DE10223458A1

DE10223458A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abschätzung der Speicherkapazität einer Abgasnachbehandlungsanordnung für Oxidantien

Info

Publication number: DE10223458A1
Application number: DE10223458A
Authority: DE
Inventors: Grant Alan Ingram; Gopichandra Surnilla
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: GB2380426B; US20030070422A1; US20030000204A1; US6874312B2; GB2380426A; DE10223458B4; GB0212460D0; US6594986B2

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Effizienz einer vorzugsweise als Dreiwegekatalysator ausgebildeten Abgasnachbehandlungseinrichtung (72) beschrieben. Günstige Ergebnisse können dann erzielt werden, wenn die Abschätzungen der Effizienz dann durchgeführt werden, wenn der Motor im Leerlauf oder unter Betriebsbedingungen geringer Last betrieben wird. Die Effizienz wird aus der Menge an Kraftstoff gefolgert, die zur Reinigung der Einrichtung (72) benötigt wird, nachdem diese aufgrund eines mageren Betriebes vollständig mit Oxidantien gesättigt ist. Da die Effizienzbestimmung mit großer Genauigkeit erfolgen kann und zu einem niedrigen Reduktionsmittelverbrauch führt, wird im Ergebnis eine verbesserte Emissionskontrolle und Kraftstoffausnutzung erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abschätzung der Speicherkapazität einer Abgasnachbehandlungsanordnung, insbesondere zur Abschätzung der Oxidantien- Speicherkapazität einer stromabwärts einer Brennkraftmaschine angekoppelten mageren NO_x-Falle.
Brennkraftmaschinen sind üblicherweise mit einer Emissionsbegrenzungseinrichtung gekoppelt, die als Dreiwegekatalysator (TWC) bekannt und dahingehend ausgebildet ist, die Beiprodukte der Verbrennung wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickoxide (NOx) zu reduzieren. Motoren können bei Luft-Kraftstoffmischungsverhältnissen betrieben werden, die magerer als die Stöchiometrie sind, wodurch die Kraftstoffausnutzung verbessert wird. Für einen mageren Motorbetrieb wird ein zusätzlicher Dreiwegekatalysator, der als Magerstickoxidfalle (Lean Nitrogen Trap: LNT) bezeichnet wird, üblicherweise stromabwärts eines stromaufwärtigen Dreiwegekatalysators angekoppelt. Die LNT speichert Abgaskomponenten wie zum Beispiel NO_x und Sauerstoff, wenn der Motor bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis arbeitet, und setzt diese frei und reduziert (reinigt) diese, wenn der Motor bei einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis arbeitet. Im Laufe der Zeit kann die Fähigkeit der LNT zur Speicherung von Abgaskomponenten aufgrund von Faktoren wie Schwefelablagerungen (SO_x) aus dem Kraftstoff abnehmen. Wenn die LNT-Effizienz hinreichend vermindert ist, muss daher eine SO_x-Reinigung durchgeführt werden. Typischerweise wird der Katalysator erhitzt und das Luft- Kraftstoffverhältnis des Motors im Hinblick auf eine SO_x- Freisetzung und Reduktion auf fett geändert. Da die SO_x- Reinigungsvorgänge zu Beeinträchtigungen in der Kraftstoffausnutzung führen, ist es wünschenswert, Reinigungen nicht unnötigerweise durchzuführen. Um die Einhaltung von Emissionsstandards zu gewährleisten und die vorteilhafte Kraftstoffausnutzung eines Magerverbrennungsmotors zu erhalten, ist es daher wünschenswert, die Effizienz der LNT zu überwachen.

Ein Verfahren zur Bestimmung der Effizienz der LNT besteht darin, diese mit dem Speichervermögen für Oxidantien (oxidant storage capability) zu korrelieren, wie in der US 57 13 199 beschrieben. Die Menge der gespeicherten Oxidantien wird berechnet aus der Menge an Kraftstoff, die zu ihrer Entfernung aus der LNT benötigt wird, wobei die Reinigung bei Betriebsbedingungen mit hoher Last durchgeführt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens erkannt. Wenn mittels des bekannten Verfahrens Abschätzungen unter Betriebsbedingungen mit hoher Last durchgeführt werden, d. h. bei hoher Raumgeschwindigkeit (space velocity), ist insbesondere die Zeit vermindert, während der das zur Reinigung von gespeicherten Oxidantien verwendete Reduktionsmittel (reductant) in der LNT anwesend ist. Daher werden während des Motorbetriebs mit hoher Drehzahl nicht alle Oxidantien beseitigt, was zu einer ungenauen Abschätzung der gesamten LNT-Speicherkapazität führt. Mit anderen Worten hat das Reduktionsmittel nicht ausreichend Zeit, mit den gespeicherten Oxidantien zu reagieren, wenn die LNT-Reinigung unter Bedingungen mit hoher Last durchgeführt wird. Dies hat ungenaue Kapazitätsabschätzungen und eine Verschwendung von Reduktionsmittel zur Folge.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Genauigkeit der Kapazitätsabschätzung bei möglichst geringem Reduktionsmittelverbrauch zu erhöhen.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungseinrichtung bereitgestellt, bei der eine Korrelation der Effizienz zu der Kapazität der Einrichtung, eine Abgaskomponente zu speichern, erfolgt. Die Realisierung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, die in einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine mit Magerverbrennung angeordnet ist, eine Bereitstellung einer Anzeige, dass der Motor bei niedriger Raumgeschwindigkeit arbeitet, sowie - in Reaktion auf diese Anzeige - eine Abschätzung einer in der Einrichtung gespeicherten Menge einer Abgaskomponente.

Die vorliegende Erfindung ist in vielfältiger Hinsicht vorteilhaft. Sie erlaubt beispielsweise eine sehr viel genauere Abschätzung der Speicherkapazität für Oxidantien, da bei Leerlauf oder bei einem Betrieb mit geringer Last das in die Einrichtung eingespritzte Reduktionsmittel mehr Zeit hat, mit den gespeicherten Oxidantien zu reagieren, als es während eines Betriebes mit hoher Drehzahl der Fall ist. Daher werden alle gespeicherten Oxidantien freigesetzt, und es wird eine Verschwendung von Reduktionsmittel verhindert. Auf diese Weise kann durch die erhöhte Genauigkeit der Abschätzung der Speicherung von Oxidantien die Effizienz der LNT mit größerer Präzision und einem niedrigeren Reduktionsmittelverbrauch bestimmt werden. Dadurch werden wiederum unnötige Reinigungsvorgänge verhindert, was längere Magerbetriebszeiten und eine bessere Kraftstoffausnutzung erlaubt. Weiterhin kann aufgrund erhöhter Genauigkeit eine Verbesserung der Emissionskontrolle erreicht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile werden nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Brennkraftmaschine mit einer Darstellung verschiedener mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehender Komponenten, und
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung ist unabhängig von der speziellen zugrundeliegenden Motortechnologie und Konfiguration. Sie kann in einer Vielzahl von Bauarten von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, wie z. B. in herkömmlichen Motoren und auch in Direkteinspritzungsmotoren mit geschichteter Ladung (DISC) oder in Direkteinspritzungsmotoren mit Funkenzündung (DISI).
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches ein Motorsteuerungssystem und ein Verfahren für eine repräsentative Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Vorzugsweise enthält ein solcher Motor mehrere Brennkammern, von denen nur eine dargestellt ist. Zur Regelung ist eine elektronische Motorsteuerung 12 vorgesehen. Eine Brennkammer 30 des Motors 11 enthält Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten und mit der Kurbelwelle 40 in Verbindung stehenden Kolben 36. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kolben 36 eine Ausnehmung bzw. eine Mulde (bowl) (nicht dargestellt) zur Ausbildung geschichteter Ladungen von Luft und Kraftstoff auf. Die Brennkammer 30 kommuniziert mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48 über entsprechende Einlassventile 52a und 52b (nicht dargestellt) und Abgasventile 54a und 54b (nicht dargestellt). Ein Kraftstoffinjektor 66 ist - anders als dargestellt - direkt an die Brennkammer 30 angekoppelt zur Lieferung von flüssigem Kraftstoff direkt dorthin proportional zur Pulsbreite eines Signals fpw, das vom Regler 12 über einen herkömmlichen elektronischen Treiber 68 geliefert wird. Der Kraftstoff wird dem Kraftstoffinjektor 66 durch ein herkömmliches Hochdruckkraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt, welches einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und ein Verteilerrohr aufweist.
Der Einlasskrümmer 44 ist als mit einem Drosselklappenkörper 58 über eine Drosselklappe 62 kommunizierend dargestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drosselklappe 62 an einen Elektromotor 94 gekoppelt, so dass die Position der Drosselklappe 62 durch den Regler 12 über den Elektromotor 94 geregelt wird. Diese Konfiguration wird üblicherweise als elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet, welche auch während der Leerlaufdrehzahlregelung verwendet wird. Bei einer alternativen Ausgestaltung (nicht dargestellt) kann eine Luft-Bypass-Passage parallel zur Drosselklappe 62 angeordnet sein, um den angesaugten Luftfluss während der Leerlaufdrehzahlkontrolle über ein innerhalb der Luftpassage angeordnetes Drosselregelungsventil zu steuern.
Ein Abgassensor 76 ist an den Abgaskrümmer 48 stromaufwärts eines Katalysators 70 angekoppelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 76 als universeller Abgassauerstoffsensor (UEGO) ausgebildet, der auch als Proportionalsauerstoffsensor bekannt ist. Der UEGO-Sensor erzeugt ein Signal, dessen Größe proportional zum Sauerstoffpegel (und dem Luft-Kraftstoffverhältnis) in den Abgasen ist. Dieses Signal wird dem Regler 12 bereitgestellt, welcher es in ein relatives Luft-Kraftstoffverhältnis umwandelt.
Das UEGO-Signal wird vorteilhafterweise während einer rückgekoppelten Regelung des Luft-Kraftstoffverhältnisses verwendet, um das durchschnittliche Luft-Kraftstoffverhältnis - wie weiter unten beschrieben - bei einem gewünschten Luft- Kraftstoffverhältnis zu halten. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Sensor 76 das Signal EGO, welches dem Abgassauerstoffgehalt (nicht dargestellt) entspricht, liefern, welches anzeigt, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases mager oder fett gegenüber der Stöchiometrie ist. In anderen alternativen Ausgestaltungen kann der Sensor 76 ein Kohlenmonoxidsensor (CO-Sensor), ein Kohlenwasserstoffsensor (HC-Sensor) und/oder ein NOx-Sensor sein, welcher ein Signal erzeugt, welches zu dem CO-, HC- bzw. Nox-Pegel in den Abgasen in Beziehung steht.
Jeder der vorstehend genannten Abgassensoren kann als Luft- Kraftstoffverhältnissensor angesehen werden, welcher ein Signal erzeugt, dessen Größe eine Anzeige für das in den Abgasen gemessene Luft-Kraftstoffverhältnis darstellt.
Ein herkömmliches verteilerloses Zündsystem 88 liefert über eine Zündkerze 92 in Reaktion auf ein Zündzeitpunktverstellsignal (spark advance signal) SA des Reglers 12 einen Zündfunken an die Brennkammer 30.
Der Regler 12 veranlasst die Brennkammer 30 durch Regelung der Injektionszeitsteuerung, entweder in einem homogenen Luft-Kraftstoffverhältnismodus oder in einem geschichteten Luft-Kraftstoffverhältnismodus zu arbeiten. Im geschichteten Modus aktiviert der Regler 12 den Kraftstoffinjektor 66 während des Motorkompressionstaktes, so dass Kraftstoff direkt in die Mulde des Kolbens 36 gesprüht wird. Hierdurch werden geschichtete Luft-Kraftstoff-Lagen gebildet. Die am dichtesten bei der Zündkerze befindliche Schicht enthält eine stöchiometrische Mischung oder eine gegenüber der Stöchiometrie leicht fette Mischung, und nachfolgende Schichten enthalten zunehmend magerere Mischungen.
Im homogenen Modus aktiviert der Regler 12 den Kraftstoffinjektor 66 während des Einlasstaktes, so dass eine im Wesentlichen homogene Luft-Kraftstoff-Mischung ausgebildet ist, wenn der Zündkerze 92 durch das Zündsystem 88 Zündleistung zugeführt wird. Der Regler 12 regelt die vom Kraftstoffinjektor 66 abgegebene Kraftstoffmenge so, dass die homogene Luft-Kraftstoffverhältnismischung in der Kammer 30 als im Wesentlichen gleich (oder nahe) der Stöchiometrie, als ein fetter Wert gegenüber der Stöchiometrie oder als ein magerer Wert gegenüber der Stöchiometrie gewählt werden kann. Der Betrieb im Wesentlichen bei (oder in Nähe) der Stöchiometrie erfolgt bei einer herkömmlichen rückgekoppelten oszillatorischen Regelung um die Stöchiometrie. Die geschichtete Luft- Kraftstoffverhältnismischung wird stets einen gegenüber der Stöchiometrie mageren Wert aufweisen, wobei das genaue Luft- Kraftstoffverhältnis eine Funktion der an die Brennkammer 30 abgegebenen Kraftstoffmenge ist. Es ist ein zusätzlicher gespaltener (split) Betriebsmodus verfügbar, bei dem während eines Betriebs im geschichteten Modus zusätzlicher Kraftstoff während des Auslasshubs injiziert wird. Ein zusätzlicher gespaltener Betriebsmodus, bei dem während des Betriebs im geschichteten Modus zusätzlicher Kraftstoff während des Einlasshubs injiziert wird, ist ebenfalls dort verfügbar, wo ein kombinierter homogener und gespaltener Modus verfügbar ist.
Eine Mager-NO_x-Falle 72 ist stromabwärts eines Katalysators 70 angeordnet. In beiden Einrichtungen werden Abgaskomponenten, wie NO_x und Oxidantien, gespeichert, wenn der Motor mager gegenüber der Stöchiometrie arbeitet. Das gespeicherte NO_x und die Oxidantien reagieren anschließend mit HC und anderen Reduktionsmitteln und werden während eines Reinigungszyklus katalysiert, wenn durch den Regler 12 der Motor 11 veranlasst wird, entweder in einem fetten Modus oder einem Modus nahe der Stöchiometrie zu arbeiten.
Zwischen dem Katalysator 70 und der NO_x-Falle 72 ist ein Abgassauerstoffsensor 150 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liefert der Sensor 150 das HEGO-Signal an den Regler 12 und dient im Wesentlichen als Schalter, der die Information liefert, ob die Luft-Kraftstoff-Mischung an der Mittelbett-Position (mid-bed location) mager oder fett ist.
Der Regler 12 ist in Fig. 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt enthaltend, ohne hierauf beschränkt zu sein: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabe-Ports 106, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Nur-Lese-Speicherchip 42 (ROM) ausgebildet ist, einen Wahlzugriffsspeicher 108 (RAM), einen Haltespeicher 110 (KAM) und einen herkömmlichen Datenbus.
Der Regler 12 empfängt zusätzlich zu den zuvor genannten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 11 gekoppelten Sensoren, enthaltend: eine Messung des Einlass-Luftmassenstroms (MAF) von einem an den Drosselkörper 58 gekoppelten Luftmassenstromsensor 100, einen Motorkühlmitteltemperaturwert (ECT) von einem an den Kühlmantel 114 gekoppelten Temperatursensor 112, ein Profil-Zündaufnahmesignal (PIP: profile ignition pickup signal) von einem an die Kurbelwelle 40 gekoppelten Halleffektsensor 118, der eine Anzeige der Motordrehzahl (RPM) bereitstellt, eine Drosselklappenposition TP von einem Drosselpositionssensor 120 und ein absolutes Krümmerdrucksignal MAP von einem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM wird durch den Regler 12 aus dem Signal PIP in herkömmlicher Weise erzeugt, und das Krümmerdrucksignal MAP stellt eine Anzeige der Motorlast bereit.
Das Kraftstoffsystem 130 ist über einen Kanal 132 an den Einlasskrümmer 44 gekoppelt. Im Kraftstoffsystem 130 gebildete Kraftstoffdämpfe (nicht dargestellt) passieren den Kanal 132 und werden über ein Spülventil 134 gesteuert bzw. geregelt. Das Spülventil 134 empfängt ein Regelungssignal PRG vom Regler 12.
Ein stromabwärts der LNT angeordneter Abgassensor 140 ist als NO_x-/UEGO-Sensor ausgebildet. Er erzeugt zwei Ausgangssignale. Das erste Ausgangssignal (SIGNAL1) und das zweite Ausgangssignal (SIGNAL2) werden beide vom Regler 12 empfangen. Der Abgassensor 140 kann ein dem Fachmann bekannter Sensor sein, welcher in der Lage ist, sowohl das Abgas-Luft- Kraftstoffverhältnis als auch die Stickoxidkonzentration anzuzeigen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung zeigt SIGNAL1 das Abgas- Luft-Kraftstoffverhältnis und SIGNAL2 die Stickoxid-Konzentration an. Bei dieser Ausgestaltung hat der Sensor 140 eine erste Kammer (nicht dargestellt), in welche Abgas zuerst eintritt, wo eine Messung des Sauerstoffpartialdruckes aus einem ersten Pumpstrom (pumping current) hergeleitet wird. In der ersten Kammer wird weiterhin der Sauerstoffpartialdruck des Abgases auf ein vorgegebenes Niveau geregelt. Das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis kann dann basierend auf diesem ersten Pumpstrom angezeigt werden. Als nächstes tritt das Abgas in eine zweite Kammer (nicht dargestellt) ein, wo NOX zersetzt und von einem zweiten Pumpstrom unter Verwendung des vorgegebenen Niveaus gemessen wird. Die Stickoxid- Konzentration kann dann basierend auf diesem zweiten Pumpstrom angezeigt werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann ein separater NO_x-Sensor in Verbindung mit einem Luft-Kraftstoffsensor verwendet werden, welcher als UEGO- oder HEGO-Sensor ausgebildet sein kann.
Das Diagramm von Fig. 2 repräsentiert allgemein den Betrieb einer Ausgestaltung eines Systems oder Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie der Fachmann erkennen kann, kann das Flussdiagramm mittels unterschiedlicher Verarbeitungsstrategien wie ereignisgesteuert, Interrupt-gesteuert, Multitasking, Mehrpfadbetrieb (multithreading) o. dgl. ausgeführt werden. Verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen können sowohl in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt oder in einigen Fällen auch ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht erforderlich, um die Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung zu erreichen, sondern die dargestellte Reihenfolge dient lediglich zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung.
Obwohl nicht ausdrücklich dargestellt, ist für den Fachmann ersichtlich, dass eine(r) oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der speziell verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
Bezugnehmend auf Fig. 2 wird zunächst in einem Entscheidungsblock 100 eine Abfrage ausgeführt, ob der Motor im Leerlauf oder in einem Zutand mit geringer Last arbeitet. Wenn die Antwort NEIN lautet, verläuft die Routine periodisch wiederkehrend bzw. im Kreis durch Schritt 100, bis sich der Motor im Leerlauf oder unter Bedingungen geringer Last befindet. Sobald die Antwort auf den Entscheidungsblock 100 JA lautet, geht die Routine zum Schritt 200 voran, wo der Motorbetrieb auf fett umgeschaltet wird, um die gespeicherten Abgaskomponenten aus der LNT zu reinigen. Auf die Reinigung folgt ein Magerbetrieb, um das Abgassystem mit Oxidantien zu sättigen. Vorzugsweise wird der Motor bei seinem Magerlimit betrieben, um das Abgassystem so schnell wie möglich zu sättigen. Als nächstes wird in einem Schritt 300 das Ausgangssignal des Abgasrohr-UEGO-Sensors mit dem Ausgangssignal des UEGO-Sensors stromaufwärts des TWC verglichen. Sobald die beiden Signale relativ zueinander im Bereich einer vorgegebenen Konstante liegen, d. h. die Werte nahe beieinanderliegen, was eine Sättigung der LNT mit Oxidantien bedeutet, lautet die Antwort auf Schritt 300 JA, und die Routine geht zu Schritt 400 weiter. Andernfalls verbleibt die Routine in einer Schleife bei Schritt 300.
Als nächstes wird in einem Schritt 400 der Motorbetrieb auf fett umgeschaltet, um eine Reinigung von den gespeicherten Oxidantien zu bewirken. Die Routine schreitet dann zu Schritt 500 fort, wo bestimmt wird, ob der HEGO-Sensor 150 auf fett umgeschaltet hat, d. h., dass kein Reinigungskraftstoff dazu genutzt wird, Oxidantien aus dem TWC zu beseitigen. Sobald die Antwort auf Schritt 500 JA lautet, geht die Routine zu Schritt 600 weiter, wo die gesamte Menge an Reinigungskraftstoff, FG_FUEL_SUM, gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird:

wobei Luftmassenfluss in lbs/min gemessen wird und FG_Lambda entweder das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis, das von dem Feedgas-UEGO-Sensor stromaufwärts des TWC erhalten wird, oder stattdessen ein im offenen Regelkreis geforderter Luft- Kraftstoffverhältniswert ist.
Alternativ kann die Information der Injektorpulsbreite, welche ein Maß des in den Zylinder injizierten Kraftstoffes liefert, in Verbindung mit der Information des Luftmassenstroms vom Luftmesser verwendet werden, um die Menge an Reinigungskraftstoff zu berechnen, die in die LNT eintritt.
In einem nachfolgenden Schritt 700 wird TP_FUEL_SUM1, die den LNT verlassende Menge an Reinigungskraftstoff, gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

wobei TP Lambda das Luft-Kraftstoffverhältnis des die LNT verlassenden Abgases am Abgasendrohr (tailpipe) ist, welches vom NO_x/UEGO-Sensor 140 erhalten wird.
Die Routine geht dann zu einem Schritt 800 weiter, wo eine Abfrage vorgenommen wird, ob die den LNT verlassende Reinigungskraftstoffmenge, TP_FUEL_SUM1, eine vorgegebene Schwelle TPOXPGFUEL_MX überschritten hat. Falls die Antwort auf Schritt 800 NEIN lautet, was indiziert, dass noch Reinigungskraftstoff dazu verwendet wird, gespeicherte Oxidantien zu reduzieren, und dass die LNT noch nicht vollständig gereinigt ist, kehrt die Routine zu Schritt 600 zurück, wo die Mengen an Reinigungskraftstoff aufgefrischt werden, die in die LNT eintreten und diese verlassen. Falls die Antwort in Schritt 800 JA lautet, d. h., wenn die Oxidantienreinigung abgeschlossen ist, schreitet die Routine zu Schritt 900 voran, wo der fette Betrieb beendet und ein stöchiometrisches bzw. mageres Luft-Kraftstoffverhältnis angefordert wird.
Als nächstes schreitet die Routine zu einem Schritt 1000 voran, wo eine Abfrage vorgenommen wird, ob der SIGNAL1 (UE- GO) Ausgang des Sensors 140 mager oder stöchiometrisch anzeigt. Falls die Antwort auf Schritt 1000 NEIN lautet, was bedeutet, dass noch Reinigungskraftstoff die LNT verlässt, wird die zusätzliche Reinigungskraftstoffmenge TP_FUEL_SUM2 in einem Schritt 1100 gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

wobei t die Zeit ist, die der UEGO-Sensor benötigt, um nach dem Ende der LNT-NO_x-Reinigung stöchiometrisch oder mager anzuzeigen. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 1200 voran, wo der Nettokraftstoff OX_PG_FUEL, der zur Reinigung der LNT von gespeicherten Oxidantien verwendet wurde, gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird:

OX_PG_FUEL = FG_FUEL_SUM-(TP_FUEL_SUM1 + TP_FUEL_SUM2),
Mit anderen Worten stellt der gesamte zur Reinigung der LNT von gespeicherten Oxidantien benötigte Kraftstoff die Differenz zwischen dem in die Falle eintretenden Reinigungskraftstoff und dem die Falle verlassenden Reinigungskraftstoff dar.
Wenn die Antwort auf Schritt 1000 JA lautet, d. h. kein zusätzlicher Reinigungskraftstoff aus dem LNT austritt, schreitet die Routine direkt zu Schritt 1200. Als nächstes wird in einem Schritt 1300 die im LNT gespeicherte Menge an Oxidantien wie folgt berechnet:

LNT_OX_CAP = OX_PG_FUEL.FUEL_TO_OX_FACTOR

wobei der Umwandlungsfaktor FUEL_TO_OX_FACTOR die Menge an Oxidans pro Gramm des Reinigungskraftstoffes ist. Die Routine endet dann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher durch Berechnung der nach Sättigung der Falls mit Oxidantien zur Durchführung einer Reinigung benötigten Menge an Kraftstoff während niedriger Raumgeschwindigkeit, d. h. während eines Betriebs mit geringer Drehzahl oder bei Motorleerlauf, ein präziseres Maß für die LNT-Effizienz erhalten. Das Maß der Oxidantienspeicherung kann dann verwendet werden, um - falls notwendig - Schwefelreinigungsvorgänge zu planen.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung der Effizienz einer in einem Abgasweg (48) einer Brennkraftmaschine mit Magerverbrennung angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (72), umfassend:
ein Anzeigen, dass der Motor bei geringer Raumgeschwindigkeit (space velocity) arbeitet, und
in Reaktion auf dieses Anzeigen: ein mengenmäßiges Abschätzen einer in der Einrichtung (72) gespeicherten Abgaskomponente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgasnachbehandlungseinrichtung (72) ein Dreiwegekatalysator eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschlechterung der Einrichtung (72) angezeigt wird, falls die vorerwähnte Menge der gespeicherten Abgaskomponente unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine SO_x-Reinigung der Einrichtung (72) in Reaktion auf die genannte Anzeige erfolgt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Abschätzung umfasst: einen Betrieb des Motors bei einem gegenüber der Stöchiometrie mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, wodurch die genannte Abgaskomponente in der Einrichtung (72) gespeichert wird, die Anzeige, dass die genannte Menge der in der Einrichtung (72), vorzugsweise einer LNT, gespeicherten Abgaskomponente oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, eine darauffolgende Umschaltung des Motorbetriebs auf ein gegenüber der Stöchiometrie fettes Luft-Kraftstoffverhältnis, wodurch eine Reinigung von der genannten gespeicherten Abgaskomponente erfolgt, und eine Berechnung einer zur Vervollständigung der genannten Reinigung benötigten Kraftstoffmenge.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte gespeicherte Abgaskomponente ein Oxidans ist.

7. Verfahren zur Überwachung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (72), die in einem Auslasskanal (48) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Einrichtung einen stromabwärts hiervon angekoppelten Sensor (140, 150) aufweist, umfassend:
ein Bereitstellen der Anzeige einer geringen Raumgeschwindigkeit;
in Reaktion auf die genannte Anzeige: einen Betrieb des Motors bei einem gegenüber der Stöchiometrie mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, wodurch eine Abgaskomponente in der Einrichtung gespeichert wird;
ein Umschalten des Motorbetriebs auf ein gegenüber der Stöchiometrie fettes Luft-Kraftstoffverhältnis basierend auf einer Ausgabe des Sensors, wodurch die genannte gespeicherte Abgaskomponente von der Einrichtung freigesetzt wird, und
ein Berechnen einer zur Vervollständigung der genannten Freisetzung benötigten Kraftstoffmenge.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschätzen einer Menge der genannten gespeicherten Abgaskomponente basierend auf der genannten berechneten Kraftstoffmenge erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwefelreinigung der Einrichtung (72) dann durchgeführt wird, wenn die genannte Menge an gespeicherter Abgaskomponente unterhalb einer vorgegebenen Menge liegt.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgasnachbehandlungseinrichtung (72) ein Dreiwegekatalysator eingesetzt wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Oxidantiensensor (140, 150) eingesetzt wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Abgaskomponente ein Oxidans ist.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Sensoranzeige erfolgt, wenn eine größere als eine vorgegebene Menge an genannter Abgaskomponente in der Einrichtung (72) gespeichert ist.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor während Leerlaufbedingungen bei einer niedrigen Raumgeschwindigkeit arbeitet.

15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor während Betriebsbedingungen geringer Last bei geringer Raumgeschwindigkeit arbeitet.

16. Vorrichtung zur Abschätzung der Effizienz einer im Abgasweg (48) einer Brennkraftmaschine mit Magerverbrennung angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung (72), umfassend:
einen stromabwärts der Einrichtung angekoppelten Sensor (140), und
einen Regler (12) zur Bestimmung, ob der Motor bei geringer Raumgeschwindigkeit arbeitet, wobei der Regler basierend auf einer Anzeige vom genannten Sensor eine Feststellung trifft, dass eine Menge einer in der Einrichtung gespeicherten Abgaskomponente oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, und in Reaktion auf die genannte Feststellung den Motor bei einem gegenüber der Stöchiometrie fetten Luft-Kraftstoffverhältnis betreibt, wodurch die Einrichtung von der genannten Abgaskomponente gereinigt wird, und eine Berechnung der Menge des zur Vervollständigung der genannten Reinigung benötigten Kraftstoffes erfolgt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Abgasnachbehandlungseinrichtung (72) ein Dreiwegekatalysator ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Abgaskomponente ein Oxidans ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Oxidantiensensor (140) ist.