WO2005066468A2 - Verfahren zur regeneration eines stickoxid-speicherkatalysators - Google Patents

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WO2005066468A2
WO2005066468A2 PCT/EP2004/013604 EP2004013604W WO2005066468A2 WO 2005066468 A2 WO2005066468 A2 WO 2005066468A2 EP 2004013604 W EP2004013604 W EP 2004013604W WO 2005066468 A2 WO2005066468 A2 WO 2005066468A2
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exhaust gas
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Jens Franz
Uwe Hofmann
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Daimlerchrysler Ag
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    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry

Definitions

  • the invention relates to a method for the regeneration of a nitrogen oxide storage catalytic converter arranged in an exhaust gas line of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
  • the published patent application DE 101 13 947 AI describes a method for the regeneration of a nitrogen oxide storage catalytic converter arranged in an exhaust pipe of an internal combustion engine.
  • Nitrogen oxide storage catalytic converters are used in particular in motor vehicles which have an internal combustion engine which can be operated with an air / fuel mixture which changes between lean and rich.
  • the barium carbonate present in the catalyst material of the nitrogen oxide storage catalyst for example, extracts nitrogen oxide (NOx) from the oxidizing exhaust gas to form solid barium nitrate. Due to the associated material depletion, regeneration of the NOx storage catalytic converter is necessary from time to time.
  • nitrate regeneration takes place in that the internal combustion engine is operated with a rich air-fuel mixture for a certain time.
  • the unstable barium nitrate in the resulting reducing agent-containing exhaust gas decomposes again with the regression of barium carbonate and with the release of NOx.
  • the latter is caused by the reducing agents (H 2 , CO and HC) on the noble metal component applied to the NOx storage catalytic converter is mainly reduced to harmless nitrogen (N 2 ).
  • the regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter is triggered when a predefinable threshold value for the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is exceeded on the output side of the nitrogen oxide storage catalytic converter.
  • the regeneration comprises a first phase in which the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is greased comparatively strongly and a second regeneration phase following the first regeneration phase in which the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is greased comparatively little.
  • breakthrough of harmful reducing agents should be avoided for emission reasons.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for the most efficient and effective regeneration of a nitrogen oxide storage catalytic converter. This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1.
  • a first regeneration mode is set with a constant air ratio ⁇ M of the air-fuel mixture burned in the internal combustion engine.
  • a second regeneration mode with a variable value for the air ratio ⁇ M is set according to the invention.
  • the change over time d ⁇ M / dt of the air ratio ⁇ M is set as a function of the mass flow of the exhaust gas flowing through the nitrogen oxide storage catalytic converter or as a function of an internal combustion engine operating variable linked to the exhaust gas mass flow.
  • the air ratio also referred to as the lambda value
  • the air ratio is understood here to mean, as usual, the stoichiometry ratio of the oxygen content and the fuel or reducing component content in the air / fuel mixture supplied to the internal combustion engine or in the exhaust gas.
  • the designation ⁇ M is chosen for the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine.
  • a lambda value of ⁇ M 1,0 1.0, ie a stoichiometric or reducing air-fuel mixture is preferably set for the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine.
  • the dependence of the temporal change d ⁇ M / dt of the air ratio ⁇ M on the mass flow of the exhaust gas flowing through the nitrogen oxide storage catalytic converter or on an internal combustion engine linked to the exhaust gas mass flow is preferably Operating size selected so that the nitrogen oxide storage catalyst in the second regeneration mode with a comparatively small exhaust gas mass flow, an exhaust gas with a time-increasing reducing agent content and with a higher exhaust gas mass flow, an exhaust gas with a time-decreasing reducing agent content is supplied.
  • the dependency is also preferably selected such that a lambda value that gradually rises in the course of the second regeneration phase under normal driving conditions of the corresponding motor vehicle. This takes into account the fact that as the regeneration progresses, the need for reducing agents gradually decreases.
  • the first regeneration mode is ended after a predeterminable first time period.
  • the time period for maintaining the first regeneration mode (first regeneration phase) is also dependent on the volume of the nitrogen oxide storage catalytic converter and is preferably selected to be comparatively short, for example approximately one second.
  • the time period and the lambda value of the first phase of the regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter if the latter has still stored a comparatively large amount of nitrogen oxides or oxygen, are preferably selected such that they are avoided a reducing agent slip, a large part of the stored nitrogen oxides or the stored oxygen is already reduced.
  • the choice of predeterminable and preferably permanently applied values for the duration and the air ratio in the first regeneration phase takes into account the fact that after the lean storage phase has ended, a minimum amount of nitrogen oxides is stored in the nitrogen oxide storage catalytic converter.
  • the second regeneration mode is ended after a predeterminable second time period.
  • the second period of time is preferably applied in a fixed manner and selected such that, taking into account the storage capacity of the nitrogen oxide storage catalytic converter, the majority of the stored nitrogen oxides is reduced when this regeneration phase ends.
  • the change over time d ⁇ M / dt of the air ratio ⁇ M as a function of the exhaust gas mass flow or as a function of an internal combustion engine operating quantity linked to the exhaust gas mass flow and as a function of the measured value is an output side of the nitrogen oxide storage catalytic converter in the exhaust pipe arranged lambda probe set.
  • a lambda probe is understood to mean a sensor which delivers a signal which is dependent on the lambda value of the exhaust gas.
  • a NOx sensor preferably with lambda functionality, can also be used.
  • the additional consideration of the lambda value of the exhaust gas on the output side of the nitrogen oxide storage catalytic converter enables the progress of the regeneration to be recorded particularly reliably and can be taken into account by the corresponding adjustment of the air ratio of the internal combustion engine.
  • An over-supply of the nitrogen oxide storage catalytic converter with reducing agents and an associated slipping of reducing agents can thus be avoided. This is especially important towards the end of regeneration, if only Small amounts of nitrogen oxide are still stored in the nitrogen oxide storage catalytic converter.
  • the third regeneration mode can be set instead of the second regeneration mode; however, according to a further embodiment of the invention, the third regeneration mode is preferably set immediately after the second regeneration mode has ended.
  • the setting of the air ratio ⁇ M is limited to a range of values with a predeterminable lower limit value ⁇ ⁇ n and a predeterminable upper limit value ⁇ max .
  • a predeterminable lower limit value ⁇ ⁇ n and a predeterminable upper limit value ⁇ max are provided.
  • the lower limit value ⁇ m i n up by an increase of the exhaust gas mass flow again an increase of the air ratio is initiated upon reaching the air is kept on the number of lower limit.
  • the upper limit value ⁇ max for the air ratio is kept at this limit value until a decrease in the air ratio is initiated again by a decrease in the exhaust gas mass flow.
  • the triggering threshold value for triggering the regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter is specified and / or the change over time d ⁇ M / dt in the air ratio ⁇ M is set.
  • the aging factor representing the aging is preferably determined from the current nitrogen oxide storage capacity of the nitrogen oxide storage catalyst and comparison with the nitrogen oxide storage capacity of the nitrogen oxide storage catalyst derived from unaged condition.
  • the current nitrogen oxide storage capacity can be determined, for example, by measuring the nitrogen oxide slip during the lean storage phase and comparing it with the raw nitrogen oxide emission of the internal combustion engine.
  • the trigger threshold value By adapting the trigger threshold value to the aging state of the nitrogen oxide storage catalytic converter, a reaction to an aging-related decrease in the nitrogen oxide storage capacity can be reacted to.
  • the triggering threshold value is preferably lowered with increasing aging of the nitrogen oxide storage catalytic converter. This means that the regeneration takes place at shorter intervals, which takes into account the lower storage capacity.
  • the age-dependent setting of the temporal change d ⁇ M / dt in the air ratio ⁇ M in the second or third regeneration phase can react to the reduced amount of stored nitrogen oxides due to aging and the regeneration can be adjusted accordingly.
  • a greater change in the air ratio ⁇ M is preferably provided for a specific exhaust gas mass flow, so that the duration of the regeneration is shortened.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust pipe, in which a nitrogen oxide storage catalyst is arranged and 2 shows a diagram to illustrate a typical course of the regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter
  • the internal combustion engine 1 shows a schematic basic illustration of an internal combustion engine 1 with an intake air line 2, an exhaust gas line 3 with a nitrogen oxide storage catalytic converter 4 arranged therein and an electronic engine control unit 7.
  • the internal combustion engine 1 is designed here as an example as a four-cylinder, lean-burn gasoline engine.
  • a first exhaust gas measuring probe 5 and a second exhaust gas measuring probe 6 are arranged upstream and downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4, the signal lines 8 of which lead to the engine control unit 7.
  • the engine control unit 7 is also connected to the engine 1 by a signal line 9 for setting and detecting the engine operating parameters.
  • Other devices for controlling engine operation such as injectors, fuel supply, exhaust gas recirculation, intake air control and the like are not shown for reasons of clarity.
  • connections of the control unit 7 to sensors for detecting further operating variables such as engine speed, current driving speed of the associated motor vehicle, engaged driving position and the like.
  • the control unit 7 has the usual possibilities for detecting and possibly influencing the operating state of the engine 1 and the associated motor vehicle.
  • further exhaust gas purification components such as, for example, a starting catalytic converter which is preferably arranged upstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 and is designed as an oxidation catalytic converter.
  • the exhaust gas measuring probes 5, 6 are preferably so-called lambda probes for detecting the air ratio of the exhaust gas, hereinafter referred to as exhaust gas lambda ⁇ A , on the corresponding one Place executed in the exhaust pipe 3.
  • the first exhaust gas measuring probe 5 is preferably used to regulate the air ratio ⁇ M of the air / fuel mixture supplied to the engine. It is advantageous to arrange the first exhaust gas measuring probe upstream of the first exhaust gas catalytic converter provided in the exhaust gas line 3, as seen in the flow direction.
  • the system switches to the regeneration mode, which comprises three successive regeneration phases 11, 12, 13, in which three different regeneration modes are set.
  • the third regeneration phase 13 ends, the system switches back to a further lean storage phase 14.
  • the regeneration of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 is preferably triggered by the engine control unit 7 when a threshold value for the nitrogen oxide concentration detected on the outlet side of the nitrogen oxide storage catalytic converter is reached.
  • the nitrogen oxide concentration can also be assessed with the current exhaust gas mass flow mAbgas, so that the nitrogen oxide mass flow on the output side of the nitrogen oxide Storage catalyst 4 is obtained, and the regeneration is triggered when a corresponding threshold value for the nitrogen oxide mass flow is reached.
  • This first time period is preferably programmed into the engine control unit 7 and is approximately one second. However, provision can also be made to adapt the first time period adaptively to the storage capacity or to the aging of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 and, if necessary, to change it, preferably to shorten it. This will be discussed in more detail below.
  • the second regeneration stage 12 After the first period for the first regeneration stage 11 is passed into the second regeneration stage 12 and changing the air ratio ⁇ M in dependence on the exhaust gas mass flow m ⁇ ga s in a second regeneration mode. For this purpose, it is provided to set the change over time d ⁇ M / dt in the air ratio ⁇ M as a function of the mass flow ⁇ i exhaust gas of the exhaust gas flowing through the nitrogen oxide storage catalytic converter 4.
  • an internal combustion engine operating variable such as, for example, the engine speed and / or the engine load, which is linked to the exhaust gas mass flow m A g gas, can also be used.
  • the temporal change d ⁇ M / dt of the air ratio ⁇ M is preferably set in accordance with a map stored in the engine control unit 7 as a function of the exhaust gas mass flow m A bga s . It can however, a functional dependency stored in the engine control unit 7 can also be used for setting the temporal change d ⁇ M / dt of the air ratio ⁇ M. 3 shows a linear dependency in diagram form as an example.
  • an exhaust gas mass flow m Ab gs in time segment 16 in which a constant air number ⁇ M is set according to the dependence shown in FIG. 3.
  • the query block 22 queries whether the air ratio ⁇ M is greater than a predeterminable lower limit value ⁇ m i n . If this is not the case, a constant air ratio ⁇ M is set with function block 23. If the air ratio ⁇ M is greater than a predeterminable lower limit value ⁇ m i n / then it is proceeded to query block 24 and queried whether the air ratio ⁇ M is less than a predeterminable upper limit value ⁇ max .
  • d ⁇ M / dt f (mA exhaust gas) on the exhaust gas mass flow mA gas /
  • the second regeneration phase 12 is preferably ended after a second time period programmed in the engine control unit and the continuous running through of the flow chart according to FIG. 4 is terminated.
  • provision can also be made to adapt the second time period adaptively to the storage capacity or to the aging of the nitrogen oxide storage catalytic converter and, if necessary, to change it, preferably to shorten it.
  • the third regeneration phase 13 passed.
  • a third regeneration mode for setting the air ratio ⁇ M in addition to the exhaust gas mass flow m A g as, the air ratio ⁇ A of the exhaust gas detected on the output side of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 or the output signal of the second exhaust gas measuring probe 6 related to this is taken into account.
  • the air ratio ⁇ M is further "raised” in accordance with the regeneration section identified by reference numeral 20 in FIG. 2. If the upper limit value ⁇ max is reached, the air ratio ⁇ M remains at this upper limit value, unless a very sharp decrease in the exhaust gas mass flow causes the air ratio ⁇ M to decrease. This persistence of the air ratio ⁇ M corresponds to the regeneration section provided with the reference symbol 21 in FIG. 2.
  • the regeneration can also be terminated on the basis of a computing model stored in the engine control unit 7.
  • the regeneration is ended in this case when the total amount of reducing agent entered in the nitrogen oxide storage catalytic converter exceeds the amount of reducing agent required to reduce the amount of nitrogen oxide stored at the beginning of the regeneration. It is particularly advantageous to end the regeneration when one of the two criteria mentioned occurs. In this context, it is advantageous to correct or adapt the stored computing model for reducing agent accounting with the aid of the measured value supplied by the exhaust gas measuring probe 6 in the sense of the best possible match.
  • the described inventive procedure for the regeneration of a nitrogen oxide storage catalytic converter 4 can be adapted in an advantageous manner to an aging of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 which increases over time.
  • Such aging can occur, for example, due to increasing sulfur poisoning over time due to the sulfur present in the fuel.
  • sulfur is stored in the form of sulfates in the nitrogen oxide storage catalytic converter 4, which reduces its storage capacity for nitrogen oxides.
  • aging with a corresponding decrease in the nitrogen oxide storage capacity can also be caused by thermal overload.
  • it is therefore provided that its nitrogen oxide storage capacity is determined continuously or from time to time.
  • the nitrogen oxide slip emerging from the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 can be determined, for example, by means of the exhaust gas measuring probe 6 and compared with the nitrogen oxide input.
  • the latter can be made available on the basis of a nitrogen oxide emission map of the engine 1 stored in the engine control unit 7. It is provided according to the invention to form an aging factor from the decrease in nitrogen oxide storage capacity of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 compared to the new state and to adapt the regeneration or the lean-rich alternating operation of the engine 1 to the aging state of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 on the basis of this aging factor ,
  • the threshold value for triggering the regeneration for the nitrogen oxide concentration detected on the output side of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 or the threshold value for the integral nitrogen oxide slip in the lean storage phase is advantageous to reduce the threshold value for triggering the regeneration for the nitrogen oxide concentration detected on the output side of the nitrogen oxide storage catalytic converter 4 or the threshold value for the integral nitrogen oxide slip in the lean storage phase as a function of the aging factor.
  • This can be done proportionally in accordance with a predefined suitable functional dependency.
  • it is advantageous to take into account the changed entry d ⁇ M / dt k ' 2 * f (mA b gas) in the function block 25 when carrying out a process for the second regeneration phase 12, which corresponds to the flow diagram shown in FIG. 4.
  • Values for the aging factor or the second correction factor k 2 can be determined by preliminary tests with differently aged storage catalytic converters and stored in the engine control unit 7.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Regeneration eines in einer Abgasleitung (3) einer Brennkraftmaschine (1) angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysators (4) vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird bei Überschreiten eines vorgebbaren Auslöseschwellenwertes für die Stickoxidkonzentration im Abgas ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators (4) in einer ersten Regenerationsphase (11) für die Luftzahl λM des der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Luft-­Kraftstoffgemisches ein konstanter Wert eingestellt. An die erste Regenerationsphase (11) schliesst sich eine zweite Regenerationsphase (12) an. Erfindungsgemäss wird in der zweiten Regenerationsphase (12) die zeitliche Änderung d λM/dt der Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Massenstrom des durch den Stickoxid-Speicherkatalysator (4) strömenden Abgases oder in Abhängigkeit von einer mit dem Abgasmassenstrom verknüpften Brennkraftmaschinenbetriebsgrösse eingestellt.

Description

Verfahren zur Regeneration eines Stickoxid- Speicherkatalysators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysators mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
In der Offenlegungsschrift DE 101 13 947 AI ist ein Verfahren zur Regeneration eines in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysators beschrieben. Stickoxid-Speicherkatalysatoren werden insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die eine Brennkraftmaschine aufweisen, die mit einem zwischen mager und fett wechselnden Luft-Kraftstoffgemisch betrieben werden kann. Bei einem Betrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoffgemisch entzieht das im Katalysatormaterial des Stickoxid-Speicherkatalysators beispielsweise vorhandene Barium-Carbonat dem dann oxidierenden Abgas Stickoxid (NOx) unter Bildung von festem Barium-Nitrat . Aufgrund der damit verbundenen Materialerschöpfung wird von Zeit zu Zeit eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators notwendig. Die sogenannte Nitrat-Regeneration geschieht dadurch, dass die Brennkraftmaschine für eine gewisse Zeit mit einem fetten Luft-Kraftstoffgemisch betrieben wird. Das in dem resultierenden reduktionsmittelhaltigen Abgas instabile Barium-Nitrat zersetzt sich hierbei wieder unter Rückbildung von Barium- Carbonat und unter Freisetzung von NOx. Letzteres wird von den dann im Abgas vorhandenen Reduktionsmitteln (H2, CO und HC) an der auf dem NOx-Speicherkatalysator aufgebrachten Edelmetallkomponente überwiegend zu unschädlichem Stickstoff (N2) reduziert.
Bei dem in der in der Offenlegungsschrift DE 101 13 947 AI beschriebenen Verfahren zur Regeneration eines Stickoxid- Speicherkatalysators wird bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellenwertes für die Stickoxidkonzentration im Abgas ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators die Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators ausgelöst. Die Regeneration umfasst dabei eine erste Phase, in welcher das der Brennkraftmaschine zugeführte Luft-Kraftstoffgemisch vergleichsweise stark angefettet wird und eine sich an die erste Regenerationsphase anschließende zweite Regenerations- phase, in welcher das der Brennkraftmaschine zugeführte Luft- Kraftstoffgemischt vergleichsweise wenig angefettet wird.
Eine auf der Basis des beschriebenen Verfahrens über lange Zeit andauernde NOx-Verringerung erfordert demnach einen Mager-Fett-Wechselbetrieb der Brennkraftmaschine, wobei allerdings der für die Nitrat-Regenerationen notwendige Fett- Betrieb den im Mager-Betrieb erzielten KraftStoffVerbrauchs- vorteil der Brennkraftmaschine schmälert. Mit Blick auf den Kraftstoffverbrauch ist daher ein möglichst hoher Zeitanteil des Mager-Betriebs anzustreben. Aus diesem Grund ist eine möglichst kurze Regenerationsdauer anzustreben. Andererseits ist eine möglichst vollständige Regeneration des Stickoxid- Speicherkatalysators erstrebenswert, damit dieser nach erfolgter Regeneration in der Lage ist, möglichst viel Stickoxid zu speichern. Dabei sollte jedoch aus Emissionsgründen ein Durchbrechen von schädlichen Reduktionsmitteln vermieden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren für eine möglichst effiziente und effektive Regeneration eines Stickoxid-Speicherkatalysators anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Überschreiten eines Auslöseschwellenwertes für die Stickoxid-Konzentration im Abgas ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators eine Regeneration ausgelöst. Dabei wird zunächst ein erster Regenerationsmodus mit einer konstanten Luftzahl λM des in der Brennkraftmaschine verbrannten Luft-Kraftstoffgemisches eingestellt. Im Anschluss an den ersten Regenerationsmodus wird erfindungsgemäß ein zweiter Regenerationsmodus mit einem veränderlichen Wert für die Luftzahl λM eingestellt. Im zweiten Regenerationsmodus ist dabei vorgesehen, dass die zeitliche Änderung dλM/dt der Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Massenstrom des durch den Stickoxid-Speicherkatalysator strömenden Abgases oder in Abhängigkeit von einer mit dem Abgasmassenstrom verknüpften Brennkraftmaschinenbetriebsgröße eingestellt wird. Unter Luftzahl, auch als Lambdawert bezeichnet, wird hier wie üblich das Stöchiometrie-Verhältnis aus dem Gehalt des Sauerstoffs und dem Gehalt an Kraftstoff bzw. an reduzierenden Bestandteilen in dem der Brennkraftmaschine zugeführten Luftkraftstoffgemisch bzw. im Abgas verstanden. Im folgenden wird für die Luftzahl des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches die Bezeichnung λM gewählt. Dabei wird während der Regeneration für das der Brennkraftmaschine zugeführte Luft-Kraftstoff- gemisch vorzugsweise ein Lambdawert von λM ≤ 1,0, also ein stöchiometrisches oder reduzierendes Luft-Kraftstoffgemisch eingestellt .
Vorzugsweise wird die Abhängigkeit der zeitlichen Änderung dλM/dt der Luftzahl λM vom Massenstrom des durch den Stickoxid-Speicherkatalysator strömenden Abgases oder von einer mit dem Abgasmassenstrom verknüpften Brennkraftmaschinen- betriebsgröße so gewählt, dass dem Stickoxid-Speicherkatalysator im zweiten Regenerationsmodus bei einem vergleichsweise kleinen Abgasmassenstrom ein Abgas mit einem zeitlich ansteigenden Reduktionsmittelgehalt und bei einem höheren Abgasmassenstrom ein Abgas mit einem zeitlich abnehmenden Reduktionsmittelgehalt zugeführt wird. Die Abhängigkeit wird dabei außerdem vorzugsweise so gewählt, dass sich bei üblichen Fahrzuständen des entsprechenden Kraftfahrzeugs im Laufe der zweiten Regenerationsphase ein allmählich ansteigender Lambdawert ergibt . Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass mit fortschreitender Regeneration der Reduktionsmittelbedarf allmählich abnimmt. Es wird daher auch ein Überschuss an zugeführtem Reduktionsmittel und ein dadurch verursachter Reduktionsmittelschlupf vermieden. Da bei kleinem Abgasmassenstrom ein abnehmender Lambdawert eingestellt wird, steigt die Aufenthaltsdauer des Reduktionsmittels im Katalysatorvolumen bei kleinem Abgasmassenstrom und das Reduktionsmittel kann daher auch bei hoher Konzentration vollständig umgesetzt werden, wodurch ein Reduktionsmittelschlupf vermieden wird.
In Ausgestaltung der Erfindung der Erfindung wird der erste Regenerationsmodus nach einer vorgebbaren ersten Zeitspanne beendet . Im ersten Regenerationsmodus wird vorzugsweise eine vergleichsweise niedrigen Luftzahl von etwa λM = 0,8 eingestellt. Die Zeitspanne für die Aufrechterhaltung des ersten Regenerationsmodus (erste Regenerationsphase) ist dabei auch vom Volumen des Stickoxid-Speicherkatalysators abhängig und wird vorzugsweise vergleichsweise kurz, beispielsweise etwa eine Sekunde gewählt. Bevorzugt wird die Zeitspanne und der Lambdawert der ersten Phase der Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators, wenn dieser noch eine vergleichsweise große Menge an Stickoxiden bzw. Sauerstoff gespeichert hat, so gewählt, dass unter Vermeidung eines Reduktionsmittelschlupfes bereits ein großer Teil der gespeicherten Stickoxide oder des gespeicherten Sauerstoffs reduziert wird. Die Wahl von vorgebbaren und vorzugsweise fest applizierten Werten für die Dauer und die Luftzahl in der ersten Regenerationsphase trägt der Tatsache Rechnung, dass nach Beendigung der mageren Speicherphase eine Mindest- menge an Stickoxiden im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeichert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Regenerationsmodus nach einer vorgebbaren zweiten Zeitspanne beendet. Vorzugsweise wird die zweite Zeitspanne fest appliziert und so gewählt, dass unter Berücksichtigung der Speicherkapazität des Stickoxid-Speicherkatalysators der größte Teil der gespeicherten Stickoxide mit Beendigung dieser Regenerationsphase reduziert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird in einem dritten Regenerationsmodus die zeitliche Änderung d λM/dt der Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom oder in Abhängigkeit von einer mit dem Abgasmassenstrom verknüpften Brennkraftmaschinenbetriebsgröße und in Abhängigkeit vom Messwert einer ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators in der Abgasleitung angeordneten Lambdasonde eingestellt. Dabei wird unter einer Lambdasonde ein Sensor verstanden, welcher ein vom Lambdawert des Abgases abhängiges Signal liefert. Ein NOx-Sensor, vorzugsweise mit Lambdafunktionalitat, ist ebenfalls einsetzbar. Durch die zusätzliche Berücksichtigung des ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators vorhandenen Lambdawerts des Abgases kann der Fortschritt der Regeneration besonders zuverlässig erfasst und durch die dementsprechende Einstellung der Luftzahl der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Damit kann eine Überversorgung des Stickoxid- Speicherkatalysators mit Reduktionsmitteln und ein damit verbundener Reduktionsmittelschlupf vermieden werden. Dies ist besonders wichtig gegen Ende der Regeneration, wenn nur noch geringe Stickoxidmengen im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeichert sind.
Der dritte Regenerationsmodus kann anstelle des zweiten Regenerationsmodus eingestellt werden, jedoch wird vorzugsweise gemäß einer weiterer Ausgestaltung der Erfindung der dritte Regenerationsmodus unmittelbar nach Beendigung des zweiten Regenerationsmodus eingestellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Einstellung der Luftzahl λM auf einen Wertebereich mit einem vorgebbaren unteren Grenzwert λπύn und einem vorgebbaren oberen Grenzwert λmax begrenzt . Mit dieser Maßnahme kann einerseits ein zu starkes Absinken der Luftzahl und damit ein Reduktionsmittel- schlupf vermieden werden. Andererseits wird vermieden, dass die Luftzahl zu stark ansteigt und dadurch unter Umständen sogar der für die Regeneration bevorzugte fette Bereich verlassen wird und somit keine Regeneration mehr stattfindet . Vorzugsweise wird bei Erreichen des unteren Grenzwertes λmin die Luftzahl solange auf dem unteren Grenzwert gehalten, bis durch ein Ansteigen des Abgasmassenstroms wieder ein Anstieg der Luftzahl eingeleitet wird. Entsprechend ist es vorzugsweise vorgesehen, bei Erreichen des oberen Grenzwertes λmax für die Luftzahl diese auf diesem Grenzwert zu halten, bis durch ein Absinken des Abgasmassenstroms wieder ein Absinken der Luftzahl eingeleitet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird in Abhängigkeit eines die Alterung des Stickoxid-Speicherkatalysators repräsentierenden Alterungsfaktors der Auslöseschwellenwert zur Auslösung der Regeneration des Stickoxid- Speicherkatalysators vorgegeben und/oder die zeitliche Änderung dλM/dt der Luftzahl λM eingestellt. Vorzugsweise wird der die Alterung repräsentierende Alterungsfaktor aus der aktuellen Stickoxid-Speicherfähigkeit des Stickoxid- Speicherkatalysators und Vergleich mit der Stickoxid- Speicherfähigkeit des Stickoxid-Speicherkatalysators im ungealterten Zustand abgeleitet. Die aktuelle Stickoxid- Speicherfähigkeit kann beispielsweise durch Messung des Stickoxidschlupfes während der mageren Speicherphase und Vergleich mit der Stickoxid-Rohemission der Brennkraftmaschine ermittelt werden. Dabei ist es vorteilhaft, die Speicherfähigkeit des Stickoxid-Speicherkatalysators bei vorgebbaren Referenzbedingungen beispielsweise hinsichtlich Drehzahl, Last und/oder Abgastemperatur zu ermitteln und mit einem vorab unter den gleichen Bedingungen ermittelten Referenzwert des ungealterten Stickoxid- Speicherkatalysators zu vergleichen.
Mit der Anpassung des Auslöseschwellenwerts an den Alterungszustand des Stickoxid-Speicherkatalysators kann auf ein alterungsbedingtes Absinken der Stickoxidspeicherkapazität reagiert werden. Vorzugsweise wird mit zunehmender Alterung des Stickoxid-Speicherkatalysators der Auslöseschwellenwert abgesenkt. Damit erfolgen die Regenerationen in kürzeren Abständen, womit der geringeren Speicherkapazität Rechnung getragen wird. Durch die alterungsabhängige Einstellung der zeitlichen Änderung dλM/dt der Luftzahl λM in der zweiten bzw. der dritten Regenerationsphase kann auf die alterungsbedingt verminderte Menge an eingespeicherten Stickoxiden reagiert und die Regeneration entsprechend angepasst werden. Vorzugsweise ist mit zunehmender Alterung des Stickoxid- Speicherkatalysators bei einem bestimmten Abgasmassenstrom eine stärkere Änderung der Luftzahl λM vorgesehen, so dass die Dauer der Regeneration verkürzt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasleitung, in der ein Stickoxid- Speicherkatalysator angeordnet ist und Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines typischen Verlaufs der Regeneration des Stickoxid- Speicherkatalysators
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Prinzipdarstellung eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Ansaugluftleitung 2, einer Abgasleitung 3 mit einem darin angeordneten Stickoxid- Speicherkatalysator 4 und einem elektronischen Motorsteuergerät 7. Die Brennkraftmaschine 1 ist hier beispielhaft als vierzylindriger, magerlauffähiger Ottomotor ausgeführt. Stromauf und stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 sind eine erste Abgasmesssonde 5 und eine zweite Abgasmesssonde 6 in der Abgasleitung angeordnet, deren Signalleitungen 8 zum Motorsteuergerät 7 führen. Das Motorsteuergerät 7 ist ferner mit einer Signalleitung 9 mit dem Motor 1 zur Einstellung und Erfassung der Motorbetriebsparameter verbunden. Weitere Einrichtungen zur Steuerung des Motorbetriebes wie Einspritzventile, KraftStoff ersorgung, Abgasrückführung, Einlassluftregelung und dergleichen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Ebenfalls nicht dargestellt sind Verbindungen des Steuergerätes 7 zu Sensoren zur Erfassung weiterer Betriebsgrößen wie Motordrehzahl, aktuelle Fahrgeschwindigkeit des zugehörigen Kraftfahrzeuges, eingelegte Fahrstufe und dergleichen. Es versteht sich jedoch, dass das Steuergerät 7 über die üblichen Möglichkeiten zur Erfassung und gegebenenfalls Beeinflussung des Betriebszustands des Motors 1 und des zugehörigen Kraftfahrzeuges verfügt. Ferner können selbstverständlich weitere hier nicht dargestellte Abgasreinigungskomponenten, wie beispielsweise ein vorzugsweise stromauf des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 angeordneter, als Oxidationskatalysator ausgebildeter Startkatalysator, vorhanden sein.
Die Abgasmesssonden 5, 6 sind vorzugsweise als sogenannte Lambdasonden zur Erfassung der Luftzahl des Abgases, nachfolgend als Abgaslambda λA bezeichnet, an der entsprechenden Stelle in der Abgasleitung 3 ausgeführt . Besonders bevorzugt ist eine Ausführung der zweiten Abgasmesssonde 6 als kombinierte NOx-/Lambdasonde, mit welcher sowohl der Stickoxid-Gehalt im Abgas als auch dessen Luftzahl ermittelt werden kann. Ebenfalls vorteilhaft ist es, die zweite Abgasmesssonde als sogenannte binäre Lambdasonde mit einem sehr steilen Kennlinienverlauf in einem engen Bereich um eine Luftzahl von λ = 1,0 auszuführen. Die erste Abgasmesssonde 5 wird vorzugsweise zur Regelung der Luftzahl λM des dem Motor zugeführten Luft-Kraftstoffgemischtes eingesetzt. Dabei ist es vorteilhaft, die erste Abgasmesssonde vor dem in Strömungsrichtung gesehen ersten in der Abgasleitung 3 vorgesehenen Abgaskatalysator anzuordnen.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausfuhrungsfuhrungsformen zur Durchführung der Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 erläutert, wobei auf Messsignale der Abgasmesssonden 5, 6 zurückgegriffen wird. Zur Erläuterung wird das in der Fig. 2 dargestellte Diagramm herangezogen, in welchem ein typischer Verlauf der Luftzahl λM skizziert ist. Die entsprechenden Werte können dabei als Messwerte von der Lambdasonde 5 geliefert werden.
Ausgehend von einer mageren Speicherphase 10 wird in den Regenerationsmodus geschaltet, der drei aufeinanderfolgende Regenerationsphasen 11, 12, 13 umfasst, in denen drei verschiedene Regenerationsmodi eingestellt werden. Mit Beendigung der dritten Regenerationsphase 13 wird wieder zurück in eine weitere magere Speicherphase 14 geschaltet .
Die Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 wird vorzugsweise bei Erreichen eines Schwellenwertes für die ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators durch die Abgasmesssonde 6 erfasste Stickoxidkonzentration vom Motorsteuergerät 7 ausgelöst. Die Stickoxidkonzentration kann auch mit dem aktuellen Abgasmassenstrom mAbgas bewertet werden, so dass der Stickoxidmassenstrom ausgangsseitig des Stickoxid- Speicherkatalysators 4 erhalten wird, und bei Erreichen eines entsprechenden Schwellenwertes für den Stickoxidmassenstrom die Regeneration ausgelöst wird. Ebenfalls vorteilhaft ist es, den Stickoxidmassenstrom während der mageren Speicherphase 10 zu integrieren, wodurch ein integraler Wert für den Stickoxidschlupf während der mageren Speicherphase erhalten wird. Die Regeneration wird in diesem Fall bei Erreichen eines Schwellenwertes für den integralen Stickoxidschlupf ausgelöst . Nachfolgend wird ein typischer Verlauf der Regeneration erläutert.
Nachdem die Regeneration ausgelöst wurde, wird vorzugsweise sprunghaft zunächst für eine erste Regenerationsphase 11 ein erster Regenerationsmodus mit einer vergleichsweise fetten Luftzahl von etwa λM = 0,8 eingestellt und für eine vorgebbare erste Zeitspanne beibehalten. Diese erste Zeitspanne ist vorzugsweise im Motorsteuergerät 7 einprogrammiert und beträgt etwa eine Sekunde. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die erste Zeitspanne adaptiv an die Speicherkapazität bzw. an die Alterung des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 anzupassen und gegebenenfalls zu verändern, vorzugsweise zu verkürzen. Darauf wird weiter unten näher eingegangen.
Nach Ablauf der ersten Zeitspanne für die erste Regenerationsphase 11 wird in die zweite Regenerationsphase 12 übergegangen und in einem zweiten Regenerationsmodus die Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom m^gas geändert. Es ist hierzu vorgesehen, die zeitliche Änderung d λM/dt der Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Massenstrom πiAbgas des durch den Stickoxid-Speicherkatalysator 4 strömenden Abgases einzustellen. An Stelle des Abgasmassenstroms mAgs kann jedoch auch eine mit dem Abgasmassenstrom mAbgas verknüpfte Brennkraftmaschinenbetriebsgröße, wie beispielsweise die Motordrehzahl und/oder die Motorlast herangezogen werden. Vorzugsweise wird die zeitliche Änderung dλM/dt der Luftzahl λM entsprechend eines im Motorsteuergerät 7 gespeicherten Kennfeldes in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom mAbgas eingestellt. Es kann jedoch auch eine im Motorsteuergerät 7 gespeicherte funktioneile Abhängigkeit zur Einstellung der zeitlichen Änderung dλM/dt der Luftzahl λM herangezogen werden. Beispielhaft ist in der Fig. 3 eine lineare Abhängigkeit in Diagrammform dargestellt .
Nachfolgend wird unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 der weitere Ablauf der Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 erläutert. Dabei wird die Abhängigkeit der zeitlichen Änderung dλM/dt von der Luftzahl λM mit dλM/dt = f (mAbgas) bezeichnet. Es versteht sich, dass auch eine andere funktioneile Abhängigkeit für die Änderung d λM/dt der Luftzahl λM vom Abgasmassenstrom π^gs als die im Diagramm der Fig. 3 dargestellte lineare Abhängigkeit vorgesehen sein kann. Beispielsweise ist auch eine treppenförmige Abhängigkeit vorteilhaft. Diese kann in Form einer Wertetabelle oder in Form eines Kennfeldes im Motorsteuergerät 7 abgespeichert sein. In jedem Fall ist eine Abhängigkeit dλM/dt = f (mAbgas) vorgesehen, mit der sich unter den üblichen Motorbetriebs- zuständen ein allmähliches Ansteigen der Luftzahl λM ergibt.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Abhängigkeit existiert ein Wertebereich für den Abgasmassenstrom mAbgs dem negative Werte für die Änderung d λM/dt der Luftzahl zugeordnet sind, bei welchem also ein Absinken der Luftzahl λM eingestellt wird. Ebenso existiert ein Wertebereich für den Abgasmassenstrom mAbgas/ dem positive Werte für dλM/dt zugeordnet sind, bei welchem also ein Ansteigen der Luftzahl λM eingestellt wird. Gemäß des in Fig. 2 dargestellten beispielhaften Verlaufs der Luftzahl liegt in den Zeitabschnitten 15, 17, 19 ein Abgasmassenstrom mAbgas vor, bei welchem ein Ansteigen der Luftzahl λM entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Abhängigkeit erfolgt. Dagegen liegt im Zeitabschnitt 18 ein Abgasmassenstrom mAbgas vor, bei welchem ein Absinken der Luftzahl λM entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Abhängigkeit erfolgt. Entsprechend liegt im Zeitabschnitt 16 ein Abgasmassenstrom mAbgs vor, bei welchem eine gleichblei- bende Luftzahl λM entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Abhängigkeit eingestellt wird. Vorzugsweise wird ein Ansteigen bzw. ein Absinken der Luftzahl λM jedoch nur eingestellt, sofern ein vorgebbarer oberer Grenzwert λmax von beispielsweise λmax = 0,95 bzw. ein unterer Grenzwert λπ,in von beispielsweise λmin = 0,8 für die Luftzahl λM nicht erreicht ist .
Die entsprechende Vorgehensweise ist in dem in der Fig. 4 dargestellten Ablaufdiagramm verdeutlicht. Demgemäss wird nach Eintritt in die zweite Regenerationsphase 12 im Abfrageblock 22 abgefragt, ob die Luftzahl λM größer als ein vorgebbarer unterer Grenzwert λmin ist. Ist dies nicht der Fall, so wird mit dem Funktionsblock 23 eine konstante Luftzahl λM eingestellt. Ist die Luftzahl λM größer als ein vorgebbarer unterer Grenzwert λmin/ so wird zum Abfrageblock 24 weitergegangen und abgefragt, ob die Luftzahl λM kleiner als ein vorgebbarer oberer Grenzwert λmax ist. Ist dies nicht der Fall, so wird mit dem Funktionsblock 23 eine konstante Luftzahl λM eingestellt, andernfalls wird mit dem Funktionsblock 25 eine Änderung dλM/dt der Luftzahl nach einer vorprogrammierten funktioneilen Abhängigkeit dλM/dt = f (mAbgas) vom Abgasmassenstrom mAgas/ beispielsweise entsprechend der im Diagramm der Fig. 3 dargestellten Abhängigkeit, vorgenommen.
Vorzugsweise wird die zweite Regenerationsphase 12 nach einer im Motorsteuergerät einprogrammierten zweiten Zeitspanne beendet und das kontinuierliche Durchlaufen des Ablaufdiagramms nach Fig. 4 abgebrochen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die zweite Zeitspanne adaptiv an die Speicherkapazität bzw. an die Alterung des Stickoxid-Speicherkatalysators anzupassen und gegebenenfalls zu verändern, vorzugsweise zu verkürzen.
Nach Ablauf der zweiten Zeitspanne für die zweite Regenerationsphase 12 wird in die dritte Regenerationsphase 13 übergegangen. In dieser wird in einem dritten Regenerationsmodus zur Einstellung der Luftzahl λM zusätzlich zum Abgasmassenstrom mAgas die ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 erfasste Luftzahl λA des Abgases bzw. das hierzu in Relation stehende Ausgangssignal der zweiten Abgasmesssonde 6 berücksichtigt. Hierzu kann es vorgesehen sein, aus der erfassten Luftzahl λA einen beispielsweise dazu proportionalen ersten Korrekturfaktor kx abzuleiten, mit welchem der wie oben beschrieben ermittelte Wert für die Änderung dλM/dt der Luftzahl λM infolge der Abhängigkeit dλM/dt = f (mbgas) multipliziert wird. Im Falle eines zur Luftzahl λA proportionalen ersten Korrekturfaktors kx ist es vorteilhaft, die Proportionalität mit dem Wert der Luftzahl λA zu Beginn der dritten Regenerationsphase 13 zu verknüpfen, wodurch der Fortschritt der Regeneration bewertet werden kann. Der Verfahrensablauf in der dritten Regenerationsphase 13 entspricht somit dem in der Fig. 4 dargestellten Ablaufdiagramm für die zweite Regenerationsphase 12, wobei im Unterschied zum Verfahrensablauf der zweiten Regenerations- phase 12 im Funktionsblock 25 nunmehr der entsprechend geänderte Eintrag dλM/dt = kx*f (rrtAbgas) zu berücksichtigen ist.
Da mit weiter fortschreitender Regeneration sich die Luftzahl λA des Abgases der eingestellten Luftzahl λM von oben annähert, wird entsprechend dem in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 20 versehenen Regenerationsabschnitt die Luftzahl λM weiter "hochgezogen". Wird der obere Grenzwert λmax erreicht, so verharrt die Luftzahl λM bei diesem oberen Grenzwert, sofern nicht durch ein sehr starkes Absinken des Abgasmassenstroms ein Absinken der Luftzahl λM veranlasst wird. Dieses Verharren der Luftzahl λM entspricht dem in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 21 versehenen Regenerationsabschnitt.
Die Regeneration wird beendet und zu einem Motorbetrieb mit einer mageren oder stöchiometrischen Luftzahl λM übergegangen, wenn von der zweiten Abgasmesssonde 6 ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 ein vorgebbarer unterer Schwellenwert für die Luftzahl λA des Abgases von beispielsweise λA = 0,98 unterschritten wird, was einem Durchbruch von Reduktionsmittel entsprechen würde. Insbesondere bei einer als sogenannter Binärsonde ausgebildeten zweiten Abgasmesssonde 6 ist es auf Grund des steilen Kennlinienverlaufs um λ = 1,0 vorteilhaft, die Regeneration zu beenden, wenn das Messsignal dieser Sonde einen vorgebbaren oberen Grenzwert überschreitet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Messsignal der als Binärsonde ausgebildeten zweiten Abgasmesssonde 6 sich gegenläufig zum Wert der Luftzahl λA verhält. Die Beendigung der Regeneration kann jedoch auch auf der Basis eines im Motorsteuergerät 7 abgelegten Rechenmodells erfolgen. Die Regeneration wird in diesem Fall beendet, wenn die insgesamt in den Stickoxid-Speicherkatalysator eingetragene Reduktionsmittelmenge die notwendige Reduktionsmittelmenge zur Reduktion der zu Beginn der Regeneration gespeicherten Stickoxidmenge übersteigt . Besonders vorteilhaft ist es, die Regeneration dann zu beenden, wenn eines der beiden genannten Kriterien eintritt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, das abgelegte Rechenmodell für die Reduktionsmittelbilanzierung mit Hilfe des von der Abgasmesssonde 6 gelieferten Messwertes im Sinne einer bestmöglichen Übereinstimmung zu korrigieren bzw. zu adaptieren.
Die erläuterte erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Regeneration eines Stickoxid-Speicherkatalysators 4 kann in vorteilhafter Weise an eine im Laufe der Zeit zunehmende Alterung des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 angepasst werden. Eine solche Alterung kann beispielsweise durch eine im Laufe der Zeit zunehmende Schwefelvergiftung auf Grund des im Kraftstoff vorhandenen Schwefels auftreten. Bei dieser wird Schwefel in Form von Sulfaten im Stickoxid-Speicherkatalysator 4 eingelagert, was dessen Speicherkapazität für Stickoxide verringert. Eine Alterung mit einer entsprechenden Abnahme der Stickoxidspeicherkapazität kann jedoch auch durch thermische Überlastung verursacht sein. Um den Alterungszustand des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 zu erfassen und zu bewerten, ist es daher vorgesehen, dessen Stickoxid-Speicherkapazität laufend oder von Zeit zu Zeit zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann während der mageren Speicherphase der aus dem Stickoxid-Speicherkatalysator 4 austretende Stickoxidschlupf beispielsweise mittels der Abgasmesssonde 6 ermittelt und mit dem Stickoxideintrag verglichen werden. Letzterer kann auf der Basis eines im Motorsteuergerät 7 hinterlegten Stickoxid-Emissionskennfelds des Motors 1 zur Verfügung gestellt sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, aus der im Vergleich zum Neuzustand f stgestellten Abnahme der Stickoxidspeicherfähigkeit des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 einen Alterungsfaktor zu bilden und anhand dieses Alterungsfaktors die Regeneration bzw. den Mager-Fett- Wechselbetrieb des Motors 1 an den Alterungszustand des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 anzupassen.
Hierzu ist es vorteilhaft, den für das Auslösen der Regeneration maßgeblichen Schwellenwert für die ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators 4 erfasste Stickoxidkonzentration oder den Schwellenwert für den integralen Stickoxidschlupf in der mageren Speicherphase in Abhängigkeit vom Alterungsfaktor herabzusetzen. Dies kann nach einer vorgegebenen geeigneten funktioneilen Abhängigkeit, im einfachsten Fall proportional erfolgen. Ferner ist es vorteilhaft, die erste Zeitspanne für die erste Regenerationsphase 11 und/oder die zweite Zeitspanne für die zweite Regenerationsphase 12 in Abhängigkeit vom Alterungsfaktor anzupassen. Dies kann ebenfalls nach einer vorgegebenen geeigneten funktioneilen Abhängigkeit erfolgen. Im einfachsten Fall werden die erste und/oder die zweite Zeitspanne proportional zum Alterungsfaktor verkürzt .
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, die funktionelle Abhängigkeit dλM/dt = f (mAbgas) der zeitlichen Änderung dλM/dt von der Luftzahl λM in der zweiten Regenerationsphase 12 und/oder die funktionelle Abhängigkeit dλM/dt = kx*f (mAgas) in der dritten Regenerationsphase 13 in Abhängigkeit vom Alterungsfaktor einzustellen. Hierzu ist es vorteilhaft, bei einer Verfahrensführung für die zweite Regenerationsphase 12, welche dem in der Fig. 4 dargestellten Ablaufdiagramm entspricht, im Funktionsblock 25 nunmehr den geänderten Eintrag dλM/dt = k' 2*f (mAbgas) zu berücksichtigen, wobei der zweite Korrekturfaktor k2 dem Alterungsfaktor des Stickoxid- Speicherkatalysators 4 entspricht oder von ihm abgeleitet ist. Ebenso wird bei einer analogen Verfahrensführung der dritten Regenerationsphase 13, gemäß dem in der Fig. 4 dargestellten Ablaufdiagramm im Funktionsblock 25 nunmehr der geänderte Eintrag dλM/dt = kx*k2*f (mAbgas) berücksichtigt.
Werte für den Alterungsfaktor bzw. den zweiten Korrekturfaktor k2 können durch Vorversuche mit unterschiedlich gealterten Speicherkatalysatoren ermittelt und im Motorsteuergerät 7 abgelegt sein.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Regeneration eines in einer Abgasleitung (3) einer Brennkraftmaschine (1) angeordneten Stickoxid- Speicherkatalysators (4) , wobei bei Überschreiten eines eine Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators (4) auslösenden vorgebbaren Auslöseschwellenwertes für die Stickoxidkonzentration im Abgas ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators (4) in einem ersten Regenerationsmodus für die Luftzahl λM des in der Brennkraftmaschine (1) verbrannten Luft-Kraftstoffgemisches ein konstanter Wert eingestellt wird, und sich an den ersten Regenerationsmodus ein zweiter Regenerationsmodus anschließt , dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Regenerationsmodus ein veränderlicher Wert für die Luftzahl λM derart vorgesehen ist, dass die zeitliche Änderung dλM/dt der Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Massenstrom des durch den Stickoxid-Speicherkatalysator (4) strömenden Abgases oder in Abhängigkeit von einer mit dem Abgasmassenstrom verknüpften Brennkraftmaschinenbetriebsgröße eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regenerationsmodus nach einer vorgebbaren ersten Zeitspanne beendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regenerationsmodus nach einer vorgebbaren zweiten Zeitspanne beendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Regenerationsmodus die zeitliche Änderung dλM/dt der Luftzahl λM in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom oder in Abhängigkeit von einer mit dem Abgasmassenstrom verknüpften Brennkraftmaschinenbe- triebsgrδße und in Abhängigkeit vom Messwert einer ausgangsseitig des Stickoxid-Speicherkatalysators (4) in der Abgasleitung (3) angeordneten Lambdasonde (6) eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Regenerationsmodus unmittelbar nach Beendigung des zweiten Regenerationsmodus eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Luftzahl λM auf einen Wertebereich mit einem vorgebbaren unteren Grenzwert λmin und einem vorgebbaren oberen Grenzwert λmax begrenzt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit eines die Alterung des Stickoxid- Speicherkatalysators (4) repräsentierenden Alterungsfaktors der Auslöseschwellenwert zur Auslösung der Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators (4) vorgegeben wird und/oder die zeitliche Änderung dλM/dt der Luftzahl λM eingestellt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8112988B2 (en) * 2006-03-16 2012-02-14 Ford Global Technologies, Llc System and method for desulfating a NOx trap
EP3894061A4 (de) * 2019-01-17 2022-08-24 Ohio State Innovation Foundation Systeme, verfahren und materialien zur erzeugung von syngas in stabiler phase

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005050517A1 (de) * 2005-10-21 2007-04-26 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zum Betreiben eines Stickoxid-Speicherkatalysators an einem Dieselmotor
KR100821793B1 (ko) * 2005-12-12 2008-04-11 현대자동차주식회사 NOx 흡장촉매 재생방법
US20080104944A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Caterpillar Inc. Engine emissions control system
DE102007022592A1 (de) * 2007-05-14 2008-11-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Kraftstoffzusammensetzung
FR2925357A1 (fr) * 2007-12-21 2009-06-26 Renault Sas Procede et systeme de regeneration d'un piege a nox
US8359829B1 (en) * 2009-06-25 2013-01-29 Ramberg Charles E Powertrain controls
DE102010036667A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Ford Global Technologies, Llc. Verfahren zum Anpassen eines Nachbehandlungsbauteils im Abluftsystem eines Kraftfahrzeugs
MX352254B (es) 2012-07-27 2017-11-16 Servaas Laboratories Inc Convertidor catalítico, un kit para dar mantenimiento a un convertidor catalítico y métodos para dar mantenimiento a un convertidor catalítico.
EP2935813B1 (de) * 2012-12-23 2017-10-25 Mack Trucks, Inc. Verfahren zum betrieb eines dieselmotors und dieselmotoranordnung mit mehreren betriebsarten
JP6163837B2 (ja) * 2013-04-04 2017-07-19 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10113947A1 (de) 2001-03-22 2002-09-26 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas einer im Mager-Fett-Wechsel betreibbaren Brennkraftmaschine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2998481B2 (ja) * 1993-03-16 2000-01-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2002106404A (ja) * 1994-04-12 2002-04-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化方法
JP3334636B2 (ja) * 1998-08-13 2002-10-15 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19915793A1 (de) 1999-04-08 2000-10-19 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage
DE50114044D1 (de) 2000-11-22 2008-08-07 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtungen zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10113947A1 (de) 2001-03-22 2002-09-26 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas einer im Mager-Fett-Wechsel betreibbaren Brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8112988B2 (en) * 2006-03-16 2012-02-14 Ford Global Technologies, Llc System and method for desulfating a NOx trap
EP3894061A4 (de) * 2019-01-17 2022-08-24 Ohio State Innovation Foundation Systeme, verfahren und materialien zur erzeugung von syngas in stabiler phase

Also Published As

Publication number Publication date
US7946108B2 (en) 2011-05-24
JP4518277B2 (ja) 2010-08-04
US20070234710A1 (en) 2007-10-11
DE10361286B4 (de) 2013-09-19
DE10361286A1 (de) 2005-07-21
JP2008502835A (ja) 2008-01-31
WO2005066468A3 (de) 2009-03-12

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