DE10116877A1

DE10116877A1 - Steuerung des Kraftstoffgemischs während des Spülens der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung

Info

Publication number: DE10116877A1
Application number: DE10116877A
Authority: DE
Inventors: David Karl Bidner; Gopichandra Surnilla; Imad Hassan Makki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: US6490855B1; GB2361880B; US6672053B2; GB2361880A; DE10116877B4; US20020194839A1; GB0106299D0

Abstract

Ein Verfahren zur Spülung eines Katalysators, welcher Oxidantien enthält, betreibt den Motor bei verschiedenen Luft-/Kraftstoffverhältnissen während verschiedener Intervalle. Die Intervalle werden adaptiv auf der Grundlage eines Modells angepaßt, das eine für die Durchführung der Spülung erforderliche Kraftstoffmenge voraussagt. Die Intervalle reagieren auch auf einen stromab des Katalysators gelegenen Abgassensor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Steuerung eines mit einer Vorrichtung für Abgasnachbe handlung verbundenen Innenverbrennungsmotors.

Das Kraftstoffverbrauchsverhalten von Motor und Fahrzeug kann durch Magermix-Innenverbrennungsmotoren verbessert werden. Zur Reduzierung von Emissionen werden diese Magermixmotoren mit Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlungen verbunden, welche als zur Reduzierung von CO, HC und NOx optimierte Dreiwegeka talysatoren bekannt sind. Beim Betrieb mit unterstöchiometri schen Luft-/Kraftstoffgemischen wird typischerweise ein als NOx-Abscheider oder -Katalysator bekannter weiterer Dreiwege katalysator stromab vom (ersten) Dreiwegekatalysator ange schlossen, wobei der NOx-Abscheider zur weiteren Reduzierung der NOx optimiert wird. Der NOx-Abscheider speichert typi scherweise NOx, wenn der Motor im Magerbereich arbeitet und gibt zu reduzierende NOx frei, wenn der Motor im fetten Be reich oder in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses arbeitet.

Ein Verfahren zur Steuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zur Freisetzung oder Spülung gespeicherter NOx betreibt den Motor im fetten Bereich, bis ein stromab des NOx-Abscheiders angeordneter Luft-/Kraftstoffsensor ein fettes Luft-/Kraft stoffverhältnis meldet. Mit anderen Worten wird, während das in den NOx-Abscheider eintretende Luft-/Kraftstoffverhältnis fett ist, das Ausgangs-Luft-/Kraftstoffverhältnis, das den NOx-Abscheider verläßt, solange in der Nähe des stöchiometri schen Verhältnisses liegen, bis der größte Teil der abgela gerten NOx freigegeben wird. Wenn das stromab anliegende Luft-/Kraftstoffverhältnis fett wird, sind wenig gespeicherte NOx vorhanden, somit werden Kohlenwasserstoffe nicht zur Re duzierung von NOx genutzt und treten aus. Anders ausgedrückt wird der NOx-Abscheider von gespeicherten NOx gereinigt. An schließend kann das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Motors wieder mager werden, und der NOx-Abscheider kann wieder NOx aufnehmen. Ein solches System wird in EP 733786 beschrieben.

Die Erfinder erkannten einen Nachteil bei dem obigen Ansatz. Insbesondere wird immer zusätzlicher Kraftstoff eingesetzt, wenn der Luft-/Kraftstoffsensor stromab von NOx-Abscheider angeordnet wird. Mit anderen Worten wird es immer eine gewis se Menge von fettem Abgas im Auspuffsystem geben, wenn eine Spülung beendet wird, da es von dem Zeitpunkt, zu dem Kraft stoff eingespritzt wird, bis zum Erreichen des Luft-/Kraftstoffsensors immer eine Verzögerung gibt. Der gesamte Kraftstoff in diesem Abschnitt fetten Abgases ist Überschuß und beeinträchtigt die Kraftstoffökonomie.

Als Versuch zur Beseitigung der vorstehenden Nachteile ist ein weiterer Ansatz der, den Luft-/Kraftstoffsensor irgendwo im NOx-Abscheider anzuordnen. Mit anderen Worten kann der Luft-/Kraftstoffsensor an einer Stelle zwei Drittel von der Front des NOx-Abscheiders entfernt angeordnet werden. Auf diese Weise ist immer noch einiges Katalysatormaterial nach dem Luft-/Kraftstoffsensor zur Verwendung des Überschußkraft stoffs im fetten Abgas vorhanden.

Die Erfinder haben einen weiteren Nachteil des vorgenannten Ansatzes erkannt. Um insbesondere optimale Leistung zu erhal ten, hängt die Sensorlage vom Abgasmassenstrom ab. Mit ande ren Worten ausgedrückt, sollte der Sensor bei hohen Abgas massenströmen näher an der Front des Katalysators liegen, da eine größere Menge Kraftstoff im Abgas gespeichert wird. Ana log sollte der Sensor bei geringen Abgasmassenströmen näher an der Rückseite des Katalysators angeordnet werden. Da le diglich eine Lage praktisch möglich ist, verschlechtert sich die Leistung.

Eine Aufgabe der hiermit beanspruchten Erfindung ist die Lie ferung eines Verfahrens zur Steuerung eines Motors während des Spülens der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung.

Durch Anspruch 1 wird die obige Aufgabe gelöst, und die Nach teile früherer Ansätze werden überwunden.

Indem ein weniger fetter Wert zur Vervollständigung der Spü lung der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verwendet wird, wird nur eine kleine Kraftstoffmenge im. Auspuffsystem gespei chert, wenn ein Signal der Beendigung der Spülung erhalten wird. Demzufolge werden während der Spülung minimale Emissio nen erzeugt. Des weiteren wird die gesamte Spülzeit mini miert, da der meiste Spülkraftstoff mit einem fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis zugeführt wird.

Ein Vorteil des obigen Merkmals der Erfindung ist, daß das Überspülen minimiert wird.

Ein weiterer Vorteil des vorgenannten Merkmals der Erfindung ist, daß die Kraftstoffökonomie optimiert wird, während über mäßige fette Emissionen desgleichen minimiert werden.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal werden die Nachteile früherer Ansätze durch ein Verfahren zur Steuerung eines mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verbundenen Innen verbrennungsmotors mit einem stromab der Vorrichtung zur Ab gasnachbehandlung angeschlossenen Abgassensor überwunden, welches Verfahren umfaßt: Betreiben des Motors bei einem ma geren Luft-/Kraftstoffverhältnis während eines ersten Inter valls, Betreiben des Motors mit einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis während eines zweiten sich an das ge nannte erste Intervall anschließenden Intervalls und Betrei ben des Motors bei einem zweiten fetten Luft-/Kraftstoff verhältnis während eines dritten Intervalls im Anschluß an das genannte zweite Intervall, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des genannten zweiten Intervalls auf einem Parame ter basiert, welcher für die während vorher durchlaufener zweiter und dritter Intervalle verwendete Kraftstoffmenge charakteristisch ist.

Durch adaptive Anpassung des ersten fetten Intervalls ist es möglich, wiederum den Katalysator zu berücksichtigen, wobei gleichzeitig die Zeit des fetten Betriebs minimiert wird.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Er findung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläu tert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 und 2 Blockdiagramme von Ausführungsbeispielen, mit denen die Erfindung vorteilhafterweise genutzt wird;

Fig. 3 bis 6 Flußdiagramme mit hohem Niveau verschiedener Be triebsvorgänge, die von einem Teil der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele ausgeführt wer den; und

Fig. 7 eine Graphik mit der Darstellung des Betriebs nach der Erfindung.

Ein fremdgezündete Innenverbrennungsmotor mit Direkteinsprit zung 10, welcher eine Mehrzahl von Verbrennungsräumen auf weist, wird, wie in Fig. 1 gezeigt, durch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der Verbrennungsraum 30 des Motors 10 weist Verbrennungsraumwände 32 mit darin angeordne ten Kolben 36 auf, welche mit der Kurbelwelle 40 verbunden sind. In diesem besonderen Beispiel weist der Kolben 36 eine (nicht gezeigte) Aussparung oder Vertiefung auf, um bei der Bildung von geschichteten Luft- und Kraftstoffladungen zu helfen. Der Verbrennungsraum 30 wird so dargestellt, daß er mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Auspuffkrümmer 48 über jeweilige (nicht gezeigte) Einlaßventile 52a und 52b und (nicht gezeigte) Auslaßventile 54a und 54b verbunden wird. Ein Kraftstoffinjektor 66 wird als direkt mit dem Verbren nungsraum 30 verbunden gezeigt, und spritzt flüssigen Kraft stoff proportional zur Pulsweite eines von dem Steuergerät 12 über einen konventionellen elektronischen Treiber 68 erhalte nen Signals direkt in den Verbrennungsraum ein. Der Kraft stoff wird über ein (nicht gezeigtes) an sich bekanntes Hoch druckkraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, Kraftstoff pumpen und eine Kraftstoffverteilerleitung aufweist, dem Kraftstoffinjektor 66 zugeführt.

Der Ansaugkrümmer 44 wird als über die Drosselklappe 62 mit dem Drosselklappenkörper 58 verbunden gezeigt. Bei diesem be sonderen Ausführungsbeispiel ist die Drosselklappe 62 mit ei nem Elektromotor 94 in der Weise verbunden, daß die Stellung der Drosselklappe durch das Steuergerät 12 über den Elektro motor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration wird üblicher weise als elektronisches Gaspedal (ETC) bezeichnet, was auch während der Leerlaufsteuerung verwendet wird. In einem (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsbeispiel, welches dem Fachmann an sich bekannt ist, wird ein Luftbypassdurchlaß parallel zu der Drosselklappe 62 angeordnet, um während der Leerlaufsteuerung über ein in dem Luftdurchlaß angeordnetes Drosselklappenventil den induzierten Luftstrom zu steuern.

Ein Abgassauerstoffsensor 76 wird als stromauf vom Katalysa tor 70 mit dem Auspuffkrümmer 48 verbunden dargestellt. In diesem besonderen Beispiel liefert der Sensor 76 das UEGO- Signal zum Steuergerät 12, welcher das UEGO-Signal in ein re latives Luft-/Kraftstoffverhältnis λ umwandelt. Das UEGO- Signal wird vorteilhafterweise während der Rückmeldungs-Luft- /Kraftstoffverhältnis-Steuerung in einer solchen Weise ge nutzt, daß das durchschnittliche Luft-/Kraftstoffverhältnis, wie hierin später beschrieben, bei einem gewünschten Luft- /Kraftstoffverhältnis gehalten wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Sensor 76 ein (nicht gezeigtes) EGO-Signal liefern, welches angibt, ob das Abgas-Luft- /Kraftstoffverhältnis entweder unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch ist.

Ein an sich bekanntes kontaktloses Zündsystem 88 liefert als Reaktion auf das Vorzündungssignal SA aus dem Steuergerät 12 über eine Zündkerze 92 Zündfunken zum Verbrennungsraum 30.

Durch Steuerung des Einspritzzeitpunkts bewirkt das Steuerge rät 12, daß der Verbrennungsraum 30 entweder in einem homoge nen Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modus oder in einem geschich teten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Modus arbeitet. Im geschich teten Modus aktiviert das Steuergerät 12 während des Verdich tungshubs des Motors den Kraftstoffinjektor 66, so daß Kraft stoff direkt in die Vertiefung des Kolbens 36 eingespritzt wird. Dadurch werden stratifizierte Luft-/Kraftstoffver hältnis-Schichten gebildet. Die Schichten, die am nächsten an der Zündkerze liegen, enthalten ein stöchiometrisches Gemisch oder ein leicht überstöchiometrisches Gemisch, und die daran anschließenden Schichten enthalten zunehmend magerere Gemi sche. Während des homogenen Modus aktiviert das Steuergerät 12 den Kraftstoffinjektor 66 während des Ansaughubs in der Weise, daß eine im wesentlichen homogenes Luft-/Kraft stoffverhältnis-Mischung gebildet wird, wenn der Zündstrom durch das Zündsystem der Zündkerze zugeführt wird. Das Steu ergerät 12 steuert die vom Kraftstoffinjektor 66 zugeführte Kraftstoffmenge in der Weise, daß die homogene Luft- /Kraftstoffverhältnis-Mischung im Verbrennungsraum 30 so ge wählt werden kann, daß sie im wesentlichen bei (oder in der Nähe von) dem stöchiometrischen Wert, einem überstöchiometri schen Wert oder einem unterstöchiometrischen Wert liegt. Ein Betrieb im wesentlichen bei dem (oder nahe beim) stöchiome trischen Verhältnis bezieht sich auf konventionelle oszillie rende Steuerung im geschlossenen Kreis um das stöchiometri sche Verhältnis herum. Die geschichtete Luft-/Kraftstoff verhältnis-Mischung wird immer bei einem unterstöchiometri schen Wert liegen, wobei das genaue Luft-/Kraftstoffverhält nis eine Funktion der zum Verbrennungsraum 30 zugeführten Kraftstoffmenge ist. Ein zusätzlicher gesplitteter Betriebs modus, bei dem während des Ansaughubs zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird, während in dem geschichteten Modus gear beitet wird, ist ebenfalls verfügbar, wobei ferner ein kombi nierter homogener oder gesplitteter Modus ebenso verfügbar ist.

Ein Stickoxid(NOx)-Absorber oder -Abscheider 72 ist als stromab vom Katalysator 70 angeordnet dargestellt. Der NOx- Abscheider 72 absorbiert NOx, wenn der Motor 10 im Magermix betrieb betrieben wird. Die absorbierten NOx werden anschlie ßend mit HC reagiert und während eines NOx-Spülzyklus kataly siert, wenn das Steuergerät 12 den Motor 10 veranlaßt, entwe der in einem überstöchiometrischen Modus oder in einem nahezu stöchiometrischen Modus zu arbeiten.

Das Steuergerät 12 wird in Fig. 1 als ein an sich bekannter Mikrocomputer dargestellt, welcher aufweist: eine Mikropro zessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für Arbeitsprogramme und Kali brierwerte, in diesem besonderen Beispiel dargestellt als Todspeicherchip 106, einen Informationsspeicher mit wahlfrei em Zugang (RAM) 108, einen Hilfsspeicher 110 und einen kon ventionellen Datenbus.

Das Steuergerät 12 wird so dargestellt, daß es zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfängt, welche Signale umfassen: Messung des induzierten Luftmassenstroms (MAF) aus dem mit dem Drosselklappenkörper 58 verbundenen Luftmassenstromsensor 100; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) aus dem mit der Kühlmuffe 114 verbundenen Temperatursensor; ein Profil-Zündabgriffsignal (PIP) aus einem mit der Kurbel welle 40 verbundenen Hall-Effektsensor 118 und eine Angabe der Motordrehzahl (RPM), der Drosselklappenstellung TP aus dem Drosselklappenstellungssensor 120 sowie ein absolutes An saugkrümmerdrucksignal (MAP) aus dem Sensor 122. Das Motor drehzahlsignal RPM wird aufgrund des PIP-Signals vom Steuer gerät 12 in einer an sich bekannten Weise generiert, und das Ausaugkrümmerdrucksignal (MAP) liefert eine Angabe der Motor last.

In diesem besonderen Beispiel werden die Temperatur Tcat des Katalysators 70 und die Temperatur Ttrp des NOx-Abscheiders 72 in der Weise aus dem Motorbetrieb abgeleitet, wie dies im US-Patent Nr. 5.414.994 offengelegt wird, dessen Beschreibung hierin durch Bezugnahme darauf übernommen wird. Bei einem al ternativen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur Tcat von einem Temperatursensor 124 geliefert, und die Temperatur Ttrp wird von einem Temperatursensor 126 geliefert.

Das Kraftstoffsystem 130 ist über ein Rohr 132 mit dem An saugkrümmer 44 verbunden. (Nicht gezeigte) im Kraftstoffsy stem 130 erzeugte Kraftstoffdämpfe passieren durch das Rohr 132 und werden über das Spülventil 134 gesteuert. Das Spül ventil 134 erhält das Steuersignal PRG aus dem Steuergerät 12.

Der Abgassensor 140 ist ein Sensor, der zwei Ausgangssignale abgibt. Das erste Ausgangssignal (SIGNAL1) und das zweite Ausgangssignal (SIGNAL2) werden beide jeweils vom Steuergerät 12 erhalten. Der Abgassensor 140 kann ein an sich bekannter Sensor sein, welcher in der Lage ist, sowohl das Abgas-Luft- /Kraftstoffverhältnis wie auch die Stickoxidkonzentration an zugeben.

Bei einem Ausführungsbeispiel gibt das SIGNAL1 das Auspuff- Luft-/Kraftstoffverhältnis und das SIGNAL2 die Stickoxidkon zentration an. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Sensor 140 eine erste (nicht gezeigte) Kammer auf, in die zunächst Abgas eintritt und wo eine Messung des Sauerstoffteildrucks aus einem ersten Pumpstrom generiert wird. Demzufolge wird in der ersten Kammer der Sauerstoffteildruck des Abgases auf ei nen vorherbestimmten Wert eingestellt. Das Abgas-Luft- /Kraftstoffverhältnis kann dann auf der Grundlage dieses er sten Pumpstroms angegeben werden. Als nächstes tritt das Ab gas in eine zweite (nicht gezeigte) Kammer ein, wo NOx zer legt und durch einen zweiten Pumpstrom unter Verwendung des vorherbestimmten Wertes gemessen wird. Die Stickoxidkonzen tration kann dann auf der Grundlage dieses zweiten Pumpstroms angegeben werden.

Bezug nehmend auf Fig. 2 wird nun ein Motor mit Einlaßka naleinspritzung 11 gezeigt, bei dem Kraftstoff durch den In jektor 66 in den Ansaugkrümmer 44 eingespritzt wird. Der Mo tor 11 wird im wesentlichen bei einem stöchiometrischen, überstöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Verhältnis homogen betrieben. Kraftstoff wird zum Kraftstoffinjektor 66 durch ein an sich bekanntes (nicht gezeigtes) Kraftstoffsy stem mit einem Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einer Kraftstoffverteilerleitung zugeführt.

Der Fachmann wird erkennen, daß die Verfahren nach der Erfin dung sowohl bei Motor mit Einlaßkanaleinspritzung wie auch bei Direkteinspritzmotoren vorteilhaft verwendet werden kön nen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun eine Routine zur Steue rungw des Motors beschrieben. Zunächst wird bei Schritt 300 ermittelt, ob der Motor im Magermixbetrieb arbeitet. Ist die Antwort auf Schritt 300 JA, setzt sich die Routine zu Schritt 310 fort, wo ermittelt wird, ob ein NOx-Spülzyklus erforder lich ist. Typischerweise ist ein NOx-Spülzyklus erforderlich, wenn eine Menge an in dem Abscheider 72 gespeicherten NOx ei nen vorherbestimmten Wert erreicht oder wenn eine von aus dem Abscheider 72 in der Distanz abgegebenen NOx-Menge einen vor herbestimmten Wert erreicht. Ist die Antwort bei Schritt 310 JA, setzt sich die Routine zu Schritt 312 fort, wo der Motor bei einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben wird. Auf diese Weise werden die in dem Abscheider 72 und dem Katalysator 70 gespeicherten NOx reduziert. Typischerweise liegt das erste fette Luft-/Kraftstoffverhältnis ungefähr bei einem relativen Luft-/Kraftstoffverhältnis von 0,7. Anschlie ßend wird bei Schritt 314 geprüft, ob der verwendete Spül kraftstoff (pfu) größer ist als der obere Kraftstoffschwel lenwert hi_pg_fuel. Die obere Kraftstoffschwelle wird, wie hierin später unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 6 be schrieben, ermittelt. Mit anderen Worten, wenn der Überschuß kraftstoff, der in dem Abscheider 72 eingegeben wird, größer ist als die obere Kraftstoffschwelle, wird der Motorbetrieb so geändert, daß er bei einem zweiten fetten Luft-/Kraft stoffverhältnis, üblicherweise ca. 0,9, arbeitet. Jedoch kann das zweite fette Luft-/Kraftstoffverhältnis zwischen 0,7 und 1,0 liegen. Die Ermittlung von Zusatzkraftstoff (pfu) wird hierin später unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 5 be schrieben.

Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 fortge setzt; wenn die Antwort auf Schritt 314 NEIN ist, setzt sich die Routine zu Schritt 316 fort, um zu ermitteln, ob der Sen sor 140 fett angibt. Mit anderen Worten wird bei Schritt 322 die Spülung beendet, wenn der Spülkraftstoff überschätzt und NOx vorzeitig gespült werden. Ansonsten wird bei Schritt 318 der Motor dann bei dem zweiten fetten Luft-/Kraftstoffver hältnis betrieben. Dieser Betrieb wird solange fortgesetzt, bis der Sensor 140 bei Schritt 320 fett meldet, und dann wird bei Schritt 322 die Spülung beendet. Anschließend wird bei Schritt 324 das NOx-Speichermodell auf der Grundlage des ge samten zur Spülung des Abscheiders 72 verwendeten Kraftstoffs aktualisiert, wie dies später hierin unter besonderer Bezug nahme auf Fig. 4 beschrieben wird.

Somit wird nach der Erfindung während der Spülung des Ab scheiders der Motor zunächst solange mit einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben, bis der verwendete Spülkraftstoff die Schwelle erreicht. Dann wird der Motor zu nächst bei einem zweiten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis solange betrieben, bis der Abscheider gespült wurde, wie dies durch einen stromab angeordneten Luft-/Kraftstoffverhältnis sensor angegeben wird, der auf fett umschaltet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun bei Schritt 410 ein NOx- Schätzmodell verwendet, um die in dem Abscheider 72 gespei cherten NOx auf der Grundlage aktueller NOx-Bedingungen zu schätzen. Diese Betriebsbedingungen umfassen Motorluftstrom, Kraftstoffeinspritzmenge, Zündzeitpunkt, Abgasrückführungs menge, Motordrehzahl und -Temperatur. Dann erfolgt bei Schritt 412 am Beginn der NOx-Spülung eine Schätzung des für die Spülung des gespeicherten NOx erforderlichen Kraftstoffs. In allgemeiner Form ist ein vorherbestimmtes Verhältnis eine Funktion der Temperatur des Abscheiders 72 und wird verwen det, um die gesamten gespeicherten NOx in eine Schätzung der insgesamt erforderlichen Kraftstoffmenge umzuwandeln (efr). Dann wird der vorher ermittelte Förderversatzwert (of) abge zogen, um die adaptierte Schätzung der insgesamt erforderli chen Menge zu liefern (lefr). Dieser Parameter wird, wie hierin später unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 6 be schrieben, dazu verwendet, den Schwellenwert (hi_pg_fuel) zu ermitteln.

Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 fortge setzt, nach der bei Schritt 414 am Ende der Spülung des Ab scheiders ein neuer Förderversatzwert auf der Grundlage des gesamten Kraftstoffs, welcher verwendet wurde, um die Spülung abzuschließen (pfu) (abgeleitet von der Kraftstoffeinspitz- Impulsbreite, fpw), und der Schätzung der gesamten erforder lichen Kraftstoffmenge (efr) unter Verwendung der folgenden Gleichungen gelernt wird:

of' = efr-pfu

f = fk.of+(1-fk).of'

hierin ist fk ein Filterkoeffizient zwischen null und 1.

Dann wird bei Schritt 416 die Gesamtmenge des verwendeten Kraftstoffs auf null zurückgesetzt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun die tatsächlich verwen dete Spülkraftstoffmenge (pfu) ermittelt. Zunächst erfolgt bei Schritt 510 eine Feststellung, ob eine NOx-Spülung begon nen hat. Wenn die Antwort auf Schritt 510 JA ist, setzt sich die Routine zu Schritt 512 fort. Bei Schritt 512 wird der Spülkraftstoff auf der Grundlage des während des letzten Mu sterintervalls zum Auspuff gelieferten Kraftstoffs inkremen tiert, wie dies in den nachstehenden Gleichungen beschrieben wird:

hierin ist Δf der gesamte während des Musterintervalls auf der Basis der Kraftstoffimpulsbreite (fpw) eingespritzte Kraftstoff,
m_Luft ist die Luftladung während des aktuellen Musterinter valls,
λ ist das relative Luft-/Kraftstoffverhältnis des Motors und
λ_s ist das stöchiometrische Luft-/Kraftstoffverhältnis.

Der integrierte Überschußkraftstoff wird ermittelt als pfu = pfu+Δf.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nun bei Schritt 610 die Kraftstoffschwelle (hi_pg_fuel) als Prozentsatz (K1) der ad aptierten Schätzung der insgesamt erforderlichen Kraftstoff menge (lefr) ermittelt. Typischerweise liegt der Prozentsatz höher als 50%. Wenn somit der gesamte zum Auspuff zugeführte Überschußkraftstoff (pfu) einen vorherbestimmten Prozentsatz der adaptierten Schätzung des insgesamt zum Abschluß der Spü lung erforderlichen Kraftstoffs erreicht, wird das Motor- Luft-/Kraftstoffverhältnis auf weniger fett gestellt. Wenn demzufolge das Luft-/Kraftstoffverhältnis stromab vom Ab scheider 72 auf fett umschaltet, befindet sich lediglich eine kleine Menge Überschußkraftstoff im Auspuff, und ein Überspü len wird minimiert. Mit anderen Worten wird weniger Zusatz kraftstoff verwendet, und das Luft-/Kraftstoffverhältnis ist am Ende der Spülung nur etwas überfettet. Jedoch wird die Spülzeit gleichwohl kurz gehalten, da der größte Teil der Spülung mit dem ersten fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis durchgeführt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nun ein Betriebsbeispiel nach der Erfindung beschrieben. In der oberen Graphik wird das Motor-Luft-/Kraftstoffverhältnis im Zeitverlauf gezeigt. Zum Zeitpunkt T1 während des ersten Intervalls arbeitet der Motor im Magerbetrieb, und der NOx-Abscheider 72 speichert NOx. Analog gibt der Sensor 120 ein mageres Luft-/Kraft stoffverhältnis an. Zum Zeitpunkt T2 während des zweiten In tervalls wird der Motor beim ersten fetten Luft-/Kraft stoffverhältnis bis zum Zeitpunkt T3 betrieben. Zum Zeitpunkt T3 während des dritten Intervalls erreicht der gelieferte Spülkraftstoff einen Prozentsatz der geschätzten insgesamt erforderlichen Luft-/Kraftstoffverhältnis, und der Motor wird beim zweiten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben, welches näher beim stöchiometrischen Verhältnis liegt. Dann wird beim Zeitpunkt T4 ein fettes Signal vom Sensor 120 ge liefert, was den Abschluß der Spülung angibt, und der Motor wird erneut mager betrieben. Der Zyklus kann sich dann wie derholen.

Obwohl mehrere Ausführungsbeispiele, mit denen die Erfindung umgesetzt wird, hier beschrieben wurden, gibt es zahlreiche weitere Beispiele, die ebenfalls beschrieben werden könnten.

Die Erfindung ist demzufolge lediglich entsprechend den nach folgenden Patentansprüchen zu definieren.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verbundenen Innenverbrennungsmotors mit einem stromab mit der Vorrichtung zur Abgasnachbe handlung verbundenen Abgassensor, welches Verfahren da durch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
Betreiben des Motors bei einem mageren Luft-/Kraft stoffverhältnis während eines ersten Intervalls;
Betreiben des Motors bei einem ersten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis während eines zweiten Intervalls im Anschluß an das genannte erste Intervall; und
Betreiben des Motors bei einem zweiten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis während eines dritten Intervalls im Anschluß an das genannte zweite Intervall, wobei das genannte erste Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter ist als das genannte zweite Luft-/Kraftstoffverhältnis.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte dritte Intervall auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Abgassensors beendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgassensor ein Luft-/Kraftstoffverhältnissensor ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte zweite Intervall auf der Grundlage einer Schätzung der gesamten in der Vorrichtung gespeicherten NOx beendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schätzung der gesamten gespeicherten NOx am Ende des genannten dritten Intervalls auf der Grund lage des gesamten während der genannten zweiten und dritten Intervall genutzten Kraftstoffs aktualisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Intervall auf der Grundlage einer Schätzung des gesamten zur Reduzierung des in der Vorrichtung ge speicherten NOx erforderlichen Kraftstoffs beendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schätzung des Gesamtkraftstoffs am Ende des genannten dritten Intervalls auf der Grundlage des gesamten während des genannten zweiten und dritten In tervalls verwendeten Kraftstoffs aktualisiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte zweite fette Luft-/Kraftstoffverhältnzs ein relatives Luft-/Kraftstoffverhältnis zwischen 1 und 0,7 ist.

9. Verfahren zur Steuerung eines mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verbundenen Innenverbrennungsmotors mit einem stromab mit der Vorrichtung zur Abgasnachbe handlung verbundenen Abgassensor, welches Verfahren da durch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
Betreiben des Motors bei einem mageren Luft- /Kraftstoffverhältnis, wobei NOx in der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung gespeichert wird;
Betreiben des Motors bei einem ersten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis zur Entfernung des genannten ge speicherten NOx; und
Betreiben des Motors bei einem zweiten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis nach dem Betrieb beim genannten ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis, bis eine An zeige durch den Sensor erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt des Betreibens beim genannten er sten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis dann beendet wird, wenn ein zu der Vorrichtung zur Abgasnachbehand lung zugeführter Überschußkraftstoff größer ist als ein vorherbestimmter Wert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannten vorherbestimmte Wert ein Prozentsatz ei ner Schätzung der zur vollständigen Spülung der Vor richtung zur Abgasnachbehandlung von gespeichertem NOx erforderlichen Kraftstoffmenge ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter ist als das genannte zweite Luft-/Kraftstoffverhältnis.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte vom Sensor gelieferte Angabe eine Angabe über fettes Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnis ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Prozentsatz größer ist als fünfzig Pro zent.

15. System zur Steuerung eines mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verbundenen Innenverbrennungsmo tors, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:
einen Abgassensor, der stromab der Vorrichtung zur Ab gasnachbehandlung angeschlossen ist, um Abgasstrom auf zunehmen, der die Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verlassen hat, und
ein Steuergerät, welches auf Ausgangssignal des genann ten Sensors reagiert, um den Motor während eines ersten Intervalls bei einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis zu betreiben, Betreiben des Motors bei einem ersten fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis während eines zweiten Intervalls im Anschluß an das genannte erste Intervall;
und Betreiben des Motors bei einem zweiten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis während eines dritten Intervalls im Anschluß an das genannte zweite Intervall, wobei das genannte erste Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter ist als das genannte zweite Luft-/Kräftstoffverhältnis.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Steuergerät des weiteren das genannte zweite Intervall auf der Grundlage des genannten Aus gangssignals des genannten Sensors beendet.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Steuergerät des weiteren das nächste erste Intervall als Reaktion auf das genannte zweite Inter vall anpaßt.

18. Verfahren zur Steuerung eines mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verbundenen Innenverbrennungsmotors mit einem stromab mit der Vorrichtung zur Abgasnachbe handlung verbundenen Abgassensor, welches Verfahren da durch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
Betreiben des Motors bei einem mageren Luft- /Kraftstoffverhältnis während des ersten Intervalls,
Betreiben des Motors bei einem ersten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis während eines zweiten Intervalls im Anschluß an das genannte erste Intervall; und
Betreiben des Motors bei einem zweiten fetten Luft- /Kraftstoffverhältnis während eines dritten Intervalls im Anschluß an das genannte zweite Intervall, wobei die Dauer des genannten zweiten Intervalls auf einem Para meter basiert, welcher für die Kraftstoffmenge charak teristisch ist, die während früher durchgeführter zwei ter und dritter Intervalle verwendet wurde.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Parameter eine Kraftstoffmenge ist, die während früher durchgeführter zweiter und dritter In tervalle verwendet wurde.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, claß das genannte erste Luft-/Kraftstoffverhältnis fetter ist als das genannte zweite Luft-/Kraftstoffverhältnis.