebene Füllzeit optimiert. Die Größe PURGE_MUL am Ende der in Block 78 ausgeführten Spülzeitoptimierung wird als Größe CTRL_START gespeichert und, wie Block 80 andeutet, der Füll­ zeitmultiplikationsfaktor FILL_MUL um FILL_STEP inkrementiert. Der Füllschritt wird mit FILL_MUL im Block 82 multipliziert und damit die schrittweise Näherung von tF gefördert. Im Block 84 wird die Spüloptimierung von Fig. 10 für den neuen Wert der Füllzeit tF(k + 1) durchgeführt. Die am Ende der in Fig. 10 ausgeführten Spülzeitoptimierung erreichte Größe PURGE_MUL wird als Wert CTRL_END im Block 86 gespeichert. Die Änderung des Spülmultiplikationsfaktors CTRL_DIFF = ABS(CTRL_END-CTRL_START) wird auch in Block 86 gespeichert und im Block 88 mit einem Referenzwert DELTA_MIN verglichen. DELTA_MIN entspricht der anhand Fig. 7a erläuterten Toleranz, und CTRL_END und CTRL_START entspre­ chen den beiden Werten von tP, die in Fig. 7a bei A und T oder bei B und T ge­ funden wurden. Wenn die Änderung des Spülmultiplikationsfaktors größer als DELTA_MIN ist, wird das Vorzeichen von FILL_STEP geändert, um so eine opti­ male Füllzeit in entgegengesetzter Richtung aufzufinden, wie dies im Block 90 an­ gedeutet ist. Wenn die Änderung des Spülmultiplikationsfaktor kleiner als DELTA_MIN ist wird die Suche nach einer optimalen Füllzeit tF in der selben Rich­ tung fortgesetzt, wie dies in Block 92 angedeutet ist. In Block 94 wird FILL_MUL mit der gewählten Schrittweite FILL_STEP inkrementiert. In Block 96 wird die Füllzeit tF(k + 1) durch Multiplikation mit FILL_MUL verändert. Das Ergebnis ist die Auswahl des Optimalwertpunkts tPT als Arbeitspunkt und die kontinuierliche Zitter- oder Schwankungsbewegung um diesen Arbeitspunkt. Wenn der Motor während dieser Prozedur nicht im quasistationären Zustand arbeitet, wird, wie Block 74 andeutet, die Füllzeitoptimierroutine verlassen und die in der weiter unten angeführten Glei­ chung (2) angegebene Füllzeit verwendet.In block 78 , the rinse time optimization described above with reference to FIG. 10 is carried out. It optimizes the flushing time t P for a given filling time. The size PURGE_MUL at the end of the purge time optimization carried out in block 78 is stored as size CTRL_START and, as block 80 indicates, the fill time multiplication factor FILL_MUL is incremented by FILL_STEP. The filling step is multiplied by FILL_MUL in block 82 and thus the stepwise approximation of t F is promoted. In block 84 , the purging optimization of FIG. 10 is carried out for the new value of the filling time t F (k + 1). The size PURGE_MUL reached at the end of the flushing time optimization carried out in FIG. 10 is stored as the value CTRL_END in block 86 . The change in the flushing multiplication factor CTRL_DIFF = ABS (CTRL_END-CTRL_START) is also stored in block 86 and compared in block 88 with a reference value DELTA_MIN. DELTA_MIN corresponds to the tolerance explained with reference to FIG. 7a, and CTRL_END and CTRL_START correspond to the two values of t P that were found in FIG. 7a for A and T or for B and T. If the change in the flushing multiplication factor is greater than DELTA_MIN, the sign of FILL_STEP is changed in order to find an optimal filling time in the opposite direction, as indicated in block 90 . If the change in the rinsing multiplication factor is less than DELTA_MIN, the search for an optimal filling time t F continues in the same direction as indicated in block 92 . In block 94 , FILL_MUL is incremented with the selected step size FILL_STEP. In block 96 the filling time t F (k + 1) is changed by multiplication by FILL_MUL. The result is the selection of the optimum value point t PT as the working point and the continuous trembling or fluctuating movement around this working point. If the engine is not operating in a quasi-steady state during this procedure, the fill time optimization routine is exited, as indicated by block 74 , and the fill time specified in equation (2) below is used.

Fig. 12 veranschaulicht ein Flußdiagramm für ein Programm für erfindungsgemä­ ße Entschwefelung des Auffanggefäßes. Im Block 100 wird aus einer Verweista­ belle ein Referenzwert tPNOxref ausgelesen, der die Spülzeit für ein nicht ver­ schlechtertes Auffanggefäß bei gegebenen Betriebsbedingungen darstellt. Der Wert tPNOxref kann eine Funktion der Luftmassenströmung des Luft/Kraftstoff­ mischungsverhälnisses und anderer Parameter sein. Im Block 102 wird die mo­ mentane Spülzeit tP(k) erneut aufgerufen und mit tPNOxref minus eines vorbestimm­ ten Toleranzwerts TOL verglichen und wenn sich ergibt, dass tP(k) < tPNOxref - TOL ist, wird eine Entschwefelung des Auffanggefäßes festgelegt. Die Entschwefelung umfasst eine annähernd zehn Minuten dauernde Erhitzung des Auffanggefäßes auf annähernd 650°C, mit einer Luft/Kraftstoffmischung, die fetter ist als das stöchio­ metrische Mischungsverhältnis und einen Wert von 0,98 λ hat. Ein Entschwefe­ lungszähler D wird im Block 104 zurückgesetzt und immer dann weiter gezählt, wenn ein Entschwefelungsprozess ausgeführt wird, wie in Block 106 angedeutet ist. Nach Beendigung des Entwefelungsprozesses werden im Block 108, wie zuvor in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben wurde, die optimale Spül- und Füllzeit ermit­ telt. Die neue Spülzeit tP(k + 1) wird mit der Referenzzeit tPNOxref minus dem Tole­ ranzwert TOL im Block 110 verglichen, und wenn sich im Entscheidungsblock 112 ergibt, dass tP(k + 1) < tPNOxref - TOL ist, werden wenigstens zwei zusätzliche Ent­ schwefelungen ausgeführt. Wenn das Auffanggefäß den Test immer noch nicht besteht, wird, wie Block 114 andeutet, eine eine Fehlfunktion angebende Anzeige­ lampe (MIL) beleuchtet, und das Auffanggefäß sollte dann durch ein neues ersetzt werden. Wenn die Bedingung erfüllt ist und tP(k) ≧ tPNOxref - TOL ist. Hat sich das Auffanggefäß 34 nicht in einem Ausmaß verschlechtert, das eine sofortige Wartung erforderlich macht, und es wird wieder im Normalbetrieb gearbeitet. Figure 12 illustrates a flow diagram for a program for desulfurization of the receiver according to the invention. In block 100 , a reference value t PNOxref is read from a reference table , which represents the rinsing time for a collecting vessel that has not deteriorated under given operating conditions. The value t PNOxref can be a function of the air mass flow rate of the air / fuel mixture ratio and other parameters. In block 102 , the current rinsing time t P (k) is called again and compared with t PNOxref minus a predetermined tolerance value TOL and if it is found that t P (k) <t PNOxref - TOL, a desulfurization of the collecting vessel is determined . Desulphurization involves heating the receiver to approximately 650 ° C for approximately ten minutes with an air / fuel mixture that is richer than the stoichiometric mixture ratio and has a value of 0.98 λ. A desulfurization counter D is reset in block 104 and continues to be counted whenever a desulfurization process is carried out, as indicated in block 106 . After the desulfurization process has ended, the optimal rinsing and filling time is determined in block 108 , as previously described in connection with FIG. 11. The new flush time t P (k + 1) is compared to the reference time t PNOxref minus the tolerance value TOL in block 110 and if it is found in decision block 112 that t P (k + 1) <t PNOxref - TOL performed at least two additional desulphurizations. If the receiver still fails the test, a malfunction indicator lamp (MIL) is illuminated, as indicated by block 114 , and the receiver should then be replaced with a new one. If the condition is met and t P (k) ≧ t PNOxref - TOL. Has the receptacle 34 not deteriorated to the extent that immediate maintenance is required and normal operation is resumed.

Ein NOx Spülereignis wird festgelegt, wenn eine gegebene Kapazität, die geringer ist als die tatsächliche Kapazität des Auffanggefäßes 34 gefüllt, oder durch die Ein­ lagerung von NOx aufgebraucht wurde. Sauerstoff wird im Auffanggefäß entweder in Form von Ceroxid oder als NOx eingelagert, und die Summe beider stellt die Menge des gespeicherten Sauerstoffträgers dar. Fig. 13 veranschaulicht die Be­ ziehung zwischen dem im Auffanggefäß 34 eingelagerten Sauerstoffträger und der Zeitdauer während der der Eingang des Auffanggefäßes 34 einer NOx-Strömung unterworfen ist. Die NOx-Einlagerung geschieht mit geringerer Geschwindigkeit als die der Sauerstoffeinlagerung. Der optimale Arbeitspunkt bezogen auf die NOx- Erzeugungszeit entspricht der "Schulter" der Kurve oder etwa 60-70% der relativen NOx-Erzeugungszeit dieser Figur. Ein Wert von 100% auf der Abszisse entspricht der gesättigten NOx-Kapazität des Auffanggefäßes 34. Die Werte für gespeichertes NOx und gespeicherten Sauerstoff sind ebenfalls gezeigt. Die Kapazitätsnutzungs­ rate Rij ist die Anfangssteigung dieser Kurve, der Prozentsatz des gespeicherten Sauerstoffträgers dividiert durch den Prozentsatz der NOx-Erzeugungszeit.A NO x purge event is determined when a given capacity, which is less than the actual capacity of the collecting vessel 34, has been filled, or has been used up by the storage of NO x . Oxygen is stored in the receptacle either in the form of cerium oxide or as NO x , and the sum of both represents the amount of oxygen carrier stored. FIG. 13 illustrates the relationship between the oxygen carrier stored in the receptacle 34 and the period of time during which the receptacle was received 34 is subjected to a NO x flow. NO x storage takes place at a slower rate than that of oxygen storage. The optimal operating point based on the NO x generation time corresponds to the "shoulder" of the curve or approximately 60-70% of the relative NO x generation time in this figure. A value of 100% on the abscissa corresponds to the saturated NO x capacity of the collecting vessel 34 . The values for stored NO x and stored oxygen are also shown. The capacity utilization rate R ij is the initial slope of this curve, the percentage of the stored oxygen carrier divided by the percentage of the NO x generation time.

Fig. 14 gleicht Fig. 13 mit Ausnahme, dass der relative Anteil des Spülkraftstoffs über der relativen Füllzeit tF aufgetragen ist. Die Kapazitätsnutzungsrate Rij (% des Spülkraftstoffs/% der Füllzeit) ist als Anfangssteigung dieser Kurve erkenntlich. Für eine gegebene Kalibrierung des Luft-Kraftstoffmischungsverhältnisses, der rückführenden Abgasrate EGR und des Zündzeitpunkts SPK für gegebene Dreh­ zahl und Last, ist die Beziehung der relativen Menge des erzeugten NOx linear von der relativen Füllrate tF abhängig. Fig. 14 veranschaulicht die Beziehung zwischen der zum Spülen des Auffanggefäßes verwendeten Menge von HC und CO enthal­ tendem Spülkraftstoff und der Zeitdauer während der der Einlang des Auffangge­ fäßes einer NOx-Strömung unterworfen ist. Die zum Spülen benötigte Kraftstoff­ menge ist aufgeteilt zwischen der zum Spülen des eingelagerten Sauerstoffs und der zum Spülen des als Nitrat gespeicherten NOx benötigten Menge. FIG. 14 is similar to FIG. 13 with the exception that the relative proportion of the flushing fuel is plotted against the relative filling time t F. The capacity utilization rate R ij (% of the flushing fuel /% of the filling time) can be seen as the initial slope of this curve. For a given calibration of the air-fuel mixture ratio, the recirculating exhaust gas EGR and the ignition timing SPK for a given speed and load, the relationship of the relative amount of NO x generated is linearly dependent on the relative fill rate t F. Fig. 14 illustrates the relationship between the amount of HC and CO-containing scavenging fuel used to purge the receiver and the time during which the receiver is subjected to NO x flow. The amount of fuel required for purging is divided between the amount required to purge the stored oxygen and the amount required to purge the NO x stored as nitrate.

Die Abnahme der NOx-Speicherkapazität in dem Auffanggefäß läßt sich durch die folgenden Gleichungen ausdrücken
The decrease in the NO x storage capacity in the collecting vessel can be expressed by the following equations

Die grundlegende oder nicht modifizierte Auffanggefäßkapazitätsnutzung RS(%) ist durch Gleichung (1) angegeben, die eine zeitlich gewichtete Aufsummierung der Zellenfüllrate Rij(%/s) über alle von dem Füllvorgang des Auffanggefäßes ange­ steuerten Arbeitszellen als Funktion von Drehzahl und Last darstellt. Die relative Füllrate der Zelle Rij(% Spülkraftstoff/% Füllzeitdauer) erhält man durch Division der Änderung der Spülzeitdauer durch die Füllzeit tF, die einer 100%igen Füllung für diese Zelle entspricht. Es ist zu bemerken, dass Gleichung (1) nur als Bezugsgröße vorgesehen ist, während Gleichung (2) mit ihren Modifizierfaktoren die echte Ar­ beitsgleichung ist. Die Modifizierfaktoren in Gleichung (2) sind M1(T) für die Tempe­ ratur T des Auffanggefäßes, M2 für das Luft-Kraftstoffmischungsverhältnis (AFR), M3 für die zurückgeführte Abgasmenge (EGR) und M4 für die Vorverstellung SPK des Zündzeitpunkts. Die einzelnen Füllraten Rij der Zellen werden bis zu einem Be­ trag unter 100% summiert, an dem die Kapazität des Auffanggefäßes im wesentli­ chen erreicht jedoch nicht voll genutzt ist. Für diese Kapazität ergibt die Summe tF der in allen Zellen verbrachten Zeiten die Füllzeit des Auffanggefäßes. Das Ergeb­ nis dieser Berechnung, das sich aus Gleichung (2) ergibt, ist die tatsächliche Kapa­ zitätsnutzung RSM(%) des Auffanggefäßes. Die Grundfüllrate für einen gegebenen Bereich wird mit der in diesem Bereich verbrachten Zeit tk multipliziert, dann multi­ pliziert mit M2, M3 und M4 und kontinuierlich aufsummiert. Die Summe wird durch den Temperaturmodifizierfaktor M1(T) verändert. Wenn die so modifizierte Summe RSM nahe 100% kommt, ist das Auffanggefäß nahezu vollständig mit NOx gefüllt und ein Spülvorgang wird festgelegt.The basic or unmodified collection vessel capacity use RS (%) is given by equation (1), which represents a time-weighted summation of the cell filling rate R ij (% / s) over all work cells controlled by the filling process of the collection vessel as a function of speed and load. The relative fill rate of the cell R ij (% flushing fuel /% fill time) is obtained by dividing the change in the flushing time by the fill time t F , which corresponds to a 100% fill for this cell. It should be noted that equation (1) is provided only as a reference, while equation (2) with its modifying factors is the real working equation. The modification factors in equation (2) are M 1 (T) for the temperature T of the collecting vessel, M 2 for the air-fuel mixture ratio (AFR), M 3 for the recirculated exhaust gas quantity (EGR) and M 4 for the advance SPK of the ignition point . The individual filling rates R ij of the cells are summed up to an amount below 100%, at which the capacity of the collecting vessel is essentially reached but is not fully used. For this capacity, the sum t F of the times spent in all cells gives the filling time of the collecting vessel. The result of this calculation, which results from equation (2), is the actual capacity utilization RSM (%) of the collecting vessel. The basic filling rate for a given area is multiplied by the time t k spent in this area, then multiplied by M 2 , M 3 and M 4 and added up continuously. The sum is changed by the temperature modification factor M 1 (T). When the sum of RSM modified in this way comes close to 100%, the collecting vessel is almost completely filled with NO x and a rinsing process is defined.

Fig. 15 zeigt eine Kennfeldtabelle mit gespeicherten Daten der Grundfüllrate Rij des Auffanggefäßes. Das Gesamtsystem, das aus Motor und Abgasreinigungssy­ stem besteht, das den Dreiwege-Katalysator und das Auffanggefäß enthält, ist über ein Drehzahl-Lastmatrix-Kennfeld abgebildet. Eine repräsentative Kalibrierung des Luft-Kraftstoffmischungsverhältnisses ("AFR"), der Abgasrückführung EGR und der Vorverlegung des Zündzeitpunkts wird verwendet. Die Temperatur Tij des Auffang­ gefäßes wird für jeden Drehzahl-Lastbereich aufgezeichnet. Die Fig. 16a-16d zeigen repräsentative tabellarische Darstellungen der Kennfeldzustände für das Luft-Kraftstoffmischungsverhältnis, die Abgasrückführung, EGR die Vorverlegung des Zündzeitpunkts und für die Temperatur Tij des Auffanggefäßes, für die die Füll­ raten Rij des Auffanggefäßes in Fig. 15 ermittelt wurde. Fig. 15 shows a map table with stored data of the Grundfüllrate R ij of the collection vessel. The overall system, which consists of the engine and exhaust gas purification system, which contains the three-way catalytic converter and the collecting vessel, is represented by a speed-load matrix map. A representative calibration of the air-fuel mixture ratio ("AFR"), EGR and EGR advance is used. The temperature T ij of the collecting vessel is recorded for each speed load range. Was FIGS. 16a-16d show representative tabular representations of the mapped conditions for the air-fuel mixture ratio, exhaust gas recirculation, EGR, the advancing of the ignition timing and for the temperature T ij of the collecting vessel, for guessing the filler R ij of the collection vessel in Figure 15 determines. .

Wenn die aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs von den in Fig. 16 auf­ gezeichneten Kennfeldzuständen abweichen, erfolgen Korrekturen der Modifizier­ faktoren M1(T), M2(AFR), M3(EGR) und M4 (Zündzeitpunktsvorverlegung). Die Kor­ rektur für M1(T) ist in Fig. 17 gezeigt. Da die NOx Absorptionskapazität des Auf­ fanggefäßes einen maximalen Wert bei einer optimalen Temperatur T0 erreicht, die bei einem Ausführungsbeispiel 350°C ist, erfolgt, wie gezeigt, eine Korrektur, die die NOx-Kapazität des Auffanggefäßes verringert, wenn dessen Temperatur T über die optimale Temperatur T0 ansteigt oder darunter abfällt.If the current operating conditions of the vehicle deviate from the map states shown in FIG. 16, corrections are made to the modifying factors M 1 (T), M 2 (AFR), M 3 (EGR) and M 4 (advance ignition timing). The correction for M 1 (T) is shown in FIG. 17. As shown, since the NO x absorption capacity of the collection vessel reaches a maximum value at an optimal temperature T 0 , which is 350 ° C. in one embodiment, a correction is made which reduces the NO x capacity of the collection vessel when its temperature T rises above the optimum temperature T 0 or falls below it.

Die Fig. 18a-18c zeigen Korrekturen der Modifizierfaktoren M2, M3 und M4. Diese Korrekturen werden angewendet, wenn die Istwerte des Luft- Kraftstoffmischungsverhältnisses, der zurückgeführten Abgasmenge und der Vor­ verlegung des Zündzeitpunkts sich von den im Kennfeld von Fig. 15 gespeicher­ ten Werten unterscheiden. FIGS. 18a-18c show the corrections modifiers M 2, M 3 and M 4. These corrections are applied when the actual values of the air-fuel mixture ratio, the amount of exhaust gas returned and the advance of the ignition timing differ from the values stored in the map of FIG. 15.

Die Fig. 19 zeigt das Flussdiagramm zur Ermittlung der Grundfüllzeit des Auffang­ gefäßes 34, das heißt, wenn die Zeit zum Spülen des Auffanggefäßes 34 gekom­ men ist. Wenn, wie in Block 120 ermittelt, ein Spülvorgang vervollständigt wurde und der Motor im Mager-Betrieb läuft, wie Block 122 feststellt, wird das Auffangge­ fäß gefüllt, wie Block 124 andeutet. Die Füllzeit beruht auf einer Abschätzung der Abnahme der NOx-Speicherkapazität Rij mit einer geeigneten Modifikation für das Luft-Krafstoffmischungsverhältnis, für die Abgasrückführmenge EGR, die Vorverle­ gung des Zündzeitpunkts und die Temperatur des Auffanggefäßes. Im Block 126 wird die Motordrehzahl und die Last ausgelesen und darauf im Block 128 aus einer die Drehzahl und die Last als Eingangsindizes verwendenden Verweistabelle eine Grundfüllrate Rij ermittelt (Fig. 15). Die Auffanggefäßtemperatur, das Luft- Krafstoffmischungsverhältnis des Motors, die zurückgeführte Abgasmenge, die Zündzeitpunktvorverlegung sowie die Zeit tk werden im Block 130 ermittelt (Fig. 16a-16d) und im Block 132 zur Berechnung einer zeitlich gewichteten Summe RSM verwendet, die auf der in einem gegebenen Drehzahl-Lastbereich verbrachten Zeitdauer beruht. Wenn sich RSM 100% nähert, wird ein Spülvorgang festgelegt, wie durch die Blöcke 134 und 136 angegeben ist. Andernfalls geht der Füllprozess des Auffanggefäßes im Block 122 weiter. Die in Fig. 19 ermittelte Füllzeit ist die Grundfüllzeit, und diese wird sich verändern wenn das Auffanggefäß verschwefelt ist oder eine thermische Beschädigung erfuhr. Jedoch wird mit den weiter oben be­ schriebenen Prozeduren (Fig. 7a, 8 und 11), wo die optimale Füllzeit durch ei­ nen Zittervorgang bestimmt wurde die Notwendigkeit eines Entschwefelungs­ vorgangs festgestellt und außerdem ob eine thermische Beschädigung des Auf­ fanggefäßes eingetreten ist. Fig. 19 shows the flowchart for determining the basic filling time of the collecting vessel 34 , that is, when the time for rinsing the collecting vessel 34 has come. If, as determined in block 120 , a flushing process has been completed and the engine is running in lean mode, as determined by block 122 , the collecting vessel is filled, as indicated by block 124 . The filling time is based on an estimate of the decrease in the NO x storage capacity R ij with a suitable modification for the air / fuel mixture ratio, for the exhaust gas recirculation quantity EGR, the advance of the ignition point and the temperature of the collecting vessel. The engine speed and the load are read out in block 126 and a basic fill rate R ij is then determined in block 128 from a reference table using the speed and the load as input indices ( FIG. 15). The collection vessel temperature, the air / fuel mixture ratio of the engine, the amount of exhaust gas returned, the advance ignition timing and the time t k are determined in block 130 ( FIGS. 16a-16d) and used in block 132 to calculate a time-weighted sum RSM, which is based on the in a given speed-load range time period based. When RSM approaches 100%, a purge is determined as indicated by blocks 134 and 136 . Otherwise, the filling process of the collecting vessel continues in block 122 . The filling time determined in FIG. 19 is the basic filling time, and this will change if the collecting vessel is sulphured or has undergone thermal damage. However, with the procedures described above ( FIGS. 7a, 8 and 11), where the optimal filling time has been determined by a trembling process, the need for a desulfurization process is determined and also whether thermal damage to the collecting vessel has occurred.

Der festgesetzte Wert für die Spülzeit tp muss einen Bestandteil tposc für die Sauer­ stoffspülung und tpNOx für die NOx-Spülung enthalten. Deshalb ist tP = tPosc + tPNOx. Die Steuer/Regeleinheit 10 enthält eine Verweistabelle, die den Wert von tPosc zur Verfügung stellt, der stark von der Temperatur abhängt. Für ein Auffanggefäß, das Ceroxid enthält, gehorcht tPosc der Arrheniusschen Gleichung. TPosc = Cexp(-E/kT), wobei C eine Konstante ist, die von Art und Zustand des Auffanggefäßes abhängt, E eine Aktivierenergie und T die absolute Temperatur sind.The set value for the purge time t p must contain a component t posc for the oxygen purge and t pNOx for the NO x purge. Therefore, t P = t Posc + t PNOx . The control unit 10 contains a reference table which provides the value of t Posc , which is strongly dependent on the temperature. For a receptacle containing cerium oxide, t Posc obeys the Arrhenius equation. T Posc = C exp (-E / kT), where C is a constant that depends on the type and condition of the collecting vessel, E is an activation energy and T is the absolute temperature.

Obwohl in der vorangehenden Beschreibung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben wurde, werden die einschlägigen Fachleute ohne weiteres erkennen, dass Merkmale der Erfindung in verschiedener Weise, ohne vom Umfang der beiliegenden Patentansprüche abzuweichen, verändert wer­ den können.Although a preferred embodiment in the foregoing description  the invention has been described in detail, the relevant experts readily recognize that features of the invention in different ways, who deviates from the scope of the attached claims, changes that can.

Claims (10)

1. Verfahren zur Regelung des Spülvorgangs einer NOx-Menge, die zuvor in ei­ nem Mager-NOx-Auffanggefäß aufgefangen worden ist, das Bestandteil eines Abgasreinigungssystems eines Verbrennungsmotors ist, welches einen Fühler enthält, der zur Erzeugung eines die Sauerstoffkonzentration in dem durch das Auffanggefäß vom Motor strömenden Abgas angebenden Signals einge­ richtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
Ermitteln der zuvor in dem Auffanggefäß eingelagerten Sauerstoffmenge auf der Basis der Spitzenamplitude des Signals vom Sauerstofffühler, das wäh­ rend eines ersten Spülvorgangs des Auffanggefäßes erzeugt wurde;
Spülen von NOx aus dem Auffanggefäß mit einer Frequenz, die zu der im Auffanggefäß eingelagerten NOx Menge invers ist, und Ausführen eines Ent­ schwefelungsvorgangs des Auffanggefäßes zur Wiederherstellung der Kapa­ zität des Auffanggefäßes, wenn die Spülzeit kürzer als eine vorbestimmte mi­ nimale Spülzeit ist.
1. A method for controlling the purging of an amount of NO x , which has previously been collected in a lean NO x collecting vessel, which is part of an exhaust gas purification system of an internal combustion engine, which contains a sensor which is used to generate an oxygen concentration in the the collecting vessel from the engine flowing exhaust gas signal is set up, characterized in that the method comprises:
Determining the amount of oxygen previously stored in the collecting vessel on the basis of the peak amplitude of the signal from the oxygen sensor, which was generated during a first purging process of the collecting vessel;
Flushing NO x from the receptacle at a frequency inverse to the amount of NO x stored in the receptacle, and performing a desulfurization operation of the receptacle to restore the capacity of the receptacle when the purge time is shorter than a predetermined minimum purge time.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschlech­ terung des Auffanggefäßes angezeigt ist, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Entschwefelungsvorgängen des Auffanggefäßes ausgeführt werden, ohne dass sich die Spülzeit verlängert.2. The method according to claim 1, characterized in that a deterioration tion of the collecting vessel is displayed when a predetermined number of Desulfurization operations of the collecting vessel can be carried out without that the rinsing time is extended. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass es weiter enthält:
Erzeugung eines Spülabgleichmultiplikators abhängig von der Kapazität des Auffanggefäßes;
Abgleichen der Füllzeit als Funktion des Multiplikators, um damit eine Spei­ cherung einer NOx-Menge zu erreichen, die ausreicht, das Auffanggefäß bis zu einem vorbestimmten Bruchteil seiner Kapazität aufzufüllen.
3. The method according to claim 2, characterized in that it further contains:
Generation of a rinse adjustment multiplier depending on the capacity of the collecting vessel;
Adjusting the filling time as a function of the multiplier, in order to achieve a storage of an amount of NO x which is sufficient to fill the collecting vessel up to a predetermined fraction of its capacity.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangswert der Füllzeit des Auffanggefäßes aus einer Verweistabelle als Funktion der Motordrehzahl und der Last ermittelt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that an initial value the filling time of the collecting vessel from a reference table as a function of Engine speed and the load is determined. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangswert der Füllzeit des Auffanggefäßes aus einer Verweistabelle als Funktion einer Luftmassenströmungsrate ermittelt wird.5. The method according to claim 3, characterized in that an initial value the filling time of the collecting vessel from a reference table as a function of Air mass flow rate is determined. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangswert der Füllzeit des Auffanggefäßes eine inverse Potenz des Produkts aus Mo­ torlast und Motordrehzahl ist.6. The method according to claim 3, characterized in that an initial value the filling time of the collecting vessel an inverse power of the product from Mo gate load and engine speed. 7. Verfahren zum Füllen und Spülen eines Mager-NOx-Auffanggefäßes, das im Abgasweg eines Verbrennungsmotors stromaufwärts eines Sauerstofffühlers so liegt, dass das Auffanggefäß während einer Füllzeit im wesentlichen bis zu seiner Kapazität gefüllt und während einer darauf folgenden Spülzeit im we­ sentlichen geleert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf­ weist:
Durch zeitliche Integration der einer Kennwerttabelle entnommenen Füllrate, mit der sich das Auffanggefäß füllt wird eine Information abgeleitet, ob das Auffanggefäß bis zu einem vorbestimmten Bruchteil seiner Kapazität mit NOx gefüllt worden ist;
ein Spülvorgang wird ausgeführt, bei dem die Stärke des Spülvorgangs gera­ de dazu ausreicht, das im Auffanggefäß eingelagerte NOx auszuspülen, in­ dem das Ausgangssignal des Sauerstofffühlers unter Verwendung einer Zeit- und spannungsabhängigen Sauerstofffühlermetrik überwacht und die Spülzeit kontinuierlich auf ihren optimalen Wert so abgeglichen wird, dass die Spül­ stärke zum Ausspülen des NOx aus dem Auffanggefäß gerade ausreicht;
kontinuierlich wird die Spülzeit mit einer Referenzspülzeit verglichen, die der eines verschlechterten Auffanggefäßes entspricht, und wenn die Referenz­ spülzeit überschritten wird, werden ein oder mehrere Entschwefelungsvor­ gänge eingeleitet;
die optimale Spülzeit wird nach der Entschwefelung mit der Referenzspülzeit verglichen, und
wenn die Spülzeit dann nicht wieder einen Wert länger als die Referenzspül­ zeit annimmt, wird eine Verschlechterung des Auffanggefäßes angezeigt.
7. A method for filling and purging a lean NO x collecting vessel, which lies in the exhaust gas path of an internal combustion engine upstream of an oxygen sensor, so that the collecting vessel is essentially filled to its capacity during a filling time and is essentially emptied during a subsequent purging time , characterized in that the method comprises:
By temporally integrating the filling rate taken from a characteristic value table with which the collecting vessel fills, information is derived as to whether the collecting vessel has been filled with NO x up to a predetermined fraction of its capacity;
a purging process is carried out in which the strength of the purging process is just sufficient to purge the NO x stored in the collecting vessel, in which the output signal of the oxygen sensor is monitored using a time and voltage-dependent oxygen sensor metric and the purging time is continuously adjusted to its optimum value that the flushing strength is just sufficient to flush the NO x out of the collecting vessel;
the rinsing time is continuously compared with a reference rinsing time which corresponds to that of a deteriorated collecting vessel, and if the reference rinsing time is exceeded, one or more desulfurization processes are initiated;
the optimum rinsing time is compared with the reference rinsing time after desulfurization, and
if the rinsing time does not return to a value longer than the reference rinsing time, a deterioration of the collecting vessel is indicated.
8. System zur Regelung des Spülvorgangs eines im Abgasweg eines Verbren­ nungsmotors liegenden Mager-NOx-Auffanggefäßes, dadurch gekennzeich­ net, dass das System aufweist:
einen Sauerstofffühler, der auf das durch das Auffanggefäß strömende Abgas anspricht;
ein Steuer/Regelmodul, das dazu programmiert ist, die Menge des im Auf­ fanggefäß eingelagerten NOx auf der Grundlage einer Spitzenamplitude der vom Sauerstofffühler abgeleiteten Spannung während eines Spülvorgangs des Auffangefäßes zu ermitteln, wobei das Steuer/Regelmodul weiterhin dazu programmiert ist, das Auffanggefäß von NOx mit einer Frequenz zu spülen, die in inverser Beziehung zur Menge des im Auffanggefäß eingelagerten NOx steht und einen Entschwefelungsvorgang des Auffanggefäßes zur Wieder­ herstellung seiner Kapazität durchzuführen, wenn die Spülzeit kürzer als eine vorbestimmte minimale Spülzeit ist.
8. System for controlling the purging process of a lean NO x collecting vessel located in the exhaust gas path of an internal combustion engine, characterized in that the system comprises:
an oxygen sensor responsive to the exhaust gas flowing through the receiver;
a control module that is programmed to determine the amount of NO x stored in the collection vessel based on a peak amplitude of the voltage derived from the oxygen sensor during a purging operation of the collection vessel, the control module being further programmed to remove the collection vessel from To purge NO x at a frequency inversely related to the amount of NO x stored in the receptacle and to desulfurize the receptacle to restore its capacity when the purge time is shorter than a predetermined minimum purge time.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steu­ er/Regelmodul weiterhin dazu programmiert ist, eine Verschlechterung des Auffanggefäßes anzuzeigen, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Entschwe­ felungsvorgängen des Auffanggefäßes ausgeführt wurde, ohne dass sich die Spülzeit verlängert hat.9. System according to claim 8, characterized in that the tax he / control module is still programmed to worsen the Display receptacle when a predetermined number of deviations was carried out without the Rinsing time has extended. 10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steu­ er/Regelmodul weiterhin dazu programmiert ist, einen Spülzeitabgleichmulti­ plikator abhängig von der Kapazität des Auffanggefäßes zu erzeugen und die Füllzeit als Funktion des Multiplikators abzugleichen, um die Einlagerung einer ausreichenden NOx-Menge zum Füllen des Auffanggefäßes bis zu einem vor­ bestimmten Bruchteil seiner Kapazität zu erzielen.10. System according to claim 9, characterized in that the STEU he / control module is further programmed to generate a Spülzeitabgleichmulti Multiplier depending on the capacity of the collecting vessel and to compare the fill time as a function of the multiplier to the incorporation of a sufficient amount of NO x to fill the receptacle up to a certain fraction of its capacity.
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