DE102016200158A1 - Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system - Google Patents

Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system Download PDF

Info

Publication number
DE102016200158A1
DE102016200158A1 DE102016200158.2A DE102016200158A DE102016200158A1 DE 102016200158 A1 DE102016200158 A1 DE 102016200158A1 DE 102016200158 A DE102016200158 A DE 102016200158A DE 102016200158 A1 DE102016200158 A1 DE 102016200158A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalytic converter
oxygen
storage catalytic
determined
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102016200158.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Brendan Carberry
Frederik De Smet
Christian Nederlof
Matthew Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE102016200158A1 publication Critical patent/DE102016200158A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441Plural sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0806NOx storage amount, i.e. amount of NOx stored on NOx trap
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage (3) eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors (1), die einen NOx-Speicherkatalysator (5) umfasst, werden in einer Regenerationsphase (12) im NOx-Speicherkatalysator (5) gespeicherte Stickoxide durch Zuführung eines Reduktionsmittels reduziert, nach dem Ende der Regenerationsphase (12) wird im Magerbetrieb des Verbrennungsmotors (1) ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) mittels mindestens eines ersten Sauerstoffsensors erfasst, der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) angeordnet ist und der als Schmalband-Sauerstoffsensor ausgebildet ist, ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) wird erfasst, eine als vom NOx-Speicherkatalysator aufgenommene Sauerstoffmenge oder -masse bestimmte Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators (5) wird bis zu einem durch den erfassten Sauerstoffgehalt stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) bestimmten Zeitpunkt (t2) ermittelt, und aus der ermittelten Sauerstoffaufnahme wird auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators (5) geschlossen. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage (3) eines für einen Magerbetrieb (11, 13) ausgelegten Verbrennungsmotors (1).In a method according to the invention for monitoring an exhaust gas aftertreatment system (3) of an internal combustion engine (1) designed for lean operation, which comprises a NOx storage catalytic converter (5), nitrogen oxides stored in a regeneration phase (12) in the NOx storage catalytic converter (5) are supplied by supplying a Reduces reducing means, after the end of the regeneration phase (12) in the lean operation of the internal combustion engine (1) an oxygen content of the exhaust stream downstream of the NOx storage catalyst (5) is detected by means of at least a first oxygen sensor, which is arranged downstream of the NOx storage catalyst (5) and is formed as a narrow-band oxygen sensor, an oxygen content of the exhaust stream upstream of the NOx storage catalytic converter (5) is detected, as determined by the NOx storage catalyst amount of oxygen or mass oxygen uptake of the NOx storage catalyst (5) is up to a detected by the Sauerstoffgeh old determined downstream of the NOx storage catalyst (5) certain time (t2), and from the determined oxygen uptake is concluded on the functioning of the NOx storage catalytic converter (5). The invention also relates to a corresponding control device for an exhaust aftertreatment system (3) of an internal combustion engine (1) designed for a lean operation (11, 13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage.The invention relates to a method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and to a corresponding control device for an exhaust aftertreatment system.

Verbrennungsmotoren erzeugen beim Betrieb häufig erhebliche Mengen von Stickoxiden (NOx). Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Diesel- und Otto-Motoren liegen die Stickoxid-Mengen im Abgas in der Regel über den zulässigen Grenzwerten, so dass eine Abgasnachbehandlung zur Verringerung der NOx-Emissionen notwendig ist. Bei vielen Motoren erfolgt die Reduktion der Stickoxide durch die im Abgas enthaltenen nicht-oxidierten Bestandteile, nämlich durch Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), mit Hilfe eines Dreiwegekatalysators. Insbesondere bei Diesel- und Otto-Magermotoren steht dieses Verfahren jedoch nicht zur Verfügung, da durch den hohen Sauerstoffanteil im Abgas die Reduzierung von NOx nicht bzw. kaum erfolgt. Bei Magermotoren wird daher gemäß einem verbreiteten Verfahren ein NOx-Speicherkatalysator (Lean NOx Trap, LNT) eingesetzt, der die im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide aufnimmt und speichert. Von Zeit zu Zeit erfolgt eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators, wofür ein Kraftstoffüberschuss in dem durch den NOx-Speicherkatalysator geleiteten Abgas erzeugt wird.Internal combustion engines often generate considerable amounts of nitrogen oxides (NO x ) during operation. In particular, in diesel and gasoline engines used in motor vehicles, the amounts of nitrogen oxides in the exhaust gas are generally above the permissible limits, so that an exhaust aftertreatment to reduce NO x emissions is necessary. In many engines, the reduction of nitrogen oxides by the non-oxidized constituents contained in the exhaust gas, namely by carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC), using a three-way catalyst. However, this method is not available in particular in the case of diesel and Otto lean-burn engines, since the reduction of NO x does not or hardly occurs due to the high proportion of oxygen in the exhaust gas. For lean-burn engines, therefore, according to a widespread method, an NO x storage catalytic converter (Lean NO x trap, LNT) is used, which receives and stores the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. From time to time, there is a regeneration of the NO x storage catalytic converter, for which a fuel excess is generated in the exhaust gas conducted through the NO x storage catalytic converter.

Die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators nimmt jedoch mit zunehmender Betriebsdauer ab, was unter anderem auf eine Kontamination des Speicherkatalysators mit dem im Abgas enthaltenen Schwefel zurückzuführen ist, sowie auf thermische Alterung in Folge hoher Temperaturen, wie sie beispielweise bei einer regelmäßig vorzunehmenden Entschwefelung auftreten. Es ist daher notwendig, die Funktionsfähigkeit eines im Abgassystem vorgesehenen NOx-Speicherkatalysators zu überwachen. However, the functionality of the NO x storage catalyst decreases with increasing operating time, which is due, inter alia, to contamination of the storage catalyst with the sulfur contained in the exhaust gas, as well as thermal aging as a result of high temperatures, such as occur in a regular to be carried out desulfurization. It is therefore necessary to monitor the functioning of a provided in the exhaust system NO x storage.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 936 140 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei stromaufwärts und stromabwärts des Abgasnachbehandlungssystems jeweils eine Lambdasonde angeordnet wird und zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Abgasnachbehandlungssystems die Brennkraftmaschine in einen Betrieb überführt wird, in dem die Abgase eine hohe Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen aufweisen. Dabei wird von einer Funktionsuntüchtigkeit des Abgasnachbehandlungssystems ausgegangen, falls die von den beiden Lambdasonden erfassten, aufgrund der hohen HC-Konzentration fehlerhaften Luftverhältnisse im Wesentlichen gleich groß sind. From the European patent application EP 1 936 140 A1 a method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine is known, upstream and downstream of the exhaust aftertreatment system is arranged in each case a lambda probe and to check the functioning of the exhaust aftertreatment system, the internal combustion engine is converted into an operation in which the exhaust gases have a high concentration of unburned hydrocarbons. It is assumed that the exhaust aftertreatment system is inoperable if the air conditions detected by the two lambda probes and due to the high HC concentration are substantially the same.

Gemäß DE 10 2012 218 728 A1 wird zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines NOx-Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine in einen unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) überführt und durch jeweils eine stromaufwärts bzw. stromaufwärts des Speicherkatalysators angeordnete Lambdasonde das Luftverhältnis erfasst. Dabei wird die Anfettung, d. h. die Anreicherung des Abgases mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen, derart begrenzt, dass die Sonden fehlerfrei arbeiten. Bei einem voll funktionstüchtigen Speicherkatalysator werden die infolge der Anfettung stromaufwärts des Katalysators im Abgas befindlichen unverbrannten Kohlenwasserstoffe beim Durchströmen des Katalysators vollständig oxidiert, so dass sich stromabwärts des Katalysators keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas befinden. Ist die Funktionstüchtigkeit des NOx-Speicher-katalysators eingeschränkt, so werden keine oder weniger im Abgas befindliche unverbrannte Kohlenwasserstoffe durch Freigabe von gespeicherten Stickoxiden oxidiert. Aus dem zeitlichen Verlauf des von der stromabwärts des Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde erfassten Luftverhältnisses während der Phase der Anfettung sowie insbesondere aus dem zeitlichen Verlauf der aus den Signalen der Sonden ermittelten, über ein kurzes Zeitintervall integrierten Massenströme an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas lassen sich Aussagen hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit des Speicherkatalysators treffen.According to DE 10 2012 218 728 A1 For checking the functionality of a NO x storage catalytic converter of an internal combustion engine, the internal combustion engine is converted into a substoichiometric operation (λ <1) and the air ratio is detected by a respective lambda probe arranged upstream or upstream of the storage catalytic converter. In this case, the enrichment, ie the enrichment of the exhaust gas with unburned hydrocarbons, limited so that the probes operate error-free. In a fully functional storage catalyst unburned hydrocarbons located in the exhaust due to the enrichment upstream of the catalyst are completely oxidized as it flows through the catalyst, so that there are no unburned hydrocarbons in the exhaust gas downstream of the catalyst. If the functionality of the NO x storage catalyst is limited, no or less in the exhaust gas located unburned hydrocarbons are oxidized by release of stored nitrogen oxides. From the time course of the detected by the downstream of the storage cylinder lambda probe air ratio during the phase of enrichment and in particular from the time course of the determined from the signals of the probes, integrated over a short time interval mass flows of unburned hydrocarbons in the exhaust gas can be statements regarding the functionality of the storage catalytic converter.

Aus KR 10 2011 006 3140 A ist es bekannt, dass aus den Signalen von zwei Lambdasonden, von denen eine stromaufwärts und die andere stromabwärts eines NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist, die Menge des Reduziermittels ermittelt wird, die dem Speicherkatalysator zugeleitet wird, und die Menge des Reduziermittels, die nach Durchgang durch den Speicherkatalysator im Abgas vorhanden ist. Aus dem derart ermittelten Durchgangs- oder Schlupfverhältnis (Slip Ratio) wird die Alterung des NOx-Speicherkatalysators ermittelt.Out KR 10 2011 006 3140 A It is known that from the signals of two lambda probes, one of which is arranged upstream and the other downstream of a NO x storage catalyst, the amount of the reducing agent, which is supplied to the storage catalyst, and the amount of the reducing agent after passing is present in the exhaust gas through the storage catalyst. From the thus determined through or slip ratio (slip ratio), the aging of the NO x storage catalytic converter is determined.

Gemäß US 2004/0182068 A1 wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines NOx-Speicherkatalysators (LNT) aufgrund des Signals eines stromabwärts des Speicherkatalysators angeordneten Sensors abgeschätzt. Hierdurch kann das Ende einer Regenerationsphase genauer vorhergesagt werden, um die Schadstoffemission zu verringern.According to US 2004/0182068 A1 For example, the oxygen storage capability of an NO x storage catalyst (LNT) is estimated based on the signal from a sensor located downstream of the storage catalyst. As a result, the end of a regeneration phase can be predicted more accurately in order to reduce pollutant emissions.

Aus DE 103 05 452 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysators im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines NOx-Speicherkatalysators bestimmt wird, indem der Speicherkatalysator nach vorangegangenem Magerbetrieb mit fettem Abgas beaufschlagt wird, bis stromab des Speicherkatalysators durch Lambdamessung ein Reduktionsmitteldurchbruch erkannt wird. Bei erneutem Übergang in den Magerbetrieb wird aus einer Zeitverzögerung zwischen dem Überschreiten eines vorgebbaren mageren Lambdawerts vor und nach dem Speicherkatalysator auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators geschlossen.Out DE 103 05 452 A1 a method for the diagnosis of a catalyst in the exhaust gas stream of an internal combustion engine is known, wherein the oxygen storage capacity of a NO x storage catalyst is determined by the storage catalytic converter is acted upon after previous lean operation with rich exhaust gas until downstream of the storage catalytic converter by Lambdamessung a reducing agent breakthrough is detected. With renewed transition in the lean operation is concluded from a time delay between the exceeding of a predetermined lean lambda value before and after the storage catalyst on the oxygen storage capacity of the catalyst.

In US 2007/0084195 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer NOx-Speicherkapazität einer Katalysatorvorrichtung, etwa eines NOx-Speicherkatalysators, zur Abgasbehandlung eines Verbrennungsmotors offenbart, wobei die Sauerstoff-Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators bestimmt wird, indem die Signale eines stromaufwärts und eines stromabwärts des Katalysators angeordneten UEGO-Sensors während eines Übergangs vom fetten zum mageren Gemisch miteinander verglichen werden. Hierfür wird nach dem Ende eines Regenerationszyklus ein diagnostisches Luft-Kraftstoffverhältnis eingehalten, das näher an einem stöchiometrischen Verhältnis liegt als im normalen Magerbetrieb.In US 2007/0084195 A1 is a method for determining an NOx storage capacity of a catalytic device, such as a NO x storage catalytic converter disclosed exhaust gas treating an internal combustion engine, wherein the oxygen storage capacity of NO x storage catalytic converter is determined by the signals arranged one upstream and one downstream of the catalyst UEGO sensors during a transition from rich to lean mixture. For this purpose, after the end of a regeneration cycle, a diagnostic air-fuel ratio is maintained which is closer to a stoichiometric ratio than in normal lean operation.

Da das Verhalten eines NOx-Speicherkatalysators in hohem Maße von der Temperatur des Speicherkatalysators abhängt, liefern die bekannten Überwachungsverfahren nur in einem relativ engen Temperaturbereich zuverlässige Aussagen über die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators. Dies ist insbesondere deshalb problematisch, weil zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators und zur Einhaltung der vorgeschriebenen Überwachungsabläufe (In-Use Performance Requirements, IUPR) die entsprechenden Überwachungsmaßnahmen während des Betriebs eines mit dem NOx-Speicherkatalysator ausgestatten Kraftfahrzeugs mindestens mit einer vorgegebenen Häufigkeit durchgeführt werden müssen, so dass die Einhaltung des engen Temperaturbereichs nicht immer gewährleistet werden kann. Ferner sind die bekannten Verfahren mit einem erheblichen Aufwand verbunden, der insbesondere durch die notwendigen Sensoren bedingt ist.Since the behavior of an NO x storage catalyst depends to a large extent on the temperature of the storage catalytic converter, the known monitoring methods provide reliable information about the functionality of the NO x storage catalytic converter only in a relatively narrow temperature range. This is particularly problematic because to monitor the functionality of the NO x storage catalytic converter and to comply with the prescribed monitoring procedures (In-Use Performance Requirements, IUPR) the appropriate monitoring measures during operation of a equipped with the NO x storage vehicle motor vehicle at least with a predetermined Frequency must be performed so that compliance with the narrow temperature range can not always be guaranteed. Furthermore, the known methods are associated with a considerable effort, which is particularly due to the necessary sensors.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives bzw. verbessertes Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors, sowie eine entsprechende Steuerungseinrichtung für eine derartige Abgasnachbehandlungsanlage anzugeben, insbesondere ein solches Verfahren bzw. eine solche Steuerungseinrichtung, wobei die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden können.It is an object of the present invention to provide an alternative or improved method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, in particular a designed for lean operation internal combustion engine, and a corresponding control device for such an exhaust aftertreatment system, in particular such a method or such a control device, wherein the above-mentioned disadvantages can be avoided as possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Steuerungseinrichtung wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.This object is achieved by a method and by a control device as indicated in the independent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors bezieht sich insbesondere auf einen für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Dieselmotor oder einen Otto-Magermotor, insbesondere einen Diesel- bzw. Ottomotor mit Direkteinspritzung. Vorzugsweise handelt es sich um den Verbrennungsmotor und die Abgasnachbehandlungsanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Ausdruck "Magerbetrieb" bedeutet, dass der Verbrennungsmotor mit Luftüberschuss betrieben wird, d.h., dass der Lambdawert (Luftverhältnis) einen Wert λ > 1 einnimmt. Die Abgasnachbehandlungsanlage umfasst einen NOx-Speicherkatalysator zur Reduktion der im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide (NOx). Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators.An inventive method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine relates in particular to an engine designed for lean operation, for example, a diesel engine or a gasoline lean-burn engine, in particular a diesel or gasoline engine with direct injection. Preferably, it is the internal combustion engine and the exhaust aftertreatment system of a motor vehicle. The term "lean operation" means that the internal combustion engine is operated with excess air, ie that the lambda value (air ratio) assumes a value λ> 1. The exhaust aftertreatment system comprises a NO x storage catalytic converter for reducing the nitrogen oxides (NO x ) contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. The inventive method is used in particular for monitoring the functionality of the NO x storage catalytic converter.

Im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors, der der Magerbetrieb ist, speichert der NOx-Speicherkatalysator die im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide. Zur Regeneration, d.h. zur Erneuerung der Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators, sind gelegentliche Regenerationsphasen notwendig, in denen mit Hilfe eines dem Abgasstrom zugeführten Reduktionsmittels die im NOx-Speicherkatalysator gespeicherten Stickoxide reduziert werden und in Form unschädlicher Gase freigesetzt werden. Als Reduktionsmittel kann insbesondere Kraftstoff dienen, wozu in der Regenerationsphase der durch den NOx-Speicherkatalysator geleitete Abgasstrom mit unverbranntem Kraftstoff angereichert wird, etwa durch Kraftstoffeinspritzung in die Abgasnachbehandlungsanlage stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators oder durch entsprechende Ansteuerung des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Einspritzanlage des Verbrennungsmotors. Dies bedeutet, dass in der Regenerationsphase eine unterstöchiometrische Sauerstoffkonzentration vorliegt, d.h., dass der Lambdawert kleiner als 1 ist, λ < 1. Eine derartige Regeneration wird auch als "Rich Purge" bezeichnet.In normal operation of the internal combustion engine, which is the lean operation, the NO x storage catalytic converter stores the nitrogen oxides contained in the exhaust gas stream. For regeneration, ie for renewal of the storage capacity of the NO x storage catalytic converter, occasional regeneration phases are necessary in which the nitrogen oxides stored in the NO x storage catalytic converter are reduced by means of a reducing agent supplied to the exhaust gas flow and released in the form of harmless gases. In particular, fuel can serve as a reducing agent, for which purpose the exhaust gas stream conducted through the NO x storage catalyst is enriched with unburnt fuel in the regeneration phase, for example by fuel injection into the exhaust aftertreatment system upstream of the NO x storage catalytic converter or by appropriate control of the internal combustion engine, in particular an injection system of the internal combustion engine , This means that there is a substoichiometric oxygen concentration in the regeneration phase, ie that the lambda value is less than 1, λ <1. Such regeneration is also referred to as "rich purge".

Erfindungsgemäß wird nach dem Ende der Regenerationsphase, insbesondere unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase, im Magerbetrieb des Verbrennungsmotors ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators ermittelt. Hierzu umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage mindestens einen ersten Sauerstoffsensor, der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist, d. h. insbesondere im Abgasstrom nach dem NOx-Speicherkatalysator, wobei aus dem Signal des mindestens einen ersten Sauerstoffsensors der Sauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators ermittelt wird. Der mindestens eine erste Sauerstoffsensor ist als Schmalband-Sauerstoffsensor ausgebildet, insbesondere ist der mindestens eine erste Sauerstoffsensor eine Schmalband-Lambdasonde. Weiter wird ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators ermittelt und unter Verwendung dieses Sauerstoffgehalts eine Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators bis zu einem Zeitpunkt ermittelt, der durch den erfassten Sauerstoffgehalt stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators bestimmt ist. Insbesondere ist dieser Zeitpunkt dadurch bestimmt, dass der aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelte Lambdawert den Wert λ = 1 überschreitet, d.h. der genannte Zeitpunkt markiert den Übergang von einem Sauerstoffmangel zu einem Sauerstoffüberschuss im Abgasstrom stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators; dieser Zeitpunkt wird auch als Sauerstoff-Durchbruch bezeichnet. Die ermittelte Sauerstoffaufnahme ist dabei insbesondere die vom NOx-Speicherkatalysator aufgenommene Sauerstoffmenge oder -masse.According to the invention, after the end of the regeneration phase, in particular immediately after the end of the regeneration phase, in the lean operation of the internal combustion engine, an oxygen content of the exhaust gas flow downstream of the NO x storage catalytic converter is determined. For this purpose, the exhaust aftertreatment system comprises at least one first oxygen sensor, which is arranged downstream of the NO x storage catalytic converter, ie in particular in the exhaust gas stream downstream of the NO x storage catalytic converter, wherein the oxygen content of the exhaust gas downstream of the NO x storage catalytic converter is determined from the signal of the at least one first oxygen sensor becomes. The at least one first oxygen sensor is designed as a narrow-band oxygen sensor, in particular, the at least one first oxygen sensor is a narrow-band lambda probe. Further, an oxygen content of the exhaust gas flow upstream of the NO x storage catalyst is determined and, using this oxygen content, an oxygen uptake of the NO x storage catalyst is determined until a time determined by the detected oxygen content downstream of the NO x storage catalytic converter. In particular, this point in time is determined by the fact that the lambda value determined from the signal of the first oxygen sensor exceeds the value λ = 1, ie said time marks the transition from an oxygen deficiency to an oxygen excess in the exhaust gas stream downstream of the NO x storage catalytic converter; This time is also known as oxygen breakthrough. The determined oxygen uptake is in particular the amount of oxygen or mass taken up by the NO x storage catalytic converter.

Weiter wird erfindungsgemäß aus der derart ermittelten, nach dem Ende der Regenerationsphase erfolgenden Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators geschlossen. Dabei wird ausgenutzt, dass während der Regeneration der im NOx-Speicherkatalysator gespeicherte Sauerstoff verbraucht wird. Nach dem Ende der Regenerationsphase, d.h. wenn der Abgasstrom, der dem NOx-Speicherkatalysator zugeführt wird, wieder einen Sauerstoffüberschuss aufweist (λ > 1), steht Sauerstoff zur Speicherung im NOx-Speicherkatalysator zur Verfügung. Die nach dem Übergang in den Betrieb mit Sauerstoffüberschuss erfolgende Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators lässt daher einen Rückschluss auf dessen Funktionsfähigkeit zu. Insbesondere kann durch Vergleich mit Referenzwerten der alterungsabhängigen Sauerstoffaufnahme von NOx-Speicherkatalysatoren auf den Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators geschlossen werden und beispielsweise ein Alterungsparameter ermittelt werden, der ein Maß für die Alterung bzw. für die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators darstellt.Further carried out after the end of the regeneration phase, oxygen uptake of the NO x storage catalyst according to the invention from the thus determined, closed on the functional capability of the NO x storage catalytic converter. It is exploited that during the regeneration of the stored oxygen in the NO x storage catalyst is consumed. After the end of the regeneration phase, ie when the exhaust gas stream which is fed to the NO x storage catalytic converter again has an excess of oxygen (λ> 1), oxygen is available for storage in the NO x storage catalytic converter. The oxygen uptake of the NO x storage catalytic converter after the transition to operation with excess oxygen therefore permits a conclusion as to its functionality. In particular, the aging state of the NO x storage catalytic converter can be concluded by comparison with reference values of the aging-dependent oxygen uptake of NO x storage catalysts and, for example, an aging parameter can be determined which represents a measure of the aging or of the functionality of the NO x storage catalytic converter.

Dadurch, dass nach dem Ende der Regenerationsphase eine Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators erfasst und aus der erfassten Sauerstoffaufnahme auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators geschlossen wird, wird eine Möglichkeit zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators geschaffen, die unabhängig von während der Regenerationsphase durchgeführten Messungen ist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch auch bei höheren Temperaturen eine zuverlässige Ermittlung des Alterungszustands des NOx-Speicherkatalysators möglich ist, wobei die bekannten Verfahren kein zuverlässiges Ergebnis mehr liefern. Da dem NOx-Speicherkatalysator nach dem Ende der Regenerationsphase und dem Übergang zu einem Betrieb, bei dem der Abgasstrom einen Sauerstoffüberschuss aufweist, mit dem Abgasstrom Sauerstoff zugeführt wird, der zur Aufnahme durch den NOx-Speicherkatalysator zur Verfügung steht, kann durch Erfassung des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators eine Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators erfasst werden. Dadurch, dass die Sauerstoffaufnahme bis zu einem aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelten Zeitpunkt erfasst wird, kann die Sauerstoffaufnahme bis zu einem Zeitpunkt erfasst werden, in dem sie im Wesentlichen abgeschlossen ist, insbesondere bis zum Sauerstoff-Durchbruch. Hierdurch wird ein Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators ermöglicht. Zur Ermittlung des genannten Zeitpunkts ist ein Schmalband-Sauerstoffsensor ausreichend, der zur Erfassung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist. Hierdurch wird auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators ermöglicht. Ferner wird es dadurch, dass die Sauerstoffaufnahme im Magerbetrieb, also insbesondere im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors, erfasst wird, ermöglicht, unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase den Verbrennungsmotor wieder im Normalbetrieb zu betreiben, so dass eine durch die Überwachung bedingte Einschränkung des Betriebs des Verbrennungsmotors vermieden oder zumindest minimiert werden kann und beispielsweise eine diagnostische Phase vermieden werden kann, während derer der Verbrennungsmotor auch nach dem Ende der Regenerationsphase in vom Normalbetrieb abweichender Weise betrieben wird.The fact that after the end of the regeneration phase, an oxygen uptake of the NO x storage catalytic converter is detected and closed from the detected oxygen uptake on the functioning of the NO x storage catalytic converter, a possibility for monitoring the functionality of the NO x storage catalyst is provided, which is independent of during the regeneration phase is performed measurements. It has been found that, as a result, a reliable determination of the aging state of the NO x storage catalytic converter is possible even at relatively high temperatures, the known methods no longer providing a reliable result. Since the NO x storage catalyst after the end of the regeneration phase and the transition to an operation in which the exhaust gas flow has an excess of oxygen, with the exhaust gas flow oxygen is supplied, which is available for uptake by the NO x storage, can be detected by detecting the Oxygen content in the exhaust stream upstream of the NO x storage catalyst, an oxygen uptake of the NO x storage catalytic converter are detected. Characterized in that the oxygen uptake is detected up to a determined from the signal of the first oxygen sensor time, the oxygen uptake can be detected until a time in which it is substantially complete, in particular until the oxygen breakthrough. This makes it possible to draw conclusions about the functionality of the NO x storage catalytic converter. To determine the said time, a narrow-band oxygen sensor is sufficient, which is arranged to detect the oxygen content of the exhaust gas downstream of the NO x storage catalytic converter. As a result, a monitoring of the functionality of the NO x storage catalytic converter is made possible in a particularly simple and cost-effective manner. Furthermore, the fact that the oxygen uptake is detected in lean operation, ie in particular during normal operation of the internal combustion engine, makes it possible to operate the internal combustion engine again in normal operation immediately after the end of the regeneration phase, so that a limitation of the operation of the internal combustion engine caused by the monitoring is avoided or at least can be minimized and, for example, a diagnostic phase can be avoided, during which the internal combustion engine is operated even after the end of the regeneration phase in a manner deviating from normal operation.

In vorteilhafter Weise umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage mindestens einen zweiten Sauerstoffsensor, der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist, d.h. im Abgasstrom vor dem NOx-Speicherkatalysator, und aus dessen Signal der Sauerstoffgehalt des Abgases stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators ermittelt wird. Hierdurch kann die Genauigkeit der Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators verbessert werden. Der zweite Sauerstoffsensor kann ebenfalls als Schmalband-Sauerstoffsensor bzw. Schmalband-Lambdasonde ausgebildet sein, wodurch eine weiter vereinfachte und kostengünstigere Ausführung der Abgasnachbehandlungsanlage ermöglicht wird. Der zweite Sauerstoffsensor kann aber auch beispielsweise ein Breitband-Sauerstoffsensor bzw. ein UEGO-Sensor (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor) sein, was eine besonders genaue Erfassung der Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators ermöglicht.Advantageously, the exhaust aftertreatment system comprises at least one second oxygen sensor which is arranged upstream of the NO x storage catalytic converter, ie in the exhaust gas flow upstream of the NO x storage catalytic converter, and from whose signal the oxygen content of the exhaust gas upstream of the NO x storage catalytic converter is determined. As a result, the accuracy of monitoring the operation of the NO x storage catalytic converter can be improved. The second oxygen sensor may also be designed as a narrow-band oxygen sensor or narrow-band lambda probe, whereby a further simplified and more cost-effective design of the exhaust aftertreatment system is made possible. However, the second oxygen sensor can also be, for example, a broadband oxygen sensor or a UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor) sensor, which enables particularly accurate detection of the oxygen uptake of the NO x storage catalytic converter.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators vorhandene Sauerstoffgehalt des Abgases aus einem Luftmassenstrom und Daten der Motorsteuerung, insbesondere aus den Einspritzparametern, ermittelt wird. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Lösung erreichbar.Alternatively, it may be provided that the oxygen content of the exhaust gas present upstream of the NO x storage catalytic converter is determined from an air mass flow and data from the engine control, in particular from the injection parameters becomes. As a result, a particularly cost-effective solution can be achieved.

In bevorzugter Weise wird die Sauerstoffspeicherung, d.h. die gespeicherte Sauerstoffmenge oder -masse und somit die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators ermittelt und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators geschlossen. Die Sauerstoffspeicherung bzw. die Sauerstoffaufnahmekapazität kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass eine Sauerstoffaufnahme oder eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases beim Durchströmen des NOx-Speicherkatalysators von dem Ende der Regenerationsphase ausgehend bis zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem im Wesentlichen keine weitere Sauerstoffaufnahme mehr erfolgt, insbesondere bis zum Sauerstoff-Durchbruch. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass in dem genannten Zeitraum die vom Speicherkatalysator aufnehmbare Sauerstoffmenge von diesem aufgenommen worden ist, so dass sich hieraus die gespeicherte Sauerstoffmasse und somit die Aufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators ermitteln lässt, die einen besonders zuverlässigen Rückschluss auf dessen Funktionsfähigkeit ermöglicht.Preferably, the oxygen storage, ie the amount of oxygen stored or mass and thus the oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter is determined and from this infer the functionality of the NO x storage catalytic converter. The oxygen storage or the oxygen uptake capacity can be determined, for example, by determining an oxygen uptake or a reduction of the oxygen content of the exhaust gas as it flows through the NO x storage catalytic converter from the end of the regeneration phase to a point in time which substantially eliminates any further oxygen uptake takes place, in particular until the oxygen breakthrough. It can be assumed that the amount of oxygen that can be taken up by the storage catalytic converter has been absorbed by the storage catalytic converter so that the stored oxygen mass and thus the uptake capacity of the NO x storage catalytic converter can be determined from this, which makes it possible to infer their reliability ,

In besonders vorteilhafter Weise wird die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators durch Integration eines stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators ermittelten Sauerstoff-Massenstroms vom Ende der Regenerationsphase bis zu einem Zeitpunkt bestimmt, zu dem ein aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelter λ-Wert den Wert λ = 1 überschreitet. Der betreffende Massenstrom kann insbesondere aus dem Sauerstoffgehalt im Abgasstrom stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators und einem Luftmassenstrom ermittelt werden, beispielsweise aus dem Signal des mindestens einen zweiten Sauerstoffsensors und/oder Daten der Motorsteuerung sowie dem Luftmassenstrom, dessen Wert ebenfalls von der Motorsteuerung bereitgestellt werden kann. Der Beginn des Integrationszeitraums kann mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors, d.h. wenn ein λ-Wert des zweiten Sauerstoffsensors den Wert λ = 1 überschreitet, oder auch etwa aus Daten der Motorsteuerung bestimmt werden. Das Ende des Integrationszeitraums ist dadurch definiert, dass der λ-Wert des ersten Sauerstoffsensors von einem Wert λ ≤ 1 zu einem Wert λ > 1 übergeht. Dieser Übergang, der von dem stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Schmalband-Sauerstoffsensor, insbesondere einer Schmalband-Lambdasonde, zuverlässig detektiert werden kann, kennzeichnet den Durchbruch von Sauerstoff durch den NOx-Speicherkatalysator und somit den Zeitpunkt, zu dem die Aufnahme von Sauerstoff nach dem Ende der Regenerationsphase im Wesentlichen abgeschlossen ist. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine Ermittlung der Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators und damit eine Überwachung von dessen Funktionsfähigkeit ermöglicht.In a particularly advantageous manner, the oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter by integrating an upstream of the NO x storage catalytic converter detected oxygen mass flow is determined from the end of the regeneration phase up to a time point at which a value determined from the signal of the first oxygen sensor λ-value of the value λ = 1 exceeds. The relevant mass flow can in particular be determined from the oxygen content in the exhaust gas flow upstream of the NO x storage catalytic converter and an air mass flow, for example from the signal of the at least one second oxygen sensor and / or data of the engine control and the air mass flow, whose value can also be provided by the engine control , The beginning of the integration period can be determined with the aid of the second oxygen sensor, ie when a λ value of the second oxygen sensor exceeds the value λ = 1, or also approximately from data of the engine control. The end of the integration period is defined by the fact that the λ value of the first oxygen sensor changes from a value λ ≦ 1 to a value λ> 1. This transition, which can be reliably detected by the arranged downstream of the NO x storage catalytic narrow-band oxygen sensor, in particular a narrow-band lambda probe, characterizes the breakthrough of oxygen through the NO x storage catalyst and thus the time at which the intake of oxygen is essentially completed after the end of the regeneration phase. As a result, a determination of the oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter and thus monitoring of its functionality is made possible in a particularly simple manner.

Alternativ kann in ebenfalls besonders vorteilhafter Weise die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators durch Integration eines stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators ermittelten, um 1 verringerten λ-Werts vom Ende der Regenerationsphase bis zu dem Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem der aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelte λ-Wert den Wert λ = 1 überschreitet. Durch das Integral des λ-Werts stromauf des NOx-Speicherkatalysators, bezogen auf einen Wert λ = 1, wird der Sauerstoffüberschuss im Abgas erfasst, der in den NOx-Speicherkatalysator gelangt und der zur Aufnahme in diesen zur Verfügung steht, und insbesondere unter Hinzuziehung des Luftmassenstroms die gesamte zur Verfügung stehende und im Wesentlichen vom NOx-Speicherkatalysator aufgenommene Sauerstoffmasse. Wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren kann der Beginn des Integrationszeitraums beispielsweise mit Hilfe des zweiten Sauerstoffsensors oder aus Daten der Motorsteuerung bestimmt werden, und das Ende des Integrationszeitraums ist ebenfalls dadurch gegeben, dass der λ-Wert des ersten Sauerstoffsensors von einem Wert λ ≤ 1 zu einem Wert λ > 1 übergeht, d.h. dass vom NOx-Speicherkatalysator nicht aufgenommener Sauerstoff durch diesen hindurchtritt und somit davon auszugehen ist, dass die Aufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysator im Wesentlichen erreicht ist. Auch hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine Ermittlung der Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators und damit eine Überwachung von dessen Funktionsfähigkeit ermöglicht.Alternatively, likewise in a particularly advantageous manner by 1 reduced λ value, the oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter determined by integration of an upstream of the NO x storage catalytic converter are determined from the end of the regeneration phase up to the time at which the out of the signal of the first Oxygen sensor determined λ value exceeds the value λ = 1. By the integral of the λ value upstream of the NO x storage catalyst, based on a value λ = 1, the excess oxygen in the exhaust gas is detected, which enters the NO x storage catalyst and is available for inclusion in these, and in particular Inclusion of the air mass flow the entire available and essentially absorbed by the NO x storage oxygen mass. As with the method described above, the beginning of the integration period can be determined, for example, by means of the second oxygen sensor or data from the engine control, and the end of the integration period is also given by the λ value of the first oxygen sensor increasing from a value λ ≦ 1 a value λ> 1, that is, that oxygen not taken up by the NO x storage catalyst passes through it and thus can be assumed that the absorption capacity of the NO x storage catalytic converter is substantially reached. This also makes it possible in a particularly simple manner to determine the oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter and thus to monitor its functionality.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verbrennungsmotor eine Niederdruckabgasrückführung auf, und der mindestens eine stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnete erste Sauerstoffsensor, der ein Schmalband-Sauerstoffsensor ist, ist in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordnet. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, einen solchen im Ansaugtrakt vorhandenen Sensor zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators zu nutzen. Dies ist insbesondere dann in vorteilhafter Weise möglich, wenn eine Regeneration in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors erfolgt, in dem ein hoher Anteil des Abgases oder sogar der gesamte Abgasstrom rückgeführt wird, etwa in einer Brems- oder Verzögerungsphase des Kraftfahrzeugs. Hierdurch wird auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Überwachung der Abgasnachbehandlungsanlage bzw. des NOx-Speicherkatalysators ermöglicht.According to a preferred embodiment of the invention, the internal combustion engine has a low-pressure exhaust gas recirculation, and the at least one first oxygen sensor arranged downstream of the NO x storage catalytic converter, which is a narrow-band oxygen sensor, is arranged in an intake tract of the internal combustion engine. As a result, the possibility is created to use such existing in the intake system sensor to monitor the operation of the NO x storage catalytic converter. This is particularly possible in an advantageous manner when a regeneration takes place in an operating state of the internal combustion engine, in which a high proportion of the exhaust gas or even the entire exhaust gas flow is recycled, such as in a braking or deceleration phase of the motor vehicle. As a result, monitoring of the exhaust aftertreatment system or of the NO x storage catalytic converter is made possible in a particularly simple and cost-effective manner.

Eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors, der für einen Magerbetrieb ausgelegt ist, ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur Überwachung der Abgasnachbehandlungsanlage eingerichtet. Die Steuerungseinrichtung kann Speichermittel zur Speicherung von Referenzwerten der Sauerstoffaufnahme eines NOx-Speicherkatalysators der Abgasnachbehandlungsanlage in Abhängigkeit von einem Alterungszustand des NOx-Speicherkatalysators umfassen sowie Prozessormittel zur Ermittlung der Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators und beispielsweise eines Alterungsparameters des Speicherkatalysators. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung des mindestens einen ersten und/oder zweiten Sauerstoffsensors bzw. der als derartige Sensoren dienenden Lambdasonden eingerichtet, um die jeweiligen Sensorsignale zu verarbeiten und beispielsweise Werte für den Sauerstoffgehalt des Abgasstroms und/oder den Anteil unverbrannten Kraftstoffs im Abgasstrom zu ermitteln und diese in der oben beschriebenen Weise weiter auszuwerten. Ein derart ermitteltes Ergebnis der Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators bzw. ein ermittelter Alterungsparameter kann beispielsweise für eine Anzeige für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs, das mit dem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, bereitgestellt werden und/oder in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Die Steuerungseinrichtung kann ferner eingerichtet sein, eine Einspritzung von Reduktionsmittel, insbesondere Kraftstoff, in den Abgasstrang stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators zu steuern, um die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zu veranlassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung zur Kommunikation mit einer Motorsteuerungseinrichtung des Verbrennungsmotors ausgelegt sein, um durch Ansteuerung des Verbrennungsmotors bzw. der Einspritzanlage des Verbrennungsmotors eine Anreicherung des Abgasstroms mit Kraftstoff zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zu bewirken. Die Steuerungseinrichtung kann Teil einer elektronischen Motorsteuerung des Verbrennungsmotors sein. A control device according to the invention for an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, which is designed for a lean operation, is set up for carrying out the above-described method for monitoring the exhaust aftertreatment system. The control device may comprise storage means for storing reference values of the oxygen uptake of a NO x storage catalytic converter of the exhaust gas aftertreatment system as a function of an aging state of the NO x storage catalytic converter and processor means for determining the oxygen uptake of the NO x storage catalytic converter and, for example, an aging parameter of the storage catalytic converter. In particular, the control device is configured to control the at least one first and / or second oxygen sensor or the lambda probes serving as such sensors in order to process the respective sensor signals and to determine, for example, values for the oxygen content of the exhaust gas flow and / or the proportion of unburned fuel in the exhaust gas flow and further evaluate them in the manner described above. Such a determined result of the monitoring of the functionality of the NO x storage catalytic converter or a determined aging parameter can be provided, for example, for a display for a driver of a motor vehicle equipped with the internal combustion engine and / or stored in an error memory. The controller may be further configured to control an injection of a reducing agent, in particular fuel, into the exhaust line upstream of the NO x storage catalytic converter in order to cause the regeneration of the NO x storage catalytic converter. Alternatively or additionally, the control device may be designed for communication with an engine control device of the internal combustion engine in order to effect an enrichment of the exhaust gas flow with fuel for the regeneration of the NO x storage catalytic converter by driving the internal combustion engine or the injection system of the internal combustion engine. The control device may be part of an electronic engine control of the internal combustion engine.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. Show it:

1 in symbolischer Form einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasnachbehandlungsanlage, die einen NOx-Speicherkatalysator umfasst; 1 symbolically an internal combustion engine having an exhaust aftertreatment system comprising a NO x storage catalyst;

2 beispielhaft den zeitlichen Verlauf des Luftverhältnisses λ stromaufwärts bzw. stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators vor, während und nach einer Regenerationsphase, und 2 exemplifies the time profile of the air ratio λ upstream or downstream of the NO x storage catalyst before, during and after a regeneration phase, and

3 beispielhaft die Sauerstoffspeicherung durch den NOx-Speicherkatalysator unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase in Abhängigkeit von der dabei herrschenden Temperatur für verschiedene Alterungszustände des Speicherkatalysators. 3 For example, the oxygen storage by the NO x storage catalyst immediately after the end of the regeneration phase as a function of the prevailing temperature for different aging states of the storage catalyst.

Wie in 1 beispielhaft symbolisch dargestellt, werden die Abgase eines Verbrennungsmotors 1 über einen Auspuffkrümmer 2 zu einer Abgasnachbehandlungsanlage 3 geleitet. Die Abgasnachbehandlungsanlage 3 weist im Abgasstrang 4, der eine Mehrzahl von Rohrabschnitten umfasst, einen NOx-Speicherkatalysator 5 auf, durch den der Abgasstrom geleitet wird. Stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 ist eine erste Lambdasonde 7, die eine Schmalband-Lambdasonde ist, und stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 eine zweite Lambdasonde 6, die in dem hier beschriebenen Beispiel eine Breitband-Lambdasonde ist, angeordnet. Die Lambdasonden 6, 7 erfassen jeweils einen Sauerstoffgehalt des Abgasstroms vor dem Eintritt in den und nach dem Austritt aus dem NOx-Speicherkatalysator 5. Aus den Signalen der Lambdasonden 6, 7 kann mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung jeweils ein Luftverhältnis λ ermittelt werden. Die Abgasnachbehandlungsanlage 3 kann weitere, ebenfalls nicht dargestellte Komponenten umfassen. Insbesondere können weitere Filter bzw. Katalysatoren vorhanden sein sowie weitere Sensoren, beispielsweise können anstelle der ersten Lambdasonde 7 zwei erste Lambdasonden 7 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 vorgesehen sein. In der Regel ist jedoch eine erste Lambdasonde 7 ausreichend.As in 1 exemplified symbolically, the exhaust gases of an internal combustion engine 1 via an exhaust manifold 2 to an exhaust aftertreatment system 3 directed. The exhaust aftertreatment system 3 points in the exhaust system 4 comprising a plurality of pipe sections, a NO x storage catalyst 5 through which the exhaust stream is passed. Downstream of the NO x storage catalytic converter 5 is a first lambda probe 7 , which is a narrow-band lambda probe, and upstream of the NO x storage catalytic converter 5 a second lambda probe 6 , which is a broadband lambda probe in the example described here. The lambda probes 6 . 7 each detect an oxygen content of the exhaust gas stream before entering and leaving the NO x storage catalytic converter 5 , From the signals of the lambda probes 6 . 7 can be determined by means of a control device, not shown, in each case an air ratio λ. The exhaust aftertreatment system 3 may include other components, also not shown. In particular, further filters or catalysts may be present as well as further sensors, for example, instead of the first lambda probe 7 two first lambda probes 7 downstream of the NO x storage catalytic converter 5 be provided. In general, however, is a first lambda probe 7 sufficient.

In 2 sind der aus dem Signal der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 der Abgasnachbehandlungsanlage 3 angeordneten zweiten Lambdasonde 6 ermittelte λ-Wert (Kurve 8) und die aus den Signalen zweier stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordneter erster Lambdasonden 7 ermittelten λ-Werte (Kurven 9, 10) über der Zeit t dargestellt, wobei die Zeit t in Einheiten von 100 ms angegeben ist. Im Normalbetrieb der Abgasnachbehandlungsanlage 3 bzw. des Verbrennungsmotors 1 ist im Abgasstrom ein Sauerstoffüberschuss vorhanden, d. h. λ > 1. Dieser Bereich, der dem Magerbetrieb des Verbrennungsmotors 1 entspricht und bereits weit vor dem in 2 dargestellten Zeitraum beginnt, ist in 2 mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet. Zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 5 wird das Abgas angefettet, indem beispielsweise eine Einspritzanlage des Verbrennungsmotors 1 derart angesteuert wird, dass der Abgasstrom mit unverbranntem Kraftstoff angereichert wird, oder indem in den Auspuffkrümmer 2 oder in den Abgasstrang 4 stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 Kraftstoff eingespritzt wird. Dies zeigt sich darin, dass der aufgrund des Signals der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordneten zweiten Lambdasonde 6 ermittelte λ-Wert auf Werte unterhalb von 1 fällt. Die Regenerationsphase, die durch Werte λ < 1 der stromaufwärts angeordneten zweiten Lambdasonde 6 (Kurve 8) gekennzeichnet ist, ist in 2 mit dem Bezugszeichen 12 markiert. Typischerweise dauert die Regenerationsphase 12 einige Sekunden, beispielsweise etwa 2 bis 6 Sekunden. Nach Ende der Regenerationsphase 12 steigt der λ-Wert der zweiten Lambdasonde 6 (Kurve 8) wieder auf Werte oberhalb von 1 an, d.h. der Verbrennungsmotor 1 und die Abgasnachbehandlungsanlage 3 befinden sich wieder im Magerbetrieb. Dieser Bereich, der bis weit nach Ende des in 2 dargestellten Zeitraums andauert, ist in 2 mit dem Bezugszeichen 13 angedeutet.In 2 are from the signal upstream of the NO x storage catalytic converter 5 the exhaust aftertreatment system 3 arranged second lambda probe 6 determined λ value (curve 8th ) and the signals from two downstream of the NO x storage catalytic converter 5 arranged first lambda probes 7 determined λ values (curves 9 . 10 ) over time t, with time t given in units of 100 ms. In normal operation of the exhaust aftertreatment system 3 or the internal combustion engine 1 is in the exhaust stream, an excess of oxygen present, ie λ> 1. This area, the lean operation of the internal combustion engine 1 corresponds and already well before the in 2 Period shown is in 2 with the reference number 11 characterized. For the regeneration of the NO x storage catalytic converter 5 the exhaust gas is enriched by, for example, an injection system of the internal combustion engine 1 is controlled so that the exhaust gas stream is enriched with unburned fuel, or by in the exhaust manifold 2 or in the exhaust system 4 upstream of the NO x storage catalytic converter 5 Fuel is injected. This is shown by the fact that due to the signal upstream of the NO x storage catalytic converter 5 arranged second lambda probe 6 determined λ value falls to values below 1. The regeneration phase, by Values λ <1 of the upstream second lambda probe 6 (Curve 8th ) is in 2 with the reference number 12 marked. Typically, the regeneration phase lasts 12 a few seconds, for example about 2 to 6 seconds. After the end of the regeneration phase 12 the λ value of the second lambda probe increases 6 (Curve 8th ) back to values above 1, ie the internal combustion engine 1 and the exhaust aftertreatment system 3 are again in lean operation. This area, which is well into the end of the in 2 lasts in the period shown is in 2 with the reference number 13 indicated.

Die aus den Signalen der ersten Lambdasonden 7 ermittelten λ-Werte (Kurven 9, 10) liegen im anfänglichen Magerbetrieb 11 ebenfalls oberhalb von λ = 1, d. h. der Abgasstrom weist auch nach Durchtritt durch den NOx-Speicherkatalysator 5 einen Sauerstoffüberschuss auf. Zu Beginn der Regenerationsphase 12 und während des überwiegenden Teils der Dauer der Regenerationsphase 12 liegt der λ-Wert der ersten Lambdasonden 7 (Kurven 9, 10) oberhalb des λ-Werts der zweiten Lambdasonde 6 (Kurve 8), im Idealfall etwa bei λ = 1, d. h. der im während der Regenerationsphase 12 in den NOx-Speicherkatalysator 5 eintretenden Abgasstrom vorhandene unverbrannte Kraftstoff wird zur Reduktion der im NOx-Speicherkatalysator 5 gespeicherten Stickoxide und durch Reaktion mit dem ebenfalls darin gespeicherten Sauerstoff verbraucht. Sind jedoch gegen Ende der Regenerationsphase 12 die im NOx-Speicherkatalysator 5 gespeicherten Stickoxide vollständig oder weitgehend reduziert, so tritt Kraftstoff durch diesen hindurch, und die Signale der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysator 5 angeordneten ersten Lambdasonden 7 ergeben ebenfalls einen Kraftstoffüberschuss (λ < 1). Die λ-Werte der ersten Lambdasonden 7 (Kurven 9, 10) nähern sich dann dem der zweiten Lambdasonde 6 (Kurve 8) an oder können sogar unter dem der zweiten Lambdasonde 6 liegen.The signals from the first lambda probes 7 determined λ values (curves 9 . 10 ) are in the initial lean operation 11 also above λ = 1, ie the exhaust gas flow is also after passing through the NO x storage catalytic converter 5 an excess of oxygen. At the beginning of the regeneration phase 12 and during the majority of the duration of the regeneration phase 12 is the λ value of the first lambda probes 7 (curves 9 . 10 ) above the λ value of the second lambda probe 6 (Curve 8th ), ideally at about λ = 1, ie during the regeneration phase 12 into the NO x storage catalytic converter 5 Existing exhaust gas flow existing unburned fuel is used to reduce the NO x storage catalytic converter 5 stored nitrogen oxides and consumed by reaction with the oxygen also stored therein. However, they are near the end of the regeneration phase 12 in the NO x storage catalytic converter 5 stored nitrogen oxides completely or substantially reduced, so fuel passes through it, and the signals downstream of the NO x storage catalytic converter 5 arranged first lambda probes 7 also result in a fuel surplus (λ <1). The λ values of the first lambda probes 7 (curves 9 . 10 ) then approach that of the second lambda probe 6 (Curve 8th ) or even under the second lambda probe 6 lie.

Nach Ende der Regenerationsphase 12 steigt der λ-Wert, der aus dem Signal der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordneten zweiten Lambdasonde 6 ermittelt wird (Kurve 8), rasch wieder auf Werte oberhalb von 1 und zeigt somit einen Sauerstoffüberschuss an. Zum Zeitpunkt t1, der das Ende der Regenerationsphase angibt, überschreitet der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 ermittelte λ-Wert den Wert λ = 1. Demgegenüber verharren die λ-Werte der ersten Lambdasonden 7 (Kurven 9, 10) zunächst noch bei λ ≤ 1. Erst zu einem späteren Zeitpunkt, typischerweise einige Sekunden nach dem Ende der Regenerationsphase 12, herrscht auch in dem durch den NOx-Speicherkatalysator 5 durchtretenden Abgasstrom wieder ein Sauerstoffüberschuss, wie durch den steilen Anstieg der λ-Werte der beiden ersten Lambdasonden 7 (Kurven 9, 10) auf Werte λ > 1 im weiteren Verlauf angezeigt wird. Der Zeitpunkt, zu dem ein λ-Wert der ersten Lambdasonden 7 den Wert λ = 1 überschreitet, ist in 2 mit t2 bezeichnet. Dieser Zeitpunkt t2 kann auch mit einer Schmalband-Lambdasonde zuverlässig erfasst werden. Der verzögerte Anstieg der aufgrund der Signale der ersten Lambdasonden 7 ermittelten λ-Werte geht darauf zurück, dass während der Regenerationsphase 12 der im NOx-Speicherkatalysator 5 gespeicherte Sauerstoff verbraucht worden ist und zu Beginn des Magerbetriebs 13, wenn im Abgasstrom wieder Sauerstoff zur Verfügung steht, wieder aufgenommen wird. Aus dem Verlauf des λ-Werts der zweiten Lambdasonde 6 im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 kann daher die Sauerstoffaufnahme und daraus die Sauerstoffspeicherung bzw. die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators 5 ermittelt werden.After the end of the regeneration phase 12 increases the λ value, which results from the signal of the upstream of the NO x storage catalytic converter 5 arranged second lambda probe 6 is determined (curve 8th ) quickly returns to levels above 1, indicating an excess of oxygen. At time t 1 , which indicates the end of the regeneration phase, the upstream of the NO x storage catalyst 5 determined λ value the value λ = 1. In contrast, remain the λ values of the first lambda probes 7 (curves 9 . 10 ) initially at λ ≤ 1. Only at a later time, typically a few seconds after the end of the regeneration phase 12 , also prevails in that by the NO x storage catalytic converter 5 passing through exhaust gas flow again an excess of oxygen, as by the steep increase in the λ values of the two first lambda probes 7 (curves 9 . 10 ) is displayed at values λ> 1 in the further course. The point in time at which a λ value of the first lambda probes 7 exceeds the value λ = 1 is in 2 denoted by t 2 . This time t 2 can be reliably detected even with a narrow-band lambda probe. The delayed increase due to the signals of the first lambda probes 7 determined λ values is due to the fact that during the regeneration phase 12 in the NO x storage catalytic converter 5 stored oxygen has been consumed and at the beginning of lean operation 13 if oxygen is available again in the exhaust gas flow, it is resumed. From the course of the λ value of the second lambda probe 6 In the period between the times t 1 and t 2 , therefore, the oxygen uptake and from it the oxygen storage or the oxygen uptake capacity of the NO x storage catalytic converter 5 be determined.

Hierfür wird das zeitliche Integral L des um den Betrag 1 verringerten λ-Werts, der aus dem Signal der zweiten Lambdasonde ermittelt wird, von dem Zeitpunkt t1, wenn der λ-Wert der zweiten Lambdasonde 6 (Kurve 8) den Wert λ = 1 überschreitet, bis zu dem Zeitpunkt t2, wenn der Mittelwert der λ-Werte der ersten Lambdasonden 7 (Kurven 9, 10) den Wert λ = 1 überschreitet, berechnet:

Figure DE102016200158A1_0002
For this purpose, the time integral L of the amount 1 decreased λ value, which is determined from the signal of the second lambda probe, from the time t 1 , when the λ value of the second lambda probe 6 (Curve 8th ) exceeds the value λ = 1 until the time t 2 when the mean value of the λ values of the first lambda probes 7 (curves 9 . 10 ) exceeds the value λ = 1, calculated:
Figure DE102016200158A1_0002

Aus dem Integral L lässt sich ein Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 5 bzw. auf dessen Alterungszustand ziehen. Dadurch, dass das Integral über (λ – 1) berechnet wird, wird der dem NOx-Speicherkatalysator 5 zu Verfügung stehende Sauerstoffüberschuss über den genannten Zeitraum berücksichtigt. Das Integral L ermöglicht in der Regel eine ausreichend genaue Abschätzung der Sauerstoffaufnahme sowie, unter Berücksichtigung des aus den Daten der Motorsteuerung bekannten Luftmassenstroms, der aufgenommenen Sauerstoffmasse MO2 und damit eine ausreichend genaue Bestimmung der Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators 5, die von dessen Alterungszustand abhängt. Dabei wird das Signal der ersten Lambdasonden 7 allein dazu benötigt, um das Ende des Integrationszeitraums, nämlich den Zeitpunkt t2, zu bestimmen. Dies ermöglicht die Verwendung eines kostengünstigen Schmalband-Lambdasensors als erste Lambdasonde 7.From the Integral L a conclusion can be drawn on the functionality of the NO x storage catalytic converter 5 or on its aging state. By calculating the integral over (λ-1), it becomes the NO x storage catalyst 5 available excess oxygen over the period mentioned. The integral L usually enables a sufficiently accurate estimate of the oxygen uptake and, taking into account the known from the data of the engine control air mass flow, the absorbed oxygen mass M O2 and thus a sufficiently accurate determination of the oxygen uptake capacity of the NO x storage catalytic converter 5 that depends on its state of aging. In this case, the signal of the first lambda probes 7 only needed to determine the end of the integration period, namely the time t 2 . This allows the use of a low-cost narrow-band lambda sensor as the first lambda probe 7 ,

In dem in 2 dargestellten Beispiel sind zwei Sensoren, nämlich zwei Lambdasonden 7, stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 5 angeordnet, um eine redundante bzw. eine genauere Ermittlung des Endzeitpunkts t2 des Integrationszeitraums zu ermöglichen; hierfür kann beispielweise ein Mittelwert der Signale der beiden ersten Lambdasonden 7 bzw. der daraus ermittelten λ-Werte (Kurven 9, 10) verwendet werden. In entsprechend einfacherer Form kann das Verfahren ebenso mit nur einer ersten Lambdasonde 7 durchgeführt werden.In the in 2 Example shown are two sensors, namely two lambda probes 7 , downstream of the NO x storage catalytic converter 5 arranged to a redundant or a more accurate determination of the end time t 2 of Integration period; For this purpose, for example, an average of the signals of the two first lambda probes 7 or the λ values determined therefrom (curves 9 . 10 ) be used. In a correspondingly simpler form, the method can also be used with only a first lambda probe 7 be performed.

In 3 ist die auf die beschriebene Weise ermittelte Sauerstoffspeicherung, die unmittelbar nach dem Ende der Regenerationsphase 12 und dem Übergang in den Magerbetrieb 13 erfolgt, d.h. die aufgenommene Sauerstoffmasse MO2, für NOx-Speicherkatalysatoren mit unterschiedlichen Alterungszuständen in Abhängigkeit von der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators dargestellt. Die angegebene Temperatur ist dabei die Temperatur in einem Eintrittsabschnitt des NOx-Speicherkatalysators, die durch einen dort oder stromaufwärts desselben angeordneten Temperatursensor erfasst werden kann. Die unterschiedlichen Alterungszustände sind, wie links oben in 3 aufgeführt, durch eine vorangegangene Erwärmung des NOx-Speicherkatalysators für jeweils einen Zeitraum von zehn Stunden auf unterschiedliche hohe Temperaturen erzeugt worden.In 3 is the determined in the manner described oxygen storage, immediately after the end of the regeneration phase 12 and the transition to lean operation 13 takes place, ie the absorbed oxygen mass M O2 , for NO x storage catalysts shown with different aging states as a function of the temperature of the NO x storage catalytic converter. The indicated temperature is the temperature in an inlet section of the NO x storage catalytic converter, which can be detected by a temperature sensor arranged there or upstream thereof. The different aging states are as shown in the upper left corner of 3 have been produced by a prior heating of the NO x storage catalyst for each of a period of ten hours to different high temperatures.

Wie in 3 erkennbar ist, gruppieren sich die jeweils durch Punkte dargestellten Messwerte für die Sauerstoffspeicherung MO2, die einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen umfassen, in unterschiedlichen Bereichen, wobei die Messwerte für einen NOx-Speicherkatalysator mit der geringsten Alterung (bei 650 ºC) in einem oberen Bereich liegen, die für mittlere Alterungszustände (Alterung bei 750 ºC bzw. 850 ºC) in mittleren Bereichen und die Messwerte bei der höchsten Alterung (bei 950 ºC) in einem unteren Bereich. Insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 250 ºC ist somit eine Unterscheidung der unterschiedlichen Alterungszustände anhand der Sauerstoffspeicherung MO2 nach dem Ende der Regenerationsphase 12 ohne weiteres möglich. Hierdurch kann eine Überwachung der Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 5 erfolgen, insbesondere in einem Temperaturbereich oberhalb von 250 ºC.As in 3 1 and 2, the oxygen concentration M O2 measured values represented by dots, which cover a wide range of operating conditions, are grouped in different ranges, with the measured values for a least aging NO x storage catalyst (at 650 ° C) being in an upper range For medium aging conditions (aging at 750 ºC and 850 ºC respectively) in the middle ranges and the measurements at the highest aging (at 950 ºC) in a lower range. In particular, at temperatures above 250 ° C, a distinction is thus made between the different aging states based on the oxygen storage M O2 after the end of the regeneration phase 12 readily possible. This allows monitoring of the functionality of the NO x storage catalytic converter 5 take place, in particular in a temperature range above 250 ° C.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbrennungsmotor internal combustion engine
22
Auspuffkrümmer exhaust
33
Abgasnachbehandlungsanlage aftertreatment system
44
Abgasstrang exhaust gas line
55
NOx-SpeicherkatalysatorNO x storage catalyst
66
Lambdasonde lambda probe
77
Lambdasonde lambda probe
88th
Kurve Curve
99
Kurve Curve
1010
Kurve Curve
1111
Magerbetrieb lean operation
1212
Regenerationsphase regeneration phase
1313
Magerbetrieb lean operation
LL
Integral integral
t2 t 2
Zeitpunkt time
t2 t 2
Zeitpunkt time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1936140 A1 [0004] EP 1936140 A1 [0004]
  • DE 102012218728 A1 [0005] DE 102012218728 A1 [0005]
  • KR 1020110063140 A [0006] KR 1020110063140 A [0006]
  • US 2004/0182068 A1 [0007] US 2004/0182068 A1 [0007]
  • DE 10305452 A1 [0008] DE 10305452 A1 [0008]
  • US 2007/0084195 A1 [0009] US 2007/0084195 A1 [0009]

Claims (9)

Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage (3) eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors (1), die einen NOx-Speicherkatalysator (5) umfasst, wobei in einer Regenerationsphase (12) im NOx-Speicherkatalysator (5) gespeicherte Stickoxide durch Zuführung eines Reduktionsmittels reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ende der Regenerationsphase (12) im Magerbetrieb des Verbrennungsmotors (1) ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) mittels mindestens eines ersten Sauerstoffsensors erfasst wird, der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) angeordnet ist und der als Schmalband-Sauerstoffsensor ausgebildet ist, ein Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) erfasst wird, eine als vom NOx-Speicherkatalysator aufgenommene Sauerstoffmenge oder -masse bestimmte Sauerstoffaufnahme des NOx-Speicherkatalysators (5) bis zu einem durch den erfassten Sauerstoffgehalt stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) bestimmten Zeitpunkt (t2) ermittelt wird und aus der ermittelten Sauerstoffaufnahme auf die Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators (5) geschlossen wird.Method for monitoring an exhaust aftertreatment system ( 3 ) of a combustion engine designed for lean operation ( 1 ) containing a NO x storage catalyst ( 5 ), wherein in a regeneration phase ( 12 ) in the NO x storage catalytic converter ( 5 ) are reduced by supplying a reducing agent, characterized in that after the end of the regeneration phase ( 12 ) in lean operation of the internal combustion engine ( 1 ) an oxygen content of the exhaust gas stream downstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) is detected by means of at least one first oxygen sensor downstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) is arranged and which is designed as a narrow-band oxygen sensor, an oxygen content of the exhaust gas stream upstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ), an oxygen quantity or mass determined as the amount of oxygen or mass taken up by the NO x storage catalytic converter, is determined by the oxygen absorption of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) to one by the detected oxygen content downstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) determined time (t 2 ) and from the determined oxygen uptake on the functionality of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) mittels mindestens eines zweiten Sauerstoffsensors, der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) angeordnet ist, erfasst wird.A method according to claim 1, characterized in that the oxygen content of the exhaust gas stream upstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) by means of at least one second oxygen sensor upstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) is detected is detected. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sauerstoffsensor als Schmalband-Sauerstoffsensor ausgebildet ist. A method according to claim 2, characterized in that the second oxygen sensor is designed as a narrow-band oxygen sensor. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt des Abgasstroms stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) aus einem Luftmassenstrom und Daten der Motorsteuerung ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the oxygen content of the exhaust gas stream upstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) is determined from an air mass flow and data of the engine control. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators (5) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators (5) durch Integration eines stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) ermittelten Sauerstoff-Massenstroms vom Ende der Regenerationsphase (12) bis zu einem Zeitpunkt (t2) bestimmt wird, zu dem ein aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelter λ-Wert den Wert λ = 1 überschreitet.A method according to claim 5, characterized in that the oxygen uptake capacity of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) by integration of an upstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) determined oxygen mass flow from the end of the regeneration phase ( 12 ) is determined until a time (t 2 ) at which a λ value determined from the signal of the first oxygen sensor exceeds the value λ = 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffaufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators (5) durch Integration eines stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (5) ermittelten, um 1 verringerten λ-Werts vom Ende der Regenerationsphase (12) bis zu einem Zeitpunkt (t2) bestimmt wird, zu dem ein aus dem Signal des ersten Sauerstoffsensors ermittelter λ-Wert den Wert λ = 1 überschreitet. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the oxygen absorption capacity of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) by integration of an upstream of the NO x storage catalytic converter ( 5 ) by 1 decreased λ-value from the end of the regeneration phase ( 12 ) is determined until a time (t 2 ) at which a λ value determined from the signal of the first oxygen sensor exceeds the value λ = 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) eine Niederdruckabgasrückführung aufweist und dass der mindestens eine erste Sauerstoffsensor in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) has a low-pressure exhaust gas recirculation and that the at least one first oxygen sensor in an intake tract of the internal combustion engine ( 1 ) is arranged. Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage (3) eines für einen Magerbetrieb (11, 13) ausgelegten Verbrennungsmotors (1), wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (3) einen NOx-Speicherkatalysator (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung der Abgasnachbehandlungsanlage (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.Control device for an exhaust aftertreatment system ( 3 ) one for a lean operation ( 11 . 13 ) designed internal combustion engine ( 1 ), the exhaust aftertreatment system ( 3 ) an NO x storage catalyst ( 5 ), characterized in that the control device for carrying out the method for monitoring the exhaust aftertreatment system ( 3 ) is set up according to one of the preceding claims.
DE102016200158.2A 2015-01-20 2016-01-08 Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system Ceased DE102016200158A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015200752.9 2015-01-20
DE102015200752 2015-01-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016200158A1 true DE102016200158A1 (en) 2016-07-21

Family

ID=56293899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016200158.2A Ceased DE102016200158A1 (en) 2015-01-20 2016-01-08 Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016200158A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015200769A1 (en) 2015-01-20 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of a motor vehicle with a hybrid electric drive and control device for a hybrid electric drive
DE102015218893A1 (en) 2015-01-20 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Method for operating an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an internal combustion engine
CN111287823A (en) * 2018-12-07 2020-06-16 罗伯特·博世有限公司 Method and device for operating an engine system with an internal combustion engine during a warm-up phase
CN114837783A (en) * 2021-06-18 2022-08-02 长城汽车股份有限公司 LNT state detection method and device, electronic equipment and vehicle
DE102016210143B4 (en) 2015-06-12 2024-02-29 Ford Global Technologies, Llc Method for determining an aging state of a NOx storage catalytic converter of an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine designed for lean operation and control device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10305452A1 (en) 2002-12-30 2004-07-29 Volkswagen Ag Internal combustion engine exhaust system catalytic converter condition diagnosis uses rich and lean exhaust gas feeds and signals from probe downstream of converter
US20040182068A1 (en) 2003-03-18 2004-09-23 Jing Sun Method and apparatus for estimating oxygen storage capacity and stored NOx in a lean NOx trap (LNT)
US20070084195A1 (en) 2005-10-19 2007-04-19 Gopichandra Surnilla System and method for determining a NOx storage capacity of catalytic device
EP1936140A1 (en) 2006-12-20 2008-06-25 Ford Global Technologies, LLC Method for monitoring an exhaust gas secondary treatment system in an internal combustion engine
KR20110063140A (en) 2009-12-04 2011-06-10 현대자동차주식회사 Apparatus and method for detecting aged of lean nox trap catalyst
DE102012218728A1 (en) 2012-01-02 2013-07-04 Ford Global Technologies, Llc Method for monitoring nitrogen oxide storage catalyst of internal combustion engine, involves determining operability of storage catalyst, when differential value of actual air ratio over time is smaller than predetermined value

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10305452A1 (en) 2002-12-30 2004-07-29 Volkswagen Ag Internal combustion engine exhaust system catalytic converter condition diagnosis uses rich and lean exhaust gas feeds and signals from probe downstream of converter
US20040182068A1 (en) 2003-03-18 2004-09-23 Jing Sun Method and apparatus for estimating oxygen storage capacity and stored NOx in a lean NOx trap (LNT)
US20070084195A1 (en) 2005-10-19 2007-04-19 Gopichandra Surnilla System and method for determining a NOx storage capacity of catalytic device
EP1936140A1 (en) 2006-12-20 2008-06-25 Ford Global Technologies, LLC Method for monitoring an exhaust gas secondary treatment system in an internal combustion engine
KR20110063140A (en) 2009-12-04 2011-06-10 현대자동차주식회사 Apparatus and method for detecting aged of lean nox trap catalyst
DE102012218728A1 (en) 2012-01-02 2013-07-04 Ford Global Technologies, Llc Method for monitoring nitrogen oxide storage catalyst of internal combustion engine, involves determining operability of storage catalyst, when differential value of actual air ratio over time is smaller than predetermined value

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015200769A1 (en) 2015-01-20 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of a motor vehicle with a hybrid electric drive and control device for a hybrid electric drive
DE102015218893A1 (en) 2015-01-20 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Method for operating an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an internal combustion engine
DE102016210143B4 (en) 2015-06-12 2024-02-29 Ford Global Technologies, Llc Method for determining an aging state of a NOx storage catalytic converter of an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine designed for lean operation and control device
CN111287823A (en) * 2018-12-07 2020-06-16 罗伯特·博世有限公司 Method and device for operating an engine system with an internal combustion engine during a warm-up phase
CN114837783A (en) * 2021-06-18 2022-08-02 长城汽车股份有限公司 LNT state detection method and device, electronic equipment and vehicle
CN114837783B (en) * 2021-06-18 2023-09-29 长城汽车股份有限公司 LNT state detection method and device, electronic equipment and vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3497309B1 (en) Diagnostic method and device for checking the functionality of a component for exhaust-gas aftertreatment
DE102017200145B4 (en) Method for monitoring an exhaust gas aftertreatment system, in particular a NOx storage catalytic converter and control device for an exhaust gas aftertreatment system and vehicle
DE602005000930T2 (en) EXHAUST CONTROL DEVICE AND EXHAUST CONTROL PROCEDURE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE102008038677B4 (en) Method and device for diagnosing a catalytic converter
DE102008041242A1 (en) An exhaust gas purifying apparatus of an engine that enables an accurate judgment of an appropriate time for stopping a regeneration operation of a NOx catalyst
DE102016200155A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system
DE10056035A1 (en) Method of control of motor vehicle exhaust emissions involves controlling filter regeneration dependent on oxygen levels in exhaust upstream or downstream of filter
DE102016200158A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system
DE102013012575A1 (en) Method and device for determining the efficiency of an exhaust gas purification device
DE102012217832A1 (en) Method for monitoring pollutant-conversion ability of catalytically coated, oxidizing exhaust gas after treatment component of exhaust system of combustion engine, involves increasing hydrocarbon amount in exhaust gas at certain temperature
DE102015200751B4 (en) Method for monitoring an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust gas aftertreatment system
DE102009046232A1 (en) Method for diagnosing a NOx sensor
DE102015200762A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system
DE102008004207A1 (en) Method and control unit for checking an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine
DE102016210143B4 (en) Method for determining an aging state of a NOx storage catalytic converter of an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine designed for lean operation and control device
DE102008023893B4 (en) Method for diagnosing the functionality of a jumping probe
DE102008038678B4 (en) Method and apparatus for estimating emission of at least one exhaust gas component
DE202014005514U1 (en) Electronic control unit for an internal combustion engine
DE10355037B4 (en) Method for optimizing the exhaust gas values of an internal combustion engine
DE102013200623A1 (en) Method for monitoring particulate filter in exhaust gas purification system in internal combustion engine of motor car, involves closing emission control component in comparison to oxide concentration in flow direction of exhaust gas
DE102015215501A1 (en) Determining the conversion efficiency of an exhaust gas catalytic converter
DE102016005968A1 (en) Method and device for determining a nitrogen oxide storage capability of a catalytic converter of a vehicle
DE102014226675A1 (en) Method for monitoring a methane oxidation catalyst
DE102005029797A1 (en) Diagnosing catalyst arranged in exhaust gas system of internal combustion engine comprises measuring oxygen storage capacity of partial or total volume of catalyst in heating up phase and further processing
DE102014202035A1 (en) Method and device for monitoring a nitrogen oxide storage catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final