DE10127669A1

DE10127669A1 - Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren in mehrflutigen Abgasanlagen

Info

Publication number: DE10127669A1
Application number: DE10127669A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ludwig; Roland Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: DE10127669B4; ITMI20021194A1; FR2825749A1; ITMI20021194A0; FR2825749B1

Abstract

Es ist vorgesehen ein Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren, die in einer mehrflutigen Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, wobei die Abgasanlage n einzelne Abgasstränge aufweist, die jeweils einen NOx-Speicherkatalysator umfassen und die stromab der NOx-Speicherkatalysatoren zu einem Sammelabgastrakt zusammengeführt sind, bei welchem Verfahren der Betrieb der Zylinderbänke mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch in einem Regenerationsvorgang so gestaltet wird, daß der Regenerationsvorgang des NOx-Speicherkatalysators in dem Abgasstrang, in dem keine zusätzliche Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird, vor den Regenerationsvorgängen der in den übrigen Abgassträngen angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren beendet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren, die in einer mehrflutigen Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, wobei die Abgasanlagen einzelne Abgasstränge aufweist, die jeweils von einer mindestens einen Zylinder aufweisenden Zylinderbank gespeist sind, die jeweils einen NOx-Speicherkatalysator umfassen und die stromab der NOx-Speicherkatalysatoren zu einem Sammelabgastrakt zusammengeführt sind, bei welchem Verfahren die NOx-Speicherkatalysatoren jeweils in einem Regenerationsvorgang durch Betrieb der jeweiligen Zylinderbänke mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch regeneriert werden und dabei gespeicherte NOx-Verbindungen katalytisch umsetzen.
Solche NOx-Speicherkatalysatoren sind bekannt; sie werden auch als "NOx-Trap" bezeichnet und dienen dazu, daß Abgas von mit magerem Kraftstoff/Luft-Verhältnis betriebenen Verbrennungsmotoren von Stickoxiden zu reinigen. Dabei wird die Brennkraftmaschine nach Magerbetriebsphasen mit dem fetten Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben, wobei die im NOx-Speicherkatalysator gespeicherten Stickoxyde desorbiert und gleichzeitig reduziert werden. Eine solche Regeneration wird in der Regel bedarfsmäßig angefordert, wobei z. B. das signal eines stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten NOx-Sensors ausgewertet wird, der den Schlupf an Stickoxiden durch den NOx-Speicherkatalysator anzeigt. Ist der Schlupf auf ein unzulässig hohes Maß angestiegen, zeigt dies an, daß der Katalysator einen gewissen Beladungszustand erreicht hat, der eine Regeneration erfordert.
Das Ende einer solchen Regeneration, in der die Brennkraftmaschine mit fettem Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird, wird üblicherweise daran erkannt, daß eine geeigneter stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators vorgenommene Abgasmessung eine entsprechende Abgaszusammensetzung anzeigt, die auf eine physikalisch hinreichende Regenerierung des NOx-Speicherkatalysators schließen läßt. Derartige Abgasmessungen sind ebenfalls bekannt. Sie beruhen im wesentlichen darauf, daß bei vollständiger Regeneration des NOx-Speicherkatalysators kein Reduktionsmittel mehr im NOx-Speicherkatalysator umgesetzt wird und deshalb das Reduktionsmittel stromabwärts des Katalysators nachgewiesen werden kann. Beispielsweise kann man eine binäre Lambda-Sonde einsetzen. Sie zeigt dann während dar Regeneration ein mageres bis stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch an und zum Ende der Regeneration ein fettes Kraftstoff/Luft-Gemisch.
Verbrennungsmotoren mit höheren Zylinderzahlen, beispielsweise fünf Zylindern, verfügen zur optimalen Gestaltung des Abgasgegendruckes über sogenannte mehrflutige Abgasanlagen, d. h. die Abgase der Zylinder werden nicht in einem einzigen Abgaskrümmer zusammengefasst, sondern die Abgase einzelner Zylinder werden bankweise in Teilabgasstränge geführt und erst später im Abgastrakt zu einem Abgassammeltrakt vereinigt.
Jeder Abgasstrang verfügt dann in der Regel über eigene Katalysatoren, d. h. in jedem Abgasstrang ist ein NOx- Speicherkatalysator angeordnet.
Allgemein kann nicht davon ausgegangen werden, daß die Katalysatoren in den Abgassträngen hinsichtlich ihres Speicher-/Regenerationsverhaltens gleich sind. Die NOx- Speicherkatalysatoren können sich in ihrem Verhalten beispielsweise durch folgende Umstände unterscheiden:

1. Unterschiedliche Beaufschlagung mit Stickoxiden im Abgas der den jeweiligen Abgasstrang speisenden Zylinderbank oder
2. unterschiedliche Speicherkapazität, z. B. bedingt durch unterschiedliche Alterungseffekte oder unterschiedliche Betriebstemperaturen der NOx-Speicherkatalysatoren.

Durch diese unterschiedlichen Eigenschaften können sich die in einer Magerphase in den NOx-Speicherkatalysatoren der einzelnen Abgasstränge gespeicherten Stickoxidmengen unterscheiden.
Bei solchen Brennkraftmaschinen steigt naturgemäß der Sensoraufwand für Abgasmessungen. Da NOx-Abgassensoren kostenträchtige Bauteile sind, ist man aus ökonomischen Gründen bemüht, nur einen NOx-Messaufnehmer für alle Abgasstränge einzusetzten. Deshalb wird ein solcher NOx- Meßaufnehmer in der Regel erst nach der Vereinigung der einzelnen Abgasstränge angeordnet.
Der das Sammelabgas sensierende NOx-Messaufnehmer zeigt deshalb ein Ende der Regeneration an, wenn einer der das Sammelabgas speisenden NOx-Speicherkatalysatoren vollständig regeneriert ist. Aufgrund der vorerwähnten unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen NOx-Speicherkatalysatoren ist dabei regelmäßig nicht sicher gestellt, daß die anderen NOx- Speicherkatalysatoren in den übrigen Abgassträngen bereits ebenfalls regeneriert sind.
Es stellt sich deshalb die Problematik, daß entweder die nicht vollständige Regenerierung einzelner NOx- Speicherkatalysatoren hingenommen oder ein erhöhter Sensoraufwand betrieben werden muß, um eine vollständige Regenerierung zu erreichen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so fortzubilden, daß mit minimalem Sensoraufwand eine optimale Regenerierung aller NOx-Speicherkatalysatoren erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem

a) die NOx-Speicherkatalysatoren jeweils in einem Regenerationsvorgang durch Betrieb der jeweiligen Zylinderbänke mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch regeneriert werden und dabei gespeicherte NOx-Verbindungen katalytisch umsetzen,
b) im Sammelabgastrakt und in (n - 1) der n Abgasstränge jeweils eine Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird, anhand der ein Ende des Regenerationsvorganges des jeweiligen NOx-Katalysators erkennbar ist, und
c) der Betrieb der Zylinderbänke mit fettem Kraftstoff/Luft- Gemisch so gestaltet wird, daß der Regenerationvorgang des NOx-Speicherkatalysators in dem Abgasstrang, in dem die Abgaskomponentenkonzentration nicht erfaßt wird, vor den Regenerationvorgängen der in den übrigen (n-1) Abgassträngen angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren beendet ist.

Optional ist auch ein inverses Verhalten der Erfassung der Abgaskomponentenkonzentration im Sammelabgastrakt denkbar, bei dem im Schritt c) der NOx-Speicherkatalysator, in dessen Abgasstrang die Abgaskomponentenkonzentration nicht erfaßt wird, als letzter die Regeneration beendet.

Erfindungsgemäß wird also eine bewußte Asymmetrie zwischen den Abgassträngen im Regenerationsverfahren eingestellt. Dadurch kann der Sensoraufwand gering gehalten werden, beispielsweise genügt bei einer zweiflutigen Abgasanlage ein NOx-Meßaufnehmer, der das Sammelabgas sensiert sowie eine Lambda-Messung in einem Abgasstrang. Durch das Verfahren ist gewährleistet, daß die Regeneration des NOx- Speicherkatalysators in dem Abgasstrang, der nicht mit einem zusätzlichen Sensor ausgestattet ist, immer vor dem Ende der Regeneration der anderen NOx-Speicherkatalysatoren beendet wird, so daß der das Sammelabgas sensierende Meßaufnehmer zuerst das Ende der Regeneration dieses NOx- Speicherkatalysators, in dessen Abgasstrang kein zusätzlicher Sensor angeordnet ist, anzeigt. Die anderen Sensoren in den übrigen Abgassträngen zeigen dann das Ende der Regenerationen der dortigen NOx-Speicherkatalysatoren an.

In der Regeneration wird den NOx-Speicherkatalysatoren Regenerationsmittel im Abgasstrom in Form von Kohlenmonoxyd und nicht verbrannten Kraftstoffanteilen zugeführt. Dies wird, wie erwähnt, durch eine unterstöchiometrische Verbrennung in den Zylindern erreicht. Die Menge an Regenerationsmittel pro Zeiteinheit ist dabei vom Kraftstoff/Luft-Verhältnis der Verbrennung und vom Massendurchsatz der Abgasanlage abhängig. Durch zylinderbankselektive Modifikation dieser beiden Parameter ist eine Beeinflussung der Regenerationsdauer der jeweiligen Abgasstränge selektiv möglich, wodurch eine definierte Asymmetrie eingestellt wird.

Prinzipiell kann das Kraftstoff/Luft-Verhältnis durch zylinderbankselektive Änderung der Kraftstoffmasse oder zylinderbankselektive Änderung der Luftmasse eingestellt werden. Bei Brennkraftmaschinen mit einer gemeinsamen Drosselklappe für alle Zylinder ist die Änderung der Kraftstoffmasse zweckmäßig.

Die Asymmetrie muß sicherstellen, daß die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators, der an einem Abgasstrang sitzt, in dem keine zusätzliche Abgaskonzentrationemessung erfolgt, vor der Regeneration der übrigen NOx-Speicherkatalysatoren beendet ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Regeneration in diesem Abgasstrang früher eingeleitet wird, in dem die diesen Abgasstrang speisende Zylinderbank zeitlich vor den anderen Zylindern mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch versorgt wird. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß bei der Regeneration alle Zylinderbänke jeweils mit gleichermaßen angefettetem Kraftstoff/Luft-Gemisch beaufschlagt werden können. Allerdings ist dabei eine gewisse Zeitsteuerung nötig.

Diese kann vermieden werden, wenn diejenige Zylinderbank, die den Abgasstrang speist, in dem die Abgaskomponentenkonzentration nicht erfaßt wird, mit fetterem Kraftstoff/Luft-Gemisch zu betreiben, als die Zylinderbänke, welche die (n - 1) Abgasstränge speisen, in denen eine Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird.

Diese Ausbildung des Verfahrens hat den Vorteil, daß die Regeneration für alle NOx-Speicherkatalysatoren gleichzeitig beginnt. Damit läßt sich der Zeitpunkt des Regenerationsbeginns optimal wählen, da nicht die Regeneration einzelner NOx-Speicherkatalysatoren später begonnen wird.

Allen erfindungsgemäßen Verfahren ist gemein, daß die Regenerationsvorgänge für die einzelnen NOx- Speicherkatalysatoren nicht alle zum selben Zeitpunkt enden. Es ist deshalb zu bevorzugen, das Verfahren so zu gestalten, daß sämtliche Zylinderbänke nicht mehr mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben werden, wenn aus der Erfassung der jeweiligen Abgaskomponentenkonzentration sowohl im Sammelabgastrakt als auch in den (n-1) Abgassträngen das Ende des Regenerationsvorganges erkannt wird. Dabei kann vorgesehen werden, daß bis zum Ende der Regeneration aller NOx-Speicherkatalysatoren in den verschiedenen Abgassträngen die Zylinderbänke, die Abgasstränge speisen, deren NOx- Speicherkatalysatoren bereits regeneriert sind mit stöchiometrischem Gemisch beaufschlagt werden körnen. Dies hat den Vorteil, daß die Lambda-Werte der einzelnen Zylinder nicht zu stark variieren. Nach Ende der Regeneration aller NOx-Speicherkatalysatoren kann dann gegebenenfalls ein Magerbetrieb der Brennkraftmaschine aufgenommen werden.

Der Aufwand zur Messung von Abgaskonzentrationen ist im erfindungsgemäßen Verfahren dahingehend minimiert, daß eine Abgaskonzentrationsmessung im Abgassammeltrakt durchgeführt und weiter in jedem bis auf einen der einzelnen, noch nicht zusammengeführten Abgasstränge stromabwärts des NOx- Speicherkatalysators eine Abgaskonzentration erfaßt wird. An die zu messende Abgaskonzentration ist dabei nur die Anforderung zu stellen, daß sie erlaubt, ein Regenerationsende zu erfassen. Eine besonders zweckmäßige Maßkombination ist die Messung der NOx-Konzentration im Sammelabgas und eine Sauerstoffkonzentration- bzw. Lambda- Messung in den Abgassträngen. Diese Meßkombination bietet Vorteile für den Magerbetrieb der Srennkraftmaschine, da dazu eine ohnehin erfaßte NOx-Konzentration herangezogen werden kann.

Eine besonders genaue Einstellung des fetten Kraftstoff/Luft- Gemisches, das zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren den jeweiligen Zylinderbänken zugeführt wird, erhält man, wenn das Kraftstoff/Luft-Gemisch durch eine vor dem NOx- Speicherkatalysator erfolgte Lambda-Messung erfaßt wird, die den Lambdawert für die jeweilige Zylinderbank anzeigt. Solche Lambda-Messungen sind in der Regel für stöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine ohnehin erforderlich, so daß vorteilhafterweise das erfindungsgemäße Regenerationsverfahren auf vorhandene Sensorik zurückgreift.

Für die Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Variante, in der die einzelnen NOx-Speicherkatalysatoren mit unterschiedlich fettem Gemisch beaufschlagt werden, um sicherzustellen, daß derjenige NOx-Speicherkatalysator, in dessen Abgasstrang keine zusätzliche Abgaskonzentrationsmessung erfolgt, vor den anderen NOx- Speicherkatalysatoren regeneriert ist, ist es zweckmäßig einen Lambda-Basiswert festzulegen, der fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch entspricht. Für die Zylinderbänke, die einen Abgasstrang speisen, in welchem eine Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird, werden dann Abmagerungsfaktoren berücksichtigt, die eine zylinderbankindividuelle Abmagerung des Kraftstoff/Luft- Gemisches bezogen auf den Lambda-Basiswert bewirken. Der Lambda-Basiswert stellt dabei vorzugsweise die sogenannte Fettgrenze dar, d. h. eine weitere Anreicherung des Kraftstoff/Luft-Gemisches über diesen Basiswert hinaus ist im Betrieb der Brennkraftmaschine nicht möglich. Durch die zylinderbankindividuellen Abmagerungsfaktoren wird erreicht, daß die Regeneration in den NOx-Speicherkatalysatoren, die in den entsprechenden Abgassträngen liegen, länger dauert, als die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators, der in dem Abgasstrang sitzt, der von der Zylinderbank gespeist wird, deren Kraftstoff/Luft-Gemisch während der Regeneration auf den Lamda-Basiswert gestellt ist.

Natürlich sollte der gesamte Regenerationszyklus aller NOx- Speicherkatalysatoren zu kurz wie möglich gehalten werden, um unnötigen Betrieb der Brennkraftmaschine mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch zu vermeiden, da dadurch der Kraftstoffverbrauch steigt. Es ist deshalb in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, zylinderbankindividuell die Zeitdauer zwischen dem Erkennen des Endes aller Regenerationsvorgänge in der Abgasanlage aus der Erfassung der Abgaskomponentenkonzentration im Sammelabgastrakt und dem Erkennen des Endes des jeweiligen Regenerationsvorganges aus der Erfassung der Abgaskomponentenkonzentration im von der jeweiligen Zylinderbank gespeisten. Abgasstrang zu ermitteln und auf eine Sollzeitdauer zu regeln, indem der jeweilige Abmagerungsfaktor angepaßt wird.

Dabei wird eine Soll-Verzugszeitdauer zwischen dem Regenerationsende des NOx-Speicherkatalysators im Abgasstrang ohne zusätzlichen Sensor und den NOx-Speicherkatalysatoren in den anderen Abgassträngen definiert. Während der Regeneration wird dann für jeden mit einem zusätzlichen Sensor ausgestatteten Abgasstrang eine Ist-Verzugszeitdauer gemessen. Dies ist definiert als der Zeitabstand zwischen dem Regenerationsende im Abgasstrang ohne zusätzlichen Sensor, das anhand der Abgaskonzentrationsmessungen im Abgassammeltrakt erkannt wird, und dem Regenerationsende im jeweiligen Abgasstranges, in dem eine zusätzliche Abgaskonzentrationsmessung erfolgt. Ist die Ist- Verzugszeitdauer positiv, trat das Regenerationsende des NOx- Speicherkatalysators im Abgasstrang ohne zusätzliche Abgaskonzentrationsmessung vor den anderen NOx- Speicherkatalysatoren auf. Ist jedoch einer der anderen NOx- Speicherkatalysatoren als erster regeneriert, so zeigt die Abgaskonzentrationsmessung im Abgassammeltrakt genau dieses Regenerationsende an. Die Ist-Verzugszeitdauer ist somit in der Größenordnung von 0, wobei eventuell Gaslaufzeiten und unterschiedliche Ansprechzeiten einzelner Abgasmessungen berücksichtigt werden müßten.

Fällt die Ist-Verzugszeitdauer unter die definierte Soll- Verzugszeit wird der Abmagerungsfaktor der betroffenen Zylinderbank erhöht, was multiplikativ oder additiv erfolgen kann. Die Erhöhung kann dabei eine Funktion der Verzugszeitdauer sein.

Analog wird bei einer Überschreitung der Soll- Verzugszeitdauer der relevante Abmagerungsfaktor verkleinert, wobei wiederum die Änderung als Funktion der Verzugszeitdauer vorgenommen werden kann.

Dieses Vorgehen bewirkt eine Regelung der zylinderbankindividuell erfaßten Verzugszeitdauer und erlaubt somit insgesamt, das Regenerationsverfahren so kurz wie möglich zu halten.

Bei der Regeneration will man einerseits ausreichend Regenerationsmittel zur Verfügung stellen, andererseits eine unzulässig hohe NOx-Desorbtion vermeiden, da sich dabei mitunter ein unerwünschter NOx-Schlupf mangels anschließender Umsetzung der freigesetzten NOx-Verbindungen einstellen könnte. Aus diesen Gründen ist es zu bevorzugen, die Abmagerungsfaktoren nur innerhalb bestimmter Fenster zu variieren, d. h. eine Limitierung innerhalb von Fenstern durchzuführen. Dann kann eine bestimmte Abmagerung bzw. ein bestimmter Lamda-Wert der jeweiligen Zylinderbank nicht unter- bzw. überschritten werden.

Wird festgestellt, daß einzelne Abmagerungsfaktoren nicht mehr wie gewünscht verändert werden können, da sie durch die Begrenzung auf das Fenster begrenzt sind, kann der Lambda- Basiswert geändert werden.

Wäre beispielsweise zum Regeln der Ist-Verzugszeitdauer für eine bestimmte Zylinderbank eine weitere Abmagerung erforderlich, die aber auf Grund der Limitierung nicht zulässig ist, wird vorzugsweise der Lambda-Basiswert verkleinert, so dies möglich ist. Das dabei verwendete Dekrement bzw. Inkrement kann eine Funktion der Verzugszeit sein, zusätzlich sollten die Abmagerungsfaktoren der übrigen Zylinderbänke entsprechend korrigiert werden, damit das Gemisch während der Regeneration unverändert bleibt.

Weiter ist es möglich, auch die Veränderung des Lambda- Basiswertes auf ein bestimmtes Fenster zu begrenzen. Wird eine Veränderung des Basis-Lambda Wertes aus dem Fenster heraus erforderlich, kann vorzugsweise ein Fehler angezeigt werden, beispielsweise in dem in einem Steuergerät eine entsprechende Fehlerinformation abgelegt oder eine entsprechende Warnlampe eingeschaltet wird.

Die Erfindung wir nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schemadarstellung einer Brennkraftmaschine mit zweiflutigem Abgastrakt,
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung eines Verfahrens zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysaeoren in einer zweiflutigen Abgasanlage,
Fig. 3 ein Teilblockschaltbild für eine Abwandlung des Verfahrens der Fig. 2 und
Fig. 4 ein Teilblockschaltbild für eine weitere Abwandlung des Verfahrens der Fig. 2.
In Fig. 1 ist Schematisch eine Brennkraftmaschine in einem Blockschaltbild dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist fünf Zylinder 2 (I bis V)auf. Die Zylinder 2 werden von einer Einspritzanlage 3 mit Kraftstoff versorgt, die von dem Steuergerät 4 angesteuert wird, das über nicht näher bezeichnete Leitungen diverse Sensoren ausliest. Die Abgase aus den Zylindern 2 sind bankweise zusammengefasst, wobei die Zylinder I, II, III ihr Abgas in einen ersten Abgasstrang 5 und die Zylinder IV, V die Abgase in einen zweiten Abgasstrang 6 abgeben. In jedem der Abgasstränge 5 und 6 befindet sich eine Lambda-Sonde 7, 8 und dieser nachgeordnet ein NOx-Speicherkatalysator 10,9. Nach dem NOx- Speicherkatalysator 10 im ersten Abgasstrang 5 befindet sich eine weitere Lambda-Sonde 11. Das Abgas aus den beiden Abgassträngen 5 und 6 wird in einem Abgassammler 12 zusammengeführt und dann in einem Sammelabgastrakt 13 abgeleitet. In diesem Sammelabgastrakt 13 befindet sich ein NOx-Sensor 14, der die NOx-Konzentration im Sammelabgas, d. h. in dem Abgas aus allen Zylindern 2 erfaßt.
Zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren 9 und 10 wird nun folgendes Verfahren durchgeführt:
Zuerst wird geprüft, ab eine Regeneration der NOx- Speicherkatalysatoren 9 und 10 erforderlich ist. Dazu wird auf bekannte Weise das Signal des NOx-Sensors 14 ausgewertet. Stellt sich heraus, daß eine Regeneration erforderlich ist, wird das in Fig. 2 schematisch dargestellte Verfahren in einem Schritt S1 gestartet. In einem Schritt S2 wird ein Basis-Lambdawert aus einem Speicher ausgelesen. Dieser Basis- Lambdawert ist für die Regeneration aller NOx- Speicherkatalysatoren definiert und stellt die Fettgrenze dar. Eine weitere Anreicherung des Kraftstoff/Luft-Gemisches in den Zylindern 2 ist nicht möglich, da dann kein ordnungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine 1 gegeben wäre.
Dann werden in einem Schritt S3 Zylinderindividuelle Abmagerungsfaktoren AFi ausgelesen, für die Brennkraftmaschine also zwei Abmagerungsfaktoren AF1 und AF2. Bei erstmaliger Durchführung des Verfahrens werden sie auf einen vordefinierten Wert gesetzt, der im vorliegenden Beispiel bei der noch nachfolgend zu erläuternden multiplikativen Verknüpfung 1 beträgt.
Dann wird in einem Schritt S4 ein Fettbetrieb der Brennkraftmaschine eingeleitet. Im Fettbetrieb führt die Einspritzanlage 3 den Zylindern 2 ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zu, mit dem eine unterstöchiometrische Verbrennung erfolgt.
Die Abmagerungsfaktoren AFi sind für die einzelnen Zylinderbänke definiert. Für die in Fig. 2 dargestellte Brennkraftmaschine gibt es zwei Abmagerungsfaktoren, AF1 für die aus den Zylindern I, II und III gebildete erste Zylinderbank und AF2 für die aus den Zylindern IV und V gebildete zweite Zylinderbank. Der Abmagerungsfaktor AF2 für die zweite Zylinderbank, die den zweiten Abgasstrang 5 speist, in dem keine zusätzliche Abgaskonzentrationsmessung stromab des NOx-Speicherkatalysators 9 erfolgt, bleibt dabei ständig auf einen neutralen Wert gesetzt. Bei multiplikativer Verknüpfung von Basis-Lambdawert λF und den Abmagerungsfaktoren ist dies 1. Alternativ kann auch eine Definition eines Abmagerungsfaktors für die zweite Zylinderbank unterbleiben.
Der Abmagerungsfaktor für die erste Zylinderbank AF1 ist beispielsweise auf einen Wert von 1,1 gesetzt, so daß das Produkt aus Basis-Lambdawert und AF1 größer als der Basis- Lambdawert ist.
Im Fettbetrieb des Schritte S4 werden nun die Zylinder der beiden Zylinderbänke von der Einspritzanlage 3 derart mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch versorgt, daß die Lambda-Sonde 7 bzw. 8 einen Lambda-Wert von λF.AF1 bzw. λF.AF2 anzeigt. Der NOx-Speicherkatalysator 10 wird also mit weniger stark angefettetem Kraftstoff/Luft-Gemisch versorgt als der NOx-Speicherkatalysator 9, dem bezogen auch auf seine Dimensionierung mehr Regenerationsmittel pro Zeiteinheit zugeführt wird.
In einem Schritt S5 wird nun die Zeitdauer seit Start des Regenerationsvorganges erfaßt, bis der NOx-Sensor 14 ein Regenerationsende anzeigt. Da der NOx-Speicherkatalysator 9 relativ mehr Regenerationsmittel erhält, muß es sich bei diesem Regenerationsende um den NOx-Speicherkatalysator 9 im zweiten Abgasstrang handeln.
Weiter wird in einem Schritt S6 das Signal der Lambda-Sonde 11 auf ein Regenerationsende überwacht. Der dadurch ermittelte Zeitpunkt tλ1 stellt das Ende der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 10 dar, der sich im ersten Abgasstrang 5 befindet. Anschließend wird in einem Schritt S7 die Ist-Verzugszeitdauer dt ermittelt. Diese Ist- Verzugszeitdauer ist als der zeitliche Abstand zwischen dem Regenerationsende des NOx-Speicherkatalysators 9 und dem Regenerationsende des NOx-Speicherkatalysators 10 definiert.
Die Abmagerungsfaktoren AFi für die Zylinderbänke, die Abgasstränge mit zusätzlicher Abgaskonzentrationsmessung speisen, im vorliegenden Beispiel der Fig. 1 also der Abmagerungsfaktor AF1, werden nun als Funktion der Ist- Verzugszeitdauer verändert. Damit wird durch eine Regelung erreicht, daß die Verzugs-Zeitdauer dt für diese Zylinderbänke einen vorbestimmten Sollwert einnimmt. Der Abmagerungsfaktor AF1 kann multiplikativ oder additiv inkrementell verändert werden, wobei vorzugsweise das Veränderte Inkrement bzw. der veränderte Korrekturfaktor eine Funktion der gemessenen Verzugs-Zeitdauer dt ist.
Durch dieses Vorgehen ist erreicht, daß zwischen dem Ende der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 9 und dem Ende der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 10 eine vorbestimmte Zeitdauer liegt.
In einer optionalen Ausgestaltung können die Abmagerungsfaktoren AFi innerhalb eines bestimmten Fensters, d. h. in positiver wie in negativer Richtung limitiert werden, so daß eine bestimmte Abmagerung oder ein bestimmter Lambda-Sollwert im jeweiligen Abgasstrang nicht über- bzw. unterschritten wird. In dieser Ausgestaltung wird in einem nach dem Schritt S8 vorgesehenen schritt S12 abgefragt, ab der neu gewählte Abmagerungsfaktor AFi am oder über dem Grenzwert liegt. Ist dies nicht der Fall (N-Verzweigung), wird das Verfahren wie vorgesehen im Schritt S9 beendet. Stellt sich heraus, daß der im Schritt S8 neu bestimmte Abmagerungsfaktor AFi außerhalb des Fensters liegt (J- Verzweigung) wird der Abmagerungsfaktor AFi in einem Schritt S13 auf einen zulässigen Wert zurückgesetzt und der Basis- Lambdawert λF entsprechend verkleinert. Das Verfahren ist dann in Schritt 9 beendet.
Zusätzlich kann der Basis-Lambdawert λF ebenfalls innerhalb eines Fenster limitiert werden. Bei dieser in Fig. 4 dargestellten Weiterbildung wird nach dem Schritt S13 der Fig. 3 in einem Schritt S14 abgefragt, ob der neu gewählte Basis-Lambdawert λF außerhalb des zulässigen Fensters liegt. Ist dies nicht der Fall (N-Verzweigung) ist das Verfahren mit Schritt S9 beendet. Ist dies der Fall (J-Verzweigung), wird im Schritt S15 eine Fehleranzeige generiert, bevor in Schritt S9 das Verfahren beendet ist.
Optional ist es möglich, zuerst die Anfettung der Zylinderbank vorzunehmen, die einen Abgasstrang speist, in dem keine zusätzliche Abgaskonzentrationsmessung stromab des NOx-Speicherkatalysators 9 erfolgt. Erst wenn hier das zulässige Fenster verlassen wird, können zusätzlich die Abmagerungsfaktoren AFi gesteigert werden.
Als dritte Ausbildung des Verfahrens können beide Maßnahmen - zusätzliche Anfettung der Zylinderbänke für den zweiten Abgasstrang und Vergrößerung der Abmagerungsfaktoren für die übrigen Abgasstränge - parallel oder optional erfolgen.
Weiter ist es optional möglich, die Abmagerungsfaktoren über den Verlauf eines einzelnen Regenerationsvorgangs hin zeitabhängig zu wählen. Hierbei ist es ebenfalls möglich, den Abmagerungsfaktor, der für die Zylinderbank gilt, in deren Abgasstrang keine zusätzliche Abgaskonzentrationsmessung stromab des NOx-Speicherkatalysators vorgenommen wird, zu begrenzen, so daß dieser Abmagerungsfaktor nie größer sein kann als der kleinste Abmagerungsfaktor der anderen Zylinderbänke.
Selbstverständlich ist das Verfahren auf beliebig vielflutige Abgasanlagen anwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren, die in einer mehrflutigen Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, wobei die Abgasanlagen einzelne Abgasstränge aufweist, die jeweils von einer mindestens einen Zylinder aufweisenden Zylinderbank gespeist sind, die jeweils mindestens einen NOx-Speicherkatalysator umfassen und die stromab der NOx-Speicherkatalysatoren zu einem Sammelabgastrakt zusammengeführt sind, bei welchem Verfahren

a) die NOx-Speicherkatalysatoren jeweils in einem Regenerationsvorgang durch Betrieb der jeweiligen Zylinderbänke mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch regeneriert werden und dabei gespeicherte NOx-Verbindungen katalytisch umsetzen,

b) im Sammelabgastrakt und in (n - 1) der n Abgasstränge jeweils eine Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird, anhand der ein Ende des Regenerationsvorganges eines NOx- Katalysators erkennbar ist, und

c) der Betrieb der Zylinderbänke mit fettem Kraftstoff/Luft- Gemisch so gestaltet wird, daß der Regenerationvorgang des NOx-Speicherkatalysators in dem Abgasstrang, in dem die Abgaskomponentenkonzentration nicht erfaßt wird, vor den Regenerationvorgängen der in den übrigen (n - 1) Abgassträngen angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren beendet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem diejenige Zylinderbank, die den Abgasstrang speist, in dem die Abgaskomponentenkonzentration nicht erfaßt wird, mit fetterem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben wird, als die Zylinderbänke, welche die (n - 1) Abgasstränge speisen, in denen eine Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sämtliche Zylinderbänke nicht mehr mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben werden, wenn aus der Erfassung der jeweiligen Abgaskomponentenkonzentration sowohl im Sammelabgastrakt als auch in den (n-1) Abgassträngen das Ende des Regenerationsvorganges erkannt wird.

4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem im Sammelabgastrakt die NOx-Konzentration und in den (n-1) Abgassträngen die Sauerstoffkonzentration erfaßt wird.

5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das fette Kraftstoff/Luft-Gemisch durch Erhöhung der den Zylindern der Zylinderbänke zugeführten Kraftstoffmenge eingestellt wird, wobei das Kraftstoff/Luft-Gemisch für jede Zylinderbank durch eine vor dem NOx-Speicherkatalysator erfolgende Lambda-Messung erfaßt wird, die den Lamda-Wert für die jeweilige Zylinderbank anzeigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für das Kraftstoff/Luft-Gemisch aller Zylinderbänke während des Regenerationsvorganges ein Lambda-Basiswert festgelegt wird, der fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch entspricht, und dann für die Zylinderbänke, die einen Abgasstrang speisen, in welchem eine Abgaskomponentenkonzentration erfaßt wird, Abmagerungsfaktoren berücksichtigt werden, die eine zylinderbankindividuelle Abmagerung des Kraftstoff/Luft- Gemisches bezogen auf den Lambda-Basiswert bewirken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zylinderbankindividuell die Zeitdauer zwischen dem Erkennen des Endes aller Regenerationsvorgänge in der Abgasanlage aus der Erfassung der Abgaskomponentenkonzentration im Sammelabgastrakt und dem Erkennen des Endes des jeweiligen Regenerationsvorganges aus Erfassung der Abgaskomponentenkonzentration im von der jeweiligen Zylinderbank gespeisten Abgasstrang ermittelt und auf eine Sollzeitdauer geregelt wird, indem der jeweilige Abmagerungsfaktor angepaßt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Abmagerungsfaktoren nur innerhalb vorbestimmter Fenster variiert werden.