DE10032560A1 - Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysator - Google Patents
Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-SpeicherkatalysatorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO¶x¶-Speicherkatalysator, wobei wenigstens ein Gassensor stromab des NO¶x¶-Speicherkatalysators angeordnet ist, und bei dem nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit eine Mindesttemperatur am NO¶x¶-Speicherkatalysator und ein fetter Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine mit lambda < 1 durch eine zumindest temporäre Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass DOLLAR A (a) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer ersten Phase (t¶1¶) nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit und beim Vorliegen der Mindesttemperatur zunächst so lange unter einem mageren Arbeitsmodus mit lambda > 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein erster Schwellenwert (S¶m¶) für Lambda erreicht wird, DOLLAR A (b) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer zweiten Phase (t¶2¶) nach Erreichen des ersten Schwellenwertes (S¶m¶) im fetten Arbeitsmodus mit lambda < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein zweiter Schwellenwert (S¶f¶) für Lambda erreicht und eine vorgebbare Verzögerungsdauer (DELTAt) nach dem Erreichen des zweiten Schwellenwertes (S¶f¶) verstrichen ist und DOLLAR A (c) die erste Phase (t¶1¶) und nachfolgend die zweite Phase (t¶2¶) so lange wiederholt werden, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens
einem einer Brennkraftmaschine nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren zur Entschwefelung von NOx-Speicherkatalysatoren sind bekannt. Dabei
müssen während der Entschwefelung sogenannte Regenerationsparameter, wie eine
Mindesttemperatur am NOx-Speicherkatalysator und ein Arbeitsmodus der
Verbrennungskraftmaschine, mit λ ≦ 1 eingestellt werden.
Unter einem Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine mit λ < 1 (fette Atmosphäre)
überwiegt ein Anteil reduzierender Gaskomponenten, wie CO, HC oder H2, einen Anteil
von Sauerstoff am Abgas. Bei λ < 1 (magere Atmosphäre) ist die
Sauerstoffkonzentration dominierend und die NOx-Reduktion wird behindert. Daneben
wird während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine in magerer Atmosphäre
durch eine Verbrennung wechselnder Schwefelanteile im Kraftstoffgemisch SO2
gebildet. Dieses wird ebenso wie das NOx in magerer Atmosphäre von dem NOx-
Speicherkatalysator absorbiert. Die SO2-Absorption verringert eine NOx-
Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators.
Es ist daher bekannt, die Entschwefelung in wiederkehrenden Zyklen zu initiieren, wobei
eine Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit anhand eines vorgebbaren
Verschwefelungsgrades des NOX-Speicherkatalysators festgelegt werden kann. Ein
solcher Verschwefelungsgrad lässt sich beispielsweise anhand eines NOx-Umsatzes
bestimmen, bei dem ein Quotient aus einer Konzentration von NOx vor dem NOx-
Speicherkatalysator und nach dem NOx-Speicherkatalysator gebildet wird. Nach
Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit werden dann geeignete Maßnahmen
ergriffen, beispielsweise eine Spätzündung oder eine Nacheinspritzung, um die
Regenerationsparameter einzustellen.
Eine Entschwefelungszeit ist dabei einerseits abhängig von der Höhe der Temperatur,
die selbstverständlich auch über einer Mindesttemperatur liegen kann, und andererseits
von einer Lage des Lambdawertes. Bei steigenden Temperaturen und/oder sinkenden
Lambdawerten verkürzt sich die Entschwefelungszeit. Allerdings wird bei sehr niedrigen
Lambdawerten überwiegend H2S gebildet, während bei Lambdawerten knapp unter 1
überwiegend SO2 entsteht. Eine Bildung von H2S sollte nach Möglichkeit unterdrückt
werden, da dieses geruchsintensiv ist. Zudem ist ein vollständiger Umsatz der
reduzierenden Gaskomponenten bei sehr niedrigen Lambdawerten nicht mehr möglich,
so dass ein Schadstoffdurchbruch nicht vermieden werden kann.
Die SO2-Bildung ist kinetisch gegenüber der H2S-Bildung bevorzugt, solange noch
Sauerstoff im NOx-Speicherkatalysator zur Schwefeloxidbildung vorliegt. Es ist daher
bekannt, die Bitdung von H2S durch eine periodische Beaufschlagung des NOx-
Speicherkatalysators mit magerem und fettem Abgas zu unterdrücken. So beschreibt
beispielsweise die DE 198 27 195 ein zeitgesteuertes Verfahren, welches durch
kennfeldgestützte Bestimmung der Mager- und Fett-Intervalldauer die Durchströmung
des NOx-Speicherkatalysators mit magerem und fettem Abgas festlegt.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass der Katalysatorzustand
(zum Beispiel Edelmetallaktivität sowie Alterungszustand der NOx- und/oder O2-
Speicherkomponenten) und Emissionsstreuungen stromauf des NOx-
Speicherkatalysators keinen Einfluss auf den Wechsel zwischen magerem und fettem
Abgas haben. Durch das Fehlen einer Regelung ist ein Risiko gegeben, dass die
Kennfelder einer Zeitsteuerung zu unerwünschter Nebenproduktbildung oder zu einer
suboptimalen Entschwefelungstiefe führen kann:
- - Wird die Zeitsteuerung auf ein frisches Katalysatorsystem abgestimmt, so ist bei gealterten Katalysatoren mit wesentlich reduzierter Sauerstoffspeicherfähigkeit bereits kurz nach Beginn der Fett-Beaufschlagung des NOx-Speicherkatalysators mit einem zumindest nahezu vollständigen Verbrauch des im Katalysator eingelagerten Sauerstoffs zu rechnen. Bei Fortdauer der Fett-Beaufschlagung wird der Schwefelaustrag in Form von H2S fortgesetzt, was jedoch wegen der Geruchsbelästigung und Toxizität unerwünscht ist.
- - Wird die Zeitsteuerung hingegen auf ein gealtertes System abgestimmt, so ist am Ende der Fettphase der frische NOX-Speicherkatalysator noch nicht sauerstofffrei. Ein weitgehender Austrag, insbesondere des im Inneren des Washcoats gespeicherten Schwefels, ist jedoch nur bei mindestens kurzzeitig, zumindest nahezu vollständig sauerstofffreiem Speicherkatalysator möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine H2S-Bildung bei frischen als auch
bei gealterten Katalysatoren auf sehr niedrige Grenzwerte zu beschränken. Gleichzeitig
soll durch die Entschwefelung die NOx-Speicheraktivität zumindest nahezu vollständig
auf den Stand eines schwefelfreien Katalysatorsystems wiederhergestellt werden, so
dass von einem zumindest nahezu vollständigen Schwefelaustrag ausgegangen werden
kann. Weiterhin soll eine Dauer der Entschwefelung möglichst kurz gehalten werden,
um zusätzlich Verbrauchsvorteile zu erzielen.
Die obenstehend beschriebenen Nachteile können durch eine Regelung der
Zeitintervalle der Mager- und Fettbeaufschlagung in Abhängigkeit vom
Katalysatorzustand vermieden werden. Da der Katalysatorzustand nicht direkt überwacht
werden kann, wird der Lambdawert des Abgases, bevorzugt stromab des NOx-
Speicherkatalysators, mittels eines Gassensors gemessen und in die Regelung der
Zeitintervalle der Mager- und Fettbeaufschlagung einbezogen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Entschwefelung mit den
im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass
- a) die Verbrennungskraftmaschine in einer ersten Phase nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit und beim Vorliegen der Mindesttemperatur zunächst so lange unter einem mageren Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor ein erster Schwellenwert für Lambda erreicht wird,
- b) die Verbrennungskraftmaschine in einer zweiten Phase nach Erreichen des ersten Schwellenwertes im fetten Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor ein zweiter Schwellenwert für Lambda erreicht und eine vorgebbare Verzögerungsdauer nach dem Erreichen des zweiten Schwellenwertes verstrichen ist und
- c) die erste Phase und nachfolgend die zweite Phase so lange wiederholt werden, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird,
kann die Entschwefelung mit sehr kurzen Entschwefelungszeiten und unter Bildung von
weitestgehend nur SO2
vollzogen werden. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, dass während der Entschwefelung eine Edelmetalldesaktivierung durch
Sulfitbildung wesentlich geringer gehalten werden kann als bei einer Entschwefelung
nach einem herkömmlichen Verfahren.
Weiterhin ist bevorzugt, die Verzögerungsdauer in Abhängigkeit von einem
Abgasmassenstrom, einem Lambdawert stromauf des NOx-Speicherkatalysators, einer
Katalysatortemperatur, einer gespeicherten Sauerstoffmasse und einer NOX-
Speicherfähigkeit zu bestimmen. Die angegebenen Parameter können in beliebiger
Weise kombiniert werden und erlauben eine Optimierung des
Entschwefelungsvorganges. Aufgrund der im Allgemeinen sehr kurzen Verlängerung
des fetten Arbeitsmodus kann eine Bildung H2S noch in ausreichendem Maße
unterdrückt werden. Durch die Verlängerung wird jedoch eine Tiefenwirkung des
Entschwefelungsvorganges forciert, so dass eine Entschwefelung auch in
oberflächenfemen Schichten der Speicherkomponente des NOx-Speicherkatalysators in
einem ausreichenden Maße sichergestellt werden kann.
Es hat sich steuerungstechnisch als vorteilhaft erwiesen, für die Verzögerungsdauer
feste Zeitbereiche vorzugeben, um eine Über- beziehungsweise Untersteuerung zu
vermeiden. Der Zeitbereich kann derart gewählt werden, dass die Verzögerungsdauer
im Bereich von 20 bis 10000 ms, insbesondere 100 bis 1000 ms, liegt. Eine
Feinabstimmung erfolgt dann entsprechend der vorab genannten Parameter. Liegt
beispielsweise die gespeicherte Sauerstoffmasse noch auf einem relativ hohen Niveau,
so wird die Verzögerungsdauer erhöht. In gleicher Richtung kann die Vorgabe der
Verzögerungsdauer mit sinkendem Abgasmassenstrom und sinkendem Lambdawert
stromauf des NOx-Speicherkatalysators erfolgen. Eine genaue Abstimmung des
Einflusses der einzelnen Parameter hat selbstverständlich in Abhängigkeit von den
fahrzeugspezifischen Gegebenheiten zu erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die
Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine derart eingestellt, dass sie einen frei
applizierbaren Sollwert für Lambda vor dem NOX-Speicherkatalysator gewähren. Der
Sollwert wird dabei als ein Kompromiss zwischen einer kurzen Entschwefelungszeit und
einem geringen Übersteuern über die Schwellenwerte gewählt.
Ferner ist bevorzugt, in jedem neuen Zyklus der Entschwefelung (erste und zweite
Phase) die Sollwerte und/oder die Schwellenwerte neu festzulegen. Diese können dann
in Abhängigkeit von einer aktuell gespeicherten Schwefelmasse, einer Schwefelmasse
zu Beginn der Entschwefelung, der Katalysatortemperatur oder einer Dauer der ersten
und zweiten Phase variiert werden. Denkbar ist weiterhin, während der Entschwefelung
die Temperatur zu variieren. Durch die gezeigten Maßnahmen kann die Entschwefelung
wesentlich dynamischer an den aktuellen Katalysatorzustand angepasst werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in
den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung eines Katalysatorsystems in einem Abgaskanal
einer Verbrennungskraftmaschine und
Fig. 2 einen Verlauf von Lambda vor und hinter einem NOx-
Speicherkatalysator während einer Entschwefelung.
In der Fig. 1 ist in schematischer Weise eine Anordnung eines Katalysatorsystems 10
in einem Abgaskanal 12 einer Verbrennungskraftmaschine 14 dargestellt. Das
Katalysatorsystem 10 umfasst einen NOX-Speicherkatalysator 16 und einen
Vorkatalysator 18 sowie diverse Temperatursensoren 22. Weiterhin befinden sich
Gassensoren 19, 20, 21 in dem Abgaskanal 12, die zur Erfassung wenigstens einer
Gaskomponente eines Abgases der Verbrennungskraftmaschine dienen und ein Signal
entsprechend einem Gehalt der Gaskomponente am Abgas bereitstellen. Solche
Gassensoren 19, 20, 21 sind bekannt und können beispielsweise NOx-Sensoren oder
Lambdasonden sein.
Ein Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine 14 kann mittels eines
Motorsteuergerätes 24 geregelt werden. Wird beispielsweise ein Arbeitsmodus mit λ < 1
(fette Atmosphäre) gewünscht, so muss eine Sauerstoffkonzentration in einem Saugrohr
26 vor einer Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches gesenkt werden. Damit
erhöhen sich die Anteile reduzierender Gaskomponenten im Abgas im Vergleich zu
einem Anteil an Sauerstoff. Beispielsweise kann ein solcher Arbeitsmodus durch eine
Reduzierung eines Volumenstroms angesaugter Luft mittels einer Drosselklappe 28 und
durch gleichzeitige Zuführung sauerstoffarmen Abgases über ein Abgasrückflussventil
30 erfolgen.
In einem Arbeitsmodus mit λ < 1 (magere Atmosphäre) wird neben NOX auch SO2 im
NOx-Speicherkatalysator 16 absorbiert, während die geringen Anteile reduzierender
Gaskomponenten zumindest bei niedrigen Raumgeschwindigkeiten fast vollständig im
Vorkatalysator 18 umgesetzt werden. In Abhängigkeit von einer NOx-Speicherkapazität
und einer Desorptionstemperatur des NOx-Speicherkatalysators 16 muss die
Verbrennungskraftmaschine 14 zur Regeneration mit λ ≦ 1 betrieben werden. In einem
solchen Arbeitsmodus wird das zuvor absorbierte NOx an einer katalytisch aktiven
Oberfläche des NOx-Speicherkatalysators 16 reduziert.
Ebenfalls absorbiertes SO2 wird in Form von Sulfat in dem NOx-Speicherkatalysator 16
eingelagert, wobei allerdings eine Reversibilität dieses Einlagerungsprozesses im
Gegensatz zu der Einlagerung von NOx wesentlich höhere Temperaturen erfordert.
Somit muss zur Entschwefelung eine Mindestentschwefelungstemperatur und ein
Lambdawert ≦ 1 vorliegen (Regenerationsparameter).
Eine Entschwefelungsnotwendigkeit ergibt sich aus einer Effizienz des NOx-
Speicherkatalysators 16 für eine Konvertierungsreaktion von NOx. Die Erfassung der.
Effizienz kann mit Hilfe des Gassensors 21 erfolgen, der eine NOx-Konzentration hinter
dem NOx-Speicherkatalysator 16 misst. Aufgrund von Erfahrungswerten oder über eine
Messung der NOx-Konzentration vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 - beispielsweise
mit mindestens einem der Gassensoren 19, 20 - kann auf diese Weise ein
Verschwefelungsgrad und damit die Effizienz bestimmt werden. Über die
Temperatursensoren 22 lässt sich eine aktuelle Temperatur (Katalysatortemperatur) am
NOx-Speicherkatalysator 16 erfassen, während der aktuelle Lambdawert vor dem NOx-
Speicherkatalysator 16 wiederum über zumindest einen der Gassensoren 19 und/oder
20 bestimmbar ist.
Eine Entschwefelungszeit ist abhängig von der Temperatur am NOX-Speicherkatalysator
16 und der Lage des Lambdawertes. Mit steigender Temperatur und sinkendem
Lambdawert nimmt die Entschwefelungszeit ab. Die Temperatur kann dabei deutlich
über der Mindesttemperatur liegen und kann entsprechend einem Temperaturmodell
auch während der Entschwefelung geändert werden.
Bei sehr niedrigen Lambdawerten führt die Entschwefelung überwiegend zu H2S,
während bei Lambdawerten knapp unter 1 überwiegend SO2 gebildet wird. Da H2S
geruchsintensiv ist, soll dessen Bildung im erfindungsgemäßen Verfahren
weitestgehend unterdrückt werden. Weiterhin ist nachteilig, dass bei sehr niedrigen
Lambdawerten eine vollständige Umsetzung der reduzierenden Gaskomponenten nicht
mehr möglich ist und somit sogenannte Schadstoffdurchbrüche auftreten. Da die H2S-
Bildung kinetisch gehemmt ist gegenüber der SO2-Bildung, kann über einen
periodischen Wechsel des Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine die H2S-
Bildung zurückgedrängt werden.
In der Fig. 2 ist beispielhaft ein Verlauf eines Lambdawertes vor und hinter dem NOx-
Speicherkatalysator 16 dargestellt. Der Verlauf des Lambdawertes vor dem NOx-
Speicherkatalysator 16 (durchgezogene Linie) kann mittels des Gassensors 20 erfasst
werden, während der Gassensor 21 einen Verlauf des Lambdawertes hinter dem NOx-
Speicherkatalysator 16 wiedergibt (gestrichelte Linie). Wenn zu einem Zeitpunkt T0 die
Entschwefelungsnotwendigkeit festgestellt wird und beispielsweise noch nicht die
Mindesttemperatur erreicht wurde, so kann in einer Aufheizphase t0 durch eine
zumindest temporäre Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der
Verbrennungskraftmaschine 14 eine Abgastemperatur erhöht werden. Dazu wird die
üblicherweise zur Minderung eines Kraftstoffverbrauchs in dem mageren Arbeitsmodus
betriebene Verbrennungskraftmaschine 14 auf einen Arbeitsmodus mit λ = 1 eingestellt,
da das Abgas hier eine höhere Temperatur aufweist. Ein solches Vorgehen ist bekannt
und soll hier nicht näher erläutert werden.
Nach Erreichen der Mindesttemperatur zu einem Zeitpunkt T1 wird während der Phase
t1 die Verbrennungskraftmaschine 14 derart geregelt, dass sich vor dem NOx-
Speicherkatalysator 16 ein Lambdawert entsprechend einem vorgebbaren Sollwert Wm
einstellt. Der Sollwert Wm sollte dabei in einem Lambdabereich von 1,01 bis 4,00,
bevorzugt 1,02 bis 1,7, insbesondere 1,03 bis 1,1, liegen.
Eine Änderung des Lambdawertes hinter dem NOX-Speicherkatalysator 16 findet
zeitverzögert statt. Dabei basiert diese Zeitverzögerung nicht nur auf einem Totvolumen
des NOx-Speicherkatalysators 16, sondern ist auch abhängig von einer Aus- und
Einlagerung des Sauerstoffs in den NOX-Speicherkatalysator 16. In einem Bereich 40
steigt dabei der Lambdawert hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 steil an, wobei eine
Steilheit des Anstiegs durch die Höhe des Sollwertes Wm bestimmbar ist. Je höher Wm
liegt, um so steiler steigt der Bereich 40 an. Ab einem Zeitpunkt T2 erreicht der
Lambdawert hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 einen ersten Schwellenwert Sm,
woraufhin die Verbrennungskraftmaschine 14 auf den fetten Arbeitsmodus eingestellt
wird. Dabei wird wiederum ein Sollwert Wf für Lambda vor dem NOx-Speicherkatalysator
16 festgelegt. Der Sollwert Wf liegt in einem Bereich von λ = 0,995 bis 0,65, bevorzugt
0,99 bis 0,75, insbesondere 0,98 bis 0,85.
Nach dem Wechsel des Arbeitsmodus ab dem Zeitpunkt T2 wird der NOx-
Speicherkatalysator 16 für eine Phase t2 mit der fetten Atmosphäre entsprechend dem
Sollwert Wf beaufschlagt. Kurz nach dem Erreichen des Schwellenwertes Sm steigt der
Lambdawert in einem Bereich 42 noch kurzfristig an, da sich der Wechsel des
Arbeitsmodus nur zeitverzögert hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 einstellt. In
einem Bereich 44 fällt der Lambdawert hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 steil ab
bis zu einem Lambdawert = 1 (Bereich 46). Dabei verharrt der Wert nahe λ = 1 in dem
Bereich 46 so lange, bis ab einem Zeitpunkt T3 der im NOx-Speicherkatalysator 16
gespeicherte Sauerstoff und das zumindest teilweise zeitlich überlappend freigesetzte
SOx soweit reduziert sind, dass das Lambdasignal allmählich in Richtung des Sollwertes
Wf abdriftet (Bereich 50).
Der Schwellenwert Sf liegt dabei bevorzugt bei λ = 0,998 bis 0,95, ist dabei jedoch stets
größer als der Sollwert Wf für den fetten Arbeitsmodus. Beim Erreichen oder
Unterschreiten des zweiten Schwellenwertes Sf erfolgt nicht unmittelbar ein Wechsel in
den Magerbetrieb (Zeitpunkt T4), sondern der fette Arbeitsmodus wird für eine
vorgebbare Verzögerungsdauer Δt noch aufrechterhalten. Die Verzögerungsdauer Δt
liegt dabei im Zeitbereich von 100 bis 1000 ms, insbesondere 100 bis 1000 ms. Eine
Feinabstimmung der Verzögerungsdauer Δt erfolgt in Abhängigkeit vom
Abgasmassenstrom, einem Lambdawert stromauf des NOx-Speicherkatalysators 16,
einer Katalysatortemperatur, einer gespeicherten Sauerstoffmasse und einer aktuellen
NOx-Speicherfähigkeit.
Wenn die Verzögerungsdauer Δt verstrichen ist (Zeitpunkt T5), wird die
Verbrennungskraftmaschine 14 erneut unter magerer Atmosphäre betrieben, und zwar
entsprechend dem Sollwert Wm. Volumenbedingt fällt in einem Bereich 52 der
Lambdawert hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 noch für kurze Zeit, um dann
anschließend in einem Bereich 54 wieder anzusteigen. Eine Steilheit des Anstiegs im
Bereich 54 wird dabei nicht nur durch die Lage des Sollwertes Wm bestimmt, sondern
auch durch eine zusätzliche Sauerstoffeinlagerung in den NOx-Speicherkatalysator 16.
Ab einem Zeitpunkt T6 ist eine Sauerstoffspeicherfähigkeit erschöpft und daher steigt
der Lambdawert in dem sich anschließenden Bereich 58 steiler an.
Wenn der Schwellenwert Sm erreicht wird (Zeitpunkt T7), wird dann wieder die Phase t2
eingeleitet, das heißt ein Wechsel in fette Atmosphäre initiiert. Phase t1 und Phase t2
wiederholen sich so oft, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird und
dann die Verbrennungskraftmaschine 14 wieder in einem Normalbetrieb geschaltet wird.
10
Katalysatorsystem
12
Abgaskanal
14
Verbrennungskraftmaschine
16
NOx
-Speicherkatalysator
18
Vorkatalysator
19
Gassensor
20
Gassensor
21
Gassensor
22
Temperatursensoren
24
Motorsteuergerät
26
Saugrohr
28
Drosselklappe
30
Abgasrückflussventil
40
,
42
,
44
,
46
,
50
,
52
,
54
,
58
ausgewählte Bereiche des Verlaufs des Lambdasignals
hinter dem NOx
-Speicherkatalysator
Wm
Wm
;magerer Sollwert
Wf
Wf
;fetter Sollwert
Sm
Sm
;magerer Schwellenwert
Sf
Sf
;fetter Schwellenwert
Ti
Ti
Zeitpunkte
tj
tj
;Zeitspannen
λ Lambdawert
Δt Verzögerungsdauer
λ Lambdawert
Δt Verzögerungsdauer
Claims (10)
1. Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer
Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysator, wobei
wenigstens ein Gassensor stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist,
und bei dem nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit eine
Mindesttemperatur am NOx-Speicherkatalysator und ein fetter Arbeitsmodus der
Verbrennungskraftmaschine mit λ < 1 durch eine zumindest temporäre
Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der
Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- a) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer ersten Phase (t1) nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit und beim Vorliegen der Mindesttemperatur zunächst so lange unter einem mageren Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein erster Schwellenwert (Sm) für Lambda erreicht wird,
- b) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer zweiten Phase (t2) nach Erreichen des ersten Schwellenwertes (Sm) im fetten Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein zweiter Schwellenwert (Sf) für Lambda erreicht und eine vorgebbare Verzögerungsdauer (Δt) nachdem Erreichen des zweiten Schwellenwertes (Sf) verstrichen ist und
- c) die erste Phase (t1) und nachfolgend die zweite Phase (t2) so lange wiederholt werden, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verzögerungsdauer (Δt) in Abhängigkeit von einem Abgasmassenstrom, einem
Lambdawert stromauf des NOx-Speicherkatalysators, einer Katalysatortemperatur,
einer gespeicherten Sauerstoffmasse und einer NOx-Speicherfähigkeit bestimmt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verzögerungsdauer (Δt) auf einen Zeitbereich von 20 bis 1000 ms, insbesondere
100 bis 1000 ms, beschränkt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbrennungskraftmaschine (14) während der ersten Phase (t1) auf einen mageren
Arbeitsmodus entsprechend wenigstens einem Sollwert (Wm) eingestellt wird und
während der zweiten Phase (t2) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einem fetten
Arbeitsmodus entsprechend wenigstens einem Sollwert (Wf) eingestellt wird
(Sollwerte W).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (Wf) in
einem Bereich von λ = 0,65 bis 0,995, bevorzugt 0,75 bis 0,99, insbesondere 0,85
bis 0,98, liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (Wm) in
einem Bereich von λ = 1,01 bis 4, bevorzugt 1,02 bis 1,7, insbesondere 1,03 bis 1,1,
liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sollwerte (W) in Abhängigkeit von einen Katalysatorzustand
charakterisierenden Parametern eingestellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass als Parameter des
Katalysatorzustands eine aktuell gespeicherte Schwefelmasse, eine Schwefelmasse
zu Beginn der Entschwefelung, die Katalysatortemperatur, eine
Sauerstoffspeicherfähigkeit oder eine Kombination derselben gewählt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sollwerte (W) in Abhängigkeit von einer Dauer der Phasen (t1 und t2)
festgelegt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schwellenwerte (Sm, Sf) und/oder Sollwerte (W) in jedem neuen Zyklus, der
sich aus der ersten und zweiten Phase (t1 und t2) zusammensetzt, neu bestimmt
werden.
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Publications (2)
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