EP1255917B1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG EINER NOx-KONZENTRATION EINES ABGASSTROMES EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG EINER NOx-KONZENTRATION EINES ABGASSTROMES EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE Download PDF

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EP1255917B1
EP1255917B1 EP01909650A EP01909650A EP1255917B1 EP 1255917 B1 EP1255917 B1 EP 1255917B1 EP 01909650 A EP01909650 A EP 01909650A EP 01909650 A EP01909650 A EP 01909650A EP 1255917 B1 EP1255917 B1 EP 1255917B1
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EP
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minimum
combustion engine
measurement device
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Hermann Hahn
Sören HINZE
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Volkswagen AG
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    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2474—Characteristics of sensors

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a NO x concentration of an exhaust gas stream of an internal combustion engine by means of a downstream of a NO x storage catalytic converter in an exhaust line of the internal combustion engine arranged NO x -sensitive measuring device, in particular a NO x probe.
  • NO x storage catalysts For carrying out a post-treatment of exhaust gases of at least temporarily lean-running internal combustion engines, it is known to arrange NO x storage catalysts in the exhaust duct of the internal combustion engine, which are operated alternately in NO x storage phases and regeneration phases. For maximum reduction of NO x emission, it is advantageous to control the NO x storage catalytic converter or the internal combustion engine as a function of a NO x concentration present behind the NO x storage catalytic converter. This requires an accurate detection of a current NO x concentration ahead, for which NOx sensors are used.
  • Each NO x sensor has an individual error measure, which leads to deviations of a displayed measured value from an actually present actual value of the NO x concentration.
  • These individual inaccuracies in the characteristic of the NO x sensor lead to errors in the control of the internal combustion engine, so that, for example, a NO x level of NO x storage is detected inaccurately, whereby regeneration can be turned on too late. This leads to increased NO x emissions.
  • EP 0 916 941 A discloses a method for determining a NO x concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine by means of a NO x sensor arranged downstream of a NO x storage catalytic converter in the exhaust gas line.
  • a minimum search of a signal curve of the sensor is carried out in an operating phase of the internal combustion engine immediately after a stoichiometric operation in which the NO x storage was emptied and the NO x concentration of the NO x sensor is close to zero, and the value found as a reference value adopted for the control of the NO x storage catalytic converter.
  • the invention has for its object to improve the accuracy of the determination of the NO x content of an exhaust gas.
  • the inventive method provides, in an operating phase of the internal combustion engine, in which it is known that the NO x concentration at the position of the NO x -sensitive measuring device passes through a value close to zero, a search for a low value, in particular a minimum Performing the signal curve of the measuring device to subject the found minimum on the basis of predetermined criteria of a plausibility check and, if it meets the criteria of the plausibility check, as a zero point for the calibration of the NO x -sensitive measuring device.
  • the search for the minimum is performed directly or shortly after a NO x regeneration or desulfurization of the NO x storage catalytic converter.
  • a NO x or sulfur regeneration Following a NO x or sulfur regeneration, an approximately 100% NO x absorption can be assumed with sufficient accuracy even with a severely damaged catalyst.
  • this phase is to be expected at least for a limited duration with a NO x concentration of 0 to 5 ppm downstream of the catalyst, so that obtained in this phase a minimum signal of NO x -Messß worn with a negligible error as the zero point for a. Offset correction of the NO x sensor can be adopted.
  • the search for the minimum signal values of the Measuring device at predetermined intervals or after specified exhaust or Reductant throughputs are detected.
  • Each measured signal value is included compared to a last stored minimum. If the signal value is less than that last found minimum, it is saved as a new minimum.
  • the search after the minimum becomes after expiration of a given duration or one predetermined exhaust or reducing agent flow rate ended.
  • the described Method ensures that a minimum found in such a way to an absolute minimum in the Signal waveform of the measuring device and not about a local minimum, the For example, caused by an irregularity in the sensor characteristic can be.
  • a method according to the invention provides to subject the found minimum to a plausibility check.
  • one or more criteria must be fulfilled before a minimum is assumed as the zero point for the calibration.
  • the minimum found must fall below an upper threshold.
  • falling below the upper threshold value may be required for a certain minimum duration.
  • the found minimum is located at a sufficiently large distance to a start and an end point of the minimum search. In this way, it is checked whether the "bottom" in which the minimum is actually in the window of the minimum search.
  • An extremely advantageous embodiment of the method furthermore provides that the minimum search is aborted and / or a found minimum is not taken over as the zero point for the calibration of the measuring device if predetermined boundary conditions for operating parameters are not fulfilled during the minimum search.
  • An important constraint relates to, for example, a temperature of the NO x storage analyzer that should be in a range that ensures satisfactory NO x absorption.
  • Another boundary condition requires a lean operation of the internal combustion engine and / or the presence of a lean exhaust gas in the region of the NO x storage catalytic converter and / or in the region of the measuring device. In addition, this may be required for a predetermined minimum duration.
  • NO x -Rohmassenstrom an upper and / or lower.
  • the device according to the invention provides a procedure stored in a control unit in digital form for carrying out the above-described method steps for determining the NO x concentration.
  • the control unit is integrated in an engine control unit.
  • the arrangement of an internal combustion engine 10 shown schematically in FIG. 1 has an exhaust tract 12 with an optional pre-catalyst 14 arranged therein and an NO x storage catalytic converter 16. Downstream of the NO x storage catalyst 16, an NO x sensor 18 is also disposed in the exhaust passage 12. The NO x sensor 18 outputs a measurement signal to an engine control unit 20, in which a control unit 22 is integrated. In dependence on a NO x concentration determined by the NO x sensor 18, the engine control unit 20 controls the internal combustion engine 10, for example by influencing an air-fuel mixture to be fed in.
  • Figure 2 shows a model a characteristic K of a NO x sensor 18.
  • the output signal OUT of the sensor 18, which may for example be a voltage depending on a NOx concentration shown in waste gas in the application of the NO x sensor 18 linear characteristic K is characterized by the slope S, so their sensitivity, and by the so-called offset OS, which corresponds to an output signal in the absence of NO x in the exhaust gas, for the calibration of the characteristic K of the NO x sensor 18 is how for each straight line, the knowledge of two points on the characteristic K suffice. If the zero point of the characteristic curve is known as a special case, then this can at least be used for an offset correction.
  • the output signal OUT of NO x - Sensors 18 are measured. The thus measured signal can then be set as the zero point of the sensor 18.
  • FIG. 3 shows an idealized chronological progression of a signal curve SK of an NO x sensor 18 arranged downstream of an NO x storage catalytic converter 16 during the changeover from a rich operating mode (regeneration phase R) into a lean operating mode M of the internal combustion engine 10.
  • the NO x regeneration R remains the sensor signal OUT at a relatively high level.
  • an inherent inertia of the NO x sensor 18 leads to a delay in the response of the signal curve SK, even if already present lean exhaust gas downstream of the NO x storage catalytic converter sixteenth After a subsequent steep drop, the signal curve SK passes shortly after switching to the lean mode M a minimum min, then again very slowly increase due to increasing loading of the NO x storage catalytic converter 16. A reliable prediction of the time of the minimum min is practically impossible, which is why the specification of a fixed period after switching from the regeneration mode R to the lean mode M for measuring the zero point signal of the NO x sensor 18 appears to make little sense.
  • the minimum search is terminated after a predetermined period of time after switching to the lean mode M at the time t E. Instead of a time period, it is equally possible to specify an enforced exhaust gas or reducing agent mass or a number of measuring points.
  • the minimum for calibration is only released if further boundary conditions are met. This applies, for example, to a temperature of the NO x storage catalytic converter 16 which should be within a range that guarantees a reliable injection of NO x.
  • a threshold value SW is shown whose falling below can be a prerequisite for the release of the found minimum min. It may also be required that the threshold SW must be undershot for a predetermined minimum duration.
  • the minimum min is released immediately as the zero point of the NO x sensor 18 and an offset correction of the sensor 18 is carried out.
  • the found minimum min remains valid until a new minimum is determined in a subsequent minimum search.
  • a minimum search can - after observing the described boundary conditions - be carried out after each NO x regeneration.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine mittels einer stromab eines NOx-Speicherkatalysators in einem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-empfindlichen Messeinrichtung, insbesondere eines NOx-Sensors. Es ist vorgesehen, dass in einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10), in der die NOx-Konzentration an der Position der NOx-empfindlichen Messeinrichtung (18) einen Wert nahe Null durchläuft, eine Suche nach einem Minimum (min) einer Signalkurve (SK) der Messeinrichtung (18) durchgeführt wird und das gefundene Minimum (min) als Nullpunkt für eine Kalibrierung der Messeinrichtung (18) übernommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung einer NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine mittels einer stromab eines NOx-Speicherkatalysators in einem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-empfindlichen Meßeinrichtung, insbesondere einer NOx-Sonde.
Zur Durchführung einer Nachbehandlung von Abgasen von mindestens zeitweise magerlaufenden Verbrennungskraftmaschinen ist es bekannt, NOx-Speicherkatalysatoren im Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine anzuordnen, die alternierend in NOx-Einlagerungsphasen und Regenerationsphasen betrieben werden. Für eine maximale Reduzierung einer NOx-Emission ist es vorteilhaft, den NOx-Speicherkatalysator beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von einer hinter dem NOx-Speicherkatalysator vorliegenden NOx-Konzentration zu steuem. Dies setzt eine exakte Erfassung einer aktuellen NOx-Konzentration voraus, wofür NOx-Sensoren eingesetzt werden.
Jeder NOx-Sensor weist ein individuelles Fehlermaß auf, das zu Abweichungen eines angezeigten Meßwertes von einem tatsächlich vorliegenden IST-Wert der NOx-Konzentration führt. Diese individuellen Ungenauigkeiten in der Kennlinie des NOx-Sensors führen zu Fehlern in der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine, so daß beispielsweise ein NOx-Beladungsgrad des NOx-Speichers ungenau erkannt wird, wodurch eine Regeneration zu spät eingeschaltet werden kann. Dies führt zu erhöhten NOx-Emissionen.
Aus EP 0 916 941 A ist ein Verfahren zur Bestimmung einer NOx-Konzentration im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine mittels eines stromab eines NOx-Speicherkatalysators im Abgasstrang abgeordneten NOx-Sensors bekannt. Dabei wird in einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine unmittelbar nach einem stöchiometrischen Betrieb, bei dem der NOx-Speicherkatalysator entleert wurde und die NOx-Konzentration des NOx-Sensors nahe Null ist, eine Minimumsuche einer Signalkurve des Sensors durchgeführt und der gefundene Wert als Referenzwert für die Steuerung des NOx-Speicherkatalysators übernommen. Für den Fall eines zu hoch bestimmten Wertes wird vorgeschlagen, eine Dauer der Magerphase zu beschränken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Bestimmung des NOx-Gehaltes eines Abgases zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, in einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine, in der bekannt ist, daß die NOx-Konzentration an der Position der NOx-empfindlichen Meßeinrichtung einen Wert nahe Null durchläuft, eine Suche nach einem niedrigen Wert, insbesondere einem Minimum, einer Signalkurve der Meßeinrichtung durchzuführen, das gefundene Minimum anhand vorgegebener Kriterien einer Plausibilitätsprüfung zu unterziehen und, wenn es den Kriterien der Plausibilitätsprüfung entspricht, als Nullpunkt für die Kalibrierung der NOx-empfindlichen Meßeinrichtung zu übernehmen.
Nach einer sehr bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Suche nach dem Minimum direkt oder kurz nach einer NOx-Regeneration oder einer Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators durchgeführt. Im Anschluß einer NOx- oder Schwefelregeneration kann selbst bei einem stark geschädigten Katalysator mit hinreichender Genauigkeit von einer annähernd 100%igen NOx-Absorption ausgegangen werden. In dieser Phase ist zumindest für eine begrenzte Dauer mit einer NOx-Konzentration von 0 bis 5 ppm hinter dem Katalysator zu rechnen, so daß ein in dieser Phase erhaltenes minimales Signal der NOx-Meßeinrichtung mit einem vernachlässigbaren Fehler als Nullpunkt für eine. Offset-Korrektur des NOx-Sensors übernommen werden kann.
Es ist ferner bevorzugt, daß für die Suche nach dem Minimum Signalwerte der Meßeinrichtung in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen Abgas- oder Reduktionsmitteldurchsätzen erfaßt werden. Dabei wird jeder gemessene Signalwert mit einem zuletzt gespeicherten Minimum verglichen. Ist der Signalwert kleiner als das zuletzt gefundene Minimum, so wird er als ein neues Minimum gespeichert. Die Suche nach dem Minimum wird nach Ablauf einer vorgegebenen Dauer oder eines vorgegebenen Abgas- oder Reduktionsmitteldurchsatzes beendet. Das geschilderte Verfahren stellt sicher, daß ein so gefundenes Minimum einem absoluten Minimum im Signalverlauf der Meßeinrichtung entspricht und nicht etwa einem lokalen Minimum, das beispielsweise durch eine Unregelmäßigkeit in der Sensorkennlinie hervorgerufen werden kann.
Da eine mögliche Fehlkalibrierung der NOx-empfindlichen Meßeinrichtung dramatische Folgen auf die Steuerung von Speicherkatalysator und Verbrennungskraftmaschine haben kann, sind strenge Anforderungen an die Sicherheit eines gefundenen Minimums zu stellen. Daher sieht eine das erfindungsgemäße Verfahrens vor, das gefundene Minimum einer Plausibilitätskontrolle zu unterziehen. Hierfür sind ein oder mehrere Kriterien zu erfüllen, ehe ein Minimum als Nullpunkt für die Kalibrierung übernommen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird beispielsweise gefordert, daß das gefundene Minimum einen oberen Schwellenwert unterschreiten muß. Femer kann das Unterschreiten des oberen Schwellenwertes für eine gewisse Mindestdauer gefordert sein. Als weiteres Kriterium kann vorgegeben sein, daß das gefundene Minimum sich in einem hinreichend großen Abstand zu einem Anfangs- und einem Endpunkt der Minimumsuche befindet. Auf diese Weise wird überprüft, ob die "Talsohle", in welcher das Minimum liegt, wirklich in dem Zeitfenster der Minimumsuche liegt.
Es kann femer vorteilhaft sein, den Signalverlauf vor seiner Auswertung zu glätten, indem beispielsweise benachbarte Meßpunkte gemittelt werden. Weitere mathematische Verfahren zur Kurvenglättung ("Smoothing") sind bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden.
Eine äußerst vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht femer vor, daß die Minimumsuche abgebrochen und/oder ein gefundenes Minimum nicht als Nullpunkt für die Kalibrierung der Meßeinrichtung übernommen wird, wenn während der Minimumsuche vorgegebene Randbedingungen für Betriebsparameter nicht erfüllt sind. Eine wichtige Randbedingung betrifft etwa eine Temperatur des NOx-Speicherkätalysators, die in einem Bereich liegen sollte, der eine zufriedenstellende NOx-Absorption gewährleistet. Eine andere Randbedingung fordert einen Magerbetrieb der Verbrennungskraftmaschine und/oder das Vorliegen eines mageren Abgases im Bereich des NOx-Speicherkatalysators und/oder im Bereich der Meßeinrichtung. Zusätzlich kann dies über eine vorgegebene Mindestdauer gefordert werden. Ferner kann vorausgesetzt werden, daß sich die Verbrennungskraftmaschine nicht in einer Schubabschaltungsphase und/oder nicht in einem Leerlauf und/oder nicht in einem stark instationären Betriebsmodus während der Minimumsuche befindet. Außerdem kann ein zufriedenstellendes NOx-Speicherverhalten eines NOx- Speicherkatalysators gefordert werden, welches beispielsweise durch ein Diagnoseverfahren ermittelt wird. Auch kann für einen von der Verbrennungskraftmaschine emittierten NOx-Rohmassenstrom eine obere und/oder untere Grenze vorgegeben werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht in einer Steuereinheit gespeicherte Prozedur in digitaler Form zur Ausführung der oben beschriebenen der Verfahrensschritte zur Bestimmung der NOx-Konzentration vor. Bevorzugterweise ist die Steuereinheit in ein Motorsteuergerät integriert.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung eines Abgaskanals einer Verbrennungskraftmaschine;
Figur 2
eine Darstellung einer Sensorkennlinie eines NOx-Sensors und
Figur 3
ein Sensorsignal in Abhängigkeit der Zeit während des Umschaltens zwischen Regeneration und Magerbetrieb.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Anordnung einer Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Abgastrakt 12 mit einem hierin angeordneten optionalen Vorkatalysator 14 und einen NOx-Speicherkatalysator 16 auf. Stromab des NOx-Speicherkatalysators 16 ist außerdem ein NOx-Sensor 18 in dem Abgaskanal 12 angeordnet. Der NOx-Sensor 18 gibt ein Meßsignal an ein Motorsteuergerät 20 weiter, in welchem eine Steuereinheit 22 integriert ist. In Abhängigkeit einer von dem NOx-Sensor 18 ermittelten NOx-Konzentration steuert das Motorsteuergerät 20 die Verbrennungskraftmaschine 10, indem es beispielsweise Einfluß auf ein einzuspeisendes Luft-Kraftstoff-Gemisch nimmt.
Figur 2 zeigt modellhaft eine Kennlinie K eines NOx-Sensors 18. Es ist hier das Ausgabesignal OUT des Sensors 18, das beispielsweise eine Spannung sein kann, in Abhängigkeit einer NOx-Konzentration im Abgas dargestellt Die im Anwendungsbereich des NOx-Sensors 18 linear verlaufende Kennlinie K wird durch die Steigung S, also ihrer Empfindlichkeit, sowie durch den sogenannten Offset OS, der einem ausgegebenen Signal in Abwesenheit von NOx im Abgas entspricht, charakterisiert Für die Kalibrierung der Kennlinie K des NOx-Sensors 18 ist, wie für jede Gerade, die Kenntnis zweier Punkte auf der Kennlinie K hinreichend. Ist als ein Spezialfall der Nullpunkt der Kennlinie bekannt, so kann dieser immerhin zu einer Offset-Korrektur herangezogen werden. Um das Nullpunkt-Signal des NOx-Sensors 18 zu erfassen, muß dieses in einer Situation, in welcher die NOx-Konzentration an der Position des Sensors 18 als annähernd Null bekannt ist oder angenommen werden kann, das Ausgabesignal OUT des NOx-Sensors 18 gemessen werden. Das so gemessene Signal kann dann als Nullpunkt des Sensors 18 festgelegt werden.
Eine Betriebssituation, in der mit hinreichend großer Wahrscheinlichkeit von einer NOx-Konzentration hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 als nahe Null ausgegangen werden kann, ist kurz nach einer Regeneration, insbesondere einer NOx-Regeneration, des NOx-Spei-cherkatalysators 16 gegeben.
Figur 3 zeigt einen idealisierten zeitlichen Verlauf einer Signalkurve SK eines stromab eines NOx-Speicherkatalysators 16 angeordneten NOx-Sensors 18 während des Wechsels von einem fetten Betriebsmodus (Regenerationsphase R) in einen mageren Betriebsmodus M der Verbrennungskraftmaschine 10. Während der NOx-Regeneration R verharrt das Sensorsignal OUT auf einem relativ hohen Niveau. Dies ist zum einen auf eine unvollständige Reduktion von desorbierten Stickoxiden NOx zurückzuführen und andererseits auf eine Entstehung von Ammoniak NH3 während der Regeneration R, auf welches der NOx-Sensor 18 ebenfalls anspricht Für eine kurze Weile nach Beendigung der Regeneration R und Umschalten der Verbrennungskraftmaschine 10 in einen Magermodus M zu einem Zeitpunkt tA bleibt das Signal OUT in Abhängigkeit von einem Totvolumen des Abgaskanals sowie von einer Raumgeschwindigkeit des Abgases zunächst noch auf diesem relativ hohen Niveau. Zusätzlich führt eine inhärente Trägheit des NOx-Sensors 18 zu einer Verzögerung der Antwort der Signalkurve SK, selbst wenn bereits mageres Abgas hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 vorliegt. Nach einem dann folgenden steilen Abfall durchläuft die Signalkurve SK kurz nach dem Umschalten in den Magermodus M ein Minimum min, um dann wieder sehr langsam infolge einer zunehmenden Beladung des NOx-Speicherkatalysators 16 anzusteigen. Eine zuverlässige Voraussage des Zeitpunktes des Minimums min ist praktisch nicht möglich, weshalb die Vorgabe einer festen Zeitspanne nach Umschaltung aus dem Regenerationsmodus R in den Magermodus M zur Messung des Nullpunktsignals des NOx-Sensors 18 als wenig sinnvoll erscheint. Aus diesem Grund ist entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen, den Verlauf der Signalkurve SK über eine längere Betriebsphase nach Beendigung der Regeneration R zu beobachten und das globale Minimum min in dieser Phase zu ermitteln. Dies geschieht vorzugsweise, indem in dem vorgegebenen Zeitfenster Meßsignale erfaßt und sukzessiv miteinander verglichen werden. Unterschreitet ein aktuelles Meßsignal ein vorläufiges Minimum, so wird das aktuelle Signal als neues Minimum gemerkt Auf diese Weise bleiben sogenannte Ausreißer oder scharfe Spannungsspitzen unberücksichtigt, die zu lokalen Minima führen können. Somit sind auch Signalkurven SK, die einem weniger idealen Verlauf entsprechen als dem dargestellten, der Auswertung zugänglich. Das geschilderte Verfahren ermöglicht also auch, bei einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis, das heißt bei einem hohem Grundrauschen, und bei Unregelmäßigkeiten in der Kennlinie K, wie es insbesondere bei gealterten NOx-Sensoren 18 beobachtet wird, eine zuverlässige Detektion des Minimums min.
Die Minimumsuche wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach Umschaltung in den Magermodus M zum Zeitpunkt tE beendet. Statt einer Zeitspanne kann ebensogut eine durchgesetzte Abgas- oder Reduktionsmittelmasse oder eine Anzahl von Meßpunkten vorgegeben werden.
Wie bereits oben erläutert, ist weiterhin vorgesehen, daß das Minimum zur Kalibrierung nur dann freigegeben wird, wenn weitere Randbedingungen erfüllt sind. Dies betrifft beispielsweise eine Temperatur des NOx-Speicherkatalysator 16, die in einem Bereich liegen sollte, der eine zuverlässige Einspeicherung von NOx garantiert Als zusätzliche Maßnahme zur Validierung eines gefundenen Minimums min ist es vorteilhaft, das gefundene Minimum min anhand vorgegebener Kriterien zu überprüfen. So ist in Figur 3 beispielhaft ein Schwellenwert SW dargestellt, dessen Unterschreitung Voraussetzung für die Freigabe des gefundenen Minimums min sein kann. Es kann ferner gefordert werden, daß die Schwelle SW für eine vorgegebene Mindestdauer unterschritten werden muß.
Sind während der gesamten Minimumsuche die vorgegebenen Randbedingungen erfüllt und entspricht das gefundene globale Minimum min den aufgestellten Kriterien, so wird das Minimum min unmittelbar als Nullpunkt des NOx-Sensors 18 freigegeben und eine Offset-Korrektur des Sensors 18 durchgeführt. Das gefundene Minimum min behält solange seine Gültigkeit, bis ein neues Minimum in einer nachfolgenden Minimumsuche ermittelt wird. Eine Minimumsuche kann - unter Einhaltung der beschriebenen Randbedingungen - nach jeder NOx-Regeneration durchgeführt werden.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine (10) mittels einer stromab eines NOx-Speicherkatalysators (16) in einem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten NOx-empfindlichen Meßeinrichtung (18), insbesondere eines NOx-Sensors, wobei in einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10), in der die NOx-Konzentration an der Position der NOx-empfindlichen Meßeinrichtung (18) einen Wert nahe Null erreicht, eine Suche nach einem niedrigen Wert, insbesondere einem Minimum (min), einer Signalkurve (SK) der Meßeinrichtung (18) durchgeführt wird und der gefundene Wert (min) als Bezugspunkt, insbesondere Nullpunkt, für eine Kalibrierung der Meßeinrichtung (18) übernommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gefundene Minimum (min) anhand vorgegebener Kriterien einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird und, wenn es den Kriterien der Plausibilitätsprüfung entspricht, als Bezugspunkt für die Kalibrierung der NOx-empfindlichen Meßeinrichtung (18) übernommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suche nach dem Minimum (min) direkt oder kurz nach einer NOx-Regeneration oder einer Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators (16) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suche nach dem Minimum (min) die Schritte umfaßt
    (a) Erfassung von Signalwerten der Meßeinrichtung (18) in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen Abgas- oder Reduktionsmitteldurchsätzen,
    (b) Vergleich eines Signalwertes mit einem zuletzt gespeicherten Minimum (min),
    (c) Abspeichern des Signalwertes als neues Minimum (min), wenn dieses kleiner ist als das zuletzt gefundene Minimum (min), und
    (d) Beendigung der Suche nach Ablauf einer vorgegebenen Dauer oder eines vorgegebenen Abgas- oder Reduktionsmitteldurchsatzes.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kriterium für das gefundene Minimum (min) ein Unterschreiten eines oberen Schwellenwertes (SW) ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kriterium für das gefundene Minimum (min) ein Unterschreiten eines oberen Schwellenwertes (SW) über eine Mindestdauer ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kriterium für das gefundene Minimum (min) ein hinreichender Abstand des Minimums (min) zu einem Anfangspunkt und einem Endpunkt der Minimumsuche ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverlauf vor seiner Auswertung geglättet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimumsuche abgebrochen und/oder ein gefundenes Minimum nicht als Nullpunkt für die Kalibrierung der Meßeinrichtung (18) übernommen wird, wenn während der Minimumsuche vorgegebene Randbedingungen für Betriebsparameter nicht erfüllt sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Randbedingung ein vorgegebener Temperaturbereich des NOx-Speicherkatalysators (16) ist, der eine hinreichende NOx-Absorption gewährleistet.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Randbedingung ein Magerbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (10) und/oder ein mageres Abgas im Bereich des NOx-Speicherkatalysators (16) und/oder im Bereich der Meßeinrichtung (18) ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Randbedingung kein Vorliegen einer Schubabschaltungsphase und/oder eines Leerlaufs und/oder eines stark instationären Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine (10) während der Nullpunktssuche ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Randbedingung ein zufriedenstellendes NOx-Speicherverhalten des NOx-Speicherkatalysators (16), beispielsweise laut eines Diagnoseverfahrens, ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Randbedingung ein vorgegebener Bereich eines NOx-Rohmassenstroms ist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullpunktssuche nach jeder NOx-Regeneration oder Entschwefelung durchgeführt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gefundene Minimum (min) unmittelbar nach seiner Validierung als Nullpunkt für die Kalibrierung der Meßeinrichtung (18) freigegeben wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gefundene Minimum (min) solange seine Gültigkeit behält, bis ein neues Minimum (min) ermittelt wurde.
  17. Vorrichtung zur Bestimmung einer NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine (10), umfassend eine stromab eines NOx-Speicherkatalysators (16) in einem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordnete NOx-empfindliche Meßeinrichtung (18), insbesondere einen NOx-Sensor, sowie eine in einer Steuereinheit (22) abgespeicherte Prozedur in digitaler Form zur Ausführung der Verfahrensschritte:
    (a) Erfassen einer Signalkurve (SK) eines, von der NOx-Konzentration abhängigen Ausgabesignals der Meßeinrichtung (18) während einer vorgegebenen Dauer oder eines vorgegebenen Abgas- oder Reduktionsmitteldurchsatzes in einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10), in der die NOx-Konzentration an der Position der NOx-empfindlichen Meßeinrichtung (18) einen Wert nahe Null durchläuft;
    (b) Bestimmen eines niedrigen Wertes, insbesondere eines Minimums (min), der Signalkurve (SK);
    (c) Durchführen einer Plausibilitätsprüfung des gefundenen Minimums (min) anhand vorgegebener Kriterien und
    (d) Übernahme des gefundenen und durch die Plausibilitätsprüfung validierten Wertes (min) als Bezugspunkt, insbesondere als Nullpunkt, für eine Kalibrierung der Meßeinrichtung (18).
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) in ein Motorsteuergerät (20) integriert ist.
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