DE10103557B4 - Method and device for desulfurization of a catalyst device - Google Patents

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Abstract

Verfahren Zur Durchführung des Schwefelaustrages aus einer einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysatoreinrichtung durch Anfetten, des Abgases der Brennkraftmaschine, wobei der Schwefelaustrag bei Überschreitung einer Mindesttemperatur und einer Mindestschwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung in einem bestimmten Drehzahl-Last-Bereich des Brennkraftmaschinenkennfeldes eingeleitet wird, wobei – der Drehzahl-Last-Bereich unterhalb einer Schwelle liegt, bei der eine lastbedingte Gemischanreicherung auf Lambda < 1 erfolgt; – die Mindestschwefelbeladung unterhalb eines Schwefelbeladungsschwellenwertes liegt, der einer Höchstkatalysatordesaktivierung oder einer Mindestkatalysatoraktivität zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Abgasreinigung entspricht; – die Mindesttemperatur in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung und/oder der Mindestschwefelbeladung bestimmt wird, wobei die Mindesttemperatur mit zunehmender Schwefelbeladung zu niedrigeren Werten hin verschoben wird; und – die Anfettung in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur und der Schwefelbeladung so gesteuert wird, daß im wesentlichen keine Schwefelwasserstoffemission erfolgt.Method for carrying out the sulfur discharge from a catalytic converter device connected downstream of a lean-running internal combustion engine by enriching the exhaust gas of the internal combustion engine, the sulfur discharge being initiated when a minimum temperature and a minimum sulfur load of the catalytic converter device are exceeded in a certain speed-load range of the internal combustion engine map, wherein - the speed Load range is below a threshold at which load-related mixture enrichment to lambda <1 takes place; - the minimum sulfur loading is below a sulfur loading threshold which corresponds to a maximum deactivation of the catalytic converter or a minimum catalytic converter activity to ensure proper exhaust gas cleaning; The minimum temperature is determined as a function of the sulfur loading and / or the minimum sulfur loading, the minimum temperature being shifted towards lower values with increasing sulfur loading; and the enrichment is controlled as a function of the catalyst temperature and the sulfur loading so that there is essentially no emission of hydrogen sulfide.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung des Schwefelaustrages aus einer einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysatoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch ein Kraftfahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for carrying out the sulfur discharge from an engine running downstream of a lean-burn engine catalyst device according to the preamble of claim 1. It also relates to a motor vehicle for carrying out this method.

Katalysatoreinrichtungen, wie z. B. NOx-Speicherkatalysatoren oder 3-Wege-Katalysatoren, sind ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Kraftfahrzeuge, da sich nur durch eine katalytische Abgasnachbehandlung die zunehmend strenger werdenden Abgasnormen einhalten und die Forderungen nach einer minimalen Schadstoffemission erfüllen lassen. Die Katalysatoreinrichtungen werden jedoch durch den im Kraftstoff enthaltenen Schwefel allmählich vergiftet, so daß sich ihre katalytische Aktivität nach und nach verringert und schließlich eine zur Erfüllung der vorgeschriebenen Abgasnormen zumindest erforderliche Mindestkatalysatoraktivität unterschreitet. Diese Schwefelvergiftung ist jedoch bei hinreichend hohen Katalysatortemperaturen unter reduzierenden Abgasbedingungen im wesentlichen reversibel, so daß die Katalysatoreinrichtungen bei Überschreitung eines der Mindestkatalysatoraktivität oder Höchstkatalysatordesaktivierung entsprechenden Schwefelbeladungsschwellenwertes üblicherweise durch Anfetten des Abgases und Einstellung einer hinreichend hohen Katalysatortemperatur mittels geeigneter Katalysatorheizmaßnahmen in regelmäßigen Abständen unter Freisetzung des eingelagerten Schwefels regeneriert werden.Catalyst devices, such as. As NO x storage catalytic converters or 3-way catalysts are an indispensable component of modern motor vehicles, since only by a catalytic exhaust aftertreatment comply with the increasingly stringent emission standards and can meet the requirements for a minimum pollutant emission. However, the catalyst devices are gradually poisoned by the sulfur contained in the fuel, so that their catalytic activity is gradually reduced and finally falls below a minimum required to fulfill the prescribed emission standards minimum catalytic activity. However, this sulfur poisoning is substantially reversible at sufficiently high catalyst temperatures under reducing exhaust conditions so that the catalyst devices usually exceed the sulfur loading threshold by exceeding the minimum catalyst activity or maximum catalyst deactivation sulfur content threshold by adjusting the exhaust gas and setting a sufficiently high catalyst temperature by means of suitable Katalysatorheizmaßnahmen at regular intervals to release the stored sulfur be regenerated.

NOx-Speicherkatalysatoren auf Bariumbasis werden im Rahmen solch einer „aktiven” Schwefelregeneration oder De-Sulfatierung üblicherweise bei Überschreitung eines Schwefelbeladungsschwellenwertes von etwa 1–1,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen durch Katalysatorheizmaßnahmen beispielsweise auf Temperaturen von mehr als etwa 600°C erhitzt, wobei mit steigender Katalysatortemperatur bei konstantem Lambdawert ≤ 1 eine starke Zunahme der De-Sulfatierungs- oder Entschwefelungsgeschwindigkeit zu verzeichnen ist. Mit zunehmender Abgasanfettung, d. h. mit abnehmenden Lambdawerten, nimmt die Entschwefelungsgeschwindigkeit bei gleicher Katalysatortemperatur ebenfalls stark zu, wobei die Konzentration schwefelhaltiger Komponenten im Abgas ansteigt. Ferner werden die eingelagerten Schwefelkomponenten zunehmend stärker in Form von Schwefelwasserstoff und nicht mehr, wie bei höheren Lambdawerten, in Form von Schwefeldioxid abgegeben, so daß hohe Katalysatortemperaturen und niedrige Lambdawerte mit einer unerwünschten starken Geruchsbelästigung durch den entstehenden Schwefelwasserstoff verbunden sind.Barium-based NO x storage catalysts are typically heated to temperatures in excess of about 600 ° C by catalyst heating measures, such as by exceeding about a sulfur loading threshold of about 1-1.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume during such "active" sulfur regeneration or de-sulfation. with increasing catalyst temperature at constant lambda ≤ 1 there is a strong increase in de-sulfation or desulfurization rate. With increasing Abgasanfettung, ie with decreasing lambda values, the desulfurization at the same catalyst temperature also increases sharply, the concentration of sulfur-containing components in the exhaust gas increases. Furthermore, the stored sulfur components are increasingly released in the form of hydrogen sulfide and not more, as at higher lambda values in the form of sulfur dioxide, so that high catalyst temperatures and low lambda values are associated with an undesirable strong odor nuisance by the resulting hydrogen sulfide.

Zu Beginn eines solchen Entschwefelungsvorganges kann der oberflächennahe Schwefel leicht freigesetzt werden, während die in tieferliegenden Washcoatzonen eingelagerten Sulfate nur langsam wieder abgegeben werden. Die Schwefelemissionen sind daher zunächst relativ hoch und nehmen dann degressiv ab.At the beginning of such a desulfurization process, the near-surface sulfur can easily be released, while the sulfates embedded in deeper washcoat zones are released only slowly. The sulfur emissions are therefore initially relatively high and then decrease degressively.

Die Art oder die Zusammensetzung des freigesetzten Schwefels sowie der Umfang und die Geschwindigkeit einer solch „aktiven” Katalysatorentschwefelung werden in der Praxis daher durch geeignete Wahl des Lambdawertes und der Katalysatortemperatur ganz gezielt so gesteuert, daß die Emission unerwünschter Schwefelkomponenten, wie Schwefelwasserstoff im wesentlichen unterbleibt.The nature or composition of the liberated sulfur and the extent and speed of such "active" catalyst desulfurization are therefore controlled in practice by appropriate choice of the lambda value and the catalyst temperature specifically so that the emission of undesirable sulfur components, such as hydrogen sulfide substantially omitted.

Aus DE 199 10 664 A1 ist ein Verfahren zur Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators bekannt, der einem magerlauffähigen direkteinspritzenden Ottomotor nachgeschaltet ist. Dabei wird mittels eines stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordneten NOx-Sensors die NOx-Emission überwacht und bei Überschreitung eines Grenzwertes oder bei Auftreten eines charakteristischen Abweichmusters der NOx-Emission eine Entschwefelungsnotwendigkeit festgestellt. Zusätzlich wird eine Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators prognostiziert oder berechnet und die Überschreitung eines Beladungsgrenzwertes als ein weiteres Kriterium für die Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit herangezogen. Zur Durchführung der Entschwefelung wird der Katalysator auf eine vorbestimmte Desulfatisierungstemperatur aufgeheizt und anschließend mit einem angefetteten Abgas beaufschlagt, wobei der Lambdawert des Abgases zeitlich so variiert wird, daß unerwünschte Nebenemissionen während der Entschwefelung unterdrückt werden.Out DE 199 10 664 A1 a method for the desulfurization of a NO x storage catalytic converter is known, which is connected downstream of a lean running direct injection gasoline engine. In this case, the NO x emission is monitored by means of a NO x sensor arranged downstream of the NO x storage catalytic converter, and a desulphurisation requirement is determined when a limit value is exceeded or when a characteristic deviation pattern of the NO x emission occurs. In addition, a sulfur loading of the NO x storage catalyst is predicted or calculated and the exceeding of a loading limit value is taken as another criterion for the determination of a desulfurization need. To carry out the desulfurization, the catalyst is heated to a predetermined Desulfatisierungstemperatur and then acted upon with a greased exhaust gas, wherein the lambda value of the exhaust gas is varied in time so that undesirable side emissions during desulfurization are suppressed.

Neben diesen gezielt eingeleiteten und gesteuerten oder geregelten Entschwefelungsvorgängen oder „aktiven” De-Sulfatierungen können jedoch bei bestimmten Fahrsituationen auch sogenannte „natürliche” Entschwefelungen auftreten, deren Ablauf herkömmlicherweise nicht steuerbar ist und infolge der dabei vorliegenden Betriebsbedingungen üblicherweise mit unerwünschten Geruchsbelästigungen durch freigesetzten Schwefelwasserstoff verbunden ist.In addition to these deliberately initiated and controlled or controlled desulfurization or "active" de-sulfation but so-called "natural" desulfurization may occur in certain driving situations, the process is conventionally uncontrollable and is usually associated with unwanted odors caused by released hydrogen sulfide due to the operating conditions present ,

Wird ein Kraftfahrzeug beispielsweise längere Zeit im Stadtverkehr betrieben, ist mit einer hohen Schwefelbeladung der verwendeten Katalysatoreinrichtung zu rechnen, die nicht durch zwischenzeitliche Entschwefelungsvorgänge abgebaut wird. Bei einer sich beispielsweise anschließenden Autobahnfahrt wird die Katalysatoreinrichtung jedoch auf die Mindest-Entschwefelungstemperatur oder darüber hinaus aufgeheizt. Solange der Fahrer nur bis zu etwa 80% der Maximalgeschwindigkeit fährt und nicht Vollgas gibt, wird fahrzustandsbedingt kein Fettbetrieb gefordert, der eine Entschwefelung auslösen könnte. Die Katalysatoreinrichtung kann hierbei jedoch sehr heiß werden, wobei Temperaturen von immerhin bis zu etwa 720°C erreicht werden können. Wenn bei einem derart heißen Katalysator mit starker Schwefelbeladung (schlimmstenfalls schlagartig) fahrzustandsbedingt ein Fettbetrieb mit einem Lambdawert ≤ 0,97 angefordert wird, wird der gesamte gespeicherte Schwefel extrem schnell in Form von Schwefelwasserstoff freigesetzt, was naturgemäß mit entsprechend starken Geruchsbelästigungen verbunden ist. Ein solcher eine nahezu schlagartige Entschwefelung bewirkender Fettbetrieb bei stark schwefelbeladenem heißem Katalysator läßt sich in der Praxis nicht vermeiden, da er beispielsweise entweder beim Vollgasgeben zur Erbringung der vollen Motorleistung angefordert wird oder aber auch zum Bauteilschutz, wobei das Abgas durch die Verdampfungsenthalpie des zusätzlich eingespritzten aber nicht mehr verbrennenden Kraftstoffs so weit abgekühlt wird, daß vorgebbare Bauteiltemperaturen nicht mehr überschritten werden.If a motor vehicle, for example, operated for a long time in city traffic, is to be expected with a high sulfur loading of the catalyst device used, which is not degraded by intermediate desulfurization. In a subsequent example highway driving the catalyst device, however, on the minimum desulfurizing temperature or beyond heated. As long as the driver is driving only up to about 80% of the maximum speed and not full throttle, no fat operation is required driving condition that could trigger a desulfurization. However, the catalyst device can be very hot, with temperatures of at least up to about 720 ° C can be achieved. If, in such a hot catalyst with heavy sulfur loading (in the worst case abruptly) a rich operation with a lambda value ≤ 0.97 is required, the entire stored sulfur is released extremely quickly in the form of hydrogen sulfide, which is naturally associated with correspondingly strong odor nuisance. Such an almost sudden desulfurization causing rich operation in heavily sulfur-laden hot catalyst can not be avoided in practice, since it is required for example either full throttle for the provision of full engine power or for component protection, the exhaust gas by the enthalpy of entrainment of additionally injected but no longer burning fuel is cooled so far that predeterminable component temperatures are no longer exceeded.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines gattungsgemäßen Entschwefelungsverfahrens, mit dem sich das Auftreten solch unerwünschter Schwefelwasserstoffemissionen bei „natürlichen” Entschwefelungsvorgängen im Rahmen einer fahrzustandsbedingten starken Gemischanreicherung bei einer stark schwefelbeladenen heißen Katalysatoreinrichtung möglichst vermeiden oder zumindest stark unterdrücken oder abschwächen läßt. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung eines entsprechenden Kraftfahrzeugs zur Durchführung dieses Verfahrens.The object of the present invention is therefore to provide a generic desulfurization, with which the occurrence of such undesirable hydrogen sulfide emissions in "natural" desulfurization in the context of a driving condition-related strong mixture enrichment in a highly sulfur-laden hot catalyst device as possible avoided or at least greatly suppress or mitigate. The object is also to provide a corresponding motor vehicle for carrying out this method.

Der erste Teil der Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bereits unterhalb des oberen Teillast- oder Volllastbereichs, in dem mit dem fahrzustandsbedingten Auftreten „natürlicher” Entschwefelungsvorgänge mit unerwünschten Schwefelwasserstoffemissionen zu rechnen ist, gezielt eine vorgezogene Gemischanreicherung oder Anfettung durchgeführt wird, um die eingelagerte Schwefelmenge bereits rechtzeitig vor Erreichen des genannten Lastbereichs möglichst vollständig freizusetzen und damit eventuelle „natürliche” Entschwefelungsvorgänge entweder ganz zu unterbinden oder aber zumindest die dabei auftretenden Geruchsbelästigungen durch eine zuvorige weitgehende Verringerung der Schwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung zu minimieren.The first part of the object is achieved in a generic method according to the invention that already below the upper part-load or full load range, in which the driving condition-related occurrence of "natural" desulfurization with undesirable hydrogen sulfide emissions is expected, a targeted mixture enrichment or enrichment is carried out in order to fully release the stored amount of sulfur already in good time before reaching said load range and thus either completely prevent possible "natural" desulphurisation processes or at least minimize the odor nuisance occurring through a previous substantial reduction of the sulfur loading of the catalyst device.

Die Drehzahl und/oder die Last und/oder die Fahrgeschwindigkeit betragen hierbei vorzugsweise höchstens etwa 80% des jeweiligen Maximalwertes, wobei in der Praxis üblicherweise jedoch bereits bei weit geringeren Werten eine vorgezogene erfindungsgemäße Gemischanreicherung eingeleitet wird, um eine möglichst große Zeitspanne für die Entschwefelung der Katalysatoreinrichtung zur Verfügung zu haben. Die Drehzahl betragt vorzugsweise zumindest jedoch etwa 3000 min–1, während der effektive Mitteldruck zumindest etwa 5 bar beträgt.The speed and / or the load and / or the travel speed are preferably at most about 80% of the respective maximum value, but in practice usually at far lower values, a preferred mixture enrichment according to the invention is initiated to the largest possible time for the desulfurization of Catalyst device available. The speed is preferably at least about 3000 min -1 , while the effective mean pressure is at least about 5 bar.

Zur Erreichung eines möglichst vollständigen und rechtzeitigen Schwefelaustrages wird die Gemischanreicherung oder Anfettung hierbei erfindungsgemäß bereits bei Überschreitung einer Mindestschwefelbeladung eingeleitet, die noch unterhalb, gegebenenfalls sogar noch sehr weit unterhalb, eines einer noch zulässigen Höchstkatalysatordesaktivierung oder Mindestkatalysatoraktivität entsprechenden Schwefelbeladungsschwellenwertes liegt, bei dessen Überschreitung herkömmlicherweise durch Einleitung geeigneter Katalysatorheizmaßnahmen und Anfetten des Abgases eine „aktive” Schwefelregeneration der Katalysatoreinrichtung durchgeführt wird, um eine ordnungsgemäße Abgasreinigung und die Einhaltung der vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte zu gewährleisten. Die Mindestschwefelbeladung beträgt hierbei vorzugsweise lediglich 0,1–1, insbesondere 0,2–0,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen, während der genannte Schwefelbeladungsschwellenwert üblicherweise zwischen etwa 1 und 1,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen oder sogar noch darüber liegt.To achieve the most complete and timely sulfur discharge, the mixture enrichment or enrichment according to the invention is already initiated when a minimum sulfur loading is exceeded, which is still below, possibly even very far below, one of a still permissible Höchstkatalysatordesaktivierung or minimum catalyst activity corresponding sulfur loading threshold, when it is exceeded conventionally by initiation appropriate catalyst heating and enrichment of the exhaust gas, an "active" sulfur regeneration of the catalyst device is performed to ensure proper exhaust gas purification and compliance with the prescribed emission limits. The minimum sulfur loading here is preferably only 0.1-1, in particular 0.2-0.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume, while said sulfur loading threshold is usually between about 1 and 1.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume or even higher.

Zudem wird die erfindungsgemäße Gemischanreicherung auch bereits bei relativ niedrigen Katalysatortemperaturen eingeleitet, um einen möglichst früh anlaufenden Schwefelaustrag und eine möglichst lange verfügbare Entschwefelungszeitspanne zu erreichen, damit sich bei einer zunächst entsprechend niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit Konzentrationsspitzen möglichst vermeiden lassen und die maximalen Konzentrationen niedrig gehalten werden. Die Mindesttemperatur wird daher insbesondere in Abhängigkeit von der ermittelten Schwefelbeladung und/oder der eingestellten Mindestschwefelbeladung geeignet gewählt, wobei mit zunehmender Schwefelbeladung eine Verschiebung zu niedrigen Werden hin erfolgt. Die Mindesttemperatur beträgt vorzugsweise 500–650°C, insbesondere jedoch 550–580°C.In addition, the mixture enrichment according to the invention is also already introduced at relatively low catalyst temperatures in order to achieve as early as possible sulfur discharge and as long as available desulfurization time, so that at a first correspondingly low reaction rate concentration peaks can be avoided as possible and the maximum concentrations are kept low. The minimum temperature is therefore suitably chosen in particular as a function of the determined sulfur loading and / or the set minimum sulfur loading, with a shift towards low becoming due to increasing sulfur loading. The minimum temperature is preferably 500-650 ° C, but especially 550-580 ° C.

Außerdem wird die Anfettung erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung zu Beginn des Anfettungsvorgangs und/oder der aktuellen Schwefelbeladung während der Anfettung so gesteuert, daß im wesentlichen kein Schwefelwasserstoff freigesetzt wird und unerwünschte Geruchsbelästigungen unterbleiben.In addition, according to the invention, the enrichment is controlled according to the invention as a function of the sulfur loading at the beginning of the enrichment process and / or the actual sulfur loading during the enrichment so that substantially no hydrogen sulphide is released and unwanted odor nuisance is avoided.

Die Anfettung wird bei Überschreitung bestimmter Drehzahl- und/oder Lastschwellenwerte vorzugsweise stufenweise durchgeführt. The enrichment is preferably carried out step by step if certain speed and / or load threshold values are exceeded.

Die Gemischanreicherung erfolgt vorzugsweise bis zu einem Lambdawert zwischen etwa 0,98 und 1,00, insbesondere jedoch etwa 0,99 bis 1,00. Es ist jedoch auch denkbar, den Lambdawert durch die erfindungsgemäße Gemischanreicherung wesentlich stärker abzusenken und dafür die Absenkungsdauer entsprechend kurz zu wählen, um unerwünschte Schwefelwasserstoffemissionen zu vermeiden. Eine entsprechende Absenkung des Lambdawertes kann nach einem zwischenzeitlichen kurzen Magerbetrieb in bekannter Weise gegebenenfalls auch mehrfach erfolgen, um den gesamten Schwefel freizusetzen.The mixture enrichment is preferably carried out up to a lambda value between about 0.98 and 1.00, but in particular about 0.99 to 1.00. However, it is also conceivable to significantly lower the lambda value by means of the enrichment of the mixture according to the invention and to select the reduction duration correspondingly short in order to avoid undesired hydrogen sulfide emissions. A corresponding reduction in the lambda value may, if appropriate, also take place several times in a known manner after an intermediate short lean operation, in order to liberate the entire sulfur.

Gegebenenfalls kann auch ein Lambda-Wobble durchgeführt werden, bei dem man den Lambdawert auf bestimmte Art und Weise schwingen läßt. Hierbei wird mit einer zeitlich gesteuerten oder geregelten variablen Lambdasollvorgabe gearbeitet, wobei Lambda zumindest zeitweise Werte ≥ 1,00 annehmen kann.Optionally, a lambda wobble can be performed in which one can swing the lambda value in a certain way. In this case, work is carried out with a time-controlled or regulated variable lambda setpoint input, wherein lambda can assume values ≥ 1.00 at least temporarily.

Mit zunehmender Schwefelbeladung und absinkender Mindesttemperatur wird das Abgas weniger stark angefettet.With increasing sulfur loading and sinking minimum temperature, the exhaust gas is less heavily greased.

Die Steuerung des erfindungsgemäßen Anfettungsvorganges erfolgt vorzugsweise mittels eines beladungsabhängigen Soll-Lambdawertes, der additiv aus einem Roh-Lambdawert und einer maximalen Lambdaabweichung ermittelt wird. Der Roh-Lambdawert und die maximale Lambdaabweichung werden hierbei zunächst jeweils in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Einspritzmenge bestimmt, wobei die maximale Lambdaabweichung zusätzlich noch multiplikativ mit einem Bewertungsfaktor korrigiert oder gewichtet wird, der zuvor in Abhängigkeit von der aktuellen Schwefelbeladung und/oder der Schwefelbeladung zu Beginn der Anfettung ermittelt wird. Der Bewertungsfaktor liegt vorzugsweise zwischen 0 und 1, wobei er bei einer Schwefelbeladung von mehr als etwa 0,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen stets gleich 1 gesetzt wird. Die korrigierte oder gewichtete maximale Lambdaabweichung beträgt vorzugsweise höchstens etwa –0,03.The control of the Anfettungsvorganges invention preferably takes place by means of a load-dependent desired lambda value, which is determined additively from a raw lambda value and a maximum lambda deviation. The raw lambda value and the maximum lambda deviation are in each case initially determined as a function of the rotational speed and the injection quantity, wherein the maximum lambda deviation is additionally corrected or weighted multiplicatively by a weighting factor previously dependent on the current sulfur loading and / or sulfur loading is determined at the beginning of enrichment. The weighting factor is preferably between 0 and 1, being always set equal to 1 at a sulfur loading of greater than about 0.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume. The corrected or weighted maximum lambda deviation is preferably at most about -0.03.

Zur Steuerung der Gemischanreicherung kann jedoch auch ein beladungs- und temperaturabhängiger Soll-Lambdawert verwendet werden, der bei Überschreitung der schwefelabhängigen Temperaturvorgabe oder Mindesttemperatur als Minimum eines ersten und eines zweiten Soll-Lambdawertes bestimmt wird, die zuvor in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur oder gegebenenfalls auch einer sonstigen charakteristischen Temperatur der Abgasanlage oder einer kritischen Ist-Temperatur bzw. der aktuellen Schwefelbeladung und/oder der Schwefelbeladung zu Beginn der Anfettung ermittelt wurden. Die Mindesttemperatur wird hierbei ebenfalls in Abhängigkeit von der aktuellen Schwefelbeladung und/oder der Schwefelbeladung zu Beginn der Anfettung ermittelt. Die angegebene Abhängigkeit des ersten Soll-Lambdawertes von der Katalysatortemperatur umfaßt hierbei eine Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz, die gleich der Differenz einer maximalen Soll-Temperatur, insbesondere etwa 700°C, und der Katalysatortemperatur oder einer sonstigen charakteristischen Temperatur der Abgasanlage ist.To control the mixture enrichment but also a loading and temperature-dependent desired lambda value can be used, which is determined when exceeding the sulfur-dependent temperature specification or minimum temperature as a minimum of a first and a second desired lambda value previously as a function of the catalyst temperature or optionally also a other characteristic temperature of the exhaust system or a critical actual temperature or the current sulfur loading and / or sulfur loading were determined at the beginning of the enrichment. The minimum temperature is also determined here as a function of the current sulfur loading and / or the sulfur loading at the beginning of the enrichment. The stated dependence of the first desired lambda value on the catalyst temperature in this case comprises a function of a temperature difference which is equal to the difference between a maximum setpoint temperature, in particular about 700 ° C., and the catalyst temperature or some other characteristic temperature of the exhaust system.

Die angegebenen Abhängigkeiten von der Drehzahl, der Einspritzmenge, der Schwefelbeladung und/oder der Temperatur werden hierbei vorzugsweise durch Kennfeldabfragen bestimmt.The specified dependencies on the rotational speed, the injection quantity, the sulfur loading and / or the temperature are in this case preferably determined by map queries.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Schwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung wird hierbei mittels einer der Brennkraftmaschine zugeordneten entsprechend angelegten Einrichtung, wie z. B. eine Steuerungseinrichtung für die Brennkraftmaschine, über den kumulierten Kraftstoffverbrauch seit einem letzten Entschwefelungs- oder De-Sulfatierungsvorgang kontinuierlich bestimmt, wobei vereinfachend mit einer für die Praxis hinreichenden Genauigkeit von einer hundertprozentigen Effizienz bei der Schwefeleinlagerung ausgegangen werden kann. Gegebenenfalls werden hierbei auch Restschwefelbeladungen bei vorzeitig abgebrochenen oder unvollständig verlaufenden Entschwefelungsvorgängen berücksichtigt. Ein eventueller Schwefelaustrag durch zwischenzeitliche NOx-Regenerationen ist hierbei in guter Näherung vernachlässigbar. Es sind jedoch auch andere Bestimmungsmöglichkeiten denkbar.The required for carrying out the process according to the invention sulfur loading of the catalyst device is in this case by means of an internal combustion engine assigned correspondingly applied device such. As a control device for the internal combustion engine, on the accumulated fuel consumption since a last desulfurization or de-sulfation continuously determined, which simplifying with a sufficient accuracy for practice of a one hundred percent efficiency in sulfur deposition can be assumed. If necessary, residual sulfur loadings are also taken into account in the case of prematurely aborted or incomplete desulphurisation processes. A possible sulfur discharge by intermediate NO x regenerations is negligible to a good approximation. However, other determination options are conceivable.

Die Katalysatortemperatur wird vorzugsweise einfach mittels je eines der Katalysatoreinrichtung vor- bzw. nachgeschalteten Temperatursensors und/oder mittels zumindest eines direkt an der Katalysatoreinrichtung angebrachten Temperaturfühlers kontinuierlich bestimmt, deren Temperatursignale einer zugeordneten Brennkraftmaschinen-Steuerungseinrichtung zur Erfassung und Auswertung zugeführt werden. Die Katalysatortemperatur kann jedoch auch mit hinreichender Genauigkeit durch geeignete Modellierungs- oder Modellrechnungen bestimmt werden.The catalyst temperature is preferably determined simply by means of one of the upstream or downstream temperature sensor and / or by means of at least one directly attached to the catalyst device temperature sensor whose temperature signals are supplied to an associated engine control device for detection and evaluation. However, the catalyst temperature can also be determined with sufficient accuracy by suitable modeling or model calculations.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für einen direkteinspritzenden Ottomotor mit einem nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator und/oder 3-Wege-Katalysator.The inventive method is particularly suitable for a direct injection gasoline engine with a downstream NO x storage catalyst and / or 3-way catalyst.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens umfaßt neben einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine, insbesondere ein direkteinspritzender Ottomotor, auch eine der Brennkraftmaschine nachgeschaltete Katalysatoreinrichtung, wie z. B. ein NOx-Speicherkatalysator und/oder ein 3-Wege-Katalysator. Es umfaßt zudem eine Einrichtung zur Bestimmung der Katalysatortemperatur, wie z. B. je einen der Katalysatoreinrichtung vor- bzw. nachgeschalteten Temperatursensor und/oder zumindest einen an der Katalysatoreinrichtung angebrachten Temperatursensor und/oder eine Temperatur-Modellierungseinrichtung, und eine Einrichtung zur Bestimmung der Schwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung. Die genannten Einrichtungen sind zur Erfassung und Auswertung der ermittelten Werte jeweils mit einer zugeordneten Steuerungseinrichtung für die Brennkraftmaschine verbunden (oder eventuell auch in diese integriert), die erfindungsgemäß so ausgelegt ist, daß die Brennkraftmaschine unterhalb des oberen Teillast- oder Volllastbereiches bei Überschreitung einer vorgebbaren Mindesttemperatur und einer vorgebbaren Mindestschwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung in einen fetten Betriebsmodus umschaltet und diesen bezüglich der Abgastemperatur und der Abgaszusammensetzung so steuert, daß der in der Katalysatoreinrichtung eingelagerte Schwefel möglichst vollständig im wesentlichen in Form von Schwefeldioxid freigesetzt wird und unerwünschte Schwefelwasserstoffemissionen gezielt unterdrückt oder vermieden werden. Die Mindestschwefelbeladung wird hierbei unterhalb eines einer noch zulässigen Höchstkatalysatordesaktivierung oder Mindestkatalysatoraktivität zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Abgasreinigung entsprechenden Schwefelbeladungsschwellenwertes eingestellt. Die Steuerungseinrichtung ist erfindungsgemäß zudem so ausgelegt, daß sie die Mindesttemperatur in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung und/oder der Mindestschwefelbeladung ermittelt.An inventive motor vehicle for carrying out the method described comprises, in addition to a lean-running internal combustion engine, in particular a direct injection Gasoline engine, and a catalytic converter downstream of the catalytic converter device, such. B. a NO x storage catalyst and / or a 3-way catalyst. It also includes a device for determining the catalyst temperature, such. B. each one of the catalyst device upstream or downstream temperature sensor and / or at least one attached to the catalyst device temperature sensor and / or a temperature modeling device, and means for determining the sulfur loading of the catalyst device. For detecting and evaluating the determined values, said devices are each connected to (or possibly also integrated in) an associated control device for the internal combustion engine, which is designed according to the invention such that the internal combustion engine is below the upper part-load or full-load range when a predeterminable minimum temperature is exceeded and a predeterminable minimum sulfur content of the catalyst device switches to a rich operating mode and controls it with respect to the exhaust gas temperature and the exhaust gas composition so that the sulfur stored in the catalyst device is released as completely as possible substantially in the form of sulfur dioxide and undesirable hydrogen sulfide emissions are selectively suppressed or avoided. In this case, the minimum sulfur loading is set below a still permissible maximum catalyst deactivation or minimum catalyst activity to ensure a proper exhaust gas purification sulfur loading threshold value. The control device according to the invention also designed so that it determines the minimum temperature as a function of the sulfur loading and / or the minimum sulfur loading.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:Further details, features and advantages of the present invention will become apparent not only from the appended claims - alone and / or in combination - but also from the following description of an embodiment of the invention in conjunction with the accompanying drawings. In the drawings show:

1 einen „natürlichen” Entschwefelungsvorgang nach dem Stand der Technik mit einer zeitabhängigen Darstellung der wichtigsten Betriebsparameter; 1 a "natural" desulfurization process according to the prior art with a time-dependent representation of the most important operating parameters;

2 eine temperatur- und beladungsabhängige erfindungsgemäße „vorgezogene” Gemischanreicherung und ihre Auswirkung auf eine anschließende „natürliche” Entschwefelung in einer zu 1 entsprechenden Darstellung; 2 a temperature-dependent and "load-dependent""preferred" mixture enrichment according to the invention and their effect on a subsequent "natural" desulfurization in a too 1 corresponding representation;

3 eine beladungsabhänige Steuerung des Lambdawertes bei einer erfindungsgemäßen „vorgezogenen” Gemischanreicherung; und 3 a load-dependent control of the lambda value in a "preferred" mixture enrichment according to the invention; and

4 eine beladungs- und temperaturabhängige Steuerung des Lambdawertes bei einer erfindungsgemäßen „vorgezogenen” Gemischanreicherung. 4 a load and temperature-dependent control of the lambda value in a "preferred" mixture enrichment according to the invention.

1 zeigt einen „natürlichen” Entschwefelungsvorgang bei einem herkömmlich betriebenen magerlauffähigen Kraftfahrzeug mit einem NOx-Speicherkatalysator, das nach einer längeren Zeit im Stadtverkehr ohne zwischenzeitliche Entschwefelung zunächst mit einer relativ niedrigen konstanten Fahrgeschwindigkeit auf der Autobahn bewegt wird. In übereinander angeordneten Einzeldiagrammen sind hierbei die Fahrgeschwindigkeit, die Katalysatortemperatur, der Umfang und die Art der Schwefelemission und die Schwefelbeladung des Katalysators als Funktion der Zeit dargestellt. In dem obersten Teildiagramm ist zudem noch der Lambdawert des Abgases in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. 1 shows a "natural" desulphurisation process in a conventional run lean motor vehicle with a NO x storage catalytic converter, which is moved after a long time in city traffic without interim desulphurisation, first with a relatively low constant speed on the highway. In superimposed individual diagrams in this case the driving speed, the catalyst temperature, the extent and type of sulfur emission and the sulfur loading of the catalyst are shown as a function of time. In the uppermost part of the graph, the lambda value of the exhaust gas is also plotted as a function of time.

Die Fahrgeschwindigkeit beträgt zunächst konstant etwa 100 km/h, wobei das Kraftfahrzeug, das einen magerlauffähigen direkteinspritzenden Ottomotor umfaßt, im Homogenbetrieb mit einem Lambdawert oder einer Lambda-Sollvorgabe von 1,00 betrieben wird. Die Katalysatortemperatur liegt bei etwa 450°C, so daß eine ordnungsgemäße Katalysatorfunktion und eine wunschgemäße Abgasreinigung gewährleistet ist. Bei den angegebenen Betriebsbedingungen sind die Schwefelemissionen im wesentlichen zu vernachlässigen, so daß die durch den Stadtverkehr bedingte hohe Schwefelbeladung von 1,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen zunächst im wesentlichen unverändert bleibt, da auch die durch den Kraftstoffverbrauch bedingte Beladungszunahme in dem angegebenen Maßstab nicht ins Gewicht fällt.The driving speed is initially constant about 100 km / h, the motor vehicle, which includes a lean running direct injection gasoline engine is operated in the homogeneous mode with a lambda value or a lambda setpoint of 1.00. The catalyst temperature is about 450 ° C, so that a proper catalyst function and a desired emission control is guaranteed. At the specified operating conditions, the sulfur emissions are essentially negligible, so that due to the city traffic high sulfur loading of 1.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume initially remains essentially unchanged, as well as due to the fuel consumption increase in the specified scale in the Weight drops.

Nach einer bestimmten Zeit wird die Fahrgeschwindigkeit bei konstanter Beschleunigung ohne Veränderung des Lambdawertes allmählich erhöht, was mit einer entsprechenden Erhöhung der Katalysatortemperatur verbunden ist, ohne daß jedoch bereits eine erhöhte Schwefelemission oder gar unerwünschte Emissionsprodukte zu verzeichnen wären. Die Schwefelbeladung des Katalysators bleibt daher zunächst nach wie vor unverändert hoch bei 1,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen, da durch die Geschwindigkeitserhöhung zwar die Mindestkatalysatortemperatur zur Einleitung einer aktiven Schwefelregeneration, nicht jedoch der entsprechende Schwefelbeladungsschwellenwert überschritten wird und demgemäß auch keine aktive Schwefelregeneration durchgeführt wird.After a certain time, the driving speed is gradually increased at constant acceleration without changing the lambda value, which is associated with a corresponding increase in the catalyst temperature, but without an increased sulfur emission or even unwanted emission products would be recorded. The sulfur loading of the catalyst therefore initially remains unchanged at 1.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume, since the speed increase although the minimum catalyst temperature for initiating an active sulfur regeneration, but not the corresponding sulfur loading threshold is exceeded and accordingly no active sulfur regeneration is performed ,

Bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 160 km/h setzt eine fahrzustandsbedingte Volllastanreicherung ein, durch die der Lambdawert innerhalb kurzer Zeit zunächst auf 0,95 abgesenkt und dann konstant gehalten wird. Die Katalysatortemperatur steigt hierbei bis auf über etwa 750°C an, während sich die Fahrgeschwindigkeit auf etwa 190 km/h erhöht. Durch die relativ schnelle und starke Absenkung des Lambdawertes in Verbindung mit der äußerst hohen Katalysatortemperatur wird der eingelagerte Schwefel bei Lambdawerten bis zu etwa 0,98 zunächst kurzfristig in Form von Schwefeldioxid emittiert, was sich in Form eines relativ schmalen und intensiven SO2-Emissionspeaks bemerkbar macht. Bereits nach kurzer Zeit geht die SO2-Emission infolge der weiteren Absenkung des Lambdawertes jedoch auf Null zurück, während nahezu gleichzeitig eine abrupte Schwefelwasserstoffemission einsetzt, die sich in Form eines sehr hohen und breiten Schwefelwasserstoff-Emissionpeaks mit einer entsprechend starken Geruchsbelästigung bemerkbar macht, so daß nahezu die gesamte gespeicherte Schwefelmenge in Form dieses unerwünschten Emissionsproduktes freigesetzt wird. Die Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators geht hierbei bis zu dessen nahezu vollständigen Regeneration bis auf Null zurück, wodurch er seine volle Katalysatoraktivität im wesentlichen zurückerlangt, so daß wiederum eine ordnungsgemäße Abgasreinigung gewährleistet ist. At a driving speed of about 160 km / h, a driving condition-related full load enrichment sets in, by means of which the lambda value is first lowered to 0.95 within a short time and then kept constant. The catalyst temperature rises in this case up to about 750 ° C, while the driving speed increases to about 190 km / h. Due to the relatively fast and strong reduction of the lambda value in conjunction with the extremely high catalyst temperature, the stored sulfur is initially emitted at short lambda values of up to about 0.98 in the form of sulfur dioxide, which manifests itself in the form of a relatively narrow and intense SO 2 emission peak power. After only a short time, however, SO 2 emissions return to zero as a result of the further lowering of the lambda value, while almost simultaneously an abrupt hydrogen sulfide emission sets in, which manifests itself in the form of a very high and broad hydrogen sulfide emission peak with a correspondingly strong odor nuisance that almost all the stored amount of sulfur in the form of this undesirable emission product is released. The sulfur loading of the NO x storage catalytic converter goes back to zero until it is almost completely regenerated, as a result of which it substantially recovers its full catalytic activity, so that once again proper exhaust gas purification is ensured.

2 zeigt anhand einer zu 1 entsprechenden Darstellung eine erfindungsgemäß vorgezogene Gemischanreicherung und ihren Einfluß auf einen anschließenden natürlichen Entschwefelungsvorgang infolge einer fahrzustandsbedingten Volllastanreicherung. Es wird wiederum von einem Kraftfahrzeug mit einem magerlauffähigen direkteinspritzenden Ottomotor mit nachgeschaltetem NOx-Speicherkatalysator ausgegangen, das nach einer längeren Zeit im Stadtverkehr ohne zwischenzeitliche Schwefelregeneration mit einer entsprechend hohen Schwefelbeladung des Katalysators von 1,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen zunächst wieder mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von etwa 100 km/h auf der Autobahn bewegt wird. Bei einer Katalysatortemperatur von etwa 450°C und einem Lambdawert von 1,00 wird hierbei praktisch kein Schwefel freigesetzt, so daß praktisch auch keine Schwefelemissionen, insbesondere keine H2S-Emissionen, zu beobachten sind. 2 indicates by means of one 1 corresponding representation of a preferred according to the invention mixture enrichment and their influence on a subsequent natural desulfurization process due to a driving condition-related full load enrichment. It is again assumed by a motor vehicle with a lean running direct injection gasoline engine with downstream NO x storage catalytic converter, which after a long time in city traffic without interim sulfur regeneration with a correspondingly high sulfur loading of the catalyst of 1.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume initially again with a constant Driving speed of about 100 km / h on the highway is moved. At a catalyst temperature of about 450 ° C and a lambda value of 1.00 in this case virtually no sulfur is released, so that virtually no sulfur emissions, especially no H 2 S emissions are observed.

Wie bei dem herkömmlich betriebenen Kraftfahrzeug in 1 wird die Fahrgeschwindigkeit bei konstanter Beschleunigung allmählich erhöht, was wiederum mit einer entsprechenden Erhöhung der Abgas- und Katalysatortemperatur verbunden ist, ohne daß jedoch zunächst eine erhöhte Schwefelemission festzustellen ist.As in the conventionally operated motor vehicle in 1 the driving speed is gradually increased at constant acceleration, which in turn is associated with a corresponding increase in the exhaust gas and catalyst temperature, but without first an increased sulfur emission is observed.

Bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 120 km/h und einer Katalysatortemperatur von etwa 580°C erfolgt erfindungsgemäß jedoch eine 1%-ige leichte Gemischanreicherung oder Anfettung, durch die der Lambdawert des Abgases innerhalb kurzer Zeit auf 0,99 abgesenkt wird, was mit weiter zunehmender Fahrgeschwindigkeit und Katalysatortemperatur zu einer merklichen Freisetzung des eingelagerten Schwefels in Form von Schwefeldioxid führt. Es ist daher ein allmählich ansteigender stark ausgeprägter SO2-Emissionspeak mit einer entsprechenden Abnahme der Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators festzustellen.At a travel speed of about 120 km / h and a catalyst temperature of about 580 ° C, however, according to the invention a 1% slight enrichment or enrichment enrichment by which the lambda value of the exhaust gas is lowered within a short time to 0.99, which continues to increase Driving speed and catalyst temperature leads to a significant release of the stored sulfur in the form of sulfur dioxide. Therefore, there is a gradual increase in SO 2 emission peak with a corresponding decrease in sulfur loading of the NO x storage catalyst.

Nach der relativ schnellen Freisetzung des oberflächennah eingelagerten Schwefels wird auch der in tieferliegenden Washcoatzonen eingelagerte Schwefel allmählich in Schwefeldioxid umgewandelt und mit dem Abgas ausgeschieden. Da diese Entschwefelung der tieferen Katalysatorschichten jedoch deutlich langsamer als im oberflächennahen Bereich erfolgt, wird die Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Katalysatortemperatur durch diese Geschwindigkeitsverringerung infolge des bereits erfolgten Schwefelaustrages überkompensiert, so daß die SO2-Emission zunächst bis zum Erreichen eines Maximalwertes zunimmt, um dann trotz weiterer Zunahme der Katalysatortemperatur allmählich abzuklingen. Bei Beginn der anschließenden fahrzustandsbedingten Volllastanreicherung bei etwa 160 km/h ist somit bereits der größte Teil der eingelagerten Schwefelmenge in Form von Schwefeldioxid umgesetzt worden.After the relatively rapid release of the sulfur stored near the surface, the sulfur stored in deeper washcoats is also gradually converted into sulfur dioxide and precipitated with the exhaust gas. However, since this desulfurization of the deeper catalyst layers is much slower than in the near-surface region, the increase in the reaction rate with increasing catalyst temperature is overcompensated by this reduction in speed due to the already occurred sulfur output, so that the SO 2 emission first increases until reaching a maximum value, then gradually decay despite further increase in catalyst temperature. At the beginning of the subsequent state of driving-related full load enrichment at about 160 km / h, therefore, the largest part of the stored sulfur amount has already been converted in the form of sulfur dioxide.

Durch die Volllastanreicherung steigen die Fahrgeschwindigkeit und die Katalysatortemperatur, wie in 1, wiederum auf ihre Maximalwerte ein, während der Lambdawert zunächst innerhalb kurzer Zeit auf 0,95 abgesenkt wird und dann konstant bleibt. Durch die Absenkung des Lambdawertes in Kombination mit dem Anstieg der Katalysatortemperatur wird der noch verbliebene restliche eingelagerte Schwefel in Form von Schwefelwasserstoff freigesetzt, während praktisch keine Schwefeldioxidemission mehr erfolgt. Da hierdurch jedoch nur noch der in tieferen Katalysatorschichten eingelagerte Schwefel betroffen ist, verläuft die Freisetzung des restlichen Schwefels nur relativ langsam, so daß infolge der nur noch geringen vorhandenen Schwefelmenge nur ein relativ breiter und niedriger H2S-Emissionspeak mit einer deutlich geringeren Geruchsbelästigung als bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik in 1 zu verzeichnen ist.Due to the full load enrichment, the driving speed and the catalyst temperature increase, as in 1 , again to their maximum values, while the lambda value is first lowered within a short time to 0.95 and then remains constant. By lowering the lambda value in combination with the increase in the catalyst temperature of the remaining residual sulfur is released in the form of hydrogen sulfide, while virtually no sulfur dioxide emission occurs. Since this, however, only affected the embedded in deeper catalyst layers sulfur, the release of residual sulfur is relatively slow, so that due to the only small amount of sulfur present only a relatively broad and low H 2 S emission peak with a significantly lower odor nuisance in the example of the prior art in 1 to be recorded.

Die erfindungsgemäße Gemischanreicherung kann beladungsabhängig bzw. beladungs- und temperaturabhängig gesteuert werden. Bei der in 3 dargestellten beladungsabhängigen Steuerung werden über eine Kennfeldabfrage zunächst eine Roh-Lambdavorgabe und eine maximale Lambdaabweichung jeweils in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Einspritzmenge bestimmt. Zudem wird ebenfalls über eine Kennfeldabfrage in Abhängigkeit von der aktuell gespeicherten Schwefelmasse und der zu Beginn der Gemischanreicherung gespeicherten Schwefelmasse ein zwischen 0 und 1 liegender Bewertungsfaktor für die maximale Lambdaabweichung bestimmt, der mit zunehmender Schwefelbeladung ansteigt und bereits bei einer Schwefelbeladung von mehr als etwa 0,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen stets gleich 1 beträgt. Anschließend wird die ermittelte maximale Abweichung durch Multiplikation mit dem ermittelten Bewertungsfaktor korrigiert, wobei sich maximale Lambdaabweichungen von höchstens etwa –0,03 ergeben. Aus dieser korrigierten maximalen Lambdaabweichung und der ermittelten Roh-Lambdavorgabe wird nun schließlich additiv eine Soll-Lambdavorgabe zur Steuerung der Gemischanreicherung ermittelt. Mit steigenden Beladungswerten der Katalysatoreinrichtung ergibt sich hierbei eine zunehmend frühere Gemischanreicherung, wie dies in dem unteren Teildiagramm in 3 exemplarisch für eine Drehzahl dargestellt ist. Aufgetragen ist hierbei der Lambdawert in Abhängigkeit von der Einspritzmenge.The mixture enrichment according to the invention can be controlled as a function of the loading or the loading and temperature. At the in 3 shown load-dependent control, a raw Lambdavorgabe and a maximum lambda deviation respectively depending on the speed and the injection quantity are determined via a map query first. In addition, a lambda deviation between 0 and 1 is also determined via a map query as a function of the currently stored sulfur mass and the mass of sulfur stored at the beginning of the mixture enrichment, which increases with increasing sulfur loading and already at a sulfur loading of more than about 0, 5 grams of sulfur per liter of catalyst volume is always equal to 1. Subsequently, the determined maximum deviation is corrected by multiplication with the determined weighting factor, resulting in maximum lambda deviations of at most about -0.03. From this corrected maximum lambda deviation and the determined raw lambda input, a desired lambda input for controlling the mixture enrichment is then finally determined additively. With increasing load values of the catalyst device, this results in an increasingly earlier mixture enrichment, as shown in the lower part of diagram in 3 is exemplified for a speed. In this case, the lambda value is plotted as a function of the injection quantity.

Bei der in 4 dargestellten beladungs- und temperaturabhängigen Steuerung der Gemischanreicherung wird zunächst die Temperaturdifferenz zwischen einer maximalen Solltemperatur von etwa 700°C und der Katalysatortemperatur oder gegebenenfalls auch einer sonstigen charakteristischen Temperatur der Abgasanlage oder kritischen Ist-Temperatur berechnet und über eine entsprechende Kennfeldabfrage in Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturdifferenz ein erster Soll-Lambdawert bestimmt, der üblicherweise zwischen etwa 0,99 und 0,95 liegt.At the in 4 shown load and temperature-dependent control of the mixture enrichment is first calculated, the temperature difference between a maximum target temperature of about 700 ° C and the catalyst temperature or optionally also another characteristic temperature of the exhaust system or critical actual temperature and a corresponding map query depending on the determined temperature difference determines a first desired lambda value, which is usually between about 0.99 and 0.95.

Zudem wird über eine Kennfeldabfrage ein ebenfalls zwischen 0,99 und 0,95 liegender zweiter Soll-Lambdawert in Abhängigkeit von der aktuell gespeicherten Schwefelmasse und der Schwefelmasse zu Beginn der Gemischanreicherung bestimmt.In addition, a second desired lambda value, likewise lying between 0.99 and 0.95, is determined via a characteristic map query as a function of the currently stored sulfur mass and the sulfur mass at the beginning of the mixture enrichment.

Schließlich wird noch über eine Kennfeldabfrage in Abhängigkeit von der aktuell gespeicherten Schwefelmasse und der Schwefelmasse zu Beginn der Gemischanreicherung eine schwefelabhängige Temperaturvorgabe oder Mindesttemperatur für die Katalysatoreinrichtung ermittelt, die in der Praxis zwischen etwa 500 und 650°C insbesondere jedoch zwischen etwa 550 und 580°C liegt.Finally, a sulfur-dependent temperature specification or minimum temperature for the catalyst device is determined via a map query as a function of the currently stored sulfur mass and the sulfur mass at the beginning of the mixture enrichment, which in practice between about 500 and 650 ° C but in particular between about 550 and 580 ° C. lies.

Bei Überschreitung dieser Mindesttemperatur wird nun das Minimum des temperaturabhängigen ersten und des beladungsabhängigen zweiten Soll-Lambdawertes bestimmt und als einzustellender Soll-Lambdawert zur bedarfsgerechten Steuerung der Gemischanreicherung in Abhängigkeit von den Temperatur- und Beladungserfordernissen verwendet.If this minimum temperature is exceeded, the minimum of the temperature-dependent first and the load-dependent second desired lambda value is now determined and used as the setpoint lambda value to be adjusted for demand-controlled mixture enrichment as a function of the temperature and load requirements.

Gegebenenfalls kann aus dem so ermittelten Minimalwert und einem vorgebbaren Lambda-Minimalwert auch zunächst das Maximum bestimmt und als einzustellender Soll-Lambdawert zur Steuerung der Gemischanreicherung verwendet werden.If appropriate, the maximum can first be determined from the minimum value determined in this way and a predefinable lambda minimum value and used as the desired lambda value to be set for controlling the mixture enrichment.

Gegebenenfalls können die angegebenen schwefelmassenabhängigen Kennfeldabfragen auch nur bezüglich der aktuell gespeicherten Schwefelmasse oder bezüglich der zu Beginn der Gemischanreicherung gespeicherten Schwefelmasse erfolgen.Optionally, the specified sulfur mass-dependent characteristic map queries can also be made only with respect to the currently stored sulfur mass or with respect to the sulfur mass stored at the beginning of the mixture enrichment.

Mit zunehmender Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators erfolgt die Gemischanreicherung hierbei zunehmend früher, wie die in dem unteren Teildiagramm in 4 schematisch dargestellt ist, in dem der Lambdawert als Funktion der kritischen Ist-Temperatur dargestellt ist.With increasing sulfur loading of the NO x storage catalyst, the mixture enrichment takes place increasingly earlier, as in the lower part of diagram in 4 is shown schematically, in which the lambda value is shown as a function of the critical actual temperature.

Claims (26)

Verfahren Zur Durchführung des Schwefelaustrages aus einer einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysatoreinrichtung durch Anfetten, des Abgases der Brennkraftmaschine, wobei der Schwefelaustrag bei Überschreitung einer Mindesttemperatur und einer Mindestschwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung in einem bestimmten Drehzahl-Last-Bereich des Brennkraftmaschinenkennfeldes eingeleitet wird, wobei – der Drehzahl-Last-Bereich unterhalb einer Schwelle liegt, bei der eine lastbedingte Gemischanreicherung auf Lambda < 1 erfolgt; – die Mindestschwefelbeladung unterhalb eines Schwefelbeladungsschwellenwertes liegt, der einer Höchstkatalysatordesaktivierung oder einer Mindestkatalysatoraktivität zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Abgasreinigung entspricht; – die Mindesttemperatur in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung und/oder der Mindestschwefelbeladung bestimmt wird, wobei die Mindesttemperatur mit zunehmender Schwefelbeladung zu niedrigeren Werten hin verschoben wird; und – die Anfettung in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur und der Schwefelbeladung so gesteuert wird, daß im wesentlichen keine Schwefelwasserstoffemission erfolgt.Method For carrying out the sulfur discharge from a catalyst device downstream of a lean-running internal combustion engine by enriching the exhaust gas of the internal combustion engine, wherein the sulfur discharge is initiated at a minimum temperature and a minimum sulfur loading of the catalyst device in a certain speed-load range of the engine map, wherein - The speed-load range is below a threshold at which a load-induced mixture enrichment to Lambda <1 occurs; - the minimum sulfur load is below a sulfur loading threshold that corresponds to a maximum catalyst deactivation or a minimum catalyst activity to ensure proper emission control; The minimum temperature is determined as a function of the sulfur loading and / or the minimum sulfur loading, the minimum temperature being shifted to lower values with increasing sulfur loading; and - The enrichment in dependence on the catalyst temperature and the sulfur loading is controlled so that substantially no hydrogen sulfide emission takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ohne Anfetten zur Durchführung des Schwefelaustrages im Homogenbetrieb bei einer Lambda-Sollvorgabe von 1,00 betrieben wird.A method according to claim 1, characterized in that the internal combustion engine is operated without enrichment for carrying out the sulfur discharge in the homogeneous operation at a desired lambda value of 1.00. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennkraftmaschine ein direkteinspritzender Ottomotor verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that a direct injection gasoline engine is used as the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysatoreinrichtung ein NOx-Speicherkatalysator und/oder ein 3-Wege-Katalysator verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a NO x storage catalyst and / or a 3-way catalyst is used as the catalyst device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl und/oder die Last und/oder die Fahrgeschwindigkeit höchstens 80% des jeweiligen Maximalwertes betragen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational speed and / or the load and / or the driving speed amount to at most 80% of the respective maximum value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl zumindest 3000 min–1 und/oder der effektive Mitteldruck zumindest 5 bar beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the speed is at least 3000 min -1 and / or the effective mean pressure is at least 5 bar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestschwefelbeladung 0,1–1 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the minimum sulfur loading is 0.1-1 grams of sulfur per liter of catalyst volume. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestschwefelbeladung 0,2–0,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen beträgt.Process according to claim 7, characterized in that the minimum sulfur loading is 0.2-0.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindesttemperatur 500–650°C beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the minimum temperature is 500-650 ° C. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindesttemperatur 550–580°C beträgt.Process according to claim 9, characterized in that the minimum temperature is 550-580 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfettung bei Überschreitung bestimmter Drehzahl- und/oder Lastschwellenwerte stufenweise erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the enrichment takes place step by step if certain speed and / or load threshold values are exceeded. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas mit zunehmender Schwefelbeladung weniger stark angefettet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas is less strongly enriched with increasing sulfur loading. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anfettung ein Lambdawert zwischen 0,98 und 1,00 eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the enrichment sets a lambda value between 0.98 and 1.00. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lambdawert zwischen 0,99 und 1,00 eingestellt wird.A method according to claim 13, characterized in that a lambda value between 0.99 and 1.00 is set. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer zeitlich gesteuerten oder geregelten variablen Lambdasollvorgabe arbeitet, wobei Lambda zumindest zeitweise Werte ≥ 1,00 annehmen kann.Method according to one of the preceding claims, characterized in that one operates with a time-controlled or regulated variable lambda setpoint input, wherein lambda can assume values ≥ 1.00 at least at times. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfetten mittels eines beladungsabhängigen Soll-Lambdawertes gesteuert wird, für den gilt: Soll-Lambdawert = Roh-Lambdawert + maximale Lambdaabweichung, wobei der Roh-Lambdawert und die maximale Lambdaabweichung in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Einspritzmenge bestimmt werden und wobei die so ermittelte maximale Lambdaabweichung multiplikativ mit einem Bewertungsfaktor korrigiert wird, der in Abhängigkeit von der aktuellen Schwefelbeladung und/oder der Schwefelbeladung zu Beginn der Anfettung bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the enrichment is controlled by means of a load-dependent desired lambda value, for which the following applies: Set lambda value = raw lambda value + maximum lambda deviation, wherein the raw lambda value and the maximum lambda deviation are determined as a function of the rotational speed and the injection quantity and wherein the thus determined maximum lambda deviation is corrected multiplicatively by a weighting factor which determines depending on the actual sulfur loading and / or the sulfur loading at the beginning of the enrichment becomes. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewertungsfaktor zwischen 0 und 1 liegt, wobei er bei einer Schwefelbeladung von mehr als 0,5 Gramm Schwefel pro Liter Katalysatorvolumen stets gleich 1 gesetzt wird.A method according to claim 16, characterized in that the weighting factor is between 0 and 1, wherein it is always set equal to 1 at a sulfur loading of more than 0.5 grams of sulfur per liter of catalyst volume. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Bewertungsfaktor korrigierte maximale Lambdaabweichung maximal –0.03 beträgt.Method according to Claim 16 or 17, characterized in that the maximum lambda deviation corrected by the weighting factor amounts to a maximum of -0.03. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfetten mittels eines beladungs- und temperaturabhängigen Lambdawertes gesteuert wird, der wie folgt bestimmt wird: – Bestimmung eines ersten Soll-Lambdawertes in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur; – Bestimmung eines zweiten Soll-Lambdawertes in Abhängigkeit von der aktuellen Schwefelbeladung und/oder der Schwefelbeladung zu Beginn der Anfettung; – Bestimmung einer Mindesttemperatur in Abhängigkeit von der aktuellen Schwefelbeladung und/oder der Schwefelbeladung zu Beginn der Anfettung; und – Bestimmung des Minimums des ersten und des zweiten Soll-Lambdawertes bei höheren Katalysatortemperaturen als die ermittelte Mindesttemperatur.Method according to one of claims 1-15, characterized, the enrichment is controlled by means of a load and temperature-dependent lambda value, which is determined as follows: - Determining a first desired lambda value as a function of the catalyst temperature; - Determination of a second desired lambda value as a function of the current sulfur loading and / or the sulfur loading at the beginning of the enrichment; - Determination of a minimum temperature as a function of the actual sulfur loading and / or the sulfur loading at the beginning of the enrichment; and - Determining the minimum of the first and second desired lambda values at higher catalyst temperatures than the determined minimum temperature. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Soll-Lambdawert in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz bestimmt wird, die gleich der Differenz zwischen einer maximalen Soll-Temperatur und der Katalysatortemperatur ist.A method according to claim 19, characterized in that the first desired lambda value is determined in dependence on a temperature difference which is equal to the difference between a maximum setpoint temperature and the catalyst temperature. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Soll-Temperatur 700°C beträgt.Method according to claim 20, characterized in that the maximum nominal temperature is 700 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 16–21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeiten von Drehzahl, Einspritzmenge, Schwefelbeladung und/oder Temperatur durch Kennfeldabfragen bestimmt werden.Method according to one of Claims 16-21, characterized in that the dependencies of rotational speed, injection quantity, Sulfur loading and / or temperature can be determined by map queries. Kraftfahrzeug mit: – einer magerlauffähigen Brennkraftmaschine; – einer der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysatoreinrichtung; – einer Einrichtung zur Bestimmung der Katalysatortemperatur; – einer Einrichtung zur Bestimmung der Schwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung; und – einer der Brennkraftmaschine zugeordnete Steuerungseinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung so ausgelegt ist, daß die Brennkraftmaschine unterhalb eines oberen Teillast- oder Volllastbereiches, in dem eine lastbedingte Gemischanreicherung auf Lambda < 1 erfolgt, bei Überschreitung einer Mindesttemperatur und einer Mindestschwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung in einem fetten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und diesen bezüglich der Abgastemperatur und der Abgaszusammensetzung so steuert, daß im wesentlichen keine Schwefelwasserstoffemission erfolgt, wobei die Mindestschwefelbeladung unterhalb eines einer Höchstkatalysatordesaktivierung oder einer Mindestkatalysatoraktivität zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Abgasreinigung entsprechenden Schwefelbeladungsschwellenwertes liegt, und daß die Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der Mindesttemperatur in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung und/oder der Mindestschwefelbeladung, umfaßt derart, daß die Mindesttemperatur mit zunehmender Schwefelbeladung zu niedrigeren Werten hin verschoben wird.Motor vehicle with: - A lean-running internal combustion engine; - One of the internal combustion engine downstream catalyst device; - a device for determining the catalyst temperature; - a device for determining the sulfur loading of the catalyst device; and A control device associated with the internal combustion engine, in which the control device is designed so that the internal combustion engine is switched below an upper part-load or full-load range in which a load-related mixture enrichment to lambda <1, when exceeding a minimum temperature and a minimum sulfur loading of the catalyst device in a rich operating mode, and this with respect to the exhaust gas temperature and controlling the exhaust gas composition so that substantially no hydrogen sulfide emission occurs, the minimum sulfur loading being below a peak catalyst deactivation or minimum catalyst activity to ensure proper exhaust gas purification sulfur loading threshold, and the controller means for determining the minimum temperature as a function of sulfur loading and / or sulfur content Minimum sulfur loading, includes such that the minimum temperature with increasing sulfur loading to lower n values. Kraftfahrzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine einen direkteinspritzenden Ottomotor umfaßt.Motor vehicle according to claim 23, characterized in that the internal combustion engine comprises a direct injection gasoline engine. Kraftfahrzeug nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoreinrichtung einen NOx-Speicherkatalysator und/oder einen 3-Wege-Katalysator umfaßt.Motor vehicle according to Claim 23 or 24, characterized in that the catalytic converter device comprises a NO x storage catalytic converter and / or a 3-way catalytic converter. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 23–25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Katalysatortemperatur zumindest je einen der Katalysatoreinrichtung vor- bzw. nachgeschalteten Temperatursensor und/oder zumindest einen an der Katalysatoreinrichtung selbst angeordneten Temperatursensor umfaßt.Motor vehicle according to one of Claims 23-25, characterized in that the device for determining the catalyst temperature comprises at least one temperature sensor upstream or downstream of the catalyst device and / or at least one temperature sensor arranged on the catalytic converter device itself.
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