DE10036453A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysators - Google Patents
Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Stickoxid (NOx)-SpeicherkatalysatorsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stickoxid(NOx)-Speicherkatalysator (12') einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dabei werden von der Brennkraftmaschine (1) erzeugte Stickoxide (NOx) in einer ersten Betriebsphase in den Speicherkatalysator (12') eingespeichert und in den Speicherkatalysator (12') eingespeicherte Stickoxide in einer zweiten Betriebsphase aus dem Speicherkatalysator (12') ausgespeichert. Der Beginn der zweiten Betriebsphase wird anhand eines Stickoxid(NOx)-Füllstandes (mnosp) des NOx-Speicherkatalysators (12') bestimmt, der anhand eines Stickoxid(NOx)-Einspeichermodells (30) modelliert wird. Um den Anfang und das Ende der zweiten Betriebsphase möglichst genau und zuverlässig ermitteln zu können, wird vorgeschlagen, dass ein erster Wert des Stickoxid(NOx)-Massenstroms (msnonk_s) hinter dem NOx-Speicherkatalsysator (12') erfasst und das NOx-Einspeichermodell (30) in Abhängigkeit von dem erfassten ersten Wert (msnonk_s) korrigiert wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Betreiben eines Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysators einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dabei
werden von der Brennkraftmaschine erzeugte Stickoxide in
einer ersten Betriebsphase in den Speicherkatalysator
eingespeichert und in den Speicherkatalysator
eingespeicherte Stickoxide in einer zweiten Betriebsphase
aus dem Speicherkatalysator ausgespeichert. Der Beginn der
zweiten Betriebsphase wird anhand eines Stickoxid (NOx)-
Füllstandes des NOx-Speicherkatalysators bestimmt, wobei
der NOx-Füllstand anhand eines Stickoxid (NOx)-
Einspeichermodells modelliert wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Steuergerät für eine
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die
Brennkraftmaschine kann von dem Steuergerät zwischen einer
ersten Betriebsphase, in der von der Brennkraftmaschine
erzeugte Stickoxide in den Stickoxid (NOx)-
Speicherkatalysator eingespeichert werden, und einer
zweiten Betriebsphase, in der eingespeicherte Stickoxide
aus dem NOx-Speicherkatalysator ausgespeichert werden, hin-
und hergeschaltet werden. Das Steuergerät weist erste
Mittel zum Bestimmen des Beginns der zweiten Betriebsphase
anhand eines mittels eines Stickoxid (NOx)-
Einspeichermodells modellierten Stickoxid (NOx)-Füllstandes
des NOx-Speicherkatalysators auf. Des Weiteren betrifft die
vorliegende Erfindung ein Steuerelement, insbesondere ein
Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory, für ein derartiges
Steuergerät.
Schließlich betrifft die vorliegende Verbindung eine
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die
Brennkraftmaschine weist ein Steuergerät und einen
Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator auf. Die
Brennkraftmaschine kann zwischen einer ersten
Betriebsphase, in der von der Brennkraftmaschine erzeugte
Stickoxide in den NOx-Speicherkatalysator eingespeichert
werden, und einer zweiten Betriebsphase, in der
eingespeicherte Stickoxide aus dem NOx-Speicherkatalysator
ausgespeichert werden, von dem Steuergerät hin- und
hergeschaltet werden. Die Brennkraftmaschine weist erste
Mittel zum Bestimmen des Beginns der zweiten Betriebsphase
anhand eines mittels eines Stickoxid (NOx)-
Einspeichermodells modellierten Stickoxid (NOx)-Füllstandes
des NOx-Speicherkatalysators auf.
Bei Brennkraftmaschinen, die mit einem mageren
Kraftstoff/Luft-Gemisch (Lambda < 1) betrieben werden
können, werden Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysatoren
eingesetzt, um die von der Brennkraftmaschine während einer
ersten Betriebsphase (Magerbetrieb) ausgestoßenen Stickoxid
(NOx)-Emissionen einzuspeichern. Diese erste Betriebsphase
des NOx-Speicherkatalysators wird auch als Einspeicherphase
bezeichnet. Mit zunehmender Dauer der Einspeicherphase
nimmt der Wirkungsgrad des NOx-Speicherkatalysators ab, was
zu einem Anstieg der NOx-Emissionen hinter dem NOx-
Speicherkatalysator führt. Die Ursache für die Abnahme des
Wirkungsgrads liegt in der Zunahme des Stickoxid (NOx)-
Füllstands des NOx-Speicherkatalysators. Der NOx-Füllstand
kann überwacht und nach Überschreiten eines vorgebbaren
Schwellenwertes die zweite Betriebsphase des NOx-
Speicherkatalysators (Ausspeicherphase) eingeleitet werden.
Zum Ermitteln des NOx-Füllstands des NOx-
Speicherkatalysators kann ein Stickoxid (NOx)-
Einspeichermodell eingesetzt werden.
Während der zweiten Betriebsphase wird dem Abgas der
Brennkraftmaschine ein Reduktionsmittel hinzugegeben, das
eingespeicherte Stickoxide zu Stickstoff und Sauerstoff
reduziert. Als Reduktionsmittel können bspw.
Kohlenwasserstoff (HC) und/oder Kohlenmonoxid (CO)
verwendet werden, die durch eine fette Einstellung des
Kraftstoff/Luft-Gemisches in dem Abgas erzeugt werden
können. Alternativ kann als Reduktionsmittel auch Harnstoff
zu dem Abgas hinzugegeben werden. Dabei wird zur Reduktion
des Stickoxids zu Sauerstoff und Stickstoff Ammoniak aus
dem Harnstoff verwendet. Der Ammoniak kann per Hydrolyse
aus einer Harnstofflösung gewonnen werden.
Gegen Ende der Ausspeicherphase ist ein Großteil des
eingespeicherten Stickoxids reduziert und immer weniger des
Reduktionsmittels trifft auf Stickoxid, das es zu
Sauerstoff und Stickstoff reduzieren kann. In der Folge
steigt gegen Ende der Ausspeicherphase der Anteil an
Reduktionsmittel in dem Abgas hinter dem NOx-
Speicherkatalysator an, der Anteil an Sauerstoff in dem
Abgas hinter dem NOx-Speicherkatalysator nimmt ab. Durch
eine Analyse des Abgases hinter dem NOx-Speicherkatalysator
durch geeignete Abgassensoren kann das Ende der
Ausspeicherphase dann eingeleitet werden, wenn der Großteil
des Stickoxids aus dem NOx-Speicherkatalysator
ausgespeichert worden ist.
Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten NOx-
Einspeichermodell wird der NOx-Füllstand des NOx-
Speicherkatalysators in Abhängigkeit von u. a. dem NOx-
Massenstrom vor dem NOx-Speicherkatalysator, dem NOx-
Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator und der
Temperatur des NOx-Speicherkatalysators bestimmt. Aus
diesen Größen wird ein Wirkungsgrad des NOx-
Speicherkatalysators bestimmt, der multipliziert mit dem
NOx-Massenstrom vor dem NOx-Speicherkatalysator
aufintegriert den aktuellen NOx-Füllstand liefert. Sobald
der NOx-Füllstand den vorgebbaren Schwellenwert
überschreitet, wird die zweite Betriebsphase eingeleitet.
Der Wirkungsgrad des NOx-Speicherkatalysators nimmt bei
konstanten Randbedingungen mit zunehmendem NOx-Füllstand
ab.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
NOx-Füllstand eines NOx-Speicherkatalysators mit Hilfe
eines NOx-Einspeichermodells und damit Anfang und Ende der
zweiten Betriebsphase (Ausspeicherphase) möglichst genau
und zuverlässig bestimmen zu können, um eine optimale
Abgasqualität zu gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend
von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass ein
erster Wert des Stickoxid (NOx)-Massenstroms hinter dem
NOx-Speicherkatalysator erfasst und das NOx-
Einspeichermodell in Abhängigkeit von dem erfassten ersten
Wert korrigiert wird.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, das NOx-
Einspeichermodell durch einen gemessenen Wert zu
korrigieren. Aus dem gemessenen Wert kann ein
Korrekturfaktor für das NOx-Einspeichermodell gewonnen
werden, der zu Diagnosezwecken herangezogen werden kann.
Durch den gemessenen Wert des NOx-Füllstands kann der mit
Hilfe des NOx-Einspeichermodells modellierte NOx-Füllstand
korrigiert und damit auch der Anfang und das Ende der
zweiten Betriebsphase mit einer wesentlich höheren
Genauigkeit bestimmt werden. Das wiederum erlaubt es, an
die Grenze der Speicherfähigkeit des NOx-
Speicherkatalysators zu gehen, d. h. die Speicherfähigkeit
des NOx-Speichers voll auszunutzen ohne sie zu
überschreiten, was zu einer deutlich verbesserten
Abgasqualität führt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das NOx-Einspeichermodell bzw. der Anfang
und das Ende der zweiten Betriebsphase den tatsächlichen
Emissionen der Brennkraftmaschine angepaßt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass der erste Wert des NOx-
Massenstroms hinter dem NOx-Speicherkatalysator mittels
eines NOx-Sensors gemessen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein zweiter Wert des
NOx-Massenstroms hinter dem NOx-Speicherkatalysator dem
NOx-Einspeichermodell entnommen wird und das NOx-
Einspeichermodell in Abhängigkeit der beiden Werte des NOx-
Massenstroms korrigiert wird.
Vorteilhafterweise wird eine Differenz der beiden Werte der
NOx-Massenströme gebildet und das NOx-Einspeichermodell in
Abhängigkeit der Differenz korrigiert.
Vorteilhafterweise wird der NOx-Füllstand durch Integration
des Produkts aus dem NOx-Massenstrom vor dem NOx-
Speicherkatalysator und einem Wirkungsgrad des NOx-
Speicherkatalysators in dem NOx-Einspeichermodell
ermittelt. Der Wirkungsgrad des NOx-Speicherkatalysators
wird bspw. in Abhängigkeit des NOx-Massenstroms vor dem
NOx-Speicherkatalysator und von der Temperatur des NOx-
Speicherkatalysators ermittelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Differenz der beiden Werte des NOx-Massenstroms hinter dem
NOx-Speicherkatalysator einem Regler zugeführt wird und das
NOx-Einspeichermodell in Abhängigkeit einer Stellgröße des
Reglers korrigiert wird. Der Regler ist vorzugsweise als
integrierender (I)-Regler ausgebildet. Das Ausgangssignal
des nach dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten NOx-
Sensors wird also nicht direkt, bspw. über den Absolutwert,
die Steigung o. ä., ausgewertet, sondern dient zur Regelung
des NOx-Einspeichermodells mittels des I-Reglers.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass das NOx-
Einspeichermodell in Abhängigkeit von dem Wirkungsgrad des
NOx-Speicherkatalysators als der Stellgröße des Reglers
korrigiert wird.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Steuerelements,
das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist
auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf
einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor,
ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die
Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes
Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm
versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung
darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere
ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, bspw.
ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird ausgehend von dem Steuergerät der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät zweite
Mittel zum Erfassen eines ersten Werts des Stickoxid (NOx)-
Massenstroms hinter dem NOx-Speicherkatalysator und dritte
Mittel zur Korrektur des NOx-Einspeichermodells in
Abhängigkeit von dem erfassten ersten Wert aufweist.
Schließlich wird zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ausgehend von der Brennkraftmaschine der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine
zweite Mittel zum Erfassen eines ersten Werts des Stickoxid
(NOx)-Massenstroms hinter dem NOx-Speicherkatalysator und
dritte Mittel zur Korrektur des NOx-Einspeichermodells in
Abhängigkeit von dem erfassten ersten Wert aufweist.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der
Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen
oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger
Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren
Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw.
Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es
zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer
erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2 einen schematischen Signallaufplan eines NOx-
Einspeichermodells; und
Fig. 3 einen schematischen Signallaufplan eines
erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
In Fig. 1 ist eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine
1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in
einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3
ist mit einem Brennraum 4 versehen, der u. a. durch den
Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6
begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7
und mit dem Auslassventil 6 ein Abgasrohr 8 gekoppelt.
Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6
ragen ein Kraftstoffeinspritzventil 9 und eine Zündkerze 10
in dem Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann
Kraftstoff in dem Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der
Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4
entzündet werden.
In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11
untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar
ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der
Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist
ein Katalysator 12 untergebracht, der die durch die
Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase reinigt.
Bei dem Katalysator 12 handelt es sich um einen Stickoxid
(NOx)-Speicherkatalysator 12', der mit einem 3-Wege-
Katalysator 12" als Sauerstoffspeicher gekoppelt ist.
Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19
beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen
der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Das Steuergerät 18
erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw.
Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst
werden kann. Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu
vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu
steuern und/oder zu regeln. Zu diesem Zweck ist das
Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in
einem Speichermedium, insbesondere in einem Flash-Memory,
ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die
genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
In einer ersten Betriebsart, einem sogenannten
Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die
Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem erwünschten
Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der
Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer
durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den
Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig über die
Drosselklappe 11 angesaugte Luft wird der eingespritzte
Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im
Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach wird das
Kraftstoff Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase
verdichtet, um dann von der Zündkerze 10 entzündet zu
werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs
wird der Kolben 2 angetrieben. Das entstehende Drehmoment
hängt im Homogenbetrieb u. a. von der Stellung der
Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe
Schadstofentwicklung wird das Kraftstoff Luft-Gemisch
möglichst auf Lambda = 1 eingestellt.
In einer zweiten Betriebsart, einem sogenannten
Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die
Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem
Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2
hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4
eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung
der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor
dem Zündzeitpunkt. Dann wir mit Hilfe der Zündkerze 10 der
Kraftstoff entzündet, so dass der Kolben 2 in der nunmehr
folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten
Kraftstoffs angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment
hängt im Schichtbetrieb weitgehend von der eingespritzten
Kraftstoffmasse ab. Im Wesentlichen ist der Schichtbetrieb
für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der
Brennkraftmaschine 1 vorgesehen. Im Schichtbetrieb ist
Lambda üblicherweise < 1.
Während einer ersten Betriebsphase wird die
Brennkraftmaschine 1 im Schichtbetrieb betrieben und der
Speicherkatalysator 12' wird mit Stickoxiden und der 3-
Wege-Katalysator 12" mit Sauerstoff beladen
(Einspeicherphase). In einer zweiten Betriebsphase
(Regenerationsphase) werden der Speicherkatalysator 12' und
der 3-Wege-Katalysator 12" wieder entladen, so dass sie in
einem nachfolgenden Schichtbetrieb erneut Stickoxide bzw.
Sauerstoff aufnehmen können (Ausspeicherphase). Während der
Regenerationsphase wird vor dem Katalysator 12 ein
Reduktionsmittel in das Abgas gegeben. Als Reduktionsmittel
können bspw. Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO)
oder Harnstoff verwendet werden. Kohlenwasserstoffe und
Kohlenmonoxid werden im Abgas durch eine fette
Gemischeinstellung (Betrieb der Brennkraftmaschine im
Homogenbetrieb) erzeugt. Harnstoff kann aus einem
Vorratsbehälter dem Abgas gesteuert zudosiert werden.
Während der Regenerationsphase des Katalysators 12 laufen
folgende Prozesse ab: Das Reduktionsmittel reduziert die
gespeicherten Stickoxide zu Stickstoff und Sauerstoff.
Diese Stoffe treten aus dem Katalysator 12 heraus, so dass
sich hinter dem Katalysator 12 während der
Regenerationsphase ein Sauerstoffüberschuss ergibt, obwohl
die Brennkraftmaschine 1 mit einem fetten Kraftstoff/Luft-
Gemisch (Sauerstoffmangel) betrieben wird.
Vor dem Katalysator 12 ist ein Sauerstoff (O2)-Sensor 13
und nach dem Katalysator 12 ein Stickstoff (NOx)-Sensor 14
in dem Abgasrohr 8 angeordnet. Nach dem Umschalten auf
Sauerstoffmangel (Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit
fettem Gemisch) vor dem Katalysator 12 zu Beginn der
Regenerationsphase reagiert der O2-Sensor 13 praktisch
verzögerungslos. Aufgrund des während des Schichtbetriebs
vorherrschenden Sauerstoffüberschusses in dem Abgas sind
die Sauerstoffspeicherplätze des Katalysators 12 zunächst
nahezu alle besetzt. Nach dem Umschalten auf
Sauerstoffmangel zu Beginn der Regenerationsphase werden
die Sauerstoffspeicherplätze sukzessive von Sauerstoff
befreit, der dann aus dem Katalysator 12 heraustritt.
Hinter dem Katalysator 12 herrscht daher nach dem
Umschalten in die Regeneratonsphase zunächst weiter
Sauerstoffüberschuss. Nach einer von der
Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 12 abhängigen
Zeitspanne ist das gesamte in dem Speicherkatalysator 12'
eingespeicherte Stickoxid reduziert und der gesamte in dem
Sauerstoffspeicher 12" eingespeicherte Sauerstoff
entfernt, so dass auch hinter dem Katalysator 12
Sauerstoffmangel auftritt.
In Fig. 2 ist ein NOx-Einspeichermodell 30 schematisch
dargestellt. Als Eingangsgrößen liegen an dem NOx-
Einspeichermodell 30 der NOx-Massenstrom msnovk vor dem
Katalysator 12 und ein Wirkungsgrad eta_sp des NOx-
Speicherkatalysators 12' an. Der Wirkungsgrad eta_sp wird
in Abhängigkeit von u. a. dem NOx-Massenstrom msnovk vor dem
NOx-Speicherkatalysator 12', einem NOx-Massenstrom msnonk
hinter dem NOx-Speicherkatalysator 12' und der Temperatur
des NOx-Speicherkatalysators 12' bestimmt. Der Wirkungsgrad
eta_sp ist eine nichtlineare Funktion des NOx-Füllstands
mnosp des NOx-Speicherkatalysators 12' und nimmt mit
zunehmendem NOx-Füllstand ab.
In einem Multiplikator 31 wird ein Produkt mnsospe des NOx-
Massenstroms msnovk und des Wirkungsgrads eta_sp gebildet.
Das Produkt mnsospe wird in einem Integrator 32
aufintegriert. Als Ausgangssignal liefert der Integrator 32
den NOx-Füllstand mnosp des NOx-Speicherkatalysators 12'.
Dieser wird in einem Vergleicher 33 mit einem vorgebbaren
Schwellwert schw verglichen. Übersteigt der NOx-Füllstand
mnosp den Schwellwert schw, wird mittels eines
Regenerationssignals B_denox die Regenerationsphase des
NOx-Speicherkatalysators 12' eingeleitet.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch
dargestellt. Bei dem Verfahren dient ein Ausgangsignal
msnonk_s des hinter dem Katalysator 12 angeordneten NOx-
Sensors 14 zur Regelung des NOx-Einspeichermodells 30.
Dadurch kann der Anfang und das Ende der zweiten
Betriebsphase (Regenerationsphase) des NOx-
Speicherkatalysators 12' wesentlich genauer und
zuverlässiger bestimmt werden, was zu einer deutlich
verbesserten Abgasqualität führt.
Es wird ein modellierter NOx-Massenstrom msnonk_m nach dem
Katalysator 12 modelliert. Der modellierte NOx-Massenstrom
msnonk_m ergibt sich aus der Differenz des NOx-Massenstroms
msnovk vor dem Katalysator 12 und dem Produkt des NOx-
Massenstroms msnovk und dem Wirkungsgrad eta_sp, d. h. aus
msnovk. (1 - eta_sp). Der NOx-Massenstrom msnovk vor dem
Katalysator 12 kann durch einen NOx-Sensor (nicht
dargestellt) gemessen oder dem NOx-Modell entnommen werden.
Aus einer Differenz des modellierten NOx-Massenstroms
msnonk_m nach dem Katalysator 12 und des durch den NOx-
Sensor 14 gemessenen NOx-Massenstroms msnonk_s nach dem
Katalysator 12 wird eine Regeldifferenz 34 des in Fig. 3
dargestellten Regelkreises gebildet. Die Regeldifferenz 34
wird einem integrierenden I-Regler 35 zugeführt. Statt
eines I-Reglers 35 können auch beliebig andere geeignete
Regeler eingesetzt werden.
Eine Stellgröße 36 des I-Reglers 35 wird an ein Stellglied
37 geleitet, das eine Stellgröße 38 variiert, um auf das
NOx-Einspeichermodell 30 gezielt regelnd einzuwirken. Als
Stellgröße 38 wird der Wirkungsgrad eta_sp des NOx-
Speicherkatalysators 12' herangezogen.
Claims (10)
1. Verfahren zum Betreiben eines Stickoxid (NOx)-
Speicherkatalysators (12') einer Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei von der
Brennkraftmaschine (1) erzeugte Stickoxide (NOx) in einer
ersten Betriebsphase in den NOx-Speicherkatalysator (12')
eingespeichert und in den NOx-Speicherkatalysator (12')
eingespeicherte Stickoxide in einer zweiten Betriebsphase
aus dem NOx-Speicherkatalysator (12') ausgespeichert
werden, der Beginn der zweiten Betriebsphase anhand eines
Stickoxid (NOx)-Füllstandes (mnosp) des NOx-
Speicherkatalysators (12') bestimmt wird und der NOx-
Füllstand (mnosp) anhand eines Stickoxid (NOx)-
Einspeichermodells (30) modelliert wird, dadurch
gekennzeichnet, dass ein erster Wert des Stickoxid (NOx)-
Massenstroms (msnonk_s) hinter dem NOx-Speicherkatalysator
(12') erfasst und das NOx-Einspeichermodell (30) in
Abhängigkeit von dem erfassten ersten Wert korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Wert des NOx-Massenstroms (msnonk_s) hinter
dem NOx-Speicherkatalysator (12') mittels eines NOx-Sensors
(14) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass ein zweiter Wert des NOx-Massenstroms
(msnonk_m) hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') dem
NOx-Einspeichermodell (30) entnommen wird und das NOx-
Einspeichermodell (30) in Abhängigkeit der beiden Werte der
NOx-Massenströme (msnonk_s, msnonk_m) korrigiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Differenz der beiden Werte der NOx-Massenströme
(msnonk_m - msnonk_s) gebildet und das NOx-
Einspeichermodell (30) in Abhängigkeit der Differenz
(msnonk_m - msnonk_s) korrigiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der NOx-Füllstand (mnosp) durch
Integration des Produkts aus dem NOx-Massenstrom (msnovk)
vor dem NOx-Speicherkatalysator (12') und einem
Wirkungsgrad (eta_sp) des NOx-Speicherkatalysators (12') in
dem NOx-Einspeichermodell (30) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Differenz (msnonk_m - msnonk_s)
der beiden Werte (msnonk_s, msnonk_m) des NOx-Massenstroms
hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') einem Regler (35)
zugeführt wird und das NOx-Einspeichermodell (30) in
Abhängigkeit einer Stellgröße (38) des Reglers (35)
korrigiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das NOx-Einspeichermodell (30) in Abhängigkeit von dem
Wirkungsgrad (eta_sp) des NOx-Speicherkatalysators (12')
als der Stellgröße (38) des Reglers (35) korrigiert wird.
8. Steuerelement, insbesondere Read-Only-Memory oder
Flash-Memory, für ein Steuergerät (18) einer
Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem
Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor,
ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 8 geeignet ist.
9. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die
Brennkraftmaschine (1) zwischen einer ersten Betriebsphase,
in der von der Brennkraftmaschine (1) erzeugte Stickoxide
(NOx) in den Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysator (12')
eingespeichert werden, und einer zweiten Betriebsphase, in
der eingespeicherte Stickoxide aus dem NOx-
Speicherkatalysator (12') ausgespeichert werden, von dem
Steuergerät (18) hin- und herschaltbar ist, und das
Steuergerät (18) erste Mittel zum Bestimmen des Beginns der
zweiten Betriebsphase anhand eines mittels eines Stickoxid
(NOx)-Einspeichermodells (30) modellierten Stickoxid (NOx)-
Füllstandes (mnosp) des Speicherkatalysators (12')
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18)
zweite Mittel (14) zum Erfassen eines ersten Werts des
Stickoxid (NOx)-Massenstroms (msnonk_s) hinter dem NOx-
Speicherkatalysator (12') und dritte Mittel zur Korrektur
des NOx-Einspeichermodells (30) in Abhängigkeit von dem
erfassten ersten Wert (msnonk_s) aufweist.
10. Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) ein
Steuergerät (18) und einen Stickoxid (NOx)-
Speicherkatalysator (12') aufweist und die
Brennkraftmaschine (1) zwischen einer ersten Betriebsphase,
in der von der Brennkraftmaschine (1) erzeugte Stickoxide
(NOx) in den NOx-Speicherkatalysator (12') eingespeichert
werden, und einer zweiten Betriebsphase, in der
eingespeicherte Stickoxide aus dem NOx-Speicherkatalysator
(12') ausgespeichert werden, von dem Steuergerät (18) hin-
und herschaltbar ist, und die Brennkraftmaschine (1) erste
Mittel zum Bestimmen des Beginns der zweiten Betriebsphase
anhand eines mittels eines Stickoxid (NOx)-
Einspeichermodells (30) modellierten Stickoxid (NOx)-
Füllstandes (mnosp) des NOx-Speicherkatalysators (12')
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkraftmaschine (1) zweite Mittel (14) zum Erfassen
eines ersten Werts des Stickoxid (NOx)-Massenstroms
(msnonk_s) hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') und
dritte Mittel zur Korrektur des NOx-Einspeichermodells (30)
in Abhängigkeit von dem erfassten ersten Wert (msnonk_s)
aufweist.
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