DE10023793A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Entschwefelung einer Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Entschwefelung einer AbgasreinigungsvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung einer Entschwefelung einer Abgasreinigungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine. DOLLAR A Es ist vorgesehen, ein Gehalt mindestens einer schwefelhaltigen Komponente des Abgases aus einem von mindestens einer in dem Abgastrakt und/oder in einem Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten schwefelempfindlichen Messeinrichtung (22) bereitgestellten Signal bestimmt wird und die Entschwefelung der Abgasreinigungsvorrichtung in Abhängigkeit des Gehaltes der mindestens einen schwefelhaltigen Komponente des Abgases gesteuert wird. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Entschwefelungsnotwendigkeit eines NO¶x¶-Speicherkatalysators (16) mit hoher Genauigkeit erkannt und seine Entschwefelung gesteuert werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung einer
Entschwefelung mindestens einer in einem Abgastrakt einer
Verbrennungskraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung nach dem
Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Es ist bekannt, dass NOx-Absorber und NOx-Speicherkatalysatoren eine Desaktivierung
ihrer NOx-Speicherfähigkeit durch unerwünschte Einlagerung von Schwefel in Form von
Sulfat erfahren. Um ihre ursprüngliche NOx-Speicherkapazität wiederherzustellen,
werden NOx-Absorber und NOx-Speicherkatalysatoren in wiederkehrenden Abständen
einer Entschwefelung unterzogen. Hierfür wird der Absorber beziehungsweise der
Speicherkatalysator mit einer für die Entschwefelung erforderlichen Mindesttemperatur
und mit einer stöchiometrischen bis fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt, wobei das
eingelagerte Sulfat hauptsächlich in Form von Schwefeldioxid SO2 ausgetragen wird.
Jedoch werden nicht nur NOx-Speicherelemente durch schwefelhaltiges Abgas in ihrer
Funktion beeinträchtigt, sondern auch Edelmetallkatalysatoren. So werden die
Konvertierungsaktivitäten etwa von Oxidationskatalysatoren oder 3-Wege-Katalysatoren,
aber auch von NOx-Speicherkatalysatoren, mit wachsender Betriebsdauer vermutlich
durch Edelmetallsulfidbildung zunehmend gemindert.
Da der Schwefelgehalt im Abgas bislang nicht direkt erfassbar ist, konnte der
Schwefeleintrag in den genannten Abgasreinigungsvorrichtungen nur über indirekte
Verfahren ermittelt werden. Beispielsweise wird eine Schwefelvergiftung eines NOx-
Speicherkatalysators über seine nachlassende NOx-Speicheraktivität oder über einen
modellierten Schwefeleintrag ermittelt. Beide Verfahren sind mit Nachteilen behaftet.
Problematisch bei der Detektion einer nachlassenden NOx-Speicheraktivität ist, dass
nicht zwischen einer Desaktivierung durch Schwefelvergiftung und einer Desaktivierung
durch irreversible Schädigungen unterschieden werden kann. Folglich werden
Entschwefelungen mit einer unzureichenden Korrelation mit einer tatsächlichen
Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators durchgeführt, so dass auch dann
entschwefelt wird, wenn der Hauptanteil des Aktivitätsverlustes nicht durch Schwefel,
sondern durch thermische Schädigungen bedingt ist. Wird auf der anderen Seite die
Schwefelbeladung durch Modellierung ermittelt, müssen die Berechnungen auf der
Grundlage eines festen Schwefelgehaltes des Kraftstoffes, üblicherweise in Höhe der
gesetzlich zulässigen Grenzwerte, durchgeführt werden. Wird in diesem Fall die
Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstoff niedrigeren Schwefelgehaltes betankt,
werden die Entschwefelungen zu häufig durchgeführt. Die Folge ist ein erhöhter
Kraftstoffverbrauch sowie eine unnötig hohe thermische Belastung des Katalysators.
Wird dagegen hochschwefelhaltiger Kraftstoff verwendet, wird zu selten und
unvollständig entschwefelt. Dies bewirkt eine vermehrte Emission von Schadstoffen
sowie langfristig eine Schädigung von Speicher und Katalysator infolge irreversibler
Schwefeleinlagerungen durch Sulfatkornbildung. Genau wie der Schwefeleintrag ließ
sich bislang auch der Schwefelaustrag während einer Entschwefelung nicht erfassen, so
dass auch die Dauer einer Entschwefelung nicht auf den tatsächlichen Bedarf
abgestimmt werden konnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung
vorzuschlagen, durch welches/welche eine Entschwefelung einer gattungsgemäßen
Abgasreinigungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit auf den tatsächlichen
Schwefelbeladungazustand abgestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche 1 und 12 gelöst. Verfahrensgemäß ist vorgesehen, dass ein
Gehalt mindestens einer schwefelhaltigen Komponente des Abgases aus einem von
mindestens einer in dem Abgastrakt und/oder in einem Kraftstoffsystem der
Verbrennungskraftmaschine angeordneten schwefelempfindlichen Messeinrichtung
bereitgestellten Signal bestimmt wird und die Entschwefelung der
Abgasreinigungsvorrichtung in Abhängigkeit des Gehaltes der mindestens einen
schwefelhaltigen Komponente des Abgases gesteuert wird. Durch Anordnung der
schwefelempfindlichen Messeinrichtung in dem Abgastrakt und/oder in dem
Kraftstoffsystem lässt sich der Gehalt der mindestens einen schwefelhaltigen
Abgaskomponente mit hoher Genauigkeit erfassen und die Entschwefelung der
Abgasreinigungsvorrichtung exakt auf den tatsächlichen Bedarf abstimmen.
Beispielsweise kann eine Entschwefelungsnotwendigkeit und/oder eine
Entschwefelungsdauer in Abhängigkeit des Gehaltes der schwefelhaltigen Komponente
bestimmt werden. Zu diesem Zweck ist die Messung von Schwefeldioxid SO2, zu
welchem schwefelhaltige Verbindungen des Kraftstoffes beim Verbrennungsprozess
praktisch vollständig umgesetzt wird, sinnvoll. Das Verfahren kann ferner eingesetzt
werden, um eine alternierende Mager-Fett-Beaufschlagung der
Abgasreinigungsvorrichtung, die in bekannter Weise während der Entschwefelung von
NOx-Speicherkatalysatoren zur Unterdrückung einer H2S-Emission eingesetzt wird, zu
steuern. In diesem Fall ist die Erfassung der Konzentration von Schwefelwasserstoff H2S
stromab der Abgasreinigungsvorrichtung zweckmäßig.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die Entschwefelung aller
Abgasreinigungsvorrichtungen steuern, die durch Schwefelein- oder -anlagerung
beeinträchtigt werden. Dies sind vorzugsweise NOx-Speicherkatalysatoren, NOx-
Absorber, Oxidationskatalysatoren und/oder 3-Wege-Katalysatoren.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird in Abhängigkeit eines
stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der mindestens einen
schwefelhaltigen Komponente des Abgases und mittels eines Beladungsmodells eine
Schwefelbeladung der Abgasreinigungsvorrichtung ermittelt und die
Entschwefelungsnotwendigkeit anhand der Schwefelbeladung festgestellt. Dabei wird
vorzugsweise durch Integration des Schwefelgehaltes beziehungsweise eines
Schwefelmassenstroms zunächst eine Schwefelgesamtemission ermittelt und aus dieser
anhand des Beladungsmodells, das im einfachsten Fall von einem 100%igen
Wirkungsgrad der Schwefelspeicherung ausgeht, die Schwefelbeladung berechnet. In
alternativen Ausgestaltungen wird die Entschwefelungsnotwendigkeit anhand eines
stromab der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der schwefelhaltigen
Komponente, also eines Schwefeldurchbruchs, ermittelt. Die Bestimmung der
Entschwefelungsnotwendigkeit wird noch genauer, wenn eine Differenz des stromauf
und des stromab der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der Komponente
zugrunde gelegt wird.
Die Regenerationsdauer kann entweder anhand der ermittelten Schwefelbeladung
bestimmt werden oder in Abhängigkeit eines während der Entschwefelung stromab der
Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der mindestens einen
schwefelhaltigen Komponente, vorzugsweise SO2, gesteuert werden. Letztere Variante
ermöglicht eine unmittelbare Verfolgung des Schwefelaustrags während der
Entschwefelung und damit eine exakte Abstimmung der Entschwefelungsdauer auf den
tatsächlichen Bedarf.
Der Gehalt der mindestens einen schwefelhaltigen Komponente an einem beliebigen Ort
im Abgastrakt lässt sich in direkter Weise aus einem von einer an der entsprechenden
Position des Abgastraktes angeordneten schwefelempfindlichen Messeinrichtung
bereitgestellten Signal bestimmen. Hierfür ist lediglich die Kenntnis einer Kennlinie der
Messeinrichtung erforderlich, welche die Höhe des Signals mit dem Gehalt
beziehungsweise der Konzentration der Komponente korreliert. Für die Ermittlung des
Gehaltes der schwefelhaltigen Komponente stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung,
also der Schwefelrohemission der Verbrennungskraftmaschine, besteht ferner die
Möglichkeit, die schwefelempfindliche Messeinrichtung in einem Kraftstoffsystem,
beispielsweise in einem Kraftstofftank oder einem Kraftstoffvorlauf oder -rücklauf einer
Kraftstoffförderung, anzuordnen. Der Schwefelgehalt im Abgas kann dann in
Abhängigkeit eines von dieser Messeinrichtung bereitgestellten Signals und von
mindestens einem Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine bestimmt
werden. Dabei umfasst der mindestens eine Betriebsparameter vorzugsweise ein
zugeführtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen Volumen- oder Massenstrom einer
Kraftstoffzufuhr, eine Motordrehzahl, eine Motorlast und/oder eine
Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Anordnung der Messeinrichtung im Kraftstoffsystem kann
für Messeinrichtungen sinnvoll sein, die der aggressiven und heißen Abgasatmosphäre
nicht standhalten. Benötigt die Messeinrichtung eine gewisse Mindestarbeitstemperatur,
ist ihre Anordnung in einem beheizbaren Bypass des Kraftstoffsystems sinnvoll. Der
thermische Schutz einer im Abgastrakt angeordneten Messeinrichtung kann jedoch auch
durch ihre Montage in einem mit einer Kühlvorrichtung ausgestattetem Bypass des
Abgastraktes erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass mindestens eine für mindestens eine
schwefelhaltige Komponente empfindliche Messeinrichtung in dem Abgastrakt und/oder
in einem Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist und eine
Steuereinheit zur Steuerung der Entschwefelung der Abgasreinigungsvorrichtung in
Abhängigkeit eines von der Messeinrichtung bereitgestellten Signals oder einer von dem
Signal abgeleiteten Größe vorgesehen ist. Als Sensorelement der mindestens einen
schwefelhaltigen Messeinrichtung lassen sich elektrochemische Zellen einsetzen, bei
denen eine elektromotorische Kraft in Abhängigkeit einer Schwefelkonzentration in der
Umgebung der Messelektroden erfasst wird, oder Widerstandszellen, bei denen ein von
der Schwefelkonzentration abhängiger Widerstand eines Sensorelementes
beziehungsweise seine Leiffähigkeit gemessen wird. Derartige Sensorelemente sind
beispielsweise aus der DE 31 12 218 beziehungsweise der EP 0 700 517 B1 bekannt.
Weitere vorteilhafte 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:
Fig. 1 schematisch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Steuerung einer Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens und
Fig. 3 den Verlauf einer NOx-Speicheraktivität eines NOx-Speicherkatalysators in
Abhängigkeit von seiner Schwefelbeladung.
Der in Fig. 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine 10 ist ein Abgastrakt 12
zugeordnet, der einen kleinvolumigen Vorkatalysator 14 und in einer motorfernen
Position einen NOx-Speicherkatalysator 16 beherbergt. Stromab des NOx-
Speicherkatalysators 16 befindet sich optional ein NOx-Sensor 18, der in bekannter
Weise eine NOx-Konzentration erfasst, um NOx-Regenerationszyklen des NOx-
Speicherkatalysators 16 zu steuern. In einem Bypass 20 des Abgastraktes 12 stromauf
des NOx-Speicherkatalysators 16 ist eine schwefelempfindliche Messeinrichtung 22
angeordnet, die vorteilhaft als ein SO2-Sensor ausgestaltet ist. Stromauf der
schwefelempfindlichen Messeinrichtung 22 befindet sich eine Thermostatisiervorrichtung
24, die ein mit dem Sensor in Kontakt kommendes Abgas auf eine für die
Messeinrichtung 22 geeignete Arbeitstemperatur kühlt. Auf diese Weise kann ein
empfindlicher Sensor vor, thermischer Schädigung geschützt werden. Die
schwefelempfindliche Messeinrichtung 22 übermittelt ein dem Schwefelgehalt des
Abgases proportionales Signal an eine Steuereinheit 26, die in ein Motorsteuergerät 28
integriert ist. Hier wird das Signal digitalisiert und anhand einer abgespeicherten
Kennlinie der Messeinrichtung 22 der Schwefelgehalt des Abgases bestimmt. Neben
dem Signal der Messeinrichtung 22 finden ausgewählte Betriebsparameter der
Verbrennungskraftmaschine 10 Eingang in die Steuereinheit 26. Ermittelt die
Steuereinheit 26 anhand dem von der Messeinrichtung 22 bereitgestellten Signal eine
Entschwefelungsnotwendigkeit, steuert die Steuereinheit 26 beziehungsweise das
Motorsteuergerät 28 die Verbrennungskraftmaschine 10 an, um eine Abgastemperatur
zu erhöhen und eine fette Abgasatmosphäre einzustellen. Letzteres geschieht
beispielsweise durch ein Schließen einer in einem Ansaugstutzen 30 angeordneten
Drosselklappe 32.
Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines Algorithmus, mit welchem die
Steuereinheit 26 eine Entschwefelung des in Fig. 1 dargestellten NOx-
Speicherkatalysators 16 steuert. Das Verfahren startet nach einer erfolgreichen
Entschwefelung mit dem Schritt 100, in dem der Parameter der Schwefeirohemission
SRE, der nachfolgend erläutert wird, gleich Null gesetzt wird. In dem anschließenden
Schritt 102 wird das Signal SIG der schwefelempfindlichen Messeinrichtung 22
eingelesen und digitalisiert. Im folgenden Schritt 104 ermittelt die Steuereinheit 26
anhand einer abgespeicherten Kennlinie der Messeinrichtung 22 (rechts dargestellt) den
aktuellen Schwefelgehalt CS des Abgases. Aus dem Schwefelgehalt CS wird in Schritt
106 unter Berücksichtigung eines Abgasmassenstroms der aktuelle
Schwefelmassenstrom MS berechnet. Im anschließenden Schritt 108 wird die
Schwefelrohemission SRE durch Integration beziehungsweise Summation des
Schwefelmassenstroms MS berechnet. Dies geschieht beispielsweise, indem der in
Schritt 106 ermittelte aktuelle Schwefelmassenstrom MS mit dem Zeitintervall Δt
multipliziert wird und zu der Schwefelrohemission SRE des vorausgegangenen
Verfahrenszyklus (diese ist im ersten Zyklus gleich Null) addiert wird. Dabei entspricht Δt
dem reziproken Wert der Frequenz, mit welcher der dargestellte Verfahrenszyklus
wiederholt wird, das heißt der Dauer eines Verfahrenszyklus. Die in diesem Schritt
berechnete Schwefelrohemission SRE ist damit die Schwefelgesamtmasse, die seit der
letzten Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 16 von der
Verbrennungskraftmaschine 10 emittiert wurde. Im Schritt 110 wird die
Schwefelbeladung SB des NOx-Speicherkatalysators 16 in Abhängigkeit von der
Schwefelrohemission SRE ermittelt. Hierfür wird ein Beladungsmodell zugrunde gelegt,
das im einfachsten Fall von einem linearen Zusammenhang zwischen Schwefelbeladung
SB und der Schwefelrohemission SRE ausgeht. Ein solcher linearer Zusammenhang ist
in der Abbildung rechts dargestellt. Bei einem NOx-Speicherkatalysator kann
beispielsweise mit hinreichender Genauigkeit von einer konstanten
Schwefeleinspeicheraktivität von 100% ausgegangen werden, so dass hier die
Schwefelbeladung SB gleich der Schwefelrohemission SRE zu setzen ist. Tatsächlich ist
die Schwefeleinspeicheraktivität von NOx-Speicherkatalysatoren immer größer als 95%.
Genauere Beladungsmodelle berücksichtigen die mit zunehmender Schwefelbeladung
nachlassende Schwefelspeicheraktivität des NOx-Speicherkatalysators 16. Nachfolgend
wird in Schritt 112 die NOx-Speicheraktivität NOXA des NOx-Speicherkatalysators 16
eingelesen. Die NOx-Speicheraktivität NOXA ist der Wirkungsgrad, mit dem NOx in den
NOx-Speicherkatalysator 16 eingelagert wird. Sie wird in dem in Fig. 1 gezeigten
Beispiel mittels des von dem NOx-Sensor 18 erfassten NOx-Gehaltes hinter dem NOx-
Speicherkatalysator 16 und einer modellierten NOx-Rohemission der
Verbrennungskraftniaschine 10 ermittelt. In Schritt 114 wird eine erste Abfrage
durchgeführt, in welcher geprüft wird, ob die aktuelle NOx-Speicheraktivität NOXA einen
vorgegebenen Schwellenwert SW unterschreitet. Wird diese Abfrage verneint, weist der
NOx-Speicherkatalysator 16 also noch eine hinreichende NOx-Speicheraktivität NOXA
auf, geht das Verfahren zu Schritt 102 zurück, um die Integration der
Schwefelrohemission SRE fortzuführen. Wird die Abfrage 114 hingegen bejaht, folgt in
Schritt 116 eine zweite Abfrage mit dem Ziel festzustellen, ob der Verlust der NOx-
Speicheraktivität NOXA im Wesentlichen auf eine Schwefeischädigung oder auf eine
irreversible Schädigung, beispielsweise durch thermische Belastung, zurückzuführen ist.
Dafür wird abgefragt, ob die aktuelle Schwefelbeladung SB laut einer Kennlinie NOXAS
einer hypothetischen Schwefelbeladung entspricht, die für einen ansonsten
ungeschädigten NOx-Speicherkatalysator 16 mit dem gefundenen Verlust der NOx-
Speicheraktivität NOXA korreliert. Diese Abfrage soll anhand der Fig. 3 verdeutlicht
werden.
Der Zusammenhang zwischen der NOx-Speicheraktivität NOXA und der
Schwefelbeladung SB eines NOx-Speicherkatalysators ist in Fig. 3 dargestellt. In
diesem Diagramm zeigt die durchgezogene Linie NOXAS eine Soll-NOx-
Speicheraktivität in Abhängigkeit von der Schwefelbeladung SB eines
Speicherkatalysators, der keinerlei irreversible Schädigungen aufweist. Die Messpunkte
X in dieser Grafik stellen beispielhafte Betriebspunkte mit den jeweiligen Koordinaten
NOXA und SB dar, für welche in dem Verfahrensschritt 114 bereits ein Unterschreiten
des Schwellenwertes SW für die NOx-Speicheraktivität NOXA festgestellt wurde. Für
diese Punkte wird nun in der Abfrage in Schrift 116 überprüft, ob die aktuelle
Schwefelbeladung SB laut der Sollkennlinie NOXAS mit der Schwefelbeladung
übereinstimmt, die bei einem ungeschädigten Speicherkatalysator bei der aktuellen NOx-
Speicheraktivität NOXA erwartet werden kann. Dies trifft für die mit A bezeichneten
Messpunkte X zu. In diesem Fall lässt sich der gesamte Aktivitätsverlust auf eine
Verschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 16 zurückführen. Im Fall A wird folglich
die Abfrage in Schritt 116 (Fig. 2) bejaht, sodass in Schritt 118 durch die Steuereinheit
26 eine Entschwefelung OS ausgelöst wird. Nach Beendigung der Entschwefelung DS
kehrt das Verfahren zum Ausgangspunkt in Schritt 100 zurück, wo die
Schwefelrohemission SRE wieder gleich Null gesetzt wird und die Berechnung von SRE
erneut beginnt. Korreliert die aktuelle Schwefelbeladung SB nicht mit der Sollkurve
NOXAS und liegt sie unterhalb einer Toleranzgrenze (der untere Toleranzverlauf der
Soll-NOx-Speicheraktivität ist in Fig. 3 durch die Kurve NOXAS-Δ gekennzeichnet) so
kann geschlossen werden, dass der gefundene Aktivitätsverlust hauptsächlich durch
eine irreversible Schädigung bedingt ist (Fall B). In diesem Fall wird die Abfrage 116
verneint. Von einer Entschwefelung kann hier abgesehen werden. Stall dessen wird in
Schritt 120 eine Nachricht ausgegeben, die beispielsweise den Fahrer von der
irreversiblen Schädigung 13 des NOx-Speicherkatalysators 16 informiert. Das Verfahren
geht dann zu Schrill 102 zurück, um die Integration der Schwefeirohemission SRE
fortzuführen.
Das vorausgehend dargestellte Ausführungabeispiel macht deutlich, dass das
erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine exakte Bestimmung der Schwefelbeladung
einer Abgasreinigungsvorrichtung erlaubt, sondern darüber hinaus auch gestattet, eine
anderweitige Schädigung der Vorrichtung zu erkennen. Auf diese Weise kann die
Entschwefelung der Vorrichtung genau auf die tatsächliche Schwefelbeladung
abgestimmt werden. Im Falle einer irreversiblen Schädigung der Vorrichtung wird diese
erkannt und von unzweckmäßigen Entschwefelungsmaßnahmen abgesehen, die
lediglich eine weitere thermische Schädigung der Vorrichtung und einen erhöhten
Kraftstoffverbrauch zur Folge hätten.
10
Verbrennungskraftmaschine
12
Abgastrakt
14
Vorkatalysator
16
NOx
-Speicherkatalysator
18
NOx
-Sensor
20
Bypass
22
schwefelempfindliche Messeinrichtung
24
Thermostatisiervorrichtung
26
Steuereinheit
28
Motorsteuergerät
30
Ansaugstutzen
32
Drosselklappe
CS Schwefelgehalt
DS Entschwefelung
IS irreversible Schädigung
MS Schwefelmassenstrom
NOXA NOx
CS Schwefelgehalt
DS Entschwefelung
IS irreversible Schädigung
MS Schwefelmassenstrom
NOXA NOx
-Speicheraktivität
NOXAS Soll-Kennlinie der NOx
NOXAS Soll-Kennlinie der NOx
-Speicheraktivität
SB Schwefelbeladung
SIG Signal der Messeinrichtung
SRE Schwefeirohemission
SW Schwellenwert der NOx
SB Schwefelbeladung
SIG Signal der Messeinrichtung
SRE Schwefeirohemission
SW Schwellenwert der NOx
-Speicheraktivität
Claims (18)
1. Verfahren zur Steuerung einer Entschwefelung mindestens einer in einem
Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten
Abgasreinigungsvorrichtung, wobei die mindestens eine
Abgasreinigungsvorrichtung nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit
mit einer Mindesttemperatur und zumindest zeitweise mit einer stöchiometrischen
oder fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Gehalt mindestens einer schwefelhaltigen Komponente des Abgases aus einem
von mindestens einer in dem Abgastrakt und/oder in einem Kraftstoffsystem der
Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten schwefelempfindlichen
Messeinrichtung (22) bereitgestellten Signal bestimmt wird und die Entschwefelung
der Abgasreinigungsvorrichtung in Abhängigkeit des Gehaltes der mindestens einen
schwefelhaltigen Komponente des Abgases gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Abgasreinigungsvorrichtung ein NOx-Absorber, ein NOx-Speicherkatalysator (16),
ein Oxidationskatalysator und/oder ein 3-Wege-Katalysator ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in
Abhängigkeit des Gehaltes der mindestens einen schwefelhaltigen Komponente des
Abgases eine Entschwefelungsnotwendigkeit und/oder eine Entschwefelungsdauer
bestimmt wird und/oder eine alternierende Mager-Fett-Beaufschlagung der
Abgasreinigungsvorrichtung während der Entschwefelung gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine schwefelhaltige Komponente Schwefeldioxid (SO2)
und/oder Schwefelwasserstoff (H2S) ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in Abhängigkeit eines stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten
Gehaltes der mindestens einen schwefelhaltigen Komponente des Abgases und
mittels eines Beladungsmodells eine Schwefelbeladung der
Abgasreinigungsvorrichtung ermittelt wird und anhand der Schwefelbeladung die
Entschwefelungsnotwendigkeit festgestellt und/oder die Entschwefelungsdauer
bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Entschwefelungsnotwendigkeit anhand eines stromab der
Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der mindestens einen
schwefelhaltigen Komponente oder anhand einer Differenz des stromauf und des
stromab der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der Komponente
ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die
Regenerationsdauer in Abhängigkeit eines während der Entschwefelung stromab
der Abgasreinigungsvorrichtung bestimmten Gehaltes der mindestens einen
schwefelhaltigen Komponente gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Gehalt der mindestens einen schwefelhaltigen Komponente des Abgases
stromauf und/oder stromab der Abgasreinigungsvorrichtung aus einem von einer im
Abgastrakt (12) stromauf beziehungsweise stromab der Abgasreinigungsvorrichtung
angeordneten schwefelempfindlichen Messeinrichtung (22) bereitgestellten Signal
bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Gehalt der mindestens einen schwefelhaltigen Komponente des Abgases stromauf
der Abgasreinigungsvorrichtung aus einem von einer in einem Kraftstoffsystem der
Verbrennungskraftmaschine (10) angeordneten schwefelempfindlichen
Messeinrichtung (22) bereitgestellten Signal in Abhängigkeit von mindestens einem
Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (10) bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine
Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (10) ein zugeführtes Luft-
Kraftstoff-Verhältnis, ein Volumen- oder Massenstrom einer Kraffstoffzufuhr, eine
Motordrehzahl, eine Motorlast und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das von der schwefelempfindlichen Messeinrichtung (22) bereitgestellte Signal
in einem Bypass (20) des Abgastraktes (12) oder des Kraftstoffsystems erfasst und
das mit der schwefelempfindlichen Messeinrichtung (22) in Kontakt kommende
Abgas auf eine vorgegebene Temperatur temperiert wird.
12. Vorrichtung zur Steuerung einer Entschwefelung mindestens einer in einem
Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten
Abgasreinigungsvorrichtung, wobei die mindestens eine
Abgasreinigungsvorrichtung nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit
mit einer Mindesttemperatur und zumindest zeitweise mit einer stöchiometrischen
oder fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine für mindestens eine schwefelhaltige Komponente empfindliche
Messeinrichtung (22) in dem Abgastrakt und/oder in einem Kraftstoffsystem der
Verbrennungskraftmaschine (10) angeordnet ist und eine Steuereinheit (26) zur
Steuerung der Entschwefelung der Abgasreinigungsvorrichtung in Abhängigkeit
eines von der Messeinrichtung (22) bereitgestellten Signals oder einer von dem
Signal abgeleiteten Größe vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens
eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (22) eine elektrochemische Zelle oder
eine Widerstandszelle als Sensorelement umfasst.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (22) ein SO2- und/oder
ein H2S-Sensor ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (22) stromauf und/oder
stromab der Abgasreinigungsvorrichtung in dem Abgastrakt (12) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (22) in einem Vorlauf
und/oder Rücklauf einer Kraftstoffförderung und/oder in einem Kraftstofftank des
Kraftstoffsystems angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine schwefelempfindlichen Messeinrichtung (22) in einem Bypass
(20) des Abgastraktes (12) und/oder des Kraftstoffsystems angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bypass (20)
eine Thermostatisiervorrichtung (24) zugeordnet ist.
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