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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich ein Katalysator
angeordnet ist, nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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In
der
DE 198 43 859
A1 ist ein Regenerationsverfahren eines Dreiwege- oder
eines NOx-Speicherkatalysators
beschrieben, der mit Schwefel vergiftet ist. Die Schwefeleinträge werden
durch Schwefelanteile des Kraftstoffs verursacht, die sich als Schwefeloxide
im Abgas wiederfinden. Die Schwefeleinträge sind temperaturabhängig. Die
Detektion der Schwefelvergiftung kann über eine Abnahme der Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Katalysators festgestellt werden, da der Schwefel im Katalysator
die Speicherplätze
belegt, die ansonsten von Sauerstoff oder Stickoxiden eingenommen
werden. Die Schwefelvergiftung reduziert somit die Funktionsfähigkeit des
Katalysators, insbesondere die Funktionsfähigkeit eines NOx-Speicherkatalysators.
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Eine
Regeneration des Katalysators von Schwefel ist bei erhöhten Temperaturen
unter Zuführung
eines Reduziermittels möglich,
das beispielsweise innermotorisch durch ein fettes Gemisch mit einer
Luftzahl Lambda < 1
bereitgestellt werden kann. Die Regeneration findet in einem Temperaturbereich von
beispielsweise 400–800°C, vorzugsweise 500–700°C statt.
Bei derart hohen Temperaturen ist eine Beschädigung des Katalysators nicht
vollständig auszuschließen. Weiterhin
erhöht
sich durch die Regeneration der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine.
Durch einen hohen Schwefelgehalt des Kraftstoffs kann der Katalysator,
insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen sogar irreversibel beschädigt werden.
Hohe Schwefelkonzentrationen im Abgas und hohe Katalysatortemperaturen
fördern
das Wachstum von Metallsulfatkristalliten aus den Aktivkomponenten
(überwiegend
Ba und Sr). Die Metallsufatkristalliten könnten nur bei sehr hohen Katalysatortemperaturen
beseitigt werden, bei denen die Gefahr einer Beschädigung des
Katalysators erheblich wäre.
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In
der
DE 44 26 020 A1 ist
ein Verfahren zur Überwachung
der Funktionsfähigkeit
eines Katalysators beschrieben, bei dem die durch eine exotherme Reaktion
im Katalysator erwartete Temperaturerhöhung bewertet wird. Verglichen
wird eine mit einem Temperatursensor ermittelte Abgastemperatur
mit der anhand eines Modells berechneten Abgastemperatur. Bei dem
Modell der Abgastemperatur wird gemäß einer ersten Ausgestaltung
der von einem Luftmassenstromsensor gemessene Luftmassenstrom berücksichtigt.
Gemäß einer
anderen Ausgestaltung wird ein Lastsignal, beispielsweise der Öffnungswinkel
einer Drosselklappe, berücksichtigt.
Gegebenenfalls wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine einbezogen.
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In
der
EP 865 595 ist ein
Verfahren zur Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators, beschrieben,
bei dem eine zeitliche Integration einer SOx-Aufnahmerate vorgesehen
ist. Die Regeneration wird gestartet, wenn das Integrationsergebnis
einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die SOx-Aufnahmerate
wird anhand eines funktionalen Zusammenhangs in Abhängigkeit
vom Gehalt an Schwefelverbindungen in dem verwendeten Kraftstoff,
dem aktuellen Kraftstoffmassenstrom und der aktuellen Abgastemperatur
am NOx-Speicherkatalysator
bestimmt.
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In
der WO 92/03728 ist ein Schwefelsensor zum Detektieren von gasförmigen Schwefelverbindungen
beschrieben. Der Sensor kann im Abgas von Verbrennungsprozessen
eingesetzt werden.
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In
der
DE 100 45 939
A1 ist ein Schwefelsensor zum Detektieren von Schwefelverbindungen
in Flüssigkeiten
beschrieben. Der Sensor kann im Kraftstoff angeordnet werden, der
zum Betreiben von Brennkraftmaschinen vorgesehen ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei denen eine Vergiftung
mit Schwefel eines im Abgasbereich der Brennkraftmaschine angeordneten
Katalysators reduziert wird.
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Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale jeweils gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass wenigstens ein Steuersignal für eine der Brennkraftmaschine
zugeordneten Komponente in Abhängigkeit vom
Maß einer
Schwefelkonzentration im Kraftstoffbereich und/oder im Abgasbereich
der Brennkraftmaschine festgelegt wird. Das Maß für die Schwefelkonzentration
wird von einem Schwefelsensor bereitgestellt, der im Kraftstoffbereich
und/oder im Abgasbereich der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist den Vorteil auf, dass der Betriebszustand der Brennkraftmaschine
zumindest in Abhängigkeit
von der Schwefelkonzentration im Abgasbereich und/oder im Kraftstoffbereich
beeinflusst werden kann. Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
diejenigen Betriebszustände
der Brennkraftmaschine vermieden werden, bei denen eine hohe Abgastemperatur
bzw. eine hohe Katalysatortemperatur auftreten würde.
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Die
wenigstens näherungsweise
Kenntnis der Schwefelkonzentration oder eines Maßes der Schwefelkonzentration
im Abgas/Kraftstoff ermöglicht
es, durch Vermeiden von solchen kritischen Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine die Schwefelvergiftung des Katalysators zumindest
zu reduzieren oder ganz zu verhindern. Die Gefahr einer Beschädigung des
Katalysators durch zu hohe Temperaturen während der Regeneration wird
ebenso wie der zusätzliche
Kraftstoffbedarf für
die Regeneration minimiert.
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Die
Beeinflussung des wenigstens einen Steuersignals kann kontinuierlich
in Abhängigkeit vom
Betrag des Maßes
der Schwefelkonzentration erfolgen. Die Beeinflussung nimmt mit
zunehmender Schwefelkonzentration ebenfalls zu.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass ein Maß für die Temperatur des Katalysators
ermittelt wird und dass das wenigstens eine Steuersignal zusätzlich in Abhängigkeit
von dem Maß der
Temperatur beeinflusst wird. Die Kenntnis der Temperatur bzw. eines Maßes der
Temperatur des Katalysators ermöglicht eine
noch gezieltere Festlegung des wenigstens einen Steuersignals, da
die Gefahr der Vergiftung des Katalysators mit Schwefel von der
Temperatur abhängt
und insbesondere bei höheren
Temperaturen von beispielsweise oberhalb 400°C stark zunimmt. Gemäß dieser
Weiterbildung kann die Festlegung des wenigstens einen Steuersignals
ebenfalls kontinuierlich erfolgen.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Maß für die Schwefelkonzentration
im Abgas und/oder im Kraftstoff mit einem Schwefel-Schwellenwert
verglichen wird und dass eine Festlegung des wenigstens einen Steuersignals
in Abhängigkeit
vom Maß der Schwefelkonzentration
nur bei einer Überschreitung des
Schwellenwerts vorgesehen ist.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Maß für die Temperatur des Katalysators
mit einem Temperatur-Schwellenwert verglichen wird und dass eine Festlegung
des wenigstens einen Steuersignals in Abhängigkeit vom Maß der Schwefelkonzentration nur
bei einer Überschreitung
sowohl des Schwefel-Schwellenwerts als auch des Temperatur-Schwellenwerts
vorgesehen ist.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass die Temperatur des Katalysators mit
einem Temperatursensor erfasst wird. Der Temperatursensor kann an
einer geeigneten Stelle im Abgasbereich der Brennkraftmaschine angeordnet
werden. Geeignet ist beispielsweise eine Anordnung vor dem Katalysator.
An dieser Stelle erfasst der Temperatursensor die Temperatur des
in den Katalysator fließenden
Abgasstroms. Geeignet ist auch eine Anordnung hinter dem Katalysator,
weil dort zusätzlich
eine Beeinflussung der Katalysatortemperatur durch eine exotherme
Reaktion im Katalysator berücksichtigt
werden kann. Idealerweise ist der Temperatursensor unmittelbar im
oder am Katalysator angeordnet, da dort die tatsächliche Temperatur des Katalysators
mit dem geringsten Fehler erfasst werden kann.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht vor, dass das Maß für die Temperatur des Katalysators
anhand eines Modells berechnet wird. Die Temperatur kann beispielsweise
wenigstens näherungsweise aus
einer Last der Brennkraftmaschine ermittelt werden. Die Last ergibt
sich ihrerseits wenigstens näherungsweise
aus der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge und/oder
der in die Brennkraftmaschine einströmenden Luftmasse. Bei einer
Dieselbrennkraftmaschine steht im Wesentlichen die der Brennkraftmaschine
zugeführten
Kraftstoffmenge zur Verfügung.
Bei einer Ottobrennkraftmaschine stehen im Allgemeinen beide Signale
zur Verfügung.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das wenigstens eine Steuersignal die
Leistung der Brennkraftmaschine beeinflusst. Geeignet ist ein Eingriff
in das Steuersignal, welches die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge
festgelegt. Eine Reduzierung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge
führt zu
einem Begrenzen der Leistung und somit zu einer Begrenzung der Katalysatortemperatur
durch Begrenzung der Abgastemperatur. Eine Alternative, die insbesondere
bei Ottobrennkraftmaschinen einsetzbar ist, sieht eine Begrenzung der
in die Brennkraftmaschine einströmenden
Luftmasse vor, womit ebenfalls eine Reduzierung der Leistung der
Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Bei Brennkraftmaschinen,
die über
eine Abgasrückführung verfügen, kann
eine Reduzierung der Abgasrückführrate über das
Steuersignal vorgenommen werden. Die Reduzierung der Abgasrückführrate senkt
ebenfalls die Katalysatortemperatur durch eine Absenkung der Abgastemperatur.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass der Katalysator als NOx-Speicherkatalysator
ausgebildet ist, dass die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsphase
mit einer Luftzahl Lambda > 1
und in einer zweiten Betriebsphase mit einer Luftzahl <= 1 betrieben wird.
Die Weiterbildung findet Anwendung sowohl bei Dieselbrennkraftmaschinen
als auch bei Ottobrennkraftmaschinen, die einen NOx-Speicherkatalysator
im Abgasbereich enthalten, der das in der ersten Betriebsphase bei
einem mageren Luft-Kraftstoff Gemisch der Brennkraftmaschine entstehende Stickoxid
speichert.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist sämtliche
Merkmale auf, die zur Durchführung
des Verfahrens erforderlich sind. Die Vorrichtung weist demnach
dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren auf.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich aus weiteren abhängigen
Ansprüchen
und aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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Die
einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer technischen Umgebung,
in der ein erfindungsgemäßes Verfahren
abläuft.
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Die
Figur zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Abgasbereich 11 ein
Katalysator 12 angeordnet ist. In einem Ansaugbereich 13 der
Brennkraftmaschine 10 ist eine Drosselklappe 14 angeordnet,
die eine Luftströmung
beeinflusst, die von einem Luftmassenstromsensor 15 gemessen
wird.
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Der
Luftmassenstromsensor 15 gibt ein Luftmassenstromsignal
msl sowohl an eine Steuerung 16 als auch an eine Signalauswahl 17 ab.
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Zur
Beeinflussung der Stellung der Drosselklappe 14 gibt die
Steuerung 16 ein Drosselklappensignal dr an die Drosselklappe 14 ab.
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Die
Steuerung 16 erhält
ein von der Brennkraftmaschine 10 zur Verfügung gestelltes
Drehzahlsignal n zugeführt,
welches weiterhin an ein Temperatur-Kennfeld 18 gelegt
ist.
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Die
Steuerung 16 gibt ein Kraftstoffzumesssignal msk an ein
Kraftstoffzumesssystem 19 ab. Das Kraftstoffzumesssignal
msk ist weiterhin der Signalauswahl 17 zugeführt.
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Die
Steuerung 16 gibt ein Abgasrückführsignal agr an ein Abgasrückführventil 20 ab.
Das Abgasrückführsignal
agr ist weiterhin an das Temperatur-Kennfeld 18 gelegt.
Das Abgasrückführventil 20 legt
eine zurückgeführte Abgasmenge 21 fest.
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Ein
im Abgasbereich 11 angeordneter Lambdasensor 22 gibt
an die Steuerung 16 ein Lambdasignal lam ab. Zur Leistungsvorgabe
der Brennkraftmaschine 10 wird der Steuerung 16 ein
Leistungsvorgabesignal ps zugeführt.
Die Leistung der Brennkraftmaschine 10 wird gewonnen aus
einem Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank 23 gelagert
ist. Der Kraftstoff fließt
vom Kraftstofftank 23 zum Kraftstoffzumesssystem 19.
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Im
Kraftstofftank 23 ist ein erster Schwefelsensor 24 angeordnet,
der ein erstes Schwefelsensorsignal ss1 sowohl an eine Signalbewertung 25 als auch
an einen ersten Vergleicher 26 abgibt. Ein im Abgasbereich 11 angeordneter
zweiter Schwefelsensor 27 gibt ein zweites Schwefelsensorsignal
ss2 ebenfalls sowohl an die Signalbewertung 25 als auch an
den ersten Vergleicher 26 ab. Der erste Vergleicher 26 vergleicht
das erste und zweite Schwefelsensorsignal ss1, ss2 mit einem Schwefel-Schwellenwert
sws und gibt bei einer Schwellenüberschreitung ein
digitales Schwefelsignal ssd an eine UND-Verknüpfung 30 ab.
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Ein
dem Katalysator 12 zugeordneter Temperatursensor 28 gibt
ein gemessenes Temperatursignal temps sowohl an die Signalbewertung 25 als auch
an einen zweiten Vergleicher 29 ab. Dem zweiten Vergleicher 29 wird
weiterhin ein berechnetes Temperatursignal tempm zugeführt, welches
das Temperatur-Kennfeld 18 aus dem Abgasrückführsignal
agr, dem Drehzahlsignal n, einem von der Signalauswahl 17 bereitgestellten
Lastsignal pm sowie aus einem weiteren Eingangssignal wm ermittelt.
Der zweite Vergleicher 29 vergleicht das gemessene Temperatursignal
temps und das berechnete Temperatursignal tempm mit einem Temperatur-Schwellenwert
swt und gibt bei einer Schwellenüberschreitung ein
digitales Temperatursignal tempd an die UND-Verknüpfung 30 ab.
Die Signalbewertung 25 gibt ein analoges Begrenzungssignal
a und die UND-Verknüpfung 30 ein
digitales Begrenzungssignal d an die Steuerung 16 ab.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
läuft folgendermaßen ab:
Die
Brennkraftmaschine 10 sowie die der Brennkraftmaschine 10 zugeordneten
Komponenten, insbesondere die Drosselklappe 14, das Kraftstoffzumesssystem 19 sowie
das Abgasrückführventil 20,
werden von der Steuerung 16 mit Steuersignalen beaufschlagt.
Als Steuersignale sind das Drosselklappensignal dr, das Kraftstoffzumesssignal
msk sowie das Abgasrückführsignal
agr vorgesehen. Es können weitere
Steuersignale vorgesehen sein, die weitere, nicht näher gezeigte
Komponenten der Brennkraftmaschine 10 steuern.
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Die
Steuersignale msk, dr, agr werden zunächst insbesondere in Abhängigkeit
vom Leistungsvorgabesignal ps festgelegt. Bei einer Diesel-Brennkraftmaschine
wird insbesondere das Kraftstoffzumesssignal msk festgelegt, welches
die Kraftstoffrate bzw. die Kraftstoffmenge pro Arbeitstakt der
Brennkraftmaschine 10 festgelegt. Bei einer Ottobrennkraftmaschine
wird zunächst
das Drosselklappensignal dr festgelegt und daran angepasst das Kraftstoffzumesssignal
msk ermittelt, wobei das vom Lambdasensor 22 bereitgestellte
Lambdasignal lam berücksichtigt
wird.
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Bei
direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen kann die Steuerung 16 wenigstens
zwei unterschiedliche Betriebsphasen vorgeben. In einer ersten Betriebsphase
wird der Brennkraftmaschine 10 ein mageres Luft-Kraftstoff
Gemisch mit einer Luftzahl Lambda > 1
zugeführt.
In der ersten Betriebsphase tritt im Abgasbereich 11 der
Brennkraftmaschine 10 ein erhöhter Anteil an Stickoxid im
Abgas auf. Das Stickoxid wird in den Katalysator 12 eingelagert,
der zu diesem Zweck als NOx-Speicherkatalysator ausgebildet ist.
In einer anschließenden
zweiten Betriebsphase der Brennkraftmaschine 10 wird der NOx-Speicherkatalysator
vom Stickoxid regeneriert. Das hierzu erforderliche Reagenz kann
innermotorisch durch Betreiben der Brennkraftmaschine 10 mit einem
mindestens stöchiometrischen,
vorzugsweise jedoch fettem Luft-Kraftstoff Gemisch, entsprechend einer
Luftzahl Lambda < 1,
erzeugt werden.
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Eine
Verminderung der Stickoxide im Abgas kann durch eine Abgasrückführung erzielt
werden. Die zurückgeführte Abgasmenge 21 wird
vom Abgasrückführventil 20 beeinflusst.
Die zurückgeführte Abgasmenge 21 hängt weiterhin
vom Luftdruck im Ansaugbereich 13 und vom Druck im Abgasbereich 11 ab.
Zur Steuerung des Abgasrückführventils 20 ist als
Steuersignal das Abgasrückführsignal
agr vorgesehen. Bei einer Erhöhung
der Abgasrückführrate nimmt
die Spitzentemperatur während
der Verbrennung des Kraftstoffs ab und die mittlere Abgastemperatur
zu.
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Bei
der Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine 10 treten
neben den aus dem Stickstoff der Luft entstehenden Stickoxiden weiterhin
Schwefeloxide auf, die aus den im Kraftstoff enthaltenen Schwefelverbindungen
entstehen. Der Schwefelanteil des Kraftstoffs weist eine erhebliche Schwankungsbreite
auf. Schwefelarmer Kraftstoff enthält einen Schwefelanteil von
beispielsweise 10–20
ppm. Der Schwefelanteil von herkömmlichem Kraftstoff
kann im Bereich von 100–300
ppm liegen. Der Schwefelanteil in schlechtem Kraftstoff kann bis 2000
ppm betragen. Die Schwefeloxide im Abgas entstehen zusätzlich aus
einer Verbrennung von schwefelhaltigem Motoröl, das an Kolbenringen vorbei
in den Brennraum der Brennkraftmaschine 10 gelangt. Der
Schwefelanteil im Abgas kann daher in einem Bereich von 1–200 ppm
liegen und kann insbesondere bei hohen Katalysatortemperaturen zu
einer Schwefelvergiftung des Katalysators 12 führen. Die Einlagerung
der Schwefeloxide findet insbesondere in einem Temperaturbereich
oberhalb von 400°C statt.
Eine Regeneration des Katalysators 12 vom eingelagerten
Schwefeloxid kann durch Zuführung eines
Reagenz erfolgen. Hierbei sind gegenüber einer Regeneration von
Stickoxiden erhöhte
Temperaturen in einem Temperaturbereich von beispielsweise 400–800°C erforderlich.
Der bevorzugte Temperaturbereich liegt bei ca. 500–700°C.
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Vorgesehen
ist die Messung des Schwefelanteils im Kraftstoffbereich und/oder
im Abgasbereich 11 der Brennkraftmaschine 10.
Der Schwefelanteil im Kraftstoffbereich wird vom ersten Schwefelsensor 24 gemessen,
der beispielsweise im Kraftstoffzumesssystem 19 oder im
Kraftstofftank 23 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist
der zweite Schwefelsensor 27 vorgesehen, der im Abgasbereich 11 der
Brennkraftmaschine 10, vorzugsweise vor dem Katalysator 12 angeordnet
ist.
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Das
vom ersten Schwefelsensor 24 abgegebene erste Schwefelsensorsignal
ssl und das vom zweiten Schwefelsensor 27 bereitgestellte
zweite Schwefelsensorsignal ss2 werden in der Signalbewertung 25 zum
analogen Begrenzungssignal a verarbeitet. Das analoge Begrenzungssignal
a beeinflusst wenigstens ein Steuersignal msk, dr, agr der Brennkraftmaschine 10 bzw.
ein Steuersignal msk, dr, agr wenigstens einer der Brennkraftmaschine 10 zugeordneten
Komponenten 14, 19, 20. Die Beeinflussung
fällt umso
stärker
aus, je höher
die von wenigstens einem Schwefelsensor 24, 27 gemessene Schwefelkonzentration
ist.
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Eine
Reduzierung der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird,
durch Einflussnahme auf das Kraftstoffmengensignal msk reduziert
die Leistung der Brennkraftmaschine 10, sodass sich eine
geringere Abgastemperatur einstellt, die zu einer Absenkung der
Temperatur des Katalysators 12 führt. Sofern die Drosselklappe 14 vorhanden
ist, kann durch Einflussnahme auf das Drosselklappensignal dr der
in die Brennkraftmaschine 10 einströmende Luftstrom reduziert werden,
sodass die Leistung der Brennkraftmaschine 10 durch eine
erforderliche Anpassung des Kraftstoffmengensignals msk ebenfalls
absinkt. Eine Beeinflussung des Abgasrückführsignals agr reduziert die
zurückgeführte Abgasmenge 21,
sodass auch mit dieser Maßnahme
die Abgastemperatur absinkt. Weiterhin ist eine Einflussnahme auf
die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10, beispielsweise
eine Begrenzung auf einen Maximalwert, denkbar, der vorzugsweise vom
vorliegenden Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 abhängt.
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Das
analoge Begrenzungssignal a kann zusätzlich abhängen von der Temperatur des
Katalysators 12. Die Temperatur des Katalysators 12 kann beispielsweise
von einem Temperatursensor 28 gemessen werden. Der Temperatursensor 28 kann
unmittelbar dem Katalysator 12 zugeordnet sein. Eine Anordnung
des Temperatursensors 28 im Abgasstrom hinter dem Katalysator 12 ermöglicht die
Erfassung der Temperatur des Katalysators 12 ebenfalls mit
hinreichender Genauigkeit, wobei sogar die Temperaturerhöhung durch
eine exotherme Reaktion im Katalysator 12 erfasst wird.
Gegebenenfalls kommt eine Anordnung im Abgasstrom vor dem Katalysator 12 in
Frage.
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Die
Temperatur des Katalysators 12 kann alternativ oder zusätzlich anhand
eines Modells berechnet werden. Die Temperatur kann beispielsweise in
dem Temperatur-Kennfeld 18 hinterlegt sein, das in Abhängigkeit
von Kenngrößen adressiert
wird. Als Kenngröße ist das
Lastsignal pm vorgesehen, das aus dem Luftmassenstromsignal msl
oder aus dem Kraftstoffmengensignal msk gewonnen wird. Die Signalauswahl 17 gibt
entweder das Luftmassenstromsignal msl oder das Kraftstoffmengensignal
msk als Eingangsgröße an das
Temperatur-Kennfeld 18 weiter. Diese Ausgestaltung ist
insbesondere bei einer Ottobrennkraftmaschine 10 vorgesehen,
da beide Größen zur
Verfügung
stehen. Bei einer Dieselbrennkraftmaschine 10 steht im
Allgemeinen nur das Kraftstoffmengensignal msk zur Verfügung, das
als Lastsignal pm herangezogen werden kann.
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Allein
mit dem Lastsignal pm kann bereits das berechnete Temperatursignal
tempm ermittelt werden. Eine Erhöhung
der Genauigkeit bei der Berechnung der Temperatur des Katalysators 12 kann unter
Einbeziehung der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 erreicht
werden. Sofern eine Abgasrückführung vorhanden
ist, erhöht
die Einbeziehung des Abgasrückführsignals
agr die Genauigkeit bei der Berechnung der Temperatur des Katalysators 12 weiter.
Mit dem weiteren Eingangssignal wm, das beispielsweise vom Lambdasignal
lam abhängt, kann
eine erwartete exotherme Reaktion im Katalysator 12 berücksichtigt
werden, die zu einer Erhöhung
der Temperatur im Katalysator 12 führt.
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Die
Berechnung des Temperatursignals tempm besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel
nur aus dem Auslesen der vom Lastsignal pm, gegebenenfalls vom Drehzahlsignal
n, gegebenenfalls vom Abgasrückführsignal
agr sowie gegebenenfalls vom weiteren Eingangssignal wm adressierten
Speicherstelle im Temperatur-Kennfeld 18.
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Das
vom Temperatursensor 28 bereitgestellte gemessene Temperatursignal
temps und/oder das berechnete Temperatursignal tempm wird ebenfalls der
Signalbewertung 25 zugeführt und bei der Ermittlung
des analogen Begrenzungssignals a berücksichtigt. Die Signalbewertung 25 berücksichtigt
das gemessene Temperatursignal temps und/oder das berechnete Temperatursignal
tempm dadurch, dass die Einflussnahme auf die wenigstens eine Stellgröße msk,
dr, agr mit steigender Temperatur zunimmt. Die Berücksichtigung
der Temperatur des Katalysators 12 bzw. zumindest eines
Maßes
für die
Temperatur des Katalysators 12 ist besonders zweckmäßig, da
die Einlagerung von Schwefeloxiden und damit die Schwefelvergiftung
mit steigender Temperatur zunimmt.
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Das
analoge Begrenzungssignal a ermöglicht
einen analogen Eingriff in das wenigstens eine Steuersignal msk,
dr, agr. Alternativ oder zusätzlich kann
die Bereitstellung des digitalen Begrenzungssignals d vorgesehen
sein. Das digitale Begrenzungssignal d wird von der UND-Verknüpfung 30 in
Abhängigkeit
vom logischen Zustand des digitalen Schwefelsignals ssd und des
digitalen Temperatursignals tempd festgelegt. Das digitale Begrenzungssignal
d tritt nur auf, wenn sowohl das digitale Schwefelsignal ssd als
auch das digitale Temperatursignal tempd logisch Eins sind. Das
digitale Schwefelsignal ssd ermittelt der erste Vergleicher 26 aus
dem ersten und/oder zweiten Schwefelsensorsignal ss1, ss2 durch
Vergleich mit dem Schwefel-Schwellenwert sws.
Das digitale Temperatursignal tempd ermittelt der zweite Vergleicher 29 aus
dem gemessenen und/oder dem berechneten Temperatursignal temps, tempm
durch Vergleich mit dem Temperatur-Schwellenwert swt. Das digitale
Begrenzungssignal d begrenzt wenigstens ein Steuersignal msk, dr,
agr auf einen vorgegebenen Wert.
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Das
digitale Begrenzungssignal d kann zusätzlich zum analogen Begrenzungssignal
a vorgesehen sein. Sofern das digitale Begrenzungssignal d noch
nicht den logisch Eins Zustand aufweist, wird das wenigstens eine
Steuersignal msk, dr, agr nur vom analogen Begrenzungssignal a beeinflusst.
Sofern der logisch Eins Zustand des digitalen Begrenzungssignals
d vorliegt, wird das wenigstens eine Steuersignal msk, dr, agr auf
den vorgegebenen Wert festgelegt.
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Die
Brennkraftmaschine 10 kann beispielsweise in zumindest
zwei unterschiedlichen Betriebsphasen betrieben werden. In einer
ersten Betriebsphase wird die Brennkraftmaschine 10 mit
einem mageren Luft-Kraftstoff Gemisch entsprechend einer Luftzahl
Lambda > 1 betrieben.
Die in dieser Betriebsphase vermehrt entstehenden Stickoxide können durch
die über
das Abgasrückführventil 20 zurückgeführte Abgasmenge 21 nicht
im gewünschten
Maß beseitigt
werden. Die verbleibenden Stickoxide werden in der ersten Betriebsphase
im Katalysator 12 gespeichert, der zur Durchführung dieser
Aufgabe als NOx-Speicherkatalysator ausgestaltet ist. Während der
ersten Betriebsphase kommt es in Abhängigkeit vom Schwefelgehalt
des Kraftstoffs oder vom Schwefelgehalt der Abgase zu der unerwünschten Schwefelvergiftung
des NOx-Speicherkatalysators 12.
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Wenn
die Speicherkapazität
des NOx-Speicherkatalysators erschöpft oder weitgehend erschöpft ist,
wird zur zweiten Betriebsphase gewechselt, in welcher der NOx-Speicherkatalysator 12 regeneriert
wird. Die Regeneration erfolgt durch Zugabe eines Reagenz, das beispielsweise
innermotorisch durch zumindest einen stöchiometrischen, vorzugsweise
aber einen fetten Betrieb der Brennkraftmaschine 10 mit
einer Luftzahl < 1
bereitgestellt werden kann.
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Die
während
der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 12 vorliegende
erhöhte Betriebstemperatur
des NOx-Speicherkatalysators 12 im Bereich von beispielsweise
300–500°C reicht nicht
ganz aus, um den NOx-Speicherkatalysator 12 gleichermaßen von
der Schwefelvergiftung zu befreien. Wird eine Schwefelvergiftung
detektiert, so ist eine Regeneration bei einer weiter erhöhten Temperatur
erforderlich, die beispielsweise in einem Bereich von 400–800°C, vorzugsweise
in einem Bereich von 500–700°C liegt.
Die Regeneration einer Schwefelvergiftung ist daher gegenüber einer
Regeneration von Stickoxiden mit nochmals erhöhtem Kraftstoffverbrauch verbunden.
Da das erfindungsgemäße Verfahren
die Schwefelvergiftung vermeidet, zumindest aber reduziert, ergibt
sich eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist die Merkmale auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erforderlich sind.