DE10114523B4 - Method for controlling a NOx regeneration of an arranged in the exhaust line of an internal combustion engine NOx storage catalyst - Google Patents

Method for controlling a NOx regeneration of an arranged in the exhaust line of an internal combustion engine NOx storage catalyst Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang (14) einer Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten NOx-Speicherkatalysators (22), bei dem der NOx-Speicherkatalysator (22) während der NOx-Regeneration mit einem fetten Abgas (λ < 1) beaufschlagt wird sowie mittels einer stromab des NOx-Speicherkatalysators (22) angeordneten, sauerstoffsensitiven Messeinrichtung (16) ein Lambdawert erfasst und in einer Auswerte- und Steuereinheit (18) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endzeitpunkt (tS) der NOx-Regeneration mit Erreichen eines ersten Schwellenwertes (S1) für die zeitliche Ableitung des Lambdawertes (dU/dt) und/oder mit Erreichen eines zweiten Schwellenwertes für eine Änderung der zeitlichen Ableitung des Lambdawertes (d2U/dt2) bestimmt wird.A method for controlling a NO x regeneration of an in the exhaust line (14) of an internal combustion engine (10) arranged NO x storage catalytic converter (22), wherein the NO x storage catalytic converter (22) during the NO x regeneration with a rich exhaust gas (λ <1) and a lambda value is detected by means of an oxygen-sensitive measuring device (16) arranged downstream of the NO x storage catalytic converter (22) and provided in an evaluation and control unit (18), characterized in that an end time (t S ) the NO x regeneration with reaching a first threshold value (S 1 ) for the time derivative of the lambda value (dU / dt) and / or reaching a second threshold value for a change in the time derivative of the lambda value (d 2 U / dt 2 ) determined becomes.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a method for controlling a NO x regeneration of an arranged in the exhaust line of an internal combustion engine NO x storage catalytic converter with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Abgasreinigungsanlagen für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, mit denen eine Emission von umweltrelevanten Abgaskomponenten gemindert werden kann. Die Abgasreinigungsanlagen umfassen je nach Auslegung Partikelfilter und Katalysatorsysteme, die die während einer Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entstehenden Schadstoffe in weniger umweltrelevante Produkte konvertieren. Bekannte Katalysatorsysteme beinhalten dabei einerseits Katalysatorkomponenten, die eine Oxidation von Schadstoffen, wie Kohlenmonoxid CO und unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe HC, mit Luft-Sauerstoff ermöglichen und andererseits eine Reduktion von Stickoxiden NOx mit den Reduktionsmitteln CO, HC erlauben. Weiterhin ist bekannt, in solchen Katalysatorsystemen gasspezifische Speicherkomponenten zu integrieren. So ist es beispielsweise möglich, HC oder NOx selektiv zu absorbieren. Letztere Speicherkomponente lässt sich vorteilhaft mit den reduktiven und oxidativen Katalysatorkomponenten zu einem so genannten NOx-Speicherkatalysator zusammenfassen.Methods and emission control systems for internal combustion engines are known from the prior art, with which an emission of environmentally relevant exhaust gas components can be reduced. Depending on the design, the emission control systems include particulate filters and catalyst systems that convert the pollutants produced during the combustion of an air-fuel mixture into less environmentally friendly products. Known catalyst systems include on the one hand catalyst components that allow oxidation of pollutants such as carbon monoxide CO and incompletely burned hydrocarbons HC, with air-oxygen and on the other hand allow a reduction of nitrogen oxides NO x with the reducing agents CO, HC. Furthermore, it is known to integrate gas-specific storage components in such catalyst systems. For example, it is possible to selectively absorb HC or NO x . The latter storage component can be advantageously combined with the reductive and oxidative catalyst components to form a so-called NO x storage catalyst.

Eine Absorption von NOx im NOx-Speicherkatalysator findet immer dann statt, wenn ein Reduktionsmittelmassenstrom zur katalytischen Reduktion nicht ausreicht – also insbesondere dann, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einer mageren Betriebsphase befindet. Der NOx-Speichervorgang ist allerdings aufgrund einer endlichen NOx-Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators begrenzt, so dass zur Vermeidung eines NOx-Durchbruchs in regelmäßigen Abständen eine Regeneration eingeleitet werden muss. Dazu wird die Verbrennungskraftmaschine kurzfristig unter einem stöchiometrischen oder fetten Betriebsmodus gefahren, so dass der notwendige Reduktionsmittelmassenstrom zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Regelung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches (Lambdaregelung) zur Einstellung des jeweils benötigten Betriebsmodus ist hinlänglich bekannt und wird an dieser Stelle daher nicht näher erläutert.An absorption of NO x in the NO x storage catalyst always takes place when a reducing agent mass flow for catalytic reduction is not sufficient - so in particular when the internal combustion engine is in a lean phase of operation. However, the NO x storage process is limited due to a finite NO x storage capacity of the NO x storage catalytic converter, so that in order to prevent NO x breakthrough at regular intervals regeneration must be initiated. For this purpose, the internal combustion engine is briefly driven under a stoichiometric or rich operating mode, so that the necessary reducing agent mass flow can be made available. A regulation of the composition of the air-fuel mixture (lambda control) for setting the respectively required operating mode is well known and will therefore not be explained in detail at this point.

Es ist ferner bekannt, die NOx-Regeneration durch Vorgabe bestimmter Regenerationsparameter zu regeln. Beispielsweise kann über derartige Regenerationsparameter festgelegt werden, unter welchen Umständen die NOx-Regeneration initiiert werden soll. Eine NOx-Regenerationsnotwendigkeit kann derart bestimmt werden, dass ein Grenzwert für eine hinter dem Katalysator gemessene NOx-Emission oder eine verbleibende NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators gebildet wird. Fällt die NOx-Speicherfähigkeit unter den Grenzwert, so wird die NOx-Regeneration zwingend eingeleitet. Weiterhin umfassen die Regenerationsparameter auch unmittelbar die Parameter, die zur Durchführung der Regeneration beeinflusst werden müssen. So können beispielsweise ein bestimmter Lambdawert, eine Katalysatortemperatur oder aber auch spezifische Einspritzparameter, die beispielsweise eine Nacheinspritzung regeln, vorgegeben werden. Die Fülle denkbarer Maßnahmen im Bereich der Überwachung, Instandhaltung und Betriebsoptimierung der Abgasreinigungsanlage kann in bekannter Weise mittels einer gemeinsamen Auswerte- und Steuereinheit – unter Umständen als Teil eines vorhandenen Motorsteuergeräts – koordiniert werden.It is also known to regulate the NO x regeneration by specifying certain regeneration parameters. For example, it is possible to determine via such regeneration parameters under which circumstances the NO x regeneration is to be initiated. A NO x regeneration need may be determined such that a limit value for a NO x emission measured downstream of the catalyst or a remaining NO x storage capability of the NO x storage catalytic converter is formed. If the NO x storage capacity falls below the limit value, the NO x regeneration is necessarily initiated. Furthermore, the regeneration parameters also include directly the parameters that must be influenced to perform the regeneration. Thus, for example, a specific lambda value, a catalyst temperature or even specific injection parameters that regulate a post-injection, for example, can be specified. The abundance of conceivable measures in the field of monitoring, maintenance and operation optimization of the emission control system can be coordinated in a known manner by means of a common evaluation and control unit - possibly as part of an existing engine control unit.

Ein Regenerationsende wird nach den bekannten Verfahren zumeist derart bestimmt, dass ein Sprungsignal einer sauerstoffsensitiven Messeinrichtung stromab des NOx-Speicherkatalysators bewertet wird. Das Sprungsignal ergibt sich aus dem am Ende der NOx-Regeneration stattfindenden Wechsel des Lambdawertes stromab des NOx-Speicherkatalysators. Mit Aufnahme der NOx-Regeneration wird zwar der NOx-Speicherkatalysator mit einem fetten oder stöchiometrischen Abgas beaufschlagt, jedoch werden die Reduktionsmittel weitestgehend durch das gespeicherte NOx verbraucht, so dass zunächst keine wesentliche Lambdaänderung stromab des NOx-Speicherkatalysators feststellbar ist. Erst wenn die NOx-Regeneration weitestgehend abgeschlossen ist, ändert sich die Atmosphäre um die genannte Messeinrichtung. Bei geregelten Verfahren führt die Detektion des Sprungsignals zur Wiederaufnahme eines Normalbetriebes und damit in den meisten Fällen zur Wiederaufnahme des Magerbetriebs der Verbrennungskraftmaschine. Nachteilig an einer solchen Vorgehensweise ist, dass hierbei immer eine gewisse Übersteuerung in Kauf genommen werden muss, da sich im Abgasstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem NOx-Speicherkatalysator noch stöchiometrisches beziehungsweise fettes Gemisch befindet und zudem jeder Regeleingriff erst mit einer gewissen Zeitverzögerung umgesetzt werden kann. In der Folge steigt am Ende der Regeneration die Emission der ebenfalls umweltrelevanten Reduktionsmittel deutlich an (Reduktionsmitteldurchbruch) und ein Kraftstoffverbrauch ist aufgrund der unnötig verlängerten Regenerationsdauer erhöht.A regeneration end is usually determined according to the known methods such that a jump signal of an oxygen-sensitive measuring device downstream of the NO x storage catalytic converter is evaluated. The jump signal results from the change in the lambda value taking place at the end of the NO x regeneration downstream of the NO x storage catalytic converter. Although with the intake of NO x regeneration of the NO x storage catalyst is exposed to a rich or stoichiometric exhaust gas, however, the reducing agents are largely consumed by the stored NO x , so that initially no significant lambda change is detected downstream of the NO x storage catalytic converter. Only when the NO x regeneration is largely completed, the atmosphere changes around said measuring device. In controlled methods, the detection of the jump signal leads to the resumption of normal operation and thus in most cases to the resumption of lean operation of the internal combustion engine. The disadvantage of such an approach is that this always a certain override must be taken into account, as is still stoichiometric or rich mixture in the exhaust system between the internal combustion engine and the NO x storage and also each control intervention can be implemented only with a certain time delay , As a result, at the end of the regeneration, the emission of the likewise environmentally relevant reducing agents increases significantly (reducing agent breakthrough) and fuel consumption is increased due to the unnecessarily prolonged regeneration period.

DE 198 23 921 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überprüfung des Wirkungsgrades eines NOx-Speicherkatalysators, bei dem das Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes für das Signal eines stromab des NOx-Katalysators angeordneten O2-empfindlichen Messaufnehmers den Endzeitpunkt der Regenerationsphase indiziert. DE 198 23 921 A1 describes a method for checking the efficiency of a NOx storage catalytic converter, in which the exceeding of a predetermined threshold value for the signal of an O 2 -sensitive sensor arranged downstream of the NOx catalyst indicates the end time of the regeneration phase.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Endzeitpunkt der NOx-Regeneration vorverlegt werden kann, ohne die Vollständigkeit der Regeneration zu gefährden.The object of the present invention is to provide a method with which an end time of the NO x regeneration can be advanced without endangering the completeness of the regeneration.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators nach den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass der Endzeitpunkt der NOx-Regeneration mit Erreichen eines ersten Schwellenwertes (S1) für die zeitliche Ableitung des Lambdawertes (dU/dt) und/oder mit Erreichen eines zweiten Schwellenwertes für eine Änderung der zeitlichen Ableitung des Lambdawertes (d2U/dt2) bestimmt wird, kann die Regenerationsdauer sinnvoll verkürzt werden. Das zu diesem Zeitpunkt noch zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem NOx-Speicherkatalysator befindliche stöchiometrische oder fette Gemisch reicht im Normalfall aus, eine weitestgehend vollständige Regeneration des Speicherkatalysators zu ermöglichen. Damit einhergehend werden unerwünschte Reduktionsmitteldurchbrüche gemindert und unter Umständen sogar vollständig unterdrückt. Mit der insgesamt kürzeren Regenerationsdauer (Verweildauer der Verbrennungskraftmaschine im fetten oder stöchiometrischen Betriebsmodus) mindert sich auch der Kraftstoffverbrauch.According to the invention this object is achieved by a method for controlling a NO x regeneration of an arranged in the exhaust line of an internal combustion engine NO x storage catalytic converter according to the features mentioned in claim 1. Characterized in that the end time of the NO x regeneration upon reaching a first threshold value (S 1 ) for the time derivative of the lambda value (dU / dt) and / or with reaching a second threshold value for a change in the time derivative of the lambda value (d 2 U / dt 2 ) is determined, the regeneration period can be meaningfully shortened. The stoichiometric or rich mixture which is still present between the internal combustion engine and the NO x storage catalytic converter at this time is normally sufficient to allow a largely complete regeneration of the storage catalytic converter. Along with this, unwanted reductant breakthroughs are reduced and under some circumstances even completely suppressed. With the overall shorter regeneration period (residence time of the internal combustion engine in rich or stoichiometric operating mode) also reduces the fuel consumption.

Mit Vorgabe der festen Schwellenwerte kann eine einfache, aber zeitlich sehr rasche Steuerung des Regenerationsablaufs bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird dabei mit Erreichen des Endzeitpunktes ein Verbrennungsluftverhältnis der Verbrennungskraftmaschine angehoben.With Specifying the fixed thresholds can be a simple but timely very rapid control of the regeneration process can be provided. Preferably, when the end time is reached, a combustion air ratio of Internal combustion engine raised.

Ferner ist bevorzugt, das Verfahren erst dann freizugeben, wenn eine vorgegebene Soll-Signalqualität bis zum Endzeitpunkt eingehalten wird. Hierdurch soll vermieden werden, dass Signalausreißer oder stark wechselnde Gemischverhältnisse während der Regeneration zu einem frühzeitigen Abbruch und damit nur unvollständigen Wiederherstellung der NOx-Speicherkapazität führen. Die Freigabe des Verfahrens kann ferner in Abhängigkeit von dem Verbrennungsluftverhältnis und/oder einem Abgasmassenstrom und/oder einer Abgastemperatur und/oder einer Katalysatortemperatur und/oder einem aktuellen Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator erfolgen. Keine Freigabe des Verfahrens erfolgt, wenn während der NOx-Regeneration eine Schubabschaltung durchgeführt wird. Durch die Berücksichtigung der genannten Kriterien lässt sich sicherstellen, dass die NOx-Speicherkapazität des Speicherkatalysators immer nahezu vollständig wiederhergestellt wird. Treten während der Regeneration Störungen auf, so wird zur Erreichung dieses primären Zieles die Regeneration unter herkömmlichen Bedingungen fortgesetzt.Furthermore, it is preferred to release the method only when a predetermined desired signal quality is maintained until the end time. This is to avoid that signal outliers or strongly changing mixture conditions during regeneration lead to premature termination and thus only incomplete restoration of NO x storage capacity. The release of the method may also be carried out in dependence on the combustion air ratio and / or an exhaust gas mass flow and / or an exhaust gas temperature and / or a catalyst temperature and / or a current lambda value before the NO x storage catalytic converter. No release of the process occurs when a fuel cut is performed during the NO x regeneration. By taking into account the mentioned criteria, it can be ensured that the NO x storage capacity of the storage catalytic converter is always almost completely restored. If disturbances occur during regeneration, regeneration is continued under conventional conditions to achieve this primary goal.

Bei der Verbrennungskraftmaschine handelt es sich um einen Ottomotor, insbesondere einen direkt einspritzenden Ottomotor, oder um einen Dieselmotor, insbesondere einen direkt einspritzenden Dieselmotor.at the internal combustion engine is a gasoline engine, in particular a directly injecting gasoline engine, or to a Diesel engine, in particular a direct injection diesel engine.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the remaining dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

1 eine Prinzipskizze einer Verbrennungskraftmaschine mit einem NOx-Speicherkatalysator im Abgasstrang und 1 a schematic diagram of an internal combustion engine with a NO x storage catalytic converter in the exhaust system and

2 einen Verlauf des Lambda-Signalwertes und seiner Steigung stromab vom NOx-Speicherkatalysator. 2 a profile of the lambda signal value and its slope downstream of the NO x storage catalytic converter.

Die 1 zeigt in einer Prinzipskizze eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer Abgasreinigungsanlage 12. Die Verbrennungskraftmaschine 10 kann beispielsweise ein Ottomotor, insbesondere ein direkt einspritzender Ottomotor sein. Sie verfügt in jedem Falle über ein – hier nicht dargestelltes – Einspritzsystem, mit dem Einspritzparameter wie ein Zündwinkel, eine Einspritzmenge, eine Einspritzdauer als auch gegebenenfalls Nacheinspritzungsparameter beeinflusst werden können. Ferner lassen sich die Luftvolumenströme beispielweise durch eine – hier ebenfalls nicht eingetragene – Abgasrückführeinrichtung oder eine Drosselklappe steuern oder regeln. Als Führungsgröße für eine Regelung kann beispielsweise ein im Abgasstrang 14 detektierter Lambdawert dienen. Dieser wird mit Hilfe einer sauerstoffsensitiven Messeinrichtung 16 erfasst und in eine Auswerte- und Steuereinheit 18 – als integraler Bestandteil eines Motorsteuergerätes – eingelesen und bewertet. Über das Motorsteuergerät werden dann den Stellgliedern, beispielsweise dem Einspritzsystem, der Drosselklappe und der Abgasrückführeinrichtung, die für einen gewünschten Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine 10 notwendigen Stellgrößen vorgeben.The 1 shows a schematic diagram of an internal combustion engine 10 with an emission control system 12 , The internal combustion engine 10 For example, a gasoline engine, in particular a directly injecting gasoline engine. In any case, it has an injection system (not shown here) with which injection parameters such as an ignition angle, an injection quantity, an injection duration and possibly post-injection parameters can be influenced. Furthermore, the air volume flows can be controlled or regulated, for example, by an exhaust gas recirculation device or a throttle valve, which is likewise not registered here. As a reference variable for a control, for example, in the exhaust system 14 serve detected lambda value. This is done with the help of an oxygen-sensitive measuring device 16 recorded and in an evaluation and control unit 18 - as an integral part of an engine control unit - read and evaluated. About the engine control unit are then the actuators, such as the injection system, the throttle and the exhaust gas recirculation device, for a desired operating mode of the internal combustion engine 10 specify required manipulated variables.

Die Abgasreinigungsanlage 12 umfasst ein Katalysatorsystem, das – wie hier dargestellt – aus einem Vorkatalysator 20 und einem NOx-Speicherkatalysator 22 besteht. Die Abgasreinigungsanlage 12 kann eine zusätzliche Sensorik beinhalten, die es erlaubt, eine Abgaszusammensetzung, eine Konzentration einzelner Abgaskomponenten oder auch eine Temperatur des Abgases oder einzelner Komponenten der Abgasreinigungsanlage 12 zu erfassen. Die Messeinrichtung 16 ist insbesondere eine Lambdasonde. Sie kann aber auch als NOx-Sensor ausgelegt sein, da dieser prinzipbedingt neben seiner NOx-sensitiven Funktion den Lambdawert stromab des Speicherkatalysators 22 erfassen kann.The emission control system 12 comprises a catalyst system which, as shown here, consists of a precatalyst 20 and a NO x storage catalyst 22 consists. The emission control system 12 may include additional sensor technology that allows, an exhaust gas composition, a concentration of individual exhaust gas components or a temperature of the exhaust gas or individual components of the emission control system 12 capture. The measuring device 16 is in particular a lambda probe. But it can also be designed as a NO x sensor, as this principle, in addition to its NO x -sen tive function the lambda value downstream of the storage catalytic converter 22 can capture.

Der NOx-Speicherkatalysator 22 lagert in mageren Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine 10 NOx ein, da in diesen Betriebsphasen ein Reduktionsmittelmassenstrom häufig zu niedrig ist, um eine vollständige Konvertierung zu ermöglichen. Mit steigender Betriebsdauer sinkt eine NOx-Speicherkapazität und damit einhergehend die NOx-Speicherfähigkeit. Daher muss der NOx-Speicherkatalysator 22 in regelmäßigen Abständen regeneriert werden, indem ein Wechsel in einen stöchiometrischen oder fetten Betrieb erzwungen wird. Die Einstellungen der Regenerationsparameter und deren Adaption an die gegebenenfalls neuen Bedingungen, die in der Abgasreinigungsanlage 12 herrschen, können mit Hilfe des Motorsteuergerätes koordiniert werden.The NO x storage catalytic converter 22 stores in lean operating phases of the internal combustion engine 10 NO x , since in these operating phases a reductant mass flow is often too low to allow complete conversion. As the operating time increases, a NO x storage capacity and, consequently, the NO x storage capacity decrease. Therefore, the NO x storage catalytic converter 22 be regenerated at regular intervals by forcing a change to stoichiometric or rich operation. The settings of the regeneration parameters and their adaptation to the possibly new conditions that exist in the emission control system 12 can be coordinated with the help of the engine control unit.

Der 2 lässt sich unter anderem ein Verlauf des Lambdawertes λ stromab vom NOx-Speicherkatalysator 22 in Form eines typischen Signalverlaufs für eine Lambdasonde entnehmen (Kurve 24). Unterhalb der Kurve 24 ist ein Verlauf der Steigung dieses Lambdasignalwertes als Kurve 26 wiedergegeben. Unmittelbar nach Detektion einer Regenerationsnotwendigkeit des NOx-Speicherkatalysators 22 wird ein Wechsel in einen stöchiometrischen oder fetten Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine 10 erzwungen (Zeitpunkt t1). Mit einer durch das Totvolumen bedingten Zeitverzögerung steigt in der Folge das Signal der stromab des NOx-Speicherkatalysators 22 angeordneten Messeinrichtung 16 sprunghaft an, bis sich ein Gleichgewicht bezüglich der Reduktionsprozesse in dem NOx-Speicherkatalysator 22 eingestellt hat (Zeitpunkt t2). Während dieser Phase der NOx-Regeneration steigt das Signal lediglich leicht konstant an, da aufgrund zunehmender Erschöpfung sauerstoffliefernder Gaskomponenten (NOx, O2) im Katalysator die Verhältnisse nur allmählich verändert werden. Ab einem Zeitpunkt t3 ist die NOx-Regeneration im Wesentlichen abgeschlossen und in der Folge ändert sich die Atmosphäre an der Messeinrichtung 16 drastisch und das Signal steigt stark an. Ein entsprechender Verlauf der Kurve 26 ergibt sich selbstredend.Of the 2 Among other things, a variation of the lambda value λ downstream of the NO x storage catalytic converter can be achieved 22 in the form of a typical signal curve for a lambda probe (curve 24 ). Below the curve 24 is a curve of the slope of this lambda signal value as a curve 26 played. Immediately after detection of a need for regeneration of the NO x storage catalytic converter 22 becomes a change to a stoichiometric or rich operating mode of the internal combustion engine 10 enforced (time t 1 ). With a time delay caused by the dead volume, the signal subsequently rises in the sequence downstream of the NO x storage catalytic converter 22 arranged measuring device 16 abruptly until there is a balance in the reduction processes in the NO x storage catalyst 22 has set (time t 2 ). During this phase of NO x regeneration, the signal rises only slightly constant, since due to increasing depletion of oxygen-supplying gas components (NO x , O 2 ) in the catalyst, the conditions are changed only gradually. From a time t 3 , the NO x regeneration is substantially completed and as a result the atmosphere changes at the measuring device 16 drastically and the signal rises sharply. A corresponding course of the curve 26 Of course this results.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren wird ein Regenerationsende nicht durch Erreichen einer bestimmten Vorgabe für das Signal der Messeinrichtung 16 angezeigt. Dieses Signal liefert nämlich nicht unmittelbar Informationen über das tatsächliche Fortschreiten der NOx-Regeneration. Vielmehr wird ein Schwellwert S1 für die zeitliche Signalsteigerung dU/dt der Kurve 26 vorgegeben, mit dessen Erreichen ein unmittelbar bevorstehendes Ende einer vollständigen NOx-Regeneration fingiert wird. Dieser Endzeitpunkt tS ist ein Anhaltspunkt für die tatsächlichen Verhältnisse im NOx-Speicherkatalysator 22. Gegen Ende der Regeneration wird von den Reduktionsmitteln zunehmend der gespeicherte Sauerstoff angegriffen, der in seiner chemischen Reaktion träger ist als das gespeicherte NOx. Hieraus resultiert ein Anstieg in der Signalsteigung (Kurve 26). Dieser Anstieg wird eben durch Vorgabe des Schwellenwertes S1 für die motorseitige Beendigung der Regeneration genutzt. Dadurch wird die Regeneration früher beendet und gegebenenfalls kann die Verbrennungskraftmaschine 10 früher als nach herkömmlicher Verfahrensführung wieder stöchiometrisch oder mager betrieben werden.In contrast to the conventional methods, a regeneration end is not achieved by reaching a certain specification for the signal of the measuring device 16 displayed. Namely, this signal does not directly provide information about the actual progress of the NO x regeneration. Rather, a threshold value S 1 for the temporal signal increase dU / dt of the curve 26 predetermined, with the achievement of an imminent end of a complete NO x regeneration is fictitious. This end time t S is an indication of the actual conditions in the NO x storage catalytic converter 22 , Towards the end of the regeneration, the reducing agents increasingly attack the stored oxygen, which in its chemical reaction is more inert than the stored NO x . This results in an increase in the signal slope (curve 26 ). This increase is just used by specifying the threshold value S 1 for the engine-side termination of the regeneration. As a result, the regeneration is terminated earlier and, if appropriate, the internal combustion engine 10 be operated stoichiometrically or lean again as in conventional process management again.

Alternativ oder in Ergänzung zur Vorgabe des Schwellenwertes S1 ist es denkbar, einen Schwellenwert für eine zeitliche Änderung der Signalsteigung ΔU (= d2U/dt2) der Kurve 26 vorzugeben. Auf diese Weise kann die Sicherheit der Prognose über den Fortschritt der NOx-Regeneration erhöht werden und ein verfrühter Abbruch der NOx-Regeneration vermieden werden.Alternatively or in addition to the specification of the threshold value S 1 , it is conceivable to set a threshold value for a change over time of the signal gradient ΔU (= d 2 U / dt 2 ) of the curve 26 pretend. In this way, the safety of the prognosis on the progress of the NO x regeneration can be increased and a premature termination of the NO x regeneration can be avoided.

Letzterer Maßgabe kann auch Rechnung getragen werden, indem weitere Randbedingungen zur Freigabe des Verfahrens mit aufgenommen werden. So kann insbesondere das Vorliegen einer vorgegebenen Soll-Signalqualität bis zum Zeitpunkt tS einen Fehler der Prognose aufgrund von Signalausreißern und dergleichen mindern. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Verfahren erst freigegeben wird, wenn zulässige Bereiche für ein Verbrennungsluftverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 10, ein Abgasmassenstrom, eine Abgastemperatur, eine Katalysatortemperatur und/oder ein Lambdasignal eingehalten werden. Auch kann das Verfahren unterdrückt werden, wenn Störeinflüsse auf die NOx-Regeneration, wie beispielsweise eine Schubabschaltung, detektiert werden. Insgesamt kann auf diese Weise sichergestellt sein, dass der NOx-Speicherkatalysator 22 in jedem Falle, zumindest weitestgehend, regeneriert wird. Ist das Verfahren freigegeben – liegen also keine Störeinflüsse vor und befinden sich die Parameter in den gewünschten Bereichen – so kann mit Hilfe des Verfahrens der Endzeitpunkt tS deutlich vorverlegt werden, so dass in der Folge ein Reduktionsmitteldurchbruch und auch ein Kraftstoffverbrauch gemindert sind.The latter requirement can also be taken into account by including further boundary conditions for releasing the method. Thus, in particular the presence of a predetermined desired signal quality can reduce an error of the prognosis due to signal outliers and the like up to the time t S. It can also be provided that the method is only released when permissible ranges for a combustion air ratio of the internal combustion engine 10 , an exhaust gas mass flow, an exhaust gas temperature, a catalyst temperature and / or a lambda signal are maintained. Also, the method can be suppressed when disturbances on the NO x regeneration, such as fuel cut, are detected. Overall, it can be ensured in this way that the NO x storage catalytic converter 22 in any case, at least as far as possible, regenerated. If the method is enabled, ie if there are no disturbing influences and if the parameters are in the desired ranges, the end time t S can be advanced significantly with the aid of the method, so that as a consequence a reduction agent breakthrough and also fuel consumption are reduced.

1010
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1212
Abgasreinigungsanlageemission control system
1414
Abgasstrangexhaust gas line
1616
sauerstoffsensitive Messeinrichtungoxygen-sensitive measuring device
1818
Auswerte- und Steuereinheitevaluation and control unit
2020
Vorkatalysatorprecatalyzer
2222
NOx-SpeicherkatalysatorNO x storage catalyst
2424
Kurve für den Signalverlauf einer LambdabreitbandsondeCurve for the Waveform of a lambda broadband probe
2626
Steigung der Kurve 24 Slope of the curve 24
λλ
Lambdawertlambda value
t1-3 t 1-3
Zeitpunktetimings
tS t s
Endzeitpunktend time
S1 S 1
Schwellenwertthreshold
UU
Spannung/SignalverlaufVoltage / waveform
dUyou
Signalsteigungsignal slope
ΔU.DELTA.U
Änderung der Signalsteigungmodification the signal slope

Claims (6)

Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang (14) einer Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten NOx-Speicherkatalysators (22), bei dem der NOx-Speicherkatalysator (22) während der NOx-Regeneration mit einem fetten Abgas (λ < 1) beaufschlagt wird sowie mittels einer stromab des NOx-Speicherkatalysators (22) angeordneten, sauerstoffsensitiven Messeinrichtung (16) ein Lambdawert erfasst und in einer Auswerte- und Steuereinheit (18) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endzeitpunkt (tS) der NOx-Regeneration mit Erreichen eines ersten Schwellenwertes (S1) für die zeitliche Ableitung des Lambdawertes (dU/dt) und/oder mit Erreichen eines zweiten Schwellenwertes für eine Änderung der zeitlichen Ableitung des Lambdawertes (d2U/dt2) bestimmt wird.Method for controlling a NO x regeneration in the exhaust gas line ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ) arranged NO x storage catalytic converter ( 22 ), in which the NO x storage catalytic converter ( 22 ) during the NO x regeneration with a rich exhaust gas (λ <1) is acted upon and by means of a downstream of the NO x storage catalytic converter ( 22 ), oxygen-sensitive measuring device ( 16 ) detects a lambda value and in an evaluation and control unit ( 18 ), characterized in that an end time (t S ) of the NO x regeneration upon reaching a first threshold value (S 1 ) for the time derivative of the lambda value (dU / dt) and / or when a second threshold value for a change the time derivative of the lambda value (d 2 U / dt 2 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzeitpunkt (tS) mit Erreichen des ersten und zweiten Schwellenwertes (S1, S2) bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the end time (t S ) with reaching the first and second threshold value (S 1 , S 2 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erreichen des Endzeitpunktes (tS) ein Verbrennungsluftverhältnis der Verbrennungskraftmaschine (10) angehoben wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that upon reaching the end time (t S ), a combustion air ratio of the internal combustion engine ( 10 ) is raised. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe des Verfahrens erfolgt, wenn eine vorgegebene Soll-Signalqualität bis zum Endzeitpunkt (tS) vorliegt.Method according to claims 1 to 3, characterized in that a release of the method takes place when a predetermined desired signal quality is present until the end time (t S ). Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe des Verfahrens in Abhängigkeit von dem Verbrennungsluftverhältnis und/oder einem Abgasmassenstrom und/oder einer Abgastemperatur und/oder einer Katalysatortemperatur und/oder einem aktuellen Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (22) erfolgt.Method according to claims 1 to 4, characterized in that a release of the method as a function of the combustion air ratio and / or an exhaust gas mass flow and / or an exhaust gas temperature and / or a catalyst temperature and / or a current lambda value before the NO x storage catalytic converter ( 22 ) he follows. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabe des Verfahrens unterdrückt wird, wenn während der NOx-Regeneration eine Schubabschaltung erfolgt.Method according to claims 1 to 5, characterized in that a release of the method is suppressed, if during the NO x regeneration, a fuel cut occurs.
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