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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen einer
Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors
mit den Schritten: Bestimmen einer Beladung des NOx-Speicherkatalysators,
Bestimmen eines von der Beladung abhängigen Entscheidungswertes,
Vergleichen des Entscheidungswertes mit einem Schwellenwert und
Auslösen
einer Regeneration in Abhängigkeit
vom Ergebnis des Vergleichs.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Steuergerät, das ein solches Verfahren
durchführt.
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Ein
solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist jeweils per se bekannt.
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Bei
einer Verbrennung von Kraftstoff in Verbrennungsmotoren mit Luftüberschuss
werden mehr Stickoxide gebildet als bei einer Verbrennung einer stöchiometrischen
Mischung aus Kraftstoff und Luft. Zur Konvertierung dieser unerwünscht erhöhten Stickoxidemissionen
weisen moderne Verbrennungsmotoren einen Speicherkatalysator auf,
der beim Betrieb mit Luftüberschuss
emittierte Stickoxide aus dem Abgas aufnimmt und einspeichert. Der
Anteil der aus dem Abgas aufgenommenen Stickoxide an der Gesamtmenge
an Stickoxiden im Abgas hängt von
der Temperatur des Speicherkatalysators, dem Abgasvolumenstrom,
der Zusammensetzung des Abgases und insbesondere von der bereits
eingespeicherten Menge an Stickoxiden ab.
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Um
die mit steigender Beladung des Speicherkatalysators mit Stickoxiden
abnehmende Speicherfähigkeit
wieder herzustellen, muss der Speicherkatalysator von Zeit zu Zeit
in reduzierender Abgasatmosphäre
regeneriert werden. In reduzierender Abgasatmosphäre und innerhalb
eines bestimmten Temperaturfensters wird eingespeicherter Stickstoff in
Form von molekularem Stickstoff freigesetzt. Die reduzierende Abgasatmosphäre wird
beispielsweise durch eine erhöhte
Kraftstoffzumessung erzeugt. Eine reduzierende Abgasatmosphäre wird
durch Reduktionsmittel im Abgas erzeugt, die dem Abgas innermotorisch,
also zum Beispiel durch eine erhöhte Kraftstoffdosierung
zu Brennräumen,
oder durch eine in das Abgas erfolgende Beimischung zugegeben werden.
Als Reduktionsmittel wirken zum Beispiel CO und/oder H2 und/oder
Kohlenwasserstoffe.
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Während die
Regeneration eine Zeitdauer erfordert, die in der Größenordnung
von Sekunden liegt, kann die Einspeicherung auch für Zeiten
in der Größenordnung
von Minuten erfolgen. Im zeitlichen Mittel kann der Verbrennungsmotor
daher überwiegend
mit Luftüberschuss
betrieben werden.
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Wird
der Speicherkatalysator zu selten und nicht ausreichend intensiv
regeneriert, ergeben sich unnötig
hohe Stickoxidemissionen hinter dem Speicherkatalysator. Wird er
dagegen zu häufig
und/oder zu intensiv regeneriert, wird der Reduktionsmittelverbrauch
unnötig
erhöht
und es kann zu einem Anstieg von Kohlenwasserstoffemissionen hinter
dem Speicherkatalysator kommen.
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Es
ist daher im Allgemeinen wünschenswert, die
Regeneration immer genau dann durchzuführen, wenn die Speicherfähigkeit
des NOx-Speicherkatalysators auf einen bestimmten Mindestwert gefallen
ist, oder, was damit gleichbedeutend ist, wenn die Beladung des
Speicherkatalysators einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Eine
zeitgesteuerte oder nur betriebspunktabhängige Regeneration nimmt in
unvertretbarem Maß die
genannten Nachteile in Kauf. Um den Beladungszustand des Speicherkatalysators
richtig zu erfassen, sind entweder eine fortlaufende Berechnung (Beladungsmodell
im Steuergerät)
oder ein oder zwei geeignete NOx-Sensoren notwendig. Dann kann bei einem
zuvor festgelegten Grenzwert der Beladung eine Regeneration ausgelöst werden.
Der Beladungszustand des Speicherkatalysators wurde bisher aus Betriebsparametern
des Verbrennungsmotors und des Speicherkatalysators rechnerisch
modelliert und/oder aus den Signalen von NOx-Sensoren im Abgassystem
bestimmt. Bei Überschreitung eines
vorbestimmten Beladungs-Schwellenwertes wurde
dann eine Regeneration des Speicherkatalysators ausgelöst.
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Bei
den bekannten Verfahren wurden unerwünscht starke Aufheizungen von
NOx-Speicherkatalysatoren und Beeinträchtigungen des Verbrennungsmotorbetriebs
beobachtet.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe
eines verbesserten Verfahrens zum Auslösen einer Regeneration eines NOX-Speicherkatalysators,
das die genannten Nachteile vermeidet oder zumindest verringert.
Diese Aufgabe erstreckt sich auch auf die Angabe eines Steuergerätes, das
ein solches Verfahren steuert.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass der Schritt des Bestimmens des Entscheidungswertes folgende
weitere Schritte aufweist: Bilden eines ersten Teil-Entscheidungswertes,
der von der Beladung des Speicherkatalysators mit NOx abhängt, Bilden eines
zweiten Teil-Entscheidungswertes, der von Betriebsparametern des
Verbrennungsmotors abhängt, und
Verknüpfen
der beiden Teilentscheidungswerte zu dem Entscheidungswert.
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Ferner
wird diese Aufgabe bei einem Steuergerät der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass
das Steuergerät
bei der Bestimmung des Entscheidungswertes einen ersten Teil-Entscheidungswert
bildet, der von der Beladung des Speicherkatalysators mit NOx abhängt, einen
zweiten Teil-Entscheidungswert
bildet, der von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors abhängt, und
beide Teilentscheidungswerte zu dem Entscheidungswert verknüpft.
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Vorteile der
Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine rein beladungsabhängig ausgelöste Regeneration
im realen Fahrbetrieb öfter
unter ungünstigen
Bedingungen abläuft.
Mit Blick auf den Verbrennungsmotor sind z.B. Betriebsparameter
ungünstig, bei
denen die Abgastemperatur unzureichend ist oder bei denen sich nicht
genügend
Reduktionsmittel durch eine innermotorische Zugabe zu Brennräumen des
Verbrennungsmotors erzeugen lässt.
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Durch
die Verknüpfung
der genannten Teilentscheidungswerte werden Regenerierungen nicht mehr
beim Erreichen einer starren Beladungsgrenze ausgelöst. Stattdessen
werden sie als Funktion eines Entscheidungswertes ausgelöst, der
verschiedene Teilentscheidungswerte flexibel wertet. Bei kleinem ersten
Teilentscheidungswert aber großem
zweiten Teilentscheidungswert kann z.B. bereits eine Regenerierung
ausgelöst
werden.
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Durch
die Verknüpfung
dieser beiden Teil-Entscheidungswerte zu einem Entscheidungswert
kann eine Regeneration des Speicherkatalysators bei günstigen
Betriebsparametern des Verbrennungsmotors bereits dann ausgelöst werden,
wenn die Beladung des Speicherkatalysators noch keine Regeneration
erfordert. Als Folge wird der Speicherkatalysator insgesamt öfter und
häufiger
in günstigen Betriebspunkten
des Verbrennungsmotors regeneriert. Regenerationen unter ungünstigen
Bedingungen kommen dadurch seltener vor.
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Dadurch
wird die über
viele Speicherzyklen gemittelte Stickoxidkonvertierung verbessert
und Mehrverbrauch und Reduktionsmittelschlupf verringert. Außerdem werden
Regenerationen verkürzt oder
verhindert, die durch die begleitende starke Aufheizung des Speicherkatalysators
die Einspeichereffizienz in der nachfolgenden Einspeicherphase unnötig stark
vermindern würden.
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Mit
Blick auf Ausgestaltungen des Verfahrens ist bevorzugt, dass die
Verknüpfung
den ersten Teil-Entscheidungswert so in den Entscheidungswert abbildet,
dass eine steigende Beladung das Auslösen einer Regeneration begünstigt,
wobei wenigstens drei Werte des ersten Teilentscheidungswertes verschiedenen
Beladungen zugeordnet sind.
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Im
Gegensatz zu bekannten Lösungen,
die eine einzige starre Beladungsgrenze als Auslösekriterium verwenden, liefert
diese Ausgestaltung eine flexible Einflussgröße, mit der Einflüsse der
Beladung mit einer durch die Zahl der Paare aus einem Wert des Teilentscheidungswertes
und einer Beladung bestimmten Feinheit gesteuert werden können. Im
Idealfall wird eine stetige Abhängigkeit
des ersten Teilentscheidungswertes von der Beladung verwendet.
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Ferner
ist bevorzugt, dass der zweite Teilentscheidungswert ein Maß für eine Menge
oder Eignung der Zusammensetzung (Verhältnis von CO zu HC und der
Restsauerstoffgehalt) des Reduktionsmittels ist, die über wenigstens
einen Brennraum des Verbrennungsmotors zum Abgas dosiert werden kann,
wobei die Verknüpfung
den zweiten Teil-Entscheidungswert so in den Entscheidungswert abbildet,
dass eine steigende Reduktionsmittelmenge das Auslösen einer
Regeneration begünstigt.
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Darüber hinaus
ist die Umschaltung in den Fettbetrieb in bestimmten Betriebspunkten
mit Blick auf eine Geräuschveränderung
oder die Drehmomentstabilität
weniger nachteilig als in anderen Betriebspunkten. Ohne die Verknüpfung mit
dem zweiten Teilentscheidungswert verstreichen für die Regeneration besser geeignete
Betriebspunkte häufiger ungenutzt,
während
die Regeneration häufiger
in ungenutzten Betriebspunkten ausgelöst wird.
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Bei
nachmotorischer Reduktionsmittelzugabe ist die Verteilung, Verdampfung
und Aktivität
des Reduktionsmittels ebenfalls in unterschiedlichen Betriebspumpen
unterschiedlich groß.
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Die
Menge und Zusammensetzung des Reduktionsmittels, die vom Verbrennungsmotor
durch innermotorische Maßnahmen
zur Verfügung
gestellt werden kann, hängt
stark vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, der zum Beispiel durch
Brennraumfüllung,
Drehzahl und weitere Parameter wie der Temperatur bestimmt wird,
ab. In bestimmten Betriebspunkten ist es vergleichsweise schwierig,
erhebliche Mengen CO und H2 zu generieren und gleichzeitig den Restsauerstoffgehalt
und den Anteil an schwer oxidierbarem unverbranntem Kraftstoff (HC)
gering zu halten. Durch das Begünstigen
des Auslösens
einer Regeneration bei steigender Menge an potentiell bereitstellbarem
Reduktionsmittel werden die genannten ungünstigen Bedingungen weitgehend
vermieden. Daher ergibt sich in der Summe vieler Regenerationen
ein ungestörterer
Betrieb des Verbrennungsmotors und ein verbesserter Ablauf der Regenerationsvorgänge.
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Bevorzugt
ist auch, dass der Schritt des Bestimmens des Entscheidungswertes
folgende weitere Schritte aufweist: Bilden eines ersten Teil-Entscheidungswertes,
der von der Beladung des Speicherkatalysators mit NOx abhängt, Bilden
eines zweiten Teil-Entscheidungswertes, der von Betriebsparametern
des Verbrennungsmotors abhängt,
Bilden eines dritten Teilentscheidungswertes, der von der Temperatur
des NOx-Speicherkatalysators abhängt,
und Verknüpfen
der drei Teilentscheidungswerte zu dem Entscheidungswert.
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Mit
Blick auf den Speicherkatalysator ist eine hohe Katalysatortemperatur
ungünstig,
weil die exotherm erfolgende Regeneration dann zu einer unerwünschten
weiteren Aufheizung des Speicherkatalysators führt. Die Temperatur kann z.B.
so in den dritten Teilentscheidungswert eingehen, dass eine zu hohe
Temperatur des Speicherkatalysators verzögernd auf die Auslösung einer
Regeneration wirkt.
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Bevorzugt
ist auch, dass der von der Speicherkatalysatortemperatur abhängige dritte
Teilentscheidungswert ein Maß für eine bei
der Temperatur zu erwartende Wirkung einer Regeneration ist, wobei die
Verknüpfung
den dritten Teil-Entscheidungswert so in den Entscheidungswert abbildet,
dass ein Ansteigen der zu erwartenden Wirkung das Auslösen einer
Regeneration begünstigt.
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Diese
Ausgestaltung berücksichtigt,
dass die notwendige Dauer eines Regenerationsvorgangs stark von
der Temperatur des Speicherkatalysators abhängt. Bei vergleichbaren Beladungen
eines Speicherkatalysators ist die notwendige Dauer der Regeneration
umso kürzer,
je höher
die Washcoat-Temperatur
des Monolithen ist. Durch den dynamisch wechselnden Fahrbetrieb
kommt es häufig
vor, dass für den
Regenerationsbetrieb sehr vorteilhafte Bedingungen am Speicherkatalysator
auftreten, wenn der Speicher noch nicht maximal beladen ist. Eine
nur kurze Regeneration kann dann den Speicher wieder vollständig entleeren
und somit den Wirkungsgrad mit geringem Aufwand deutlich steigern.
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Im
Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der erste Teilentscheidungswert
zusätzlich
in Abhängigkeit
von einer Temperatur des Speicherkatalysators gebildet.
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Der
erste Teilentscheidungswert hängt
zunächst
von der Beladung des Speicherkatalysators ab. Mit dieser Abhängigkeit
soll erreicht werden, dass eine Regeneration des Speicherkatalysators
ausgelöst
wird, wenn seine Stickoxidspeicherfähigkeit wegen zu hoher Beladung
absinkt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Stickoxidspeicherfähigkeit
nicht nur von der Beladung, sondern auch von der beim Beladen herrschenden
Temperatur abhängig
ist. Die genannte Ausgestaltung berücksichtigt diese Abhängigkeit.
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Bevorzugt
ist auch, dass der erste Teil-Entscheidungswert, der von der Beladung
des Speicherkatalysators mit NOx abhängt, aus dem Signal eines in
Strömungsrichtung
der Abgase hinter dem Speicherkatalysator angeordneten NOx-Sensors gebildet wird,
der zweite Teil-Entscheidungswert, der von Betriebsparametern des
Verbrennungsmotors abhängt, als
Maß für NOx-Emissionen
des Verbrennungsmotors gebildet wird, der Entscheidungswert als
Ist-Wirkungsgrad des Speicherkatalysators gebildet wird, und entweder
der Entscheidungswert oder der als Soll-Wirkungsgrad dienende Schwellenwert
in Abhängigkeit
von der Temperatur des Speicherkatalysators und in Abhängigkeit
von einer Raumgeschwindigkeit der Abgase gebildet wird.
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Dabei
wird unter der Raumgeschwindigkeit bekanntlich ein auf das Speicherkatalysatorvolumen normierter
Abgasvolumenstrom verstanden. Niedrige Temperaturen, hohe Temperaturen
und auch eine hohe Raumgeschwindigkeit verringern bei sonst gleichen
Bedingungen den Wirkungsgrad bei der Beladung des Speicherkatalysators
mit NOx. In Verbindung mit den übrigen
Merkmalen, die einen Ist-Wirkungsgrad
der Beladung bereitstellen, kann eine unnötige Auslösung einer Regeneration bei
noch kleiner Beladung aber beispielsweise hoher Raumgeschwindigkeit
verhindert werden (weil zum Beispiel der Soll-Wirkungsgrad bei hoher
Raumgeschwindigkeit verringert wird). Dadurch wird die Effektivität des Reduktionsmitteleinsatzes
verbessert. Umgekehrt wird bei günstigen
Beladungsbedingungen, also zum Beispiel bei mittlerer Temperatur
und geringer Raumgeschwindigkeit sichergestellt, dass eine Regeneration
rechtzeitig ausgelöst
wird.
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Ferner
ist bevorzugt, dass der Ist-Wirkungsgrad als auf den zweiten Teilentscheidungswert
normierte Differenz aus erstem Teilentscheidungswert und zweitem
Teilentscheidungswert gebildet wird und dass die Abhängigkeit
des Schwellenwertes oder des Entscheidungswertes so vorgegeben ist,
dass eine erste Temperatur, bei der eine zu erwartende erste Wirkung
einer Regeneration größer ist
als bei einer zweiten Temperatur, ein Auslösen einer Regeneration begünstigt und
dass eine niedrigere Raumgeschwindigkeit ein Auslösen einer
Regeneration stärker
begünstigt
als höhere
Raumgeschwindigkeiten.
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Diese
stärker
konkretisierte Ausgestaltung liefert die im vorstehenden Absatz
beschriebenen Vorteile.
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Bevorzugt
ist auch, dass der für
den Vergleich mit dem Entscheidungswert vorgesehene Schwellenwert
vom Alterungszustand des Speicherkatalysators und von dessen momentaner
Beladung mit Schwefel abhängt.
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Beide
Einflüsse
verringern die Einspeichereffizienz gegenüber dem Neuzustand. Daher empfiehlt
es sich, die Entscheidung über
das Auslösen
einer Regeneration von diesen beiden Eigenschaften abhängig zu
machen. Die Abhängigkeit
wird zum Beispiel so gestaltet, dass bei nachlassender Effizienz
des Speicherkatalysators eine Regeneration früher ausgelöst wird. Alternativ oder ergänzend wird ein
thermisch geschädigter
Speicherkatalysator nicht mehr bei zu niedrigen Temperaturen regeneriert,
weil dann zuviel Reduktionsmittel ungenutzt durch den Speicherkatalysator
hindurchtreten würde.
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Mit
Blick auf Ausgestaltungen des Steuergeräts ist bevorzugt, dass das
Steuergerät
wenigstens eine der oben angegebenen Ausgestaltungen ausführt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in stark schematisierter Form:
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1 das
technische Umfeld der Erfindung;
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 eine
Abwandlung des Ausführungsbeispiels
nach 2;
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4 qualitativ
temperaturabhängige
Verläufe
eines ersten Teil-Entscheidungswertes TEW_1 über der Beladung B eines Speicherkatalysators;
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5 qualitativ
einen Verlauf eines zweiten Teil-Entscheidungswertes
TEW_2 über
einem Betriebsparameter L eines Verbrennungsmotors;
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6 qualitativ
einen Verlauf eines dritten Teil-Entscheidungswertes
TEW_3 über
einer Temperatur T eines Speicherkatalysators; und
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7 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
einen Verbrennungsmotor 10, dessen Brennräume 12 aus
einem Ansaugsystem 14 mit Luft versorgt werden. Auf der
Basis einer von einem Luftmassenmesser 16 erfassten Ansaugluftmasse
und unter Berücksichtigung
der Signale weiterer Sensoren bildet ein Steuergerät 18 Einspritzimpulsbreiten,
mit denen Einspritzventile 20 angesteuert werden. Als weitere
Sensoren kommen insbesondere ein Drehzahlsensor 22, ein
Fahrerwunschgeber 24, ein Temperatursensor 26 und
ein NOx-Sensor 28 in Frage. Dabei versteht es sich, dass
diese Aufzählung
lediglich Beispielcharakter besitzt und dass alternativ oder ergänzend zu
den genannten Sensoren auch andere Sensoren bei der Bildung der
Einspritzimpulsbreiten und sonstigen Steuerung des Verbrennungsmotors 10 verwendet
werden können.
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Der
Temperatursensor 26 erfasst die Temperatur eines NOx-Speicherkatalysators 30,
der in einem Abgassystem 32 angeordnet ist und von Abgasen
des Verbrennungsmotors 10 durchströmt wird. Der NOx-Sensor 28 ist
in Strömungsrichtung
der Abgase hinter dem NOx-Speicherkatalysator 30 im
Abgassystem 32 angeordnet. Über Eingriffe in die Steuerung
des Verbrennungsmotors 10, insbesondere über Eingriffe
auf die Kraftstoffzumessung, steuert das Steuergerät 18 auch
die Beladung und Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 30.
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Ein
Programmablauf zur Steuerung der Beladung und Regeneration ist in
der 2 dargestellt. Dabei entspricht der Schritt 34 einem
Hauptprogramm zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10, in
dem z.B. die Einspritzimpulsbreiten berechnet und ausgegeben werden.
In Zeitspannen, in denen der Verbrennungsmotor 10 mit Luftüberschuss
betrieben wird und der NOx-Speicherkatalysator 30 als
Folge mit Stickoxid beladen wird, verzweigt das Programm aus dem
Hauptprogramm im Schritt 34 in vorbestimmter Weise, z.B.
periodisch, in einen Schritt 36, in dem ein erster Teil-Entscheidungswert
TEW_1 gebildet wird. Dabei erfolgt die Bildung von TEW_1 in Abhängigkeit
von der Beladung des NOx-Speicherkatalysators 30 mit Stickoxiden.
Die Beladung kann z.B. vom Steuergerät 18 mit einem Beladungsmodell ermittelt
werden, das die Stickoxid-Rohemissionen des Verbrennungsmotors 10 in
Abhängigkeit
von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 10 ermittelt.
Solche Beladungsmodelle sind per se bekannt. An den Schritt 36 schließt sich
dann ein Schritt 38 an, in dem ein zweiter Teil-Entscheidungswert
TEW_2 als Funktion von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors
gebildet wird. Dabei erfolgt die Bildung so, dass sich Betriebsbedingungen
des Verbrennungsmotors 10, die für eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators
günstig
sind, im Teil-Entscheidungswert TEW_2 abbilden.
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Anschließend werden
die gebildeten Teilentscheidungswerte TEW_i im Schritt 40 zu
einem Entscheidungswert EW aufsummiert, wobei i im Fall der 2 die
Werte 1 oder 2 annimmt. Alternativ kann der Entscheidungswert
EW auch als gewichtetes Produkt der Teilentscheidungswerte bestimmt
werden. Im Schritt 42 erfolgt ein Vergleich des gebildeten Entscheidungswertes
EW mit einem vorbestimmten Schwellenwert E_S. Dabei wird der Schwellenwert E-S bevorzugt
als Funktion der momentanen Beladung des Speicherkatalysators mit
Schwefel und/oder als Funktion vorhergehender thermischer Belastungen,
also als Funktion des Alters bzw. einer Vorschädigung, vorbestimmt. Diese
Einflüsse
können
zum Beispiel im Steuergerät
modelliert werden. Der Vergleich erfolgt zum Beispiel so, dass eine Überschreitung
des Schwellenwertes E_S durch den Entscheidungswert EW einen Start
einer Regeneration im Schritt 44 auslöst. Eine solche Regeneration kann
zum Beispiel durch eine veränderte
Kraftstoffzumessung erfolgen, über
die Reduktionsmittel im Abgas des Verbrennungsmotors 10 bereit
gestellt wird. Wird der Schwellenwert E_S dagegen nicht überschritten,
so wird aus dem Schritt 42 zurück in das Hauptprogramm im
Schritt 34 verzweigt. Die Schleife aus den Schritten 34, 36, 38, 40 und 42 wird daher
solange durchlaufen, bis eine Schwellenwert-Überschreitung im Schritt 42 den
Start einer Regeneration im Schritt 44 auslöst. Die
Regeneration erfolgt zum Beispiel für die Dauer einer im Steuergerät berechneten
Zeitspanne, nach deren Ablauf der Verbrennungsmotor 10 erneut
mit Luftüberschuss betrieben
werden kann. Alternativ kann die eine Regeneration auf der Basis
eines bestimmten Signals eines Sensors, z.B. eines HC-Sensors, beendet
werden.
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3 zeigt
eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der 2 mit einem
zusätzlich
Schritt 46, der zwischen den Schritten 38 und 40 der 2 durchlaufen
wird. In dem Schritt 46 erfolgt die Bildung eines dritten
Teil-Entscheidungswertes
TEW_3, der von der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 30 abhängig ist.
Im anschließenden
Schritt 40 nach 3 werden entsprechend die Teilentscheidungswerte
TEW_1 mit i = 1, 2, 3 zu dem Entscheidungswert EW aufsummiert.
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Die
Schrittfolgen nach den 2 und 3 haben
damit gemeinsam, dass insbesondere ein betragsmäßig kleiner Teil Entscheidungswert
TEW_1 zum Auslösen
einer Regeneration führen
kann, wenn wenigstens einer der beiden anderen Teilentscheidungswerte
TEW_2, TEW_3 hinreichend groß ist.
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4 zeigt
mit der Schar aus Kurven 48, 50 und 52 qualitativ
das Verhalten des von einer Beladung B des Speicherkatalysators 30 abhängigen Teil-Entscheidungswertes
TEW_1 mit der Temperatur T des Speicherkatalysators 30 als
Parameter. Dabei weist der mit T bezeichnete Pfeil in Richtung zu Kurven
mit höheren
Temperaturen als Parameter. Aus dem Verlauf von jeweils einer der
Kurven 48, 50 und 52 ergibt sich, dass
der Betrag des Teil-Entscheidungswertes TEW_1 mit zunehmender Beladung
B des Speicherkatalysators 30 ansteigt, was die Auslösung einer
Regeneration begünstigt. 4 zeigt
damit stetige Abhängigkeiten
des ersten Teil-Entscheidungswertes TEW_1 von der Beladung W. Alternativ kann
die Abhängigkeit
auch so ausgestaltet sein, dass wenigstens drei Werte a1, a2, a3
verschiedenen Beladungen b1, b2, b3 zugeordnet sind, wobei dann
a1 zum Bespiel alle Beladungen B < b1
abdeckt.
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5 zeigt
qualitativ den Verlauf des Teil-Entscheidungswertes
TEW_2 über
einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10, wobei in
der 5 die Last L als Betriebsparameter dient. Dabei
wird der Verlauf der Kurve 54 so vorbestimmt, dass die
Teilentscheidungswerte TEW_2 ein Maß für eine Menge an Reduktionsmittel
ist, die über
wenigstens einen Brennraum 12 des Verbrennungsmotors 10 oder
nachmotorische Zugabe von Reduktionsmittel zum Abgas dosiert werden
kann. Aus dem qualitativen Verlauf der Kurve 54 in 5 ergibt
sich zum Beispiel, dass bei mittleren Lasten L des Verbrennungsmotors
mehr Reduktionsmittel bereit gestellt werden kann, oder die Umschaltung
in den Fettbetrieb weniger nachteilig ist, als bei niedrigen Lasten und
bei hohen Lasten.
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6 zeigt
qualitativ den Verlauf eines von der Temperatur T des Speicherkatalysators 30 abhängigen dritten
Teil-Entscheidungswertes TEW_3. Der Verlauf von TEW_3 spiegelt die
bei den verschiedenen Temperaturen T zu erwartende Wirkung der Regeneration
wider. Wie dem Verlauf der Kurve 56 zu entnehmen ist, ist
diese zu erwartende Wirkung bei mittleren Temperaturen T größer als
bei geringen und bei hohen Temperaturen T.
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Da
die Auslösung
einer Regeneration von der Summe der drei Teil-Entscheidungswerte TEW_1,
TEW_2 und TEW_3 abhängt,
können
niedrige Werte eines Teil-Entscheidungswertes durch höhere Werte
der anderen beiden Teil-Entscheidungswerte kompensiert werden, so
dass zum Beispiel bei mittleren Lasten L und mittleren Temperaturen
T bereits bei kleinen Beladungen B regeneriert wird. Dadurch wird
der Speicherkatalysator 30 unter günstigen Bedingungen bereits
vor Erreichen maximal möglicher
Beladungen B regeneriert.
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem die Schritte 40 und 42 aus der 2 durch
im Folgenden erläuterten
Schritte 58, 60 und 62 ersetzt worden sind.
Bei den bisherigen Erläuterungen
zu den 2 bis 6 wurde von einer Berechnung
der Beladung B im Steuergerät 18 ausgegangen,
die auf einem sog. Beladungsmodell basiert. Die so berechnete Beladung
besitzt einen großen
Einfluss auf die Speicherfähigkeit
des Speicherkatalysators, wobei die Speicherfähigkeit mit zunehmender Beladung
absinkt. Da die momentane Speicherfähigkeit jedoch außerdem auch
von der Raumgeschwindigkeit, also dem auf das Katalysatorvolumen
normierten Abgasvolumenstrom, und der Temperatur des Speicherkatalysators 30 abhängt, lässt sich
von einer geringen Speicherfähigkeit
nicht automatisch auf eine hohe Beladung des Speicherkatalysators 30,
die eine Regeneration erfordert, schließen. Mit anderen Worten: Bei
hoher Raumgeschwindigkeit und/oder sehr niedriger oder sehr hoher
Temperatur des Speicherkatalysators 30 kann die momentane
Speicherfähigkeit trotz
völlig
geleertem Speicherkatalysator sehr niedrig sein. In diesem Fall
wäre eine
Regenerationsentscheidung, die auf der momentanen niedrigen Speicherfähigkeit
basiert, nicht sinnvoll. Das weitere Ausführungsbeispiel nach der 7 stellt
eine Möglichkeit
dar, die Einflüsse
der Raumgeschwindigkeit VR und der Temperatur T des Speicherkatalysators 30 berücksichtigt.
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Dazu
wird, nach einer Bildung der Teilentscheidungswerte TEW_1 und TEW_2,
im Schritt 58 ein Entscheidungswert EW als auf den ersten
Teil der Entscheidungswert TEW_1 normierte Differenz aus TEW_1 und
TEW_2 bestimmt. Der erste Teil-Entscheidungswert
TEW_1, der von der Beladung des Speicherkatalysators 30 mit
NOx abhängt,
wird aus dem Signal des in Strömungsrichtung
der Abgase hinter dem Speicherkatalysator 30 angeordneten NOx-Sensor 28 gebildet.
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Der
zweite Teil-Entscheidungswert, der von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 10 abhängt, wird
als Maß für die NOx-Rohemissionen
des Verbrennungsmotors 10 rechnerisch aus Betriebsparametern
des Verbrennungsmotors gebildet. Der im Schritt 58 gebildete
Entscheidungswert EW stellt damit einen Ist-Wirkungsgrad des Speicherkatalysators 30 für dessen
Speicherfähigkeit
dar. Im Schritt 60 wird ein Schwellenwert E_S als Funktion
der Temperatur T des Speicherkatalysators 30 und der Raumgeschwindigkeit
VR gebildet. Bei der Bildung von E_S werden die in Kennfeldern 64, 66 qualitativ
dargestellten Abhängigkeiten
berücksichtigt.
Mit anderen Worten: Der Temperatureinfluss wirkt außerhalb eines
mittleren Temperaturbereiches verkleinernd auf den Entscheidungswert
E_S, der außerdem
mit zunehmender Raumgeschwindigkeit VR absinkt.
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Im
nachfolgenden Schritt 62 erfolgt ein Vergleich des Entscheidungswertes
EW mit dem Schwellenwert E_S. Der Schwellenwert E_S entspricht einer
von der Raumgeschwindigkeit VR und der Temperatur T des Speicherkatalysators 30 abhängigen Mindestspeicherfähigkeit.
Solange die tatsächliche
Speicherfähigkeit,
die durch den Entscheidungswert EW repräsentiert wird, größer als
die Mindestspeicherfähigkeit
E_S ist, wird aus dem Schritt 62 zurück in den Schritt 34 verzweigt,
in dem das Hauptprogramm zur Steuerung des Verbrennungsmotors abgearbeitet
wird. Dagegen wird eine Regeneration durch Verzweigen in den Schritt 44 ausgelöst, wenn
die durch den Entscheidungswert EW repräsentierte, tatsächliche
Speicherfähigkeit
unter den Mindestwert E_S fällt.