DE102006048905A1 - Verfahren zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators (14), bei welchem der Speicherkatalysator (14) in einem für die Entschwefelung erforderlichen Entschwefelungs-Temperaturbereich betrieben wird und bei welchem der Speicherkatalysator (14) mit einem Regenerationsgas mit einer Luftzahl Lambda von höchstens 1 beaufschlagt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Der Speicherkatalysator (14) wird während der Entschwefelung in zeitlichem Wechsel in einer Entschwefelungsphase (ti_Reg) mit einem Regenerationsgas mit einer Luftzahl Lambda höchstens gleich 1 und in einer Entschwefelungspause (ti_Pause) mit einem Regenerationsgas mit einer Luftzahl Lambda größer 1 beaufschlagt. Stromaufwärts vor dem Speicherkatalysator (14) wird ein Eingangs-Lambda-Messsignal (lam_vK_mess) und stromabwärts nach dem Speicherkatalysator (14) wird ein Ausgangs-Lambda-Messsignal (lam_nK_mess) erfasst. Aus diesem Vergleich der beiden während einer Entschwefelungsphase (ti_Reg) erfassten Messsignale (lam_vK_mess, lam_nK_mess) wird zumindest ein günstiger Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht eine Entschwefelung eines Speicherkatalysators (14) mit einem geringstmöglichen Energieaufwand und mit einer geringstmöglichen thermischen Belastung bei größtmöglicher Unterdrückung unerwünschter Nebenproduk

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • In der DE 197 39 848 A1 sind verschiedene Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich ein NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist. Aufgrund der endlichen Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators muss zwischendurch eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vorgesehen werden. Die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erfolgt durch ein Angebot von Kohlenwasserstoffen/Kohlenmonoxid/Wasserstoff, die innermotorisch bereitgestellt werden. Die Bereitstellung von Kohlenwasserstoffen/Kohlenmonoxid wird dadurch erreicht, dass die Brennkraftmaschine während der Regeneration mit einer Luftzahl Lambda kleiner 1 oder höchstens gleich 1 fett betrieben wird.
  • Aufgrund des Schwefelgehalts von Kraftstoffen tritt eine Schwefelvergiftung des NOx-Speicherkatalysators auf, welche das Speichervermögen von NOx-Verbindungen vermindert.
  • In der DE 198 43 859 A1 ist ein Verfahren zur Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators beschrieben. Die Schwefelvergiftung kann weitgehend dadurch beseitigt werden, dass der NOx-Speicherkatalysator bei einer hohen Betriebstemperatur von beispielsweise 600 °C – 800 °C mit Kohlenwasserstof fen/Kohlenmonoxid/Wasserstoff beaufschlagt wird, die beispielsweise innermotorisch durch einen fetten Betrieb der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden.
  • In der DE 100 40 010 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem das Entschwefelungsende aus dem zeitlichen Verlauf des von einem Lambda-Messsignal eines stromabwärts nach dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten Lambdasensors ermittelt werden kann.
  • Das Erreichen der erforderlichen Betriebstemperatur des Speicherkatalysators zur Durchführung der Regeneration kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Abgastemperatur oder durch eine unmittelbare Beheizung des Speicherkatalysators erfolgen. Die Erhöhung der Abgastemperatur kann beispielsweise durch eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine erreicht werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht die Einbringung von brennbaren Abgasbestandteilen in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine vor, die an einer im Speicherkatalysator vorhandenen katalytisch wirksamen Fläche exotherm reagieren.
  • Das rechtzeitige Erkennen zumindest eines günstigen Zeitpunkts zum Beenden des Entschwefelungsvorganges vermindert die thermische Belastung des Speicherkatalysators. Weiterhin vermindert das Erkennen des günstigen Zeitpunkts zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs den Bedarf an Reagenzmittel und begrenzt die Umweltbelastung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators, insbesondere eines NOx-Speicherkatalysators weist den Vorteil auf, dass der Entschwefelungsvorgang nicht unnötig lang aufrechterhalten wird. Gegebenenfalls fällt das Beenden des Entschwefelungsvorgangs mit der vollständigen Regeneration des Katalysators von einer Schwefelvergiftung zusammen. Der Entschwefelungsvorgang nimmt dadurch eine geringst mögliche Menge an Reagenzmittel in Anspruch, welches beispielsweise aus Kraftstoff gewonnen wird.
  • Weiterhin wird der Speicherkatalysator thermisch so wenig wie möglich mit gegenüber der Nenn-Betriebstemperatur erhöhten Entschwefelungs-Temperatur belastet.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise verhindert darüber hinaus nahezu vollständig die Freisetzung von Schwefelwasserstoff. Außerdem wird eine geringere Belastung der Umwelt mit unerwünschten Stoffen erreicht.
  • Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt darin, dass der Entschwefelungsvorgang des Speicherkatalysators während des Betriebs der Brennkraftmaschine durch Messgrößen anstelle von anhand von Modellen berechneten Größen überwacht und beeinflusst werden kann.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass wenigstens eine Signaldifferenz zwischen beiden Messsignalen ermittelt wird und dass der günstigste Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt wird, wenn die Signaldifferenz einen Signaldifferenz-Schwellenwert unterschreitet.
  • Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass wenigstens eine Signaldifferenzänderung wenigstens einer in einer vorhergehenden Entschwefelungsphase erfassten Signaldifferenz zwischen den beiden Messsignalen und wenigstens einer in einer nachfolgenden Entschwefelungsphase erfassten Signaldifferenz zwischen den beiden Messsignalen ermittelt wird und dass der günstigste Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt wird, wenn die Signaldifferenzänderung einen Signaldifferenzänderungs-Schwellenwert unterschreitet.
  • Das Erkennen zumindest des günstigsten Zeitpunkts zum Beenden des Entschwefelungsvorgang des anhand eines Vergleichs eines stromaufwärts vor dem Speicherkatalysator erfassten Eingangs-Lambda-Messsignals mit einem stromabwärts nach dem Speicherkatalysator erfassten Ausgangs-Lambda-Messsignal ist signaltechnisch mit einfachen Mitteln realisierbar. Vorzugsweise wird anstelle der wenigstens einen Signaldifferenz ein Mittelwert von wenigstens zwei Signaldifferenzen der weiteren Signalbe wertung zugrunde gelegt. Die Mittelwertbildung vermindert den Einfluss von Rauschen und/oder von Störsignalen auf das Erkennen des Regenerationsendes.
  • Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die Fläche zwischen den beiden Messsignalen ermittelt wird und dass das Entschwefelungsende erkannt wird, wenn die Fläche einen Flächen-Schwellenwert unterschreitet.
  • Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass wenigstens eine Flächenänderung zwischen einer in einer vorhergehenden Entschwefelungsphase und einer in einer nachfolgenden Entschwefelungsphase erfassten Fläche zwischen beiden Messsignalen ermittelt wird und dass der günstigste Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt wird, wenn die Flächenänderung einen Flächenänderungs-Schwellenwert unterschreitet.
  • Das Erkennen zumindest eines günstigen Zeitpunkts zum Beenden des Entschwefelungsvorgang aufgrund einer Bewertung einer zwischen den beiden Messsignalen auftretenden Fläche gewährleistet eine hohe Genauigkeit, da die Flächenermittlung einer Mittelwertbildung entspricht. Vorzugsweise wird die gesamte während einer Entschwefelungsphase zwischen den beiden Messsignalen auftretende Fläche ermittelt und der Bewertung zugrunde gelegt. Mit dieser Maßnahme kann das beste Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden.
  • Eine Ausgestaltung sieht eine Verzögerungszeit vor, während welcher der Entschwefelungsvorgang nach einer Unterschreitung des Schwellenwerts weitergeführt wird. Die Einführung der Verzögerung stellt sicher, dass der Entschwefelungsvorgang des Speicherkatalysators so vollständig wie möglich ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators sieht ein zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtetes Steuergerät vor.
  • Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Programmablauf abgelegt sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Programm, das alle Schritte des Verfahrens ausführt, wenn es in einem Steuergerät abläuft.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Programm in einem Steuergerät ausgeführt wird.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft und
  • 2 und 3 Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine Lufterfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 ein Speicherkatalysator 14 angeordnet sind. Stromaufwärts vor dem Speicherkatalysator 14 ist ein erster Lambdasensor 15 und stromabwärts nach dem Speicherkatalysator 14 ein zweiter Lambdasensor 16 angeordnet.
  • Die Lufterfassung 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n, der erste Lambdasensor 15 ein Eingangs-Lambda-Messsignal lam_vK_mess und der zweite Lambdasensor 16 ein Ausgangs-Lambda-Messsignal lam_nK_mess zur Verfügung. Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessung 21 ein Kraftstoffsignal m_K zur Verfügung.
  • Das Steuergerät 20 enthält eine Kraftstoffsignal-Ermittlung 22, welcher das Luftsignal ms_L, die Drehzahl n, ein Drehmoment-Sollwert Md_Soll sowie ein Entschwefelungs signal Reg_Sig zur Verfügung gestellt werden und welche das Kraftstoffsignal m_K bereitstellt.
  • Das Entschwefelungssignal Reg_Sig stellt eine Entschwefelungs-Steuerung 30 in Abhängigkeit von einer Entschwefelungs-Anforderung Reg bereit. Das Entschwefelungssignal Reg_Sig wird weiterhin einem Signaldifferenz-Speicher 40, einem Signaldifferenz-Vergleicher 41, einem Integrator 50, einem Flächen-Speicher 51 sowie einem Flächen-Vergleicher 52 zur Verfügung gestellt.
  • Das Eingangs-Lambda-Messsignal lam_vK_mess und das Ausgangs-Lambda-Messsignal lam_nK_mess werden einer Differenz-Ermittlung 60 zur Verfügung gestellt, die eine Signaldifferenz d_lam bereitstellt, welche dem Signaldifferenz-Speicher 40 und dem Integrator 50 zur Verfügung gestellt wird.
  • Der Signaldifferenz-Speicher 40 stellt dem Signaldifferenz-Vergleicher 41 eine erste Signaldifferenz d_n sowie eine zweite Signaldifferenz d_n-1 zur Verfügung. Dem Signaldifferenz-Vergleicher 41 werden weiterhin ein Signaldifferenz-Schwellenwert D_Lim sowie ein Signaldifferenzänderungs-Schwellenwert DD_Lim zur Verfügung gestellt. Der Signaldifferenz-Speicher 41 stellt der Entschwefelungs-Steuerung 30 ein erstes Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E1 zur Verfügung.
  • Der Integrator 50 stellt dem Flächen-Speicher 51 ein Flächen-Signal a_lam zur Verfügung. Der Flächen-Speicher 51 stellt dem Flächen-Vergleicher 52 eine erste Fläche a_n sowie eine zweite Fläche a_n-1 zur Verfügung. Dem Flächen-Vergleicher 52 werden weiterhin ein Flächen-Schwellenwert A_Lim sowie ein Flächenänderungs-Schwellenwert AA_Lim zur Verfügung gestellt. Der Flächen-Vergleicher 52 stellt der Entschwefelungs-Steuerung 30 ein zweites Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E2 zur Verfügung.
  • 2 zeigt Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit t. Im oberen Teilbild von 2 sind das im Bereich von 0,89 – 1,04 liegende Eingangs-Lambda-Messsignal lam_vK_mess sowie das Ausgangs-Lambda-Messsignal lam_nK_mess gezeigt. Im unteren Teilbild von 2 ist ein Maß für die von 0 – 500 ppm liegende Schwefel-Konzentration %S stromabwärts nach dem Speicherkatalysator 14 gezeigt.
  • Innerhalb einer Periodendauer ti_p tritt in zeitlichem Wechsel eine Entschwefelungsphase ti_Reg sowie eine Entschwefelungspause ti_Pause auf. Die Entschwefelungsphase und Entschwefelungspause ti_Reg, ti_Pause treten in zeitlichem Wechsel während der Entschwefelung auf, wobei in 2 ein Zeitraum von 0–150 Sekunden gezeigt ist. Im oberen Teil Bild sind eine Signaldifferenz d_lam sowie eine Fläche 70 eingetragen, welche zwischen den beiden Messsignalen lam_vK_mess, lam_nK_mess auftreten.
  • Die in 3 gezeigten Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit t entsprechen den in 2 gezeigten Signalverläufen, wobei ein Zeitraum zwischen 450 – 600 Sekunden zugrunde gelegt ist.
  • Erfindungsgemäß wird folgendermaßen vorgegangen:
    Die Brennkraftmaschine 10 kann zumindest in einer kaftstoffsparenden Betriebsart (Magerbetrieb) betrieben werden, bei der erhöhte NOx-Emissionen auftreten können. Zur Beseitigung der NOx-Emissionen ist der Speicherkatalysator 14, vorzugsweise ein NOx-Speicherkatalysator vorgesehen, der eine bestimmte Speicherkapazität aufweist, die unter anderem von der Temperatur des Speicherkatalysators 14 abhängt. Der Speicherkatalysator 14 wird zyklisch mit NOx beladen und im Rahmen der Regeneration vom eingelagerten NOx befreit.
  • Die kraftstoffsparende Betriebsart wird unter anderem mit dem Kraftstoffsignal m_K festgelegt, das den Zeitpunkt wenigstens einer Kraftstoffeinspritzung und die zuzumessende Menge des Kraftstoffs pro Arbeitstakt der Brennkraftmaschine 10 festlegt. Gleichbedeutend mit der Festlegung wenigstens eines Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts ist die Festlegung der Kraftstoffeinspritzung auf wenigstens eine vorgegebene Position einer Welle der Brennkraftmaschine 10.
  • Das Kraftstoffsignal m_K wird von der Kraftstoffsignal-Festlegung 22 zumindest in Abhängigkeit vom Luftsignal ms_L, vom Drehsignal n und vom Drehmoment-Sollwert Md_Soll sowie vom Entschwefelungs-Signal Reg_Sig festgelegt.
  • Während des Betriebs des Speicherkatalysators 14 tritt eine Schwefelvergiftung auf, deren Fortschreiten von der Schwefelkonzentration im Kraftstoff und Schmierstoff der Brennkraftmaschine abhängt. Die Schwefelvergiftung vermindert das NOx-Speichervermögen des Speicherkatalysators 14. Zur Wiederherstellung des NOx-Speichervermögens ist deshalb eine Entschwefelung des Speicherkatalysators 14 von Zeit zu Zeit zweckmäßig.
  • Das Erfordernis einer Entschwefelung kann nach dem eingangs genannten Stand der Technik gemäß der Patentanmeldung DE 100 40 010 erkannt werden. Eine erforderliche Entschwefelung wird mit der Entschwefelungs-Anforderung Reg signalisiert.
  • Der im Kraftstoff enthaltene Schwefel kann gezielt in einer im Abgasbereich 13 der Brennkraftmaschine 10 stromaufwärts vor dem Speicherkatalysator 14 nicht näher gezeigten Schwefelfalle eingelagert werden. Die Entschwefelung der Schwefelfalle erfolgt in analoger Weise zu der Entschwefelung des Speicherkatalysators 14. Die Schwefelfalle wird deshalb im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung funktionsmäßig einem Speicherkatalysator 14 gleichgesetzt.
  • Die Entschwefelung des Speicherkatalysators 14 erfolgt mit einem Reagenzmittel, das beispielsweise Kohlenmonoxid/Kohlenwasserstoffe/Wasserstoff enthält. Vorzugsweise wird das Reagenzmittel innermotorisch erzeugt, sofern das Abgas der Brennkraftmaschine 10 durch eine geeignete Steuerung der Brennkraftmaschine 10 das erforderliche Reagenzmittel bereitstellen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine 10 das Reagenzmittel durch einen fetten Betrieb bereitstellen kann, bei welchem im Abgas der Brennkraftmaschine 10 eine Luftzahl Lambda von höchstens gleich 1 auftritt. Alternativ oder zusätzlich kann das Reagenzmittel stromabwärts von der Brennkraftmaschine 10 unmittelbar in den Abgasbereich 13 eingebracht werden.
  • Der fette Betrieb der Brennkraftmaschine 10, bei welchem ein Abgas-Lambda von höchstens gleich 1 auftritt, wird mit einem nicht näher gezeigten Lambdaregler erzielt, welchem als Ist-Wert das vom ersten Lambdasensor 15 bereitgestellte Eingangs-Lambda-Messsignal lam_vK_mess zur Verfügung gestellt wird. Bei dem ersten Lambdasensor 15 handelt es sich um einen Breitband-Lambdasensor, der sowohl bei fettem als auch bei magerem Abgas-Lambda ein Maß für die Luftzahl Lambda bereitstellen kann.
  • Nach dem Auftreten der Entschwefelungs-Anforderung Reg stellt die Entschwefelungs-Steuerung 30 das Entschwefelungssignal Reg_Sig bereit, welches die Kraftstoffsignal-Ermittlung 22 zu einer entsprechenden Änderung des Kraftstoffsignals m_K veranlasst, um die Entschwefelung des Speicherkatalysators 14 zu ermöglichen. In einem ersten, nicht näher gezeigten Schritt, wird die Betriebstemperatur des Speicherkatalysators 14 von der Nenn-Betriebstemperatur auf eine erforderliche Entschwefelungs-Betriebstemperatur erhöht, die beispielsweise zwischen etwa 600 °C – 800 °C liegt. Wenn der Speicherkatalysator 14 die Entschwefelungs-Betriebstemperatur erreicht hat, wird der Speicherkatalysator 14 in zeitlichem Wechsel mit einem Regenerationsgas und sauerstoffhaltigen Gas beaufschlagt, welche – wie bereits beschrieben – innermotorisch bereitgestellt werden können.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass während der Entschwefelung, die im allgemeinen mehrere Minuten dauern kann, die zeitlichen Wechsel zwischen der Entschwefelungsphase ti_Reg und Entschwefelungsphase ti_Pause mit einer Periodendauer ti_p auftreten, die bei beispielsweise 10 Sekunden liegt. Die Entschwefelungsphase ti_Reg kann beispielsweise bei 5 Sekunden und die Entschwefelungsphase ti_Pause ebenfalls bei beispielsweise 5 Sekunden liegen. Die angegebenen Zeiten können während der Entschwefelung variieren.
  • Die Vorgabe von Entschwefelungsphase ti_Reg und Entschwefelungspause ti_Pause während der Entschwefelung verhindert zuverlässig die Entstehung von Schwefelwasserstoff H2S. In den Entschwefelungspausen ti_Pause wird der Speicherkatalysator 14 mit sauerstoffreichem Abgas beaufschlagt, um den Sauerstoff-Speicher des Speicherkatalysators aufzufüllen. Das Abgaslambda während der Entschwefelungspausen ti_Pause wird beispielsweise auf 1,1 – 1,4 festgelegt. Während der Entschwefelungsphasen ti_Reg liegt das Abgaslambda stromaufwärts vor dem Speicherkatalysator 14 bei beispielsweise 0,94.
  • Stromabwärts nach dem Speicherkatalysator 14 erfasst der zweite Lambdasensor 16, der ebenfalls einen Breitband-Lambdasensor ist, das Ausgangs-Lambda-Messsignal lam_nK_mess, dessen Verlauf jeweils im oberen Teilbild der 2 und 3 gezeigt ist.
  • Experimentell wurde festgestellt, dass ein günstiger Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs des Speicherkatalysators 14 anhand lediglich eines Vergleichs der beiden Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess erkannt werden kann, wobei vorausgesetzt wird, das beide Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess von einem geeigneten Lambdasensor 15, 16 erfasst werden, welche zumindest ein Maß für die jeweiligen tatsächlich auftretenden Abgaslambdas bereitstellen. Geeignete Lambdasensoren sind Breitband-Lambdasensoren, die beispielsweise in dem Fachbuch "Ottomotor-Management/Bosch", Verlag Vieweg, 1. Auflage, 1998, Seite 22 – 23 beschrieben sind.
  • Sofern der Sauerstoffspeicher des Speicherkatalysators 14 während des Entschwefelungsvorgangs zumindest teilweise deaktiviert wird, kann mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise der Entschwefelungsvorgang beendet werden, da die weitere Durchführung der Regeneration keine weitere Entschwefelung ergibt.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird wenigstens eine Differenz zwischen den beiden Messsignalen lam_vK_mess, lam_nK_mess während einer Entschwefelungsphase ti_Reg von der Differenz-Ermittlung 60 erfasst und als Signaldifferenz d_lam dem Signaldifferenz-Speicher 40 zur Verfügung gestellt. Rein prinzipiell reicht bereits der Vergleich einer Signaldifferenz d_lam mit dem Signaldifferenz-Schwellenwert D_Lim aus. In diesem Fall wird die erste Signaldifferenz d_n identisch mit der zweiten Signaldifferenz d_lam. Vorzugsweise wird jedoch der Mittelwert von mehreren Signaldifferenzen d_lam vor dem Vergleich mit dem Signaldifferenz-Schwellenwert lam_vK_mess gebildet, um den Einfluss einerseits von Störimpulsen und andererseits von Signalschwankungen der Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess auf das Vergleichsergebnis zu minimieren.
  • Die wenigstens eine Signaldifferenz d_lam wird aus Abtastwerten der beiden Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess ermittelt, wobei die Abtast-Periodendauer gegenüber der Periodendauer ti_p erheblich kürzer ist. Besonders vorteilhaft ist es, die Signaldifferenz d_lam gegen Ende der Entschwefelungsphase ti_Reg zu erfassen, da je weils zu diesen Zeitpunkten die beiden Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess, insbesondere das Ausgangs-Lambda-Messsignal lam_nK_mess stabilisierte Werte aufweisen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, Signaldifferenzen d_lam in unterschiedlichen Entschwefelungsphasen ti_Reg zu erfassen und hinsichtlich einer Änderung zu bewerten. Die in unterschiedlichen Entschwefelungsphasen ti_Reg jeweils ermittelte wenigstens eine Signaldifferenz d_lam wird im Signaldifferenz-Speicher 40 hinterlegt, der die erste und zweite Signaldifferenz d_n, d_n-1 gleichzeitig bereitstellt, wobei die erste Signaldifferenz d_n in einer anderen Entschwefelungsphase ti_Reg ermittelt wurde als die zweite Signaldifferenz d_n-1. Vorzugsweise ist auch hier vor einem Vergleich jeweils eine Mittelwertbildung von Signaldifferenzen d_lam vorgesehen, die innerhalb einer Entschwefelungsphase ti_Reg ermittelt wurden. Der Signaldifferenz-Vergleicher 41 bildet zunächst die Differenz zwischen der ersten und zweiten Signaldifferenz d_n, d_n- die ermittelte Differenz, die einer Änderung von Differenzen entspricht, mit dem Signaldifferenzänderungs-Schwellenwert DD_Lim.
  • Sofern der Signaldifferenz-Vergleicher 41 entweder eine Schwellenunterschreitung des Signaldifferenz-Schwellenwerts D_Lim und/oder des Signaldifferenzänderungs-Schwellenwert DD_Lim feststellt, stellt der Signaldifferenz-Vergleicher 41 das erste Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E1 bereit, welches die Entschwefelungs-Steuerung 30 veranlasst, das Entschwefelungssignal Reg_Sig zurückzunehmen und damit den Entschwefelungsvorgang des Speicherkatalysators 14 zu beenden.
  • Das erste Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E1 wird vorzugsweise erst nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung wirksam.
  • Gemäß einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung, die alternativ oder zusätzlich zur ersten Ausgestaltung vorgesehen sein kann, beruht der Vergleich der beiden Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess auf einer Bewertung der zwischen beiden Messsignalen lam_vK_mess, lam_nK_mess aufgespannten Fläche 70.
  • Gemäß einer einfachen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Fläche 70 in einer Entschwefelungsphase ti_Reg zwischen den beiden Messsigna len lam_vK_mess, lam_nK_mess ermittelt wird. Vorzugsweise wird jedoch die gesamte Fläche 70 in einer Entschwefelungsphase ti_Reg zwischen beiden Messsignalen lam_vK_mess, lam_nK_mess der Bewertung zugrunde gelegt.
  • Zu diesem Zweck wird die von der Differenz-Ermittlung 60 beispielsweise in Form von einzelnen Abtastwerten bereitgestellten Signaldifferenzen d_lam dem Integrator 50 zugeführt, der während eines Teils oder während der gesamten Entschwefelungsphase ti_Reg eine Integration der Signaldifferenzen d_lam vornimmt, die einer Flächenermittlung entspricht. Das resultierende Flächensignal a_lam wird dem Flächensignal-Speicher 51 zur Verfügung gestellt.
  • Gemäß einer einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, das Flächensignal a_lam unmittelbar im Flächen-Vergleicher 52 mit dem Flächen-Schwellenwert A_Lim zu vergleichen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine gegebenenfalls aufgetretene Änderung von Flächen 70 zwischen verschiedenen Entschwefelungsphasen ti_Reg bewertet wird. Der Flächen-Speicher 51 speichert deshalb zumindest zwei in unterschiedlichen Entschwefelungsphasen ti_Reg, beispielsweise unmittelbar aufeinander folgenden Entschwefelungsphasen ti_Reg ermittelte Flächensignale a_lam und stellt sie als erstes und zweites Flächensignal a_n, a_n-1 dem Flächen-Vergleicher 52 zur Verfügung, der die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Flächensignal a_n, a_n-1 ermittelt und die einer Änderung der Fläche entsprechende Differenz mit dem Flächenänderungs-Schwellenwert AA_Lim vergleicht.
  • Sofern der Flächen-Vergleicher 52 eine Unterschreitung des Flächen-Schwellenwerts A_Lim und/oder Unterschreitung des Flächenänderungs-Schwellenwerts AA_Lim feststellt, stellt der Flächen-Vergleicher 52 das zweite Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E2 bereit, welches die Entschwefelungs-Steuerung 30 veranlasst, das Entschwefelungssignal Reg_Sig zurückzunehmen und damit den Entschwefelungsvorgang des Speicherkatalysators 14 zu beenden.
  • Vorzugsweise wird das zweite Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E2 erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitverzögerung wirksam.
  • Im unteren Teilbild von 2 ist ein Maß für die Schwefelkonzentration %S in ppm eingetragen, die stromabwärts nach dem Speicherkatalysator 14 während der Entschwefelung festgestellt werden kann. Die Spitzenwerte des Maßes der Schwefel-Konzentration %S treten jeweils zeitversetzt in Bezug auf den Beginn von Entschwefelungsphasen ti_Reg auf. Nach einem anfänglichen Anstieg des Spitzenwertes des Maßes der Schwefelkonzentration %S bis beispielsweise zur 50. Sekunde findet eine kontinuierliche Abnahme statt, bis nach einigen wenigen Minuten ein Maß für die Schwefel-Konzentration %S erreicht ist, das für eine erfolgreiche Entschwefelung nicht mehr unterschritten werden braucht.
  • In 3 ist die Situation gezeigt, wie sie beispielsweise zwischen der 450. – 600. Sekunde auftreten kann. Im oberen Teilbild von 3 ist zu sehen, dass beide Messsignale lam_vK_mess, lam_nK_mess nahezu zusammenfallen. Eine Ausdehnung des Entschwefelungsvorgangs bis in diesem Zeitbereich würde daher – wenn überhaupt – nur noch eine marginale Verbesserung des Entschwefelungs-Ergebnisses bewirken. Der optimale Zeitpunkt würde deshalb im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der 150. – 450. Sekunde, beispielsweise bei 300 Sekunden liegen. Der optimale Zeitpunkt für das Erkennen des günstigsten Zeitpunkts zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs, bei welchem das erste und/oder zweite Entschwefelungsvorgang-Beendigungssignal E1, E2 auftritt, kann durch eine geeignete Festlegung des wenigstens einen Schwellenwerts D_Lim, DD_Lim, A_Lim, AA_Lim gefunden werden, wobei zweckmäßigerweise experimentell vorgegangen wird.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators (14), bei welchem der Speicherkatalysator (14) in einem für die Entschwefelung erforderlichen Entschwefelungs-Temperaturbereich betrieben wird und bei welchem der Speicherkatalysator (14) mit einem Regenerationsgas mit einer Luftzahl Lambda von höchstens 1 beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkatalysator (14) während der Entschwefelung in zeitlichem Wechsel in einer Entschwefelungsphase (ti_Reg) mit dem Regenerationsgas mit einer Luftzahl Lambda von höchstens gleich 1 und in einer Entschwefelungspause (ti_Pause) mit einem Regenerationsgas mit einer Luftzahl Lambda größer 1 beaufschlagt wird, dass stromaufwärts vor dem Speicherkatalysator (14) ein Eingangs-Lambda-Messsignal (lam_vK_mess) und stromabwärts nach dem Speicherkatalysator (14) ein Ausgangs-Lambda-Messsignal (lam_nK_mess) erfasst werden und dass aus einem Vergleich der beiden während der Entschwefelungsphase (ti_Reg) erfassten Messsignale (lam_vK_mess, lam_nK_mess) zumindest ein günstiger Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Signaldifferenz (d_lam) zwischen den beiden Messsignalen (lam_vK_mess, lam_nK_mess) ermittelt wird und dass der günstige Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt wird, wenn die Signaldifferenz (d_lam) einen Signaldifferenz-Schwellenwert (D_Lim) unterschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Signaldifferenzänderung zwischen wenigstens einer in einer vorhergehenden Entschwefelungsphase (ti_Reg) erfassten (d_lam) Signaldifferenz zwischen den beiden Messsignalen (lam_vK_mess, lam_nK_mess) und wenigstens einer in einer nachfolgenden Entschwefelungsphase (ti_Reg) erfasste Signaldifferenz (d_lam) zwischen den beiden Messsignalen (lam_vK_mess, lam_nK_mess) ermittelt wird und dass der günstige Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs er kannt wird, wenn die Signaldifferenzänderung einen Signaldifferenzänderungs-Schwellenwert (DD_Lim) unterschreitet.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelwertbildung von wenigstens zwei Signaldifferenzen (d_lam) vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Signaldifferenz (d_lam) am zeitlichen Ende von Entschwefelungsphasen (ti_Reg) erfasst wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilfläche zwischen den beiden Messsignalen (lam_vK_mess, lam_nK_mess) ermittelt wird und dass der günstige Zeitpunkt zum Beenden des Entschwefelungsvorgangs erkannt wird, wenn die Teilfläche einen Flächen-Schwellenwert (A_Lim) unterschreitet.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Flächenänderung zwischen einer in einer vorhergehenden Entschwefelungsphase (ti_Reg) und einer in einer nachfolgenden Entschwefelungsphase (ti_Reg) zumindest erfassten Teilfläche zwischen den beiden Messsignalen (lam_vK_mess, lam_nK_mess) ermittelt wird und dass der günstige Zeitpunkt zum Beenden des Regenerationsvorgangs erkannt wird, wenn die Flächenänderung einen Flächenänderungs-Schwellenwert (AA_Lim) unterschreitet.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte, in einer Entschwefelungsphase auftretende Fläche (70) zwischen den beiden Messsignalen (lam_vK_mess, lam_nK_mess) ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzögerungszeit vorgegeben wird, während welcher der Entschwefelungsvorgang nach einer Unterschreitung des Schwellenwerts (D_Lim, DD_Lim, A_Lim, AA_Lim) weitergeführt wird.
  10. Vorrichtung zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche speziell hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
  11. Programm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt, wenn es in einem Steuergerät (20) abläuft.
  12. Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem Steuergerät (20) ausgeführt wird.
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