DE60113022T2

DE60113022T2 - NOx-Speicherkapazität

Info

Publication number: DE60113022T2
Application number: DE60113022T
Authority: DE
Inventors: Gopichandra Surnilla; Karl David Bidner; Alan Grant Ingram
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2021-08-23
Also published as: EP1191196A2; EP1191196A3; EP1191196B1; US6418711B1; DE60113022D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewertung des NOx-Speicherungsvermögens einer Lean-NOx-Falle, um die Programmierung der Entschwefelung zu ermöglichen.
Das Abgas, das von einer typischen Brennkraftmaschine erzeugt wird, wie sie in Kraftfahrzeugen zu finden ist, enthält verschiedene Gasbestandteile, zu denen Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und Sauerstoff (O₂) gehören. Die jeweiligen Mengen, in denen ein Motor diese Gasbestandteile erzeugt, sind typischerweise von verschiedenen Faktoren abhängig, einschließlich solcher Betriebsparameter wie das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ), die Motordrehzahl und Motorlast, die Motortemperatur, die Umgebungsfeuchtigkeit, der Zündzeitpunkt („Zündfunke"), und der Prozentsatz der Abgasrückführung („AGR"). Der Stand der Technik bildet oft Werte für augenblicklich motorerzeugte oder „Feedgas"-Bestandteile wie z.B. HC, CO und NOx ab, zum Beispiel auf der Basis erkannter Werte für die augenblickliche Motordrehzahl und Motorlast (wobei die letztere oft zum Beispiel aus dem Ansaugkrümmerdruck abgeleitet wird).
Um die Menge der Feedgas-Bestandteile zu begrenzen, die durch das Auspuffrohr des Fahrzeugs als „Emissionen" an die Atmosphäre abgegeben werden, schließen Kraftfahrzeuge typischerweise eine Abgasreinigungsanlage ein, die einen vorgelagerten Dreiwegekatalysator und einen nachgelagerten NOx-Absorber bzw. eine „NOx-Falle" aufweist. Der Dreiwegekatalysator ist besonders effektiv zur Senkung von NOx-Emissionen im Auspuffrohr, wenn der Motor mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, das an oder nahe an einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt. Die Falle wiederum speichert NOx, wenn die Abgase eine „magere" Ströchiometrie aufweisen, und setzt zuvor gespeicherte NOx zwecks Reduktion zu harmlosen Gasen frei, wenn die Abgase eine „fette" Ströchiometrie aufweisen. Auf diese Weise erlaubt die Falle einen diskontinuierlichen mageren Motorbetrieb im Hinblick auf eine Maximierung der Gesamtkraftstoffeinsparung, während sie gleichzeitig dazu dient, die Auspuffrohremissionen des Fahrzeugs zu kontrollieren.
Das heißt, in einer typischen Ausführungsform speichert die Falle während des Magerverbrennungsbetriebs NOx chemisch mit Hilfe von Alkalimetallen wie z.B. Barium und/oder Strontium in Form eines Washcoats. Die NOx (NO und NO₂) werden in der Falle zum Beispiel in Form von Bariumnitrat gespeichert. Der Washcoat enthält auch Edelmetalle wie z.B. Platin und Palladium, die wirken, um NO zur Speicherung in der Falle als ein Nitrat in NO, umzuwandeln. Der Washcoat der Falle enthält typischerweise auch Ceria, dessen Affinität für die Sauerstoffspeicherung derart ist, daß während des anfänglichen mageren Motorbetriebs eine Menge des Überschußsauerstoffes, der durch die Falle strömt, sofort in der Falle gespeichert wird. Die gespeicherte Sauerstoffmenge ist im wesentlichen feststehend, auch wenn sie aufgrund von Faktoren wie zunehmende Fallenverschwefelung (Schwefelansammlung) und Fallenalterung beginnt, mit der Zeit abzunehmen.
Das tatsächliche NOx-Speicherungsvermögen der Falle ist endlich, und um niedrige NOx-Auspuffrohremissionen aufrechtzuerhalten, muß die Falle daher regelmäßig im „mageren" Betrieb gereinigt oder von gespeicherten NOx „entleert" werden, Während des Entleerungsvorgangs „durchbrechen" überschüssige Feedgas-HC und CO, die anfangs im Dreiwegekatalysator verbraucht werden, um gespeicherten Sauerstoff freizusetzen, schließlich den Dreiwegekatalysator und treten in die Falle ein, woraufhin sich das Bariumnitrat zu NO₂ zersetzt, für die nachfolgende Umwandlung, durch die Edelmetalle der Falle, in harmloses N₂ und O₂. Auch der zuvor in der Falle gespeicherte Sauerstoff wird während eines Anfangsabschnitts des Entleerungsvorgangs nach dem Durchbruch der HC und des CO durch den Dreiwegekatalysator freigesetzt.
EP 0 735 250 offenbart ein System zur Erkennung der Verschlechterung einer NOx-Falle, die im Auslaßkanal eines Motors angeordnet ist. Eine Sauerstoffsonde, die ein zum Luft/Kraftstoff-Verhältnis proportionales Signal erzeugt, ist hinter der NOx-Falle angeordnet. Wenn die von der Falle absorbierte NOx-Menge nahe Null ist, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch von mager auf fett umgestellt, und die in der NOx-Falle gespeicherte Sauerstoffmenge wird anhand der Ausgabe der Sauerstoffsonde erkannt und benutzt, um das NOx-Absorptionsvermögen der Falle zu bestimmen.
Jeder Entleerungsvorgang ist durch eine „Einbuße" gekennzeichnet, die allgemein darin besteht, daß eine Menge an Kraftstoff benötigt wird, um sowohl den im Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoff als auch den in der NOx-Falle gespeicherten Sauerstoff freizusetzen. Zudem läßt das NOx-Speicherungsvermögen der Falle bekanntlich mit der Zeit aufgrund von Schwefelvergiftung oder „Verschwefelung" auf allgemein reversible Weise nach, und mit der Zeit auf allgemein irreversible Weise zum Beispiel aufgrund der „Alterung" der Komponenten durch Wärmeeinwirkung und „Tiefendiffusion"/„permanente" Verschwefelung. Wenn das Speicherungsvermögen der Falle abfällt, wird die Falle schneller „gefüllt", und die Fallenentleerungsvorgänge werden mit ständig zunehmender Häufigkeit programmiert. Dies wiederum erhöht die Gesamtkraftstoffeinbuße, die mit dem mageren Motorbetrieb einhergeht, wodurch die Vorteil der Gesamtkraftstoffeinsparung durch den „Magerbetrieb" weiter reduziert wird.
Um das Fallenspeicherungsvermögen wiederherzustellen, wird schließlich ein Entschwefelungsvorgang programmiert, bei dem zusätzlicher Kraftstoff verwendet wird, um die Falle auf eine relativ hohe Temperatur zu erwärmen, woraufhin während eines relativ langen Zeitraums ein leicht fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch entsteht, um einen Großteil des gespeicherten Schwefels freizusetzen und die Falle aufzufrischen. Wie bei jedem Entleerungsvorgang geht jeder Entschwefelungsvorgang mit der weiteren „Kraftstoffeinbuße" einher, die mit der anfänglichen Freisetzung des zuvor im Dreiwegekatalysator und in der Falle gepeicherten Sauerstoffs verbunden ist. Der Stand der Technik lehrt, einen Entschwefelungsvorgang nur dann zu programmieren, wenn das NOx-Speicherungsvermögen der Falle unter ein kritisches Niveau abfällt; wodurch die Häufigkeit minimiert wird, mit der solche zusätzlichen „Einbußen" der Kraftstoffeinsparung hingenommen werden.
Daher besteht ein Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur genauen Bestimmung des NOx-Speicherungsvermögens oder -wirkungsgrads einer Lean-NOx-Falle, um den Entschwefelungsvorgang sowie den Entleerungsvorgang auf genaue Weise zu programmieren.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Programmierung der Entschwefelung einer NOx-Falle einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, umfassend die Schritte des:
Bestimmens eines anfänglichen Sauerstoffspeicherungswerts der Falle unmittelbar nach einer Entschwefelung der Falle;
Entleerens der Falle von NOx in Intervallen, um das Überschreiten des NOx-Speicherungsvermögens zu verhindern;
Messens eines aktuellen Sauerstoffspeicherungswerts nach jedem Entleeren der Falle durch Integrieren des Sauergehalts des Motor-Feedgases, bis der dahinter liegende Sauerstoffgehalt einen vorbestimmten Wert erreicht, der kleiner ist als der Sauerstoffgehalt des Motor-Feedgases, aber größer ist als der Sauerstoffgehalt in einem stöchiometrischen Abgas;
Berechnens des NOx-Speicherungsvermögens der Falle als eine Funktion der Beziehung zwischen dem anfänglichen und dem aktuellen Sauerstoffspeicherungswert; und
Initialisierens einer Entschwefelung der Falle, wenn das berechnete NOx-Speicherungsvermögen unter ein vorbestimmtes Mindestspeicherungsvermögen abfällt.
Die Erfindung stellt auch ein System bereit, wie in Anspruch 4 der beiliegenden Patentansprüche dargelegt.
Die Erfindung wird nun auf beispielhafte Weise ausführlich beschrieben, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Systems zur Ausführung der Erfindung ist;
2 ein Flußdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren zur Bestimmung des NOx-Speicherungsvermögens der Falle veranschaulicht; und
3 ein Flußdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung des nominellen Sauerstoffspeicherungsvermögens der Falle veranschaulicht.
In 1 schließt ein beispielhaftes Steuersystem 10 für eine benzinbetriebene Brennkraftmaschine 12 eines Kraftfahrzeugs eine elektronische Motorsteuerung 14 ein, die einen Prozessor („CPU"); Eingabe/Ausgabeanschlüsse; ein elektronisches Speichermedium, das prozessorausführbare Anweisungen und Kalibrierungswerte enthält, in diesem spezifischen Beispiel als Nur-Lese-Speicher („ROM") dargestellt; Direktzugriffsspeicher („RAM"), Dauerspeicher („KAM"); und einen Datenbus jeder geeigneten Konfiguration aufweist. Die Steuerung 14 empfängt Signale von einer Vielzahl von Sensoren, die mit dem Motor 12 und/oder dem Fahrzeug gekoppelt sind, wie weiter unten eingehender beschrieben, und steuert ihrerseits den Betrieb jedes von einem Satz Kraftstoffeinspritzventilen 16, von denen jedes angeordnet ist, um Kraftstoff in einen jeweiligen Zylinder 18 des Motors 12 in präzisen Mengen einzuspritzen, wie von der Steuerung 14 bestimmt. Die Steuerung 14 steuert dementsprechend auf bekannte Weise den jeweiligen Betrieb, d.h. den Zeitpunkt des Stroms, der durch jeden von einem Satz Zündkerzen 20 geleitet wird.
Die Steuerung 14 steuert auch eine elektronische Drosselklappe 22, die den Luftmassenstrom in den Motor 12 regelt. Ein Luftmassenstromsensor 24, der am Lufteinlaß zum Ansaugkrümmer 26 des Motors angeordnet ist, gibt ein Signal MAF aus, das für den Luftmassenstrom steht, der aus der Stellung der Drosselklappe 22 des Motors resultiert. Das Luftstromsignal MAF vom Luftmassenstromsensor 24 wird von der Steuerung 24 verwendet, um einen Luftmassenwert AM zu berechnen, der eine Luftmasse angibt, die pro Zeiteinheit in das Ansaugsystem des Motors strömt.
Eine erste Sauerstoffsonde 28, die mit dem Auspuffkrümmer des Motors gekoppelt ist, erkennt den Sauerstoffgehalt des vom Motor &é erzeugten Abgases und sendet ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuerung 14. Die erste Sauerstoffsonde 28 führt der Steuerung 14 eine Rückkopplung zur verbesserten Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu, vor allem während des Betriebs des Motors 12 beim oder nahe am stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1,00).
Eine Vielzahl von anderen Sensoren, die allgemein mit 30 angegeben sind, erzeugen auf bekannte Weise zusätzliche Signale, einschließlich eines Motordrehzahlsignals N und eines Motorlastsignals LOAD zur Verwendung durch die Steuerung 14. Es versteht sich, daß der Motorlastsensor 30 jeder geeigneten Konfiguration sein kann, einschließlich, nur als Beispiel, eines Ansaugkrümmerluftdrucksensors, eines Ansaugluftmassensensors oder eines Drosselklappenstellungs-/-winkelsensors.
Eine Abgasanlage 32 empfängt das Abgas, das bei der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in jedem Zylinder 18 erzeugt wird. Die Abgasanlage 32 schließt eine Vielzahl von Emissionsregelungsgeräten ein, das heißt, einen vorgelagerten Dreiwegekatalysator 34 und eine nachgelagerte NOx-Falle 36. Der Dreiwegekatalysator 34 enthält ein Katalysatormaterial, welches das Abgas auf bekannte Weise chemisch verändert. Die Falle 36 speichert und setzt abwechselnd vom Motor erzeugte NOx-Mengen frei, auf der Basis solcher Faktoren wie zum Beispiel dem Ansaugluft/Kraftstoff-Verhältnis, der Fallentemperatur T (wie sie von einem geeigneten Fallentemperaturfühler bestimmt wird, der nicht gezeigt wird), dem Prozentsatz der Abgasrückführung, dem barometrischen Druck, der relativen Feuchtigkeit der Umgebungsluft, der augenblicklichen „Vollheit" der Falle, dem aktuellen Umfang der „umkehrbaren" Verschwefelung und den Fallenalterungseinflüssen (die zum Beispiel auf permanente Wärmealterung oder auf die „tiefe" Diffusion von Schwefel in den Kern des Fallenmaterials zurückzuführen sind, welcher nicht anschließend entleert werden kann). Eine zweite Sauerstoffsonde 38, die unmittelbar hinter dem Dreiwegekatalysator 34 angeordnet ist, führt der Steuerung 14 Abgassauerstoffgehaltsinformation in Form eines Ausgangssignals SIGNAL0 zu. Das Ausgangssignal SIGNAL0 der zweiten Sauerstoffsonde ist nützlich, um die Leistung des Dreiwegekatalysators 34 zu optimieren, und um die NOx-Speicherungsfähigkeit der Falle auf die weiter unten beschriebene Weise zu kennzeichnen.
Die Abgasanlage 32 umfaßt ferner eine NOx-Sonde 40, die hinter der Falle 36 angeordnet ist. In der beispielhaften Ausführungsform erzeugt die NOx-Sonde 40 zwei Ausgangssignale, nämlich ein erstes Ausgangssignal SIGNAL1, das für die augenblickliche Sauerstoffkonzentration des Abgases steht, das im Auspuffrohr 42 des Fahrzeugs vorhanden ist, und ein zweites Ausgangssignal SIGNAL2, das für die augenblickliche NOx-Konzentration im Auspuffrohrabgas steht. Es ist anzumerken, daß jede geeignete Sensorkonfiguration benutzt werden kann, einschließlich der Verwendung diskreter Auspuffrohrabgassonden, um dadurch die zwei gewünschten Signale SIGNAL1 und SIGNAL2 zu erzeugen.
Allgemein wählt die Steuerung 14 während des Fahrzeugbetriebs einen geeigneten Motorbetriebszustand oder -betriebsmodus, der durch Verbrennung eines „nahstöchiometrischen" Luft-Kraftstoff-Gemischs gekennzeichnet ist, d.h. eines Gemischs, dessen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entweder im wesentlichen beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird oder allgemein um das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis herum alterniert; oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das entweder ein „mageres" oder „fettes" nahstöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch ist. Eine Wahl des Motorbetriebs mit „Magerverbrennung"- durch die Steuerung 14, die angezeigt wird, indem eine entsprechende Magerverbrennungsanforderungsanzeige auf logisch eins gesetzt wird, bedeutet, daß die Steuerung 14 bestimmt hat, daß die Bedingungen geeignet sind, um die Magerverbrennungsfunktion des Systems zu aktivieren, woraufhin der Motor 12 auf alternierende Weise mit mageren und fetten Luft-Kraftstoff-Gemischen betrieben wird, um die Gesamtkraftstoffeinsparung des Fahrzeugs zu verbessern. Die Steuerung 14 gründet die Wahl eines geeigneten Motorbetriebszustands auf verschiedene Faktoren, zu denen die ermittelten Messungen gehören können, die für die augenblickliche oder durchschnittliche Motordrehzahl/Motorlast stehen, oder für den aktuellen Status oder Zutand der Falle (z.B. der NOx-Speicherungswirkungsgrad der Falle, der aktuelle NOx-„Füllstand", der aktuelle NOx-Füllstand relativ zur aktuellen NOx-Speicherungskapazität der Falle, die Temperatur T der Falle, und/oder der aktuelle Verschwefelungsgrad der Falle), oder für andere Betriebsparameter, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eines Solldrehmomentanzeigers, der von einem Gaspedalstellungssensor erhalten wird, der aktuellen NOx-Emissionen im Auspuffrohr des Fahrzeugs (die zum Beispiel anhand des zweiten Ausgangssignals SIGNAL2 bestimmt werden, das von der NOx-Sonde 40 erzeugt wird), des Prozentsatzes der Abgasrückführung, des barometrischen Drucks oder der relativen Feuchtigkeit der Umgebungsluft.
Nun Bezug nehmend auf 2, wird ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Bestimmung des aktuellen NOx-Speicherungsvermögens der Falle gezeigt. Die Bestimmung des NOx-Speicherungsvermögens wird bei aktiviertem Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt, wie in Schritt 50 bestimmt. Wenn der Magerverbrennungsbetrieb aktiviert ist, werden die Werte P1 und P2 in Schritt 54 zurückgesetzt, nachdem in Schritt 52 ein Entschwefelungsvorgang durchgeführt wurde, um die Lean-NOx-Falle in einen bekannten Zustand zu versetzen. Der Wert P1 steht für das Sauerstoffspeicherungsvermögen, wenn die Lean-NOx-Falle frisch ist, gleich nach einem Entschwefelungsvorgang, wenn das Speicherungsvermögen etwa 2,5 Gramm beträgt. Der Wert P2 steht für das Sauerstoffspeicherungsvermögen der Falle, wenn während des Betriebs Schwefel in die Falle eingeleitet wird. Anfangs, während die Falle frisch ist, wird eine Anzahl von Sauerstoffspeicherungsmessungen genommen, wie in Schritt 56 angegeben, um einen gefilterten oder gemittelten Wert der geschätzten Sauerstoffmenge zu berechnen, die in der Falle gespeichert ist, während sie frisch ist. Dieser gefilterte oder gemittelte Anfangswert wird dann zur Aktualisierung der Werte P1 und P2 verwendet, wie in Schritt 58 angegeben.
Danach, und in periodischen Zeitabständen, wird der Wert des Sauerstoffs, der in der Lean-NOx-Falle gespeichert ist, geschätzt und gefiltert, und der Wert P2 wird durch diesen danach geschätzten Wert aktualisiert, wie in Schritt 60 angegeben. Das Verhältnis P2/P1, das den Prozentsatz vom maximalen Sauerstoffspeicherungsvermögen darstellt, wird in Schritt 62 berechnet, und das Nox-Absorptionsvermögen der Lean-NOx-Falle wird in Schritt 64 als eine Funktion des Werts von P2/P1 berechnet.
Um das NOx-Speicherungsvermögen der Lean-NOx-Falle in jedem gegebenen Fall vom Sauerstoffspeicherungsvermögen der Lean-NOx-Falle ausgehend zu bestimmen, wird die Beziehung zwischen beiden unabhängig auf einem Motor- oder Fahrzeugdynamometer bestimmt. Ein Abbild der Beziehung wird dann in eine Nachschlagetabelle im Computerspeicher gespeichert und in Schritt 64 benutzt, um das NOx-Speicherungsvermögen der Lean-NOx-Falle als eine Funktion des Verhältnisses P2 zu P1 zu bestimmen. Ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung der Beziehung des NOx-Speicherungsvermögens und Sauerstoffspeicherungsvermögens ist wie folgt:

1. Entschwefeln einer gealterten Falle (nominell eine um 4.000 Meilen gealterte Falle)
2. Bestimmen des Sauerstoffspeicherungsvermögens (OX_1) der entschwefelten oder „frischen" Falle durch eines der wohlbekannten Verfahren, zum Beispiel durch Integrieren der in die Falle eintretenden Sauerstoffmenge mit Daten von Sensoren vor und hinter der Falle.
3. Bestimmen des NOx-Speicherungsvermögens (NX_1) der „frischen" Falle durch Integrieren des Massenverhältnisses des NOx, das über einen mageren Betriebszyklus hinweg in und aus der Falle strömt.
4. Verschwefeln der Falle auf verschiedene Verschwefelungsniveaus x auf der Basis der gefahrenen Meilen bei einer gegebenen Schwefelkonzentration im Kraftstoff, und Bestimmen der NOx (NX_x) und des Sauerstoffs (OX_x), die bei den verschiedenen Verschwefelungsniveaus. Gespeichert wurden.
5. Die Beziehung zwischen dem Sauerstoffspeicherungsvermögen bei jedem Verschwefelungsniveau x (OFR_x) und des NOx-Speicherungsvermögens bei jedem Verschwefelungsniveau x (NFR_x) wird wie folgt bestimmt:
a. NFR_x = NX_x/NX_1 und OFR_x = OX_x/OX_1 bewerten;
b. NFR_x versus OFR_x plotten;
c. Eine Gleichung an den Plot anpassen, um eine Beziehung zu erhalten: NFR_x = f (OFR_x)

Die in Schritt 60–64 durchgeführte Berechnung des Fallenspeicherungsvermögens wird wiederholt, bis das Fallenspeicherungsvermögen unter einen vorgegebenen Mindestwert MIN fällt, wie in Schritt 66 bestimmt, woraufhin ein Entschwefelungsvorgang durchgeführt wird, wenn der Magerverbrennungsbetrieb aktiviert ist, und die vorstehenden Schritte werden wiederholt.
Die Bestimmung des anfänglichen Sauerstoffspeicherungsvermögens von Schritt 56 und die nachfolgenden Aktualisierungen, die in Schritt 60 bestimmt werden, können von der Steuerung 14 auf jede geeignete Weise berechnet werden. Im beispielhaften System 10 wird die Messung des Sauerstoffspeicherungsvermögens von der Steuerung 14 unmittelbar nach einem Vollzyklus-Entleerungsvorgang durchgeführt, wie in 3 dargestellt.
Das heißt, während des Magerverbrennungsbetriebs unmittelbar nach einem Vollzyklus-Entleerungsvorgang bestimmt die Steuerung 14 in Schritt 70, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgasluft-Kraftstoff-Gemischs vor der Falle 36, wie vom Ausgangssignal SIGNAL0 angegeben, das von der vorderen Sauerstoffsonde 38 erzeugt wird, eine magere Stöchiometrie aufweist. Danach bestätigt die Steuerung 14 in Schritt 72, daß der Luftmassenwert AM, der für den aktuellen Lufteinlaß steht, der in die Zylinder 18 eingeleitet wird, kleiner als ein Bezugswert AMref ist, wodurch eine relativ geringe Raumgeschwindigkeit angezeigt wird, bei welcher Zeitverzögerungen, die zum Beispiel auf die Auspuff- und Kraftstoffleitungen zurückzuführen sind, abgeschwächt werden. Der Bezugsluftmassenwert AMref wird bevorzugt als ein relativer Prozentsatz des maximalen Luftmassenwerts für den Motor 12 gewählt, der seinerseits typischerweise in Form der maximalen Luftladung bei STP (normalen Druck- und Temperaturbedingungen) ausgedrückt wird. Im beispielhaften System 10 ist der Bezugsluftmassenwert AMref nicht größer als etwa zwanzig Prozent der maximalen Luftladung bei STP, und bevorzugt nicht größer als etwa fünfzehn Prozent der maximalen Luftladung bei STP.
Wenn die Steuerung 14 bestimmt, daß der aktuelle Luftmassenwert nicht größer als der Bezugsluftmassenwert AMref ist, dann bestimmt die Steuerung 14 in Schritt 74 anhand des ersten Ausgangssignals SIGNAL1, das von der NOx-Sonde 40 erzeugt wird, ob das dahinter liegende Abgas noch bei Stöchiometrie ist. Wenn ja, ist in der Falle 36 noch Sauerstoff gespeichert, und die Steuerung 14 sammelt eine Messung O2_CAP_CUR, die für das aktuelle Sauerstoffspeicherungsvermögen der Falle 36 steht, entweder mit Hilfe des Sauerstoffgehaltssignals SIGNAL0, das von der vorderen Sauerstoffsonde 38 erzeugt wird, wie in Schritt 76 von 3 gezeigt; oder, alternativ dazu, anhand der Einspritzimulsbreite, die eine Messung des Kraftstoffs darstellt, der in jeden Zylinder 18 eingespritzt wird, in Verbindung mit dem aktuellen Luftmassenwert AM. In Schritt 78 setzt die Steuerung 14 einen entsprechenden Anzeiger O2_CALC_FLG auf logisch eins, um anzuzeigen, daß eine Bestimmung der Sauerstoffspeicherung läuft.
Die Messung des aktuellen Sauerstoffspeicherungsvermögens O2_CAP_CUR wird gesammelt, bis das hintere Sauerstoffgehaltssignal SIGNAL1 von der NOx-Sonde 40 auf eine magere Stöchiometrie übergeht, wodurch angezeigt wird, daß die Falle 36 wirksam mit Sauerstoff gesättigt wurde. Wenn entweder der vordere Sauerstoffgehalt auf stöchiometrisch oder eine fette Stöchiometrie übergeht (wie in Schritt 70 bestimmt), oder der aktuelle Luftmassenwert AM den Bezugsluftmassenwert AMref übersteigt (wie in Schritt 72 bestimmt), bevor das hintere Abgas „mager wird" (wie in Schritt 74 bestimmt), werden die gesammelte Messung O2_CAP_CUR und die Bestimmungsanzeige O2_CALC_FLG beide in Schritt 80 auf null zurückgesetzt. Auf diese Weise werden in jeden gefilterten Wert des Sauerstoffspeicherungsvermögens der Falle nur fortlaufende „Sauerstoffüllungen" mit relativ niedriger Raumgeschwindigkeit aufgenommen.
Wenn die Steuerung 14 in Schritt 74 und 82 bestimmt, daß der hintere Sauerstoffgehalt nach einer geeigneten Sauerstoffüllung mit relativ niedriger Raumgeschwindigkeit „mager geworden ist", d.h., wenn die Bestimmungsanzeige O2_CALC_FLG für das Speicherungsvermögen gleich logisch eins ist, dann ermittelt die Steuerung 14 in Schritt 84 die gefilterte Messung der Sauerstoffspeicherung O2_CAP zum Beispiel anhand eines rollenden Durchschnitts der letzten k aktuellen Werte von O2_CAP_CUR.
Auch wenn die beste Art der Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben wurde, werden dem Fachmann auf dem Gebiet dieser Erfindung verschiedene andere Designs und Ausführungsformen einfallen, um die Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, in die Praxis umzusetzen.

Claims

Verfahren zur Programmierung der Entschwefelung einer NO_x-Falle einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte des: Bestimmens eines anfänglichen Sauerstoffspeicherungswerts der Falle unmittelbar nach einer Entschwefelung der Falle; Entleerens der Falle von NOx in Intervallen, um das Überschreiten des NOx Speicherungsvermögens zu verhindern; Messens eines aktuellen Sauerstoffspeicherungswerts nach jedem Entleeren der Falle durch Integrieren des Sauergehalts des Motor-Feedgases, bis der dahinter liegende Sauerstoffgehalt einen vorbestimmten Wert erreicht, der kleiner ist als der Sauerstoffgehalt des Motor-Feedgases, aber größer ist als der Sauerstoffgehalt in einem stöchiometrischen Abgas; Berechnens des NO_x-Speicherungsvermögens der Falle als eine Funktion der Beziehung zwischen dem anfänglichen und aktuellen Sauerstoffspeicherungswert; und Initialisierens einer Entschwefelung der Falle, wenn das berechnete NOx Speicherungsvermögen unter ein vorbestimmtes Mindestspeicherungsvermögen abfällt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Berechnung des Vermögens der Falle, NO_x zu speichern, auf den Magerverbrennungsbetrieb einer Brennkraftmaschine beschränkt ist, und die Sauerstoffspeicherungswerte gefilterte Werte von einer Vielzahl von ununterbrochenen Sauerstoffspeicherungsmessungen mit relativ niedriger Raumgeschwindigkeit sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beziehung zwischen dem anfänglichen und aktuellen Sauerstoffspeicherungswert dem Verhältnis des aktuellen zum anfänglichen Wert der Sauerstoffspeicherung entspricht.
System zur Programmierung der Entschwefelung einer NO_x-Falle einer Brennkraftmaschine, umfassend Mittel zum Bestimmen eines anfänglichen Sauerstoffspeicherungswerts der Falle unmittelbar nach einer Entschwefelung der Falle; Mittel zum Entleeren der Falle von NO_x in Intervallen, um das Überschreiten des NO_x-Speicherungsvermögens zu verhindern; Mittel zum Messen eines aktuellen Sauerstoffspeicherungswerts nach jedem Entleeren der Falle durch Integrieren des Sauergehalts des Motor-Feedgases, bis der dahinter liegende Sauerstoffgehalt einen vorbestimmten Wert erreicht, der kleiner ist als der Sauerstoffgehalt des Motor-Feedgases, aber größer ist als der Sauerstoffgehalt in einem stöchiometrischen Abgas; Mittel zum Berechnen des NO_x-Speicherungsvermögens der Falte als eine Funktion der Beziehung zwischen dem anfänglichen und aktuellen Sauerstoffspeicherungswert; und Mittel zum Initialisieren einer Entschwefelung der Falle, wenn das berechnete NO_x-Speicherungsvermögen unter ein vorbestimmtes Mindestspeicherungsvermögen abfällt.
System nach Anspruch 4, wobei das Mittel zur Berechnung des Vermögens der Falle, NO_x zu speichern, auf den Magerverbrennungsbetrieb einer Brennkraftmaschine beschränkt ist, und die Sauerstoffspeicherungswerte gefilterte Werte von einer Vielzahl von ununterbrochenen Sauerstoffspeicherungsmessungen mit relativ niedriger Raumgeschwindigkeit sind.
System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Beziehung zwischen dem anfänglichen und aktuellen Sauerstoffspeicherungswert dem Verhältnis des aktuellen zum anfänglichen Wert der Sauerstoffspeicherung entspricht.