DE10325648A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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DE10325648A1 DE2003125648 DE10325648A DE10325648A1 DE 10325648 A1 DE10325648 A1 DE 10325648A1 DE 2003125648 DE2003125648 DE 2003125648 DE 10325648 A DE10325648 A DE 10325648A DE 10325648 A1 DE10325648 A1 DE 10325648A1
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Abgasreinigungsanlage, umfassend einen in einer Abgasleitung (3) angeordneten Vorkatalysator (4) und einen stromab des Vorkatalysators (4) in der Abgasleitung (3) angeordneten Hauptkatalysator (5) vorgeschlagen, bei welchem zur geregelten Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches das Signal eines eingangsseitig des Vorkatalysators (4) in der Abgasleitung (3) angeordneten ersten Sensors (6) und das Signal eines zweiten Sensors (7; 8) verwendet wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird als zweiter Sensor (7; 8) für die Regelung alternativ entweder ein ausgangsseitig des Vorkatalysators (4) angeordneter Sauerstoffsensor (7) oder ein ausgangsseitig des Hauptkatalysators (5) in der Abgasleitung (3) angeordneter Abgassensor (8) herangezogen. DOLLAR A Das Verfahren ist insbesondere für eine magerlauffähige Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs anwendbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • In der deutschen Patentschrift DE 198 56 367 C1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, die einen Drei-Wege-Katalysator in einer Abgasleitung aufweist. In der Abgasleitung ist ferner eingangsseitig des Drei-Wege-Katalysators ein erster Sauerstoffsensor und ausgangsseitig des Drei-Wege-Katalysators ein zweiter Sauerstoffsensor in der Abgasleitung angeordnet. Der zweite Sauerstoffsensor dient als sogenannte Trimmsonde zur Trimmung eines Regelkreises, mit welchem die von dem ersten Sauerstoffsensor erfasste Abgaszusammensetzung durch Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches auf einen vorgegebenen λ-Wert eingeregelt wird. Dabei wird hier und im folgenden wie üblich unter dem λ-Wert ein die Sauerstoffstöchiometrie des Abgases oder des Luft-Kraftstoffgemisches kennzeichnender Wert verstanden, der bei oxidierenden Verhältnissen größer als eins und bei reduzierenden Verhältnissen kleiner als eins ist.
  • In der deutschen Patentschrift DE 101 00 613 C1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, die einen Vorkatalysator und einen dem Vorkatalysator nachge schalteten Hauptkatalysator in einer Abgasleitung aufweist. In der Abgasleitung sind ferner eingangsseitig des Vorkatalysators ein erster Sauerstoffsensor und ausgangsseitig des Vorkatalysators ein zweiter Sauerstoffsensor in der Abgasleitung angeordnet. Zur geregelten Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches wird in einem ersten Regelkreis das Signal des ersten Sauerstoffsensors verwendet. Zur Beeinflussung dessen Regelverhaltens bzw. zur Trimmung des ersten Reglers wird in einem vom ersten Regelkreis unabhängigen zweiten Regelkreis das Signal des zweiten Sauerstoffsensors verwendet. Dadurch kann auf das Abweichen von der angestrebten Sauerstoffstöchiometrie stromab des Vorkatalysators reagiert werden und die Einstellung der Luftverhältniszahl im Sinne einer verbesserten Wirkung des Hauptkatalysators vorgenommen werden. Eine weitere sensorische Kontrolle der Abgaszusammensetzung stromab des Hauptkatalysators erfolgt nicht, weshalb eventuell stromab des Hauptkatalysators vorhandene Abweichungen der Abgaszusammensetzung vom optimalen Wert nicht erkannt und ausgeregelt werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben, welches eine verbesserte Abgasreinigung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur geregelten Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches das Signal eines eingangsseitig des Vorkatalysators in der Abgasleitung angeordneten ersten Sensors und das Signal eines zweiten Sensors verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass als zweiter für die Regelung herangezogener Sensor alternativ entweder ein ausgangsseitig des Vorkatalysators angeordneter Sauerstoffsensor oder ein ausgangsseitig des Hauptkatalysators in der Abgasleitung angeordneter Abgassensor herangezogen wird. Der zweite Sensor wird dabei als Trimmsonde vorzugsweise innerhalb eines separaten Regelkreises zur Trimmung eines Regelkreises eingesetzt, mit welchem die von dem ersten Sauerstoffsensor erfasste Abgaszusammensetzung durch Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches auf einen vorgegebenen λ-Wert eingeregelt wird.
  • Unter der Luftverhältniszahl des der Brennkraftmaschine bzw. deren Brennräumen zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches, nachfolgend auch als Motor-λ bezeichnet, ist in diesem Zusammenhang allgemein und unabhängig von der Art der Mischungsbildung das stöchiometrische Verhältnis von Luft und Kraftstoff zu verstehen, welches bei der Verbrennung des Kraftstoffes im Brennraum der Brennkraftmaschine vorhanden ist.
  • Falls die im Abgas vorhandenen Katalysatoren nicht als Quelle oder Senke für reduzierend oder oxidierend wirkende Komponenten wirken, so entspricht die im Abgas vorhandene Sauerstoffstöchiometrie, auch Abgas-λ genannt, dem eingestellten Motor-λ. Durch die wahlweise Heranziehung des ausgangsseitig des Hauptkatalysators in der Abgasleitung angeordneten Abgassensors zur Trimmung des Regelkreises des ersten Sensors kann in entsprechenden Betriebspunkten der Brennkraftmaschine der Einfluss vorgeschalteter Katalysatoren auf den Gehalt bestimmter Abgaskomponenten, insbesondere von Sauerstoff oder Stickoxid, berücksichtigt werden. Das Motor-λ wird somit derart nachgeregelt bzw. nachgestellt, dass sich das gewünschte Abgas-λ ergibt und somit hinsichtlich der Wirkung des Hauptkatalysators optimale Verhältnisse resultieren, wodurch sich die Reinigungswirkung der Abgasreinigungsanlage insgesamt verbessert.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird als Hauptkatalysator ein Stickoxid-Speicherkatalysator eingesetzt. Dieser hat bekanntlich die Eigenschaft, bei magerer Abgaszusammensetzung dem Abgas Stickoxide durch Speicherung entziehen zu können. Bei stöchiometrischer oder fetter Abgaszusammensetzung werden die gespeicherten Stickoxide wieder desorbiert und können von im Abgas enthaltenem Reduktionsmittel zu Stickstoff reduziert werden. Falls es zu einer Freisetzung von Stickoxiden kommt, die – beispielsweise in Folge eines Reduktionsmitteldefizits – unreduziert im Abgas verbleiben, wird dies durch den Abgassensor ausgangsseitig des Hauptkatalysators detektiert. In diesen Fällen kann durch Verwendung dieses Abgassensors als Trimmsonde das Motor-λ entsprechend nachjustiert werden. Das Reduktionsmitteldefizit wird dadurch behoben und die Emission von Stickoxiden vermieden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl auf den stöchiometrischen Wert, d.h. auf λ gleich eins. Dabei sind selbstverständlich geringe Abweichungen vom exakten Wert, etwa im Prozentbereich, im Rahmen der Trimmregelung mit umfasst. Insbesondere unter diesen Bedingungen kann es vorkommen, dass der Hauptkatalysator Stickoxide desorbiert, die nicht von Reduktionsmitteln reduziert werden können, da diese bereits vom Vorkatalysator aus dem Abgas entfernt wurden. In diesen Fällen kann durch Verwendung des ausgangsseitig des Hauptkatalysators angeordneten Abgassensors als Trimmsonde das Motor-λ entsprechend nachjustiert werden, so dass eine Emission von Stickoxiden vermieden wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl nach Beendigung eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit einer mageren Luftverhältniszahl, d.h. bei Beendigung eines Betriebs mit einem Motor-λ von deutlich größer als eins. Insbesondere bei Ottomotoren ist dieser Betrieb nicht in allen Fahrzuständen möglich. Beispielsweise wird meist bei einer erhöhten Motorlast auf einen Motorbetrieb mit einem Motor-λ kleiner oder gleich eins gewechselt. Ein vor dem λ-Wechsel nicht ausreichend von gespeicherten Stickoxiden befreiter Hauptkatalysator kann dann Stickoxide desorbieren, was zu einer unzulässigen Schadstoffemission führt. Die Emission der Stickoxide kann vermieden werden, wenn die λ-Trimmregelung in diesen Fällen vom ausgangsseitig des Hauptkatalysators angeordneten Abgassensor übernommen wird. Es erfolgt dann durch Trimmung des Regelkreises des ersten Sensors die Einstellung des Motor-λ auf einen Wert, bei welchem die Desorption von Stickoxiden vermieden werden kann oder desorbierte Stickoxide reduziert werden können. Die Beendigung des Betriebs der Brennkraftmaschine mit einer mageren Luftverhältniszahl kann beispielsweise durch einen direkten Wechsel in den Betrieb mit einem Motor-λ gleich eins erfolgen oder es kann zuvor noch eine kurzzeitige Betriebsphase mit einem Motor-λ deutlich kleiner eins eingeschoben werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden außerhalb eines vorgebbaren Bereichs für das Signal des Abgassensors für die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl der erste Sensor und der Abgassensor herangezogen. Das Signal des Abgassensors wird vorzugsweise laufend überwacht und die λ-Trimmregelung vom ausgangsseitig des Vorkatalysators angeordneten Sensor durchgeführt, solange das Signal des Abgassensors ausgangsseitig des Hauptkatalysators nicht außrhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Gelangt jedoch das Signal des Abgassensors außerhalb des als unkritisch anzusehenden Bereichs, so wird die λ-Trimmregelung von diesem Abgassensor übernommen und das Regelverhalten des ersten Sensors so geändert, dass das Signal des Abgassensors wieder in den unkritischen Bereich gelangt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl der Abgassensor für eine vorgebbare Zeitspanne herangezogen. Nach Ablauf der vorgesehenen Zeitspanne wird die λ-Trimmregelung wieder von dem ausgangsseitig des Vorkatalysators angeordneten Sensor übernommen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Ansaugluftleitung 2 und einer Abgasleitung 3 dargestellt. In der Abgasleitung 3 ist ein Vorkatalysator 4 vorzugsweise brennkraftmaschinennah angeordnet. Der Vorkatalysator ist bevorzugt als Oxidationskatalysator oder als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet, der je nach Beschichtung eine gewisse Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisen kann. Stromab des Vorkatalysators ist ein hier als Stickoxid-Speicherkatalysator ausgebildeter Hauptkatalysator 5 in der Abgasleitung 3 angeordnet. Eingangsseitig des Vorkatalysators 4 ist eine erste Lambdasonde 6 und ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 ist eine zweite Lambdasonde 7 in der Abgasleitung 3 angeordnet. Ferner ist ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 ein Abgassensor 8 in der Abgasleitung 3 angeordnet. Die Lambdasonden 6, 7 und der Abgassensor 8 sind über Signalleitungen 9 an ein elektronisches Steuergerät 10 angeschlossen, das zur Steuerung bzw. Regelung des Brennkraftmaschinenbetriebs über eine Steuerleitung 11 an die Brennkraftmaschine 1 angeschlossen ist. Das Steuergerät 10 wird ferner von weiteren hier nicht dargestellten Sensoren mit den zur Einstellung des Brennkraftmaschinenbetriebs erforderlichen Signalen versorgt. Das Steuergerät 10 ist insbesondere in der Lage, eine geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches durchzuführen, wozu es über einen entsprechenden Regler verfügt.
  • Der erste, dem Vorkatalysator 4 vorgeschaltete Sensor 6 ist vorzugsweise als Sauerstoffsensor, insbesondere als sogenannte Breitband-λ-Sonde mit einer moderaten Kennliniensteigung in einem vergleichsweise großen Bereich um λ = 1,0 ausgeführt. Als zweiter Sensor wird einerseits ebenfalls vorzugsweise ein Sauerstoffsensor 7 eingesetzt, der ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 im Abgasstrang 3 angeordnet ist. Im Hinblick auf die Genauigkeit der geregelten Einstellung des Motor-λ ist hier insbesondere der Einsatz einer sogenannten binären λ-Sonde mit einer sprunghaften Signaländerung beim Durchgang der Kennlinie durch λ = 1,0 vorteilhaft. Die λ-Regelung erfolgt hierbei nach dem bekannten Prinzip der Trimmregelung, wonach als sogenannte Führungssonde die dem Vorkatalysator 4 vorgeschaltete Breitband-λ-Sonde 6 eingesetzt wird. Zur geregelten Einstellung des Motor-λ derart, dass sich ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 der angestrebten Wert für das Abgas-λ ergibt, wird die dort angeordnete binäre λ-Sonde 7 als sogenannte Trimmsonde eingesetzt. Die Trimmregelung ist dabei insbesondere bei der geregelten Einstellung des Motor-λ um den Wert 1,0 aktiv.
  • Erfindungsgemäß ist andererseits als zweiter Sensor ausgangsseitig des Hauptkatalysators 5 ein Abgassensor 8 vorgesehen, der gegebenenfalls anstelle des ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 angeordneten Sensors 7 zur Trimmregelung eingesetzt wird. Als Abgassensor 8 wird hier vorzugsweise eine kombinierte NOx-/Lambdasonde eingesetzt, deren Signal vorzugsweise sowohl vom Restsauerstoffgehalt als auch vom Stickoxid-(NOx-)Gehalt im Abgas abhängig ist. Mit diesem Sensor 8 kann daher die Reinigungswirkung des Hauptkatalysators 5, insbesondere bezüglich der NOx-Entfernung, überwacht werden und eine Trimmregelung durchgeführt werden, die insbesondere bei zu hohen Werten für den NOx-Gehalt im Abgas ausgangsseitig des Hauptkatalysators 5 gegensteuernd wirkt.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise als magerlauffähiger, direkteinspritzender Ottomotor ausgeführt und wird soweit möglich in einem Mager-Fett-Wechselbetrieb betrieben.
  • Dabei entzieht in der verbrauchsgünstigen mageren Phase (λ > 1) des Mager-Fett-Wechselbetriebs der Brennkraftmaschine 1 das als Speicherkomponente im Stickoxid-Speicherkatalysator 5 beispielsweise vorhandene Bariumcarbonat dem dann oxidierenden Abgas Stickoxid (NOx) unter Bildung von Bariumnitrat. Auf Grund der damit verbundenen Materialerschöpfung wird von Zeit zu Zeit eine Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 notwendig. Diese sogenannte Nitratregeneration geschieht dadurch, dass die Brennkraftmaschine 1 für eine gewisse Zeit fett (λ < 1) betrieben wird. Das in dem resultierenden reduktionsmittelhaltigen und reduzierend wirkenden Abgas instabile Bariumnitrat zersetzt sich hierbei wieder unter Rückbildung von Bariumcarbonat und unter Freisetzung von NOx. Letzteres wird von im Abgas vorhandenen Reduktionsmitteln an den auf dem Stickoxid-Speicherkatalysators 5 aufgebrachten Edelmetallkomponenten überwiegend zu unschädlichem Stickstoff reduziert. Die Nitratregeneration wird eingeleitet, wenn die Auf nahmefähigkeit des Speichermaterials in der Magerphase des Mager-Fett-Wechselbetriebs soweit abgesunken ist, dass ein unerwünscht hoher NOx-Schlupf hinter dem Stickoxid-Speicherkatalysator 5 auftritt, welcher vom Abgassensor 8 messtechnisch erfasst und als solcher vom Steuergerät 10 erkannt wird.
  • Die geregelte Einstellung des Motor-λ wird generell vom Steuergerät 10 unter Verwendung des Signals der ersten Lambdasonde 6 als Regelgröße vorgenommen, während von der kombinierten NOx-/Lambdasonde 8 die Nitratregeneration überwacht und der Endpunkt der Nitratregeneration ermittelt wird.
  • Der Magerbetrieb der Brennkraftmaschine ist jedoch nicht in allen Betriebspunkten möglich. Insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen oder bei der Anforderung einer hohen Last wird deshalb vorzugsweise in den emissionsgünstigen Brennkraftmaschinenbetrieb mit einer Luftverhältniszahl von λ = 1,0 gewechselt. Bei diesem Betrieb bei λ = 1,0, bzw. in einem engen Bereich um λ = 1,0, erfolgt üblicherweise eine geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl derart, dass die erste Lambdasonde 6 als sogenannte Führungssonde in einem ersten Regelkreis wirksam ist und das Steuergerät 10 mit Hilfe des Signals der Führungssonde die Luft- und/oder Kraftstoffzufuhr so einstellt, dass sich am Ort der ersten Lambdasonde 6 ein Abgas-λ von eins einstellt. Eine Feinjustierung erfolgt in einem unabhängigen Regelkreis durch die als sogenannte Trimmsonde wirkende zweite Lambdasonde 7. Diese korrigiert gegebenenfalls das Signal der ersten Lambdasonde 6 derart, dass sich am Ort der zweiten Lambdasonde 7 ein Abgas-λ von möglichst exakt 1,0 einstellt. Damit ist häufig eine gute Reinigungswirkung des nachgeschalteten Hauptkatalysators 5 gewährleistet.
  • Insbesondere im Falle des Einsatzes eines Stickoxid-Speicherkatalysators als Hauptkatalysator 5 kann sich jedoch dennoch eine unerwünschte Schadstoffemission stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 ergeben. Nachfolgend wird dies zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zur Erzielung einer guten Abgasreinigung anhand eines typischen Beispiels erläutert.
  • Es wird davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine 1 zunächst in einem Betrieb mit Ladungsschichtung, d.h. bei magerem Motor-λ betrieben wird. Die vorgegebene Luftverhältniszahl von beispielsweise λ = 2,5 für das Luft-Kraftstoffgemisch wird durch das Steuergerät 10 unter Verwendung des Signals der ersten Lambdasonde 6 als Regelgröße eingeregelt. Gegebenenfalls kann das Signal der zweiten Lambdasonde 7 in einem weiteren Regelkreis zur Feinjustierung herangezogen werden, wozu beispielsweise der Signalpegel der ersten Lambdasonde 6 entsprechend dem Signalpegel der Lambdasonde 7 auf vorgegebene Weise in einer Trimmregelung korrigiert wird. Bei dem mageren Betrieb der Brennkraftmaschine 1 werden im Abgas vorhandene oxidierbare Bestandteile wie Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffe vom Vorkatalysator 4 oxidiert und dadurch in unschädliche Bestandteile umgewandelt. Gleichzeitig werden Stickoxide vom Stickoxid-Speicherkatalysator 5 durch Einspeicherung aus dem Abgas entfernt. Somit erfolgt bei diesem Betriebspunkt eine weitestgehende Reinigung des Abgases von schädlichen Bestandteilen.
  • Es wird weiter davon ausgegangen, dass bei der beschriebenen Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 sprunghaft eine erhöhte Leistungsabgabe beispielsweise auf Grund eines Beschleunigungswunsches für das zugeordnete Kraftfahrzeug angefordert wird. Wird vom Steuergerät 10 festgestellt, dass bei der angeforderten erhöhten Motorleistung ein magerer Betrieb mit Ladungsschichtung nicht möglich ist, so wird beispielsweise sofort auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Motor-λ von 1,0 umgeschaltet und der entsprechende Betriebspunkt vom Steuergerät 10 wie beschrieben eingeregelt. Bei diesem Betriebpunkt ist der Vorkatalysator 4 in der Lage, sowohl reduzierende Bestandteile als auch Stickoxide als oxidierenden Bestandteil aus dem Abgas zu entfernen, so dass das Abgas ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 weitestgehend frei von Schadstoffen ist. Das Abgas ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 enthält jedoch bei diesen Bedingungen auch praktisch keinen freien Sauerstoff. Als Nitrate im Stickoxid-Speicherkatalysator 5 zuvor eingespeicherte Stickoxide sind jedoch bei diesen nach dem Betriebswechsel vorhandenen Abgasbedingungen instabil, weshalb eine Desorption von Stickoxiden erfolgt. Die desorbierten Stickoxide können unter den vorliegenden Bedingungen vom Stickoxid-Speicherkatalysator 5 nicht reduziert werden, da reduzierende Abgasbestandteile bereits vom Vorkatalysator 4 aus dem Abgas entfernt wurden und somit nicht mehr für die Stickoxidreduktion zur Verfügung stehen. Bei Aufrechterhaltung des über die beschriebene Trimmregelung eingestellten Wertes für das Motor-λ von 1,0 und dem daraus resultierenden Wert des Abgas-λ ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 kommt es daher zu einer unerwünschten Emission von Stickoxiden. Von der stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 angeordneten kombinierten NOx-/Lambdasonde 8 kann dies jedoch detektiert werden.
  • Erfindungsgemäß wird die λ-Trimmung nun mit Hilfe des Signals dieser ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 angeordneten kombinierten NOx-/Lambdasonde 8 durchgeführt. Beispielsweise wird je nach Größe des Signalpegels der Sonde 8 das Ausgangssignal der ersten Lambdasonde 6 mit einem davon abhängigen Offset versehen und auf diese Weise eine Feinjustierung der λ-Regelung vorgenommen. Die Feinjustierung bzw. λ-Trimmung kann beispielsweise derart vorgenommen werden, dass für das Motor-λ ein geringfügig unterhalb von 1,0 liegender Wert von beispielsweise 0,99 eingestellt wird. Daraus resultiert ein schwach reduzierendes Abgas ausgangsseitig des Vorkatalysators 4. Mit den im Abgas enthaltenen Reduktionsmitteln können die vom Speichermaterial des Stickoxid-Speicherkatalysator desorbierenden Stickoxide reduziert werden und somit die Emission von reduzierenden Abgasbestandteilen und Stickoxiden vermieden werden.
  • Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Feinjustierung bzw. λ-Trimmung mittels der kombinierten NOx-/Lambdasonde 8 derart vorzunehmen, dass für das Motor-λ ein geringfügig oberhalb von 1,0 liegender Wert von beispielsweise 1,01 eingestellt wird. Der größte Teil der von der Brennkraftmaschine 1 emittierten Stickoxide kann unter den resultierenden Abgasbedingungen vom Vorkatalysator 4 zu unschädlichem Stickstoff umgesetzt werden. Bei der schwach oxidierenden Abgaszusammensetzung ist die Stabilität der im Stickoxid-Speicherkatalysator 5 vorhandenen Nitrate gewährleistet. Darüber hinaus können Restanteile von Stickoxiden im Abgas vom Stickoxid-Speicherkatalysator 5 eingespeichert werden. Auf diese Weise wird daher ebenfalls sehr gute Abgasreinigung erzielt.
  • Allgemein wird so verfahren, dass nach einem Wechsel des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 von einem Betriebspunkt mit einem mageren Motor-λ von deutlich größer als 1,0 zu einem Motor-λ um 1,0 die ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 angeordnete kombinierte NOx-/Lambdasonde 8 gegebenenfalls zur Trimmung des λ-Regelkreises der eingangsseitig des Vorkatalysators 4 angeordneten ersten Lambdasonde 6 verwendet wird. Dabei kann es vorteilhaft sein, dies nur dann durchzuführen, wenn der Signalpegel der kombinierten NOx-/Lambdasonde 8 außerhalb eines vorgebbaren Bereiches liegt und ansonsten die Trimmung des λ-Regelkreises mittels der ausgangsseitig des Vorkatalysators 4 angeordneten zweiten Lambdasonde 7 durchzuführen. Es kann ferner vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Trimmung des λ-Regelkreises mittels der ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 angeordneten kombinierten NOx-/Lambdasonde 8 für eine vorgebbare Zeitspanne beizubehalten und danach wieder die zweite Lambdasonde 7 hierzu zu verwenden.
  • Um die Menge der vom Stickoxid-Speicherkatalysator 5 desorbierbaren Stickoxide zu vermindern, ist es vorteilhaft, bei einer sprunghaften Leistungsanforderung ausgehend von einem Betriebspunkt mit einem mageren Motor-λ von deutlich größer als 1,0 den Betriebspunkt mit einem Motor-λ um 1,0 nicht sofort einzustellen, sondern zunächst eine kurze Nitratregeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators 5 einzuschieben. Es wird daher bei der Beendigung des mageren Brennkraftmaschinenbetriebs zunächst für eine kurze Zeit von beispielsweise zwei Sekunden ein fettes Motor-λ von etwa 0,92 eingestellt und danach auf den oben geschilderten erfindungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit einem Motor-λ um 1,0 umgestellt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren können durch den Hauptkatalysator 5 verursachte Veränderungen der Abgasstöchiometrie ausgeregelt werden und folglich die Abgasreinigung verbessert werden. Es versteht sich daher, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einer anderen als der genannten Katalysatorkombination mit Vorteil anwendbar ist. Insbesondere ist es bei einer Kombination eines Vorkatalysators 4 mit einem nachgeschalteten Hauptkatalysator 5 anwendbar, der über eine Speicherfähigkeit für eine oxidierend oder reduzierend wirkende Abgaskomponente verfügt.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Abgasreinigungsanlage, umfassend einen in einer Abgasleitung (3) angeordneten Vorkatalysator (4) und einen stromab des Vorkatalysators (4) in der Abgasleitung (3) angeordneten Hauptkatalysator (5), bei welchem zur geregelten Einstellung der Luftverhältniszahl eines der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches das Signal eines eingangsseitig des Vorkatalysators (4) in der Abgasleitung (3) angeordneten ersten Sensors (6) und das Signal eines zweiten Sensors (7; 8) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Sensor (7; 8) für die Regelung alternativ entweder ein ausgangsseitig des Vorkatalysators (4) angeordneter Sauerstoffsensor (7) oder ein ausgangsseitig des Hauptkatalysators (5) in der Abgasleitung (3) angeordneter Abgassensor (8) herangezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hauptkatalysator (5) ein Stickoxid-Speicherkatalysator eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl um den stöchiometrischen Wert erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl nach der Beendigung eines Betriebs der Brennkraftmaschine (1) mit einer mageren Luftverhältniszahl erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb eines vorgebbaren Bereichs für das Signal des Abgassensors (8) für die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl der erste Sensor (6) und der Abgassensor (8) herangezogen werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die geregelte Einstellung der Luftverhältniszahl der Abgassensor (8) für eine vorgebbare Zeitspanne herangezogen wird.
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WO2008080781A1 (de) * 2006-12-29 2008-07-10 Robert Bosch Gmbh Festelektrolyt-sensorelement zur bestimmung der konzentration einer oxidierbaren gaskomponente in einem messgas

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