DE10057938A1 - Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in I.C. engine involves extrapolating oxygen-dependent signal from oxygen-sensitive measuring device - Google Patents
Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in I.C. engine involves extrapolating oxygen-dependent signal from oxygen-sensitive measuring deviceInfo
- Publication number
- DE10057938A1 DE10057938A1 DE2000157938 DE10057938A DE10057938A1 DE 10057938 A1 DE10057938 A1 DE 10057938A1 DE 2000157938 DE2000157938 DE 2000157938 DE 10057938 A DE10057938 A DE 10057938A DE 10057938 A1 DE10057938 A1 DE 10057938A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- regeneration
- exhaust gas
- oxygen
- signal
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents using means for controlling, e.g. purging, the absorbents or adsorbents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
- F02D2200/0804—Estimation of the temperature of the exhaust gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0806—NOx storage amount, i.e. amount of NOx stored on NOx trap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0814—Oxygen storage amount
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0816—Oxygen storage capacity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Vorrichtung zur Durchführung der Regeneration mit den im Oberbegriff der Ansprüche 1, 2 und 19 genannten Merkmalen.The invention relates to a method for performing a regeneration of a NO x storage catalytic converter in an exhaust line of an internal combustion engine and a device for performing the regeneration with the features mentioned in the preamble of claims 1, 2 and 19.
Verbrennungskraftmaschinen, die aus Gründen einer Verbrauchsoptimierung wenigstens zeitweise in einem mageren Betriebsmodus, das heißt mit einem sauerstoffreichen Abgas mit λ < 1, betrieben werden, produzieren Stickoxide NOx in einem stöchiometrischen Überschuss. Dies hat zur Folge, dass bei einer katalytischen oxidativen Umsetzung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO Stickoxide NOx nicht vollständig zu umweltneutralem Stickstoff umgesetzt werden. Zur Abhilfe ist bekannt, NOx-Speicherkatalysatoren in den Abgaskanälen von Verbrennungskraftmaschinen anzuordnen, die in mageren Betriebsphasen NOx als Nitrat einlagern. Um NOx-Durchbrüche aufgrund eines vollbeladenen NOx- Speicherkatalysators zu vermeiden, muss der NOx-Speicherkatalysator in wiederkehrenden Abständen regeneriert werden. Zu diesem Zweck wird die Verbrennungskraftmaschine kurzfristig in einen fetten oder stöchiometrischen Arbeitsmodus (λ ≦ 1) umgeschaltet. Infolgedessen steigt ein Reduktionsmittelmassenstrom des Abgases an, die als Nitrat eingelagerten Stickoxide werden desorbiert und katalytisch am NOx-Speicherkatalysator unter gleichzeitiger Oxidation von CO und HC umgesetzt.Internal combustion engines that are operated at least temporarily in a lean operating mode, that is to say with an oxygen-rich exhaust gas with λ <1, for reasons of optimizing consumption, produce nitrogen oxides NO x in a stoichiometric excess. As a result, in a catalytic oxidative conversion of unburned hydrocarbons HC and carbon monoxide CO, nitrogen oxides NO x are not completely converted to environmentally neutral nitrogen. To remedy this, it is known to arrange NO x storage catalytic converters in the exhaust gas ducts of internal combustion engines which store NO x as nitrate in lean operating phases. In order to avoid NO x breakthroughs due to a fully loaded NO x storage catalytic converter, the NO x storage catalytic converter must be regenerated at recurring intervals. For this purpose, the internal combustion engine is briefly switched to a rich or stoichiometric working mode (λ ≦ 1). As a result, a mass flow of reducing agent in the exhaust gas increases, the nitrogen oxides stored as nitrate are desorbed and converted catalytically on the NO x storage catalytic converter with simultaneous oxidation of CO and HC.
In einfachen Verfahren wird eine Regenerationsdauer, während der der Speicherkatalysator mit der fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt wird, fest vorgegeben. Nachteilig hieran ist, dass ein tatsächlicher Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators und eine aktuelle Regenerationsrate desselben nicht berücksichtigt wird. Eine solche Vorgehensweise birgt die Gefahr, dass die Regenerationsdauer zu kurz oder zu lang gewählt wird, wobei im ersten Fall eine unvollständige Regeneration des Speichers und im zweiten Fall ein unnötiger Kraftstoffmehrverbrauch sowie eine Emission umweltschädlicher Reduktionsmittel (HC und CO) in Kauf genommen wird. In simple processes, a regeneration period during which the rich exhaust gas atmosphere is applied to the storage catalytic converter is predefined. The disadvantage of this is that an actual loading state of the NO x storage catalytic converter and a current regeneration rate thereof are not taken into account. Such a procedure harbors the risk that the regeneration period is too short or too long, in the first case an incomplete regeneration of the storage and in the second case an unnecessary additional fuel consumption and an emission of environmentally harmful reducing agents (HC and CO) are accepted.
Verfeinerte Verfahren versuchen einen tatsächlichen Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators anhand bestimmter Betriebsparameter während der letzten Magerphase abzuschätzen und leiten hieraus eine erforderliche Regenerationsdauer ab. Jedoch ist auch dieses Verfahren mit erheblichen Ungenauigkeiten behaftet, so dass sich auch hier unzweckmäßige NOx-Regenerationsdauern mit den genannten Folgen ergeben können.Refined processes attempt to estimate an actual loading state of the NO x storage catalytic converter on the basis of certain operating parameters during the last lean phase and derive a necessary regeneration period from this. However, this method also has considerable inaccuracies, so that unsuitable NO x regeneration times with the mentioned consequences can also result here.
Des Weiteren sind Verfahren bekannt, bei denen mit Hilfe einer stromab des NOx- Speicherkatalysators angeordneten Sensorik, die einen Sauerstoffanteil des Abgases misst, der Regenerationsverlauf überwacht wird. Dabei zeigt ein sinkender Sauerstoffanteil im Abgas einen verminderten Reduktionsmittelumsatz am NOx-Speicher und somit steigende Anteile der Reduktionsmittel im Abgas an. Um Reduktionsmitteldurchbrüche zu vermeiden, wird die NOx-Regeneration abgebrochen, das heißt die Verbrennungskraftmaschine wieder in einen mageren Betriebsmodus umgeschaltet, sobald der gemessene Sauerstoffanteil einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet beziehungsweise eine Sensorspannung eine entsprechende Grenzspannung überschreitet. Dieses Verfahren ist mit dem Nachteil verbunden, dass der Sensor erst reagieren kann, wenn bereits ein gewisser Reduktionsmitteldurchbruch auftritt. Ferner ist zum Zeitpunkt der Grenzwerterreichung der gesamte Abgasweg zwischen Verbrennungskraftmaschine und NOx-Speicherkatalysator noch mit fettem, das heißt reduktionsmittelhaltigem, Abgas gefüllt. Diese Reduktionsmittel (HC und CO) gelangen dann weitgehend unkonvertiert als Schadstoffe in die Umwelt. Um diese Schadstoffemission gering zu halten, darf gemäß dieser Vorgehensweise das Verbrennungslambda während der Regeneration nicht zu fett eingeregelt werden. Dies führt zusätzlich zu dem Nachteil verhältnismäßig langer Regenerationsdauern und einem unnötigen Kraftstoffmehrverbrauch.Furthermore, methods are known in which the regeneration process is monitored with the aid of a sensor system which is arranged downstream of the NO x storage catalytic converter and measures an oxygen fraction of the exhaust gas. A decreasing proportion of oxygen in the exhaust gas indicates a reduced reductant conversion in the NO x store and thus an increasing proportion of the reductant in the exhaust gas. To avoid reductant breakthroughs, the NO x regeneration is terminated, that is, the internal combustion engine is switched back to a lean operating mode as soon as the measured oxygen fraction falls below a predetermined limit value or a sensor voltage exceeds a corresponding limit voltage. This method has the disadvantage that the sensor can only react when a certain reductant breakthrough has already occurred. Furthermore, at the time the limit value is reached, the entire exhaust gas path between the internal combustion engine and the NO x storage catalytic converter is still filled with rich, that is to say reducing agent-containing, exhaust gas. These reducing agents (HC and CO) then reach the environment largely unconverted as pollutants. In order to keep this pollutant emission low, the combustion lambda must not be regulated too rich during the regeneration according to this procedure. In addition, this leads to the disadvantage of relatively long regeneration times and unnecessary additional fuel consumption.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur NOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators zur Verfügung zu stellen, welches eine möglichst schnelle und vollständige Regeneration des Speicherkatalysators gewährleistet und gleichzeitig hinsichtlich einer möglichst geringen Reduktionsmittelemission optimiert ist. Es soll ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.The invention is therefore based on the object of providing a method for NO x regeneration of a NO x storage catalytic converter which ensures the fastest possible and complete regeneration of the storage catalytic converter and at the same time is optimized with regard to the lowest possible reducing agent emissions. A device for carrying out the method is also to be provided.
Diese Aufgabe wird durch zwei Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen 1
und 2 genannten Merkmalen und eine Vorrichtung nach Anspruch 19 gelöst. Das erste
erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass
This object is achieved by two methods with the features mentioned in independent claims 1 and 2 and an apparatus according to claim 19. The first method according to the invention provides that
- a) während der NOx-Regeneration das sauerstoffabhängige Signal der stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Messeinrichtung hochgerechnet wird unda) during the NO x regeneration, the oxygen-dependent signal of the measuring device arranged downstream of the NO x storage catalytic converter is extrapolated and
- b) ein der Verbrennungskraftmaschine während der Regeneration zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch (Verbrennungslambda) in Abhängigkeit von dem hochgerechneten Signal unter Berücksichtigung einer im wesentlichen der Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine und NOx- Speicherkatalysator entsprechenden Zeitspanne variiert wird.b) an air-fuel mixture (combustion lambda) supplied to the internal combustion engine during the regeneration is varied as a function of the extrapolated signal, taking into account a time period corresponding essentially to the exhaust gas runtime between the internal combustion engine and the NO x storage catalytic converter.
Durch die erfindungsgemäße Hochrechnung ist es möglich, den Verlauf des Signals der sauerstoffempfindlichen Messeinrichtung zumindest für eine gewisse Dauer im Voraus mit einer ausreichenden Zuverlässigkeit zu ermitteln. Dies ermöglicht die Berücksichtigung der der Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine und NOx- Speicherkatalysator entsprechenden Zeitspanne - nachfolgend einfachheitshalber als Abgaslaufzeit bezeichnet - bei der Veränderung des Verbrennungslambdas während der Regeneration, so dass auf eine zu erwartende Signalhöhe gewissermaßen vorausschauend reagiert werden kann. So ist es beispielsweise möglich, das Verbrennungslambda anzuheben, bevor ein durch die Hochrechnung prognostizierter, unerwünschter Reduktionsmitteldurchbruch auftritt, und diesen letztlich durch diese Maßnahme zu verringern oder sogar vollständig zu unterdrücken. Insgesamt ermöglicht das Verfahren damit eine Verminderung der CO- und HC-Emission und eine Minimierung eines für die NOx-Regeneration notwendigen Kraftstoffmehrverbrauchs.The extrapolation according to the invention makes it possible to determine the course of the signal of the oxygen-sensitive measuring device with sufficient reliability at least for a certain duration in advance. This enables the time span corresponding to the exhaust gas runtime between the internal combustion engine and the NO x storage catalytic converter - hereinafter referred to simply as exhaust gas runtime - to be taken into account when changing the combustion lambda during regeneration, so that a reaction to an expected signal level can be anticipated to a certain extent. For example, it is possible to increase the combustion lambda before an undesirable reduction in the reducing agent, which is predicted by the extrapolation, and ultimately to reduce it or even to completely suppress it. Overall, the method thus enables a reduction in CO and HC emissions and a minimization of an additional fuel consumption necessary for NO x regeneration.
Die genannten Vorteile ergeben sich in noch stärkerem Ausmaß durch das zweite
erfindungsgemäße Verfahren, nach welchem
The advantages mentioned result to an even greater extent from the second method according to the invention, according to which
- a) während der NOx-Regeneration das sauerstoffabhängige Signal der Messeinrichtung hochgerechnet wird und auf Basis des hochgerechneten Signals ein theoretischer Zeitpunkt bestimmt wird, an dem ein vorgegebener erster Signalschwellenwert voraussichtlich überschritten wird,a) during the NO x regeneration, the oxygen-dependent signal of the measuring device is extrapolated and, based on the extrapolated signal, a theoretical point in time is determined at which a predetermined first signal threshold value is likely to be exceeded,
- b) ein der Verbrennungskraftmaschine während der Regeneration zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch (Verbrennungslambda) in Abhängigkeit von dem hochgerechneten Signal und/oder dem Zeitpunkt unter Berücksichtigung einer im wesentlichen einer Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine und NOx-Speicherkatalysator entsprechenden Zeitspanne variiert wird, und b) an air / fuel mixture (combustion lambda) supplied to the internal combustion engine during the regeneration is varied as a function of the extrapolated signal and / or the time, taking into account a time period substantially corresponding to an exhaust gas runtime between the internal combustion engine and the NO x storage catalytic converter, and
- c) das Regenerationsende bestimmt wird, indem eine im wesentlichen der Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine und NOx- Speicherkatalysator entsprechende Zeitspanne von dem theoretischen Zeitpunkt subtrahiert wird.c) the end of regeneration is determined by subtracting a time period substantially corresponding to the exhaust gas runtime between the internal combustion engine and the NO x storage catalytic converter from the theoretical point in time.
Zusätzlich zu den Maßnahmen des ersten Verfahrens wird demnach das (theoretische) Erreichen des für einen Regenerationsabbruch vorgegebenen Signalschwellenwertes im Voraus ermittelt. Somit kann die Regeneration rechtzeitig, das heißt vor dem Auftreten eines Reduktionsmitteldurchbruches, abgebrochen werden.In addition to the measures of the first procedure, the (theoretical) Reaching the signal threshold value specified for a regeneration termination in Determined in advance. This means that regeneration can take place in good time, i.e. before it occurs breakthrough of a reducing agent.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Verfahren wird das Verbrennungslambda der Verbrennungskraftmaschine dem Regenerationsende vorausgehend auf einen Wert nahe λ = 1 angehoben, wobei dieser Wert größer, das heißt magerer, als ein vorausgegangener Lambdawert und gleichzeitig < oder = 1 ist. Erfindungsgemäß ergeben sich mehrere Alternativen, um einen Zeitpunkt dieser Anhebung zu bestimmen. Beispielsweise kann die Anhebung nach Ablauf eines vorgebbaren Anteils einer durch die Hochrechnung ermittelten Regenerationsgesamtdauer erfolgen. Noch vorteilhafter ist es, das Verbrennungslambda bei Erreichen eines zweiten vorgegebenen Signalschwellenwertes durch das hochgerechnete Sensorsignal unter Berücksichtigung der Abgaslaufzeit anzuheben, wobei der zweite Signalschwellenwert sinnvollerweise kleiner ist als der erste Signalschwellenwert, sofern es sich um eine Sondenspannung handelt. Die Anhebung des Verbrennungslambdas vor dem Regenerationsende bewirkt eine Verminderung eines Reduktionsmittelmassenstroms zu einem Zeitpunkt, an dem nur noch geringe Mengen eingelagerter Stickoxide im Speicherkatalysator zur Konvertierung der Reduktionsmittel zur Verfügung stehen. Durch diese Maßnahme wird somit die Gefahr eines Reduktionsmitteldurchbruchs am Ende der Regeneration zusätzlich vermindert. Dabei hat es sich besonders bewährt, das Verbrennungslambda auf Lambdawerte von 0,94 bis 0,99, insbesondere auf 0,95 bis 0,98, anzuheben.According to a particularly advantageous embodiment of the method, the Combustion lambda of the internal combustion engine at the end of regeneration previously raised to a value close to λ = 1, this value being larger, the means leaner than a previous lambda value and at the same time <or = 1. According to the invention, there are several alternatives at a time of this To determine increase. For example, the increase after a Predeterminable portion of a determined by the extrapolation Total regeneration takes place. The combustion lambda is even more advantageous when a second predetermined signal threshold value is reached by the to increase the extrapolated sensor signal taking into account the exhaust gas runtime, wherein the second signal threshold is usefully less than the first Signal threshold if it is a probe voltage. The raise of the combustion lambda before the end of regeneration causes a reduction of a reducing agent mass flow at a time when only a small amount is left Amounts of nitrogen oxides stored in the storage catalytic converter to convert the Reducing agents are available. This measure thus eliminates the danger of a reducing agent breakthrough at the end of regeneration is additionally reduced. It has proven particularly useful to reduce the combustion lambda to lambda values of 0.94 to 0.99, in particular to 0.95 to 0.98.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verbrennungslambda der Verbrennungskraftmaschine solange unterhalb eines vorausgegangenen Lambdawertes abgesenkt, bis das hochgerechnete Sensorsignal unter Berücksichtigung der Abgaslaufzeit einen dritten vorgegebenen Signalschwellenwert erreicht. In diesem Zusammenhang haben sich Verbrennungslambdawerte von 0,6 bis 0,9, insbesondere von 0,7 bis 0,8, besonders bewährt. Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird der NOx-Speicherkatalysator folglich mit einer vergleichsweise sehr fetten Abgasatmosphäre beaufschlagt, solange der Speicher noch einen durch die dritte Signalschwelle markierte Mindestbeladung an Stickoxiden aufweist. Durch diese zumindest zeitweise sehr fette Beaufschlagung des Speicherkatalysators wird eine Effizienz der NOx-Umsetzung erhöht, die Regenerationsdauer verkürzt und letztendlich der für die Regeneration aufzuwendende Kraftstoffmehrverbrauch minimiert.According to a further advantageous embodiment of the method, the combustion lambda of the internal combustion engine is lowered below a previous lambda value until the extrapolated sensor signal reaches a third predetermined signal threshold value taking into account the exhaust gas runtime. In this context, combustion lambda values from 0.6 to 0.9, in particular from 0.7 to 0.8, have proven particularly useful. As a result of this embodiment of the method, the NO x storage catalytic converter is consequently subjected to a comparatively very rich exhaust gas atmosphere, as long as the storage tank still has a minimum nitrogen oxide loading marked by the third signal threshold. This at least temporarily very rich loading of the storage catalytic converter increases the efficiency of the NO x conversion, shortens the regeneration period and ultimately minimizes the additional fuel consumption to be used for the regeneration.
Es ist selbstverständlich denkbar, weitere Schwellenwerte vorzugeben, deren Überschreitung durch das hochgerechnete Sensorsignal weitere Variationen des Verbrennungslambdas auslöst. Zusätzliche Schwellenwerte können beispielsweise einen anderweitig ermittelten Alterungszustand des Speicherkatalysators berücksichtigen. Die verschiedenen Anhebungen und/oder Absenkungen des der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches können auch stufenweise oder sogar kontinuierlich erfolgen.It is of course conceivable to specify further threshold values, the Exceeded by the extrapolated sensor signal further variations of the Triggers combustion lambdas. Additional threshold values can, for example an otherwise determined aging state of the storage catalytic converter consider. The various increases and / or decreases in the Air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine can also gradually or even continuously.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, die Abgaslaufzeit als Festwert vorzugeben, ist bevorzugt vorgesehen, diese anhand aktueller Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine zu berechnen. Dabei kann auf bekannte Betriebsparameter wie Motorlast, Drehzahl oder Abgastemperatur oder auch andere geeignete Daten zurückgegriffen werden.Although it is possible in principle to specify the exhaust gas runtime as a fixed value preferably provided, this on the basis of current operating parameters of the Calculate internal combustion engine. It can be based on known operating parameters such as engine load, speed or exhaust gas temperature or other suitable data be resorted to.
Die Hochrechnung des sauerstoffabhängigen Signals der Messeinrichtung erfolgt gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens anhand aktueller Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Abgasanlage. Dies kann etwa ein aktuelles, der Verbrennungskraftmaschine zugeführtes Luft-Kraftstoff- Gemisch (Verbrennungslambda) und/oder ein Abgasmassenstrom und/oder eine Abgastemperatur und/oder eine Katalysatortemperatur sein. Die Genauigkeit der Hochrechnung kann weiterhin dadurch erhöht werden, dass sie unter Berücksichtigung eines Verhaltensmodells des NOx-Speicherkatalysators erfolgt. Ein solches Verhaltensmodell kann etwa den Verlauf einer Regenerationsrate in Abhängigkeit von dem aktuellen Reduktionsmittelmassenstrom und/oder der Katalysatortemperatur beinhalten. Das Verhaltensmodell kann zudem den während der aktuellen Regeneration gemessenen Signalverlauf berücksichtigen. Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Verfahrens kann ferner erzielt werden, indem das Signal unter Berücksichtigung eines Verhaltensmodells der sauerstoffempfindlichen Messeinrichtung hochgerechnet wird. Dabei kann insbesondere eine Trägheit, also eine Zeitverzögerung, mit der die Messeinrichtung veränderte Abgasbedingungen anzeigt, aber auch eine aktuelle, etwa über einen Innenwiderstand gemessene, Temperatur der Messeinrichtung berücksichtigt werden.According to an advantageous embodiment of the method, the oxygen-dependent signal of the measuring device is extrapolated on the basis of current operating parameters of the internal combustion engine and / or the exhaust system. This can be, for example, a current air / fuel mixture (combustion lambda) fed to the internal combustion engine and / or an exhaust gas mass flow and / or an exhaust gas temperature and / or a catalyst temperature. The accuracy of the extrapolation can be increased further by taking into account a behavior model of the NO x storage catalytic converter. Such a behavior model can include, for example, the course of a regeneration rate depending on the current reducing agent mass flow and / or the catalyst temperature. The behavior model can also take into account the signal curve measured during the current regeneration. An advantageous further development of the method can also be achieved by extrapolating the signal taking into account a behavior model of the oxygen-sensitive measuring device. In particular, an inertia, that is to say a time delay with which the measuring device displays changed exhaust gas conditions, but also a current temperature of the measuring device measured, for example, via an internal resistance, can be taken into account.
Da die Zuverlässigkeit der Hochrechnung des Signalverlaufes unter bestimmten extremen Randbedingungen vermindert werden kann, sieht eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens vor, Grenzwerte für verschiedene Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Abgasanlage vorzugeben und die Hochrechnung zu unterdrücken, wenn diese Grenzwerte nicht eingehalten werden. Dabei sind insbesondere Grenzwerte für den Abgasmassenstrom und/oder für die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators sinnvoll, da bei zu hohen Abgasmassenströmen oder zu niedrigen Katalysatortemperaturen die Regenerationsraten zu unstetig erfolgt, um mit ausreichender Zuverlässigkeit hochgerechnet werden zu können. Die Signalhochrechnung kann vorteilhafterweise auch dann unterdrückt werden, wenn betriebspunktabhängige Störeinflüsse vorliegen, die eine irreguläre NOx-Regeneration beeinflussen. Dies ist beispielsweise bei einer Schubabschaltung der Verbrennungskraftmaschine der Fall.Since the reliability of the extrapolation of the signal curve can be reduced under certain extreme boundary conditions, a preferred embodiment of the method provides for limit values for different operating conditions of the internal combustion engine and / or the exhaust gas system to be specified and for the extrapolation to be suppressed if these limit values are not observed. Limit values for the exhaust gas mass flow and / or for the temperature of the NO x storage catalytic converter are particularly useful, since the regeneration rates are too discontinuous for exhaust gas mass flows that are too high or the catalytic converter temperatures too low to be able to be extrapolated with sufficient reliability. The signal extrapolation can advantageously also be suppressed if there are interfering influences which depend on the operating point and which influence irregular NO x regeneration. This is the case, for example, in the case of a fuel cut-off of the internal combustion engine.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Hochrechnung nicht während der gesamten Regenerationsdauer des Speicherkatalysators, sondern erst nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeit nach Beginn der Regeneration und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmasse und/oder nach Überschreiten einer vorgegebenen Mindestschwelle des Signals der Messeinrichtung. Durch diese Maßnahmen wird gewährleistet, dass der Signalverlauf bereits über eine gewisse Mindestdauer bekannt ist und somit zuverlässiger extrapoliert werden kann. Nach Beginn der Hochrechnung sollte der Signalverlauf weiterhin verfolgt werden, so dass die Hochrechnung ständig aktualisiert werden kann.According to a further advantageous embodiment of the method, the Extrapolation not during the entire regeneration period of the Storage catalytic converter, but only after a specified time has elapsed Start of regeneration and / or after throughput of a predetermined exhaust gas mass and / or after a predetermined minimum threshold of the signal of the Measuring device. These measures ensure that the signal curve is already known for a certain minimum duration and is therefore extrapolated more reliably can be. After the projection has started, the signal curve should continue to be followed so that the projection can be updated continuously.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst Mittel, mit denen die geschilderten Verfahrensschritte der Verfahren ausführbar sind. Die Mittel umfassen eine Steuereinheit, in der ein Algorithmus zur Steuerung der Verfahrensschritte in digitaler Form hinterlegt ist. Diese Steuereinheit kann vorteilhaft auch in ein Motorsteuergerät des Fahrzeuges integriert sein.The device according to the invention comprises means by which the described Process steps of the procedures are executable. The funds include one Control unit in which an algorithm for controlling the process steps in digital Form is deposited. This control unit can advantageously also in an engine control unit of the Vehicle integrated.
Die sauerstoffsensitive Messeinrichtung kann eine stromab des NOx- Speicherkatalysators angeordnete Lambdasonde, insbesondere eine Breitband- oder eine Sprungantwort-Lambdasonde, sein oder ein NOx-Sensor, der über ein Lambdaausgangssignal verfügt.The oxygen-sensitive measuring device can be a lambda probe arranged downstream of the NO x storage catalytic converter, in particular a broadband or a step response lambda probe, or a NO x sensor that has a lambda output signal.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred refinements of the invention result from the remaining ones in the features mentioned in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below in exemplary embodiments on the basis of the associated Drawings explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasanlage; Figure 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine with an exhaust system.
Fig. 2 zeitliche Verläufe verschiedener Abgasparameter während einer herkömmlichen NOx-Regeneration und Fig. 2 temporal profiles of various exhaust gas parameters during a conventional NO x regeneration and
Fig. 3 zeitliche Verläufe verschiedener Abgasparameter während einer NOx- Regeneration gemäß der vorliegenden Erfindung. FIG. 3 is time profiles of various parameters during a exhaust NO x - regeneration according to the present invention.
Der in der Fig. 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine 10 ist eine insgesamt mit 12 bezeichnete Abgasanlage zugeordnet. Die Abgasanlage 12 umfasst einen Abgaskanal 14, in dem ein in einer motornahen Position angeordneter Vorkatalysator 16 sowie ein großvolumiger NOx-Speicherkatalysator 18 angeordnet sind. Neben dem Katalysatorsystem 16, 18 beherbergt der Abgaskanal 14 üblicherweise verschiedene, nicht gezeigte Gas- und/oder Temperatursensoren zur Regelung der Verbrennungskraftmaschine 10. Dargestellt ist hier lediglich eine sauerstoffempfindliche Messeinrichtung 20, die stromab des NOx-Speicherkatalysators 18 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 20 kann beispielsweise eine Lambdasonde oder ein NOx-Sensor sein, welcher mit einer Lambdamessfunktion ausgestattet ist. In jedem Fall stellt die Messeinrichtung 20 ein von einem Sauerstoffanteil des Abgases abhängiges Signal Uλ bereit. Dieses Signal Uλ, wird an ein Motorsteuergerät 22 übermittelt, in welchem es digitalisiert und weiterverarbeitet wird. Weitere, den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 10 betreffende Informationen finden ebenfalls Eingang in das Motorsteuergerät 22. In dem Motorsteuergerät 22 ist eine Steuereinheit 24 integriert, in welcher ein Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens zur NOx-Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 18 hinterlegt ist. Das Motorsteuergerät 22 und die Steuereinheit 24 sind in der Lage, mindestens einen Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere ein zuzuführendes Luft-Kraftstoff- Gemisch (Verbrennungslambda), in Abhängigkeit von dem Signal Uλ der Messeinrichtung in noch zu erläuternder Weise zu beeinflussen.The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 is assigned an exhaust system, designated overall by 12 . The exhaust system 12 comprises an exhaust duct 14 , in which a pre-catalytic converter 16 arranged in a position close to the engine and a large-volume NO x storage catalytic converter 18 are arranged. In addition to the catalyst system 16 , 18 , the exhaust gas duct 14 usually houses various gas and / or temperature sensors (not shown) for regulating the internal combustion engine 10 . Only an oxygen-sensitive measuring device 20 is shown here, which is arranged downstream of the NO x storage catalytic converter 18 . The measuring device 20 can be, for example, a lambda probe or a NO x sensor which is equipped with a lambda measuring function. In any case, the measuring device 20 provides a signal U λ that is dependent on an oxygen component of the exhaust gas. This signal U λ is transmitted to an engine control unit 22 , in which it is digitized and further processed. Further information relating to the operating state of the internal combustion engine 10 is also input into the engine control unit 22 . A control unit 24 is integrated in the engine control unit 22 , in which an algorithm for carrying out the method for NO x regeneration of the NO x storage catalytic converter 18 is stored. The engine control unit 22 and the control unit 24 are capable of influencing at least one operating parameter of the internal combustion engine 10 , in particular an air-fuel mixture to be supplied (combustion lambda), as a function of the signal U λ of the measuring device to be explained.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Parameter der Verbrennungskraftmaschine 10 sowie der Abgasanlage 12 während einer NOx- Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 18, die nach einem herkömmlichen Verfahren durchgeführt wird. Zunächst befindet sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem mageren Betriebsmodus, in dem ihr ein sauerstoffreiches Luft-Kraftstoff- Gemisch mit λM << 1 zugeführt wird (Graph 100). In dieser Phase enthält das Abgas einen Überschuss an Stickoxiden NOx, die durch den Vorkatalysator 16 nicht vollständig konvertiert werden können. NOx wird daher in den NOx-Speicherkatalysator 18 eingelagert, dessen NOx-Beladung dabei kontinuierlich zunimmt (Graph 102). Anhand eines geeigneten Kriteriums wird zu einem Zeitpunkt tA eine NOx- Regenerationsnotwendigkeit erkannt. Dies kann beispielsweise ein, durch die Messeinrichtung 20 detektierter NOx-Durchbruch sein. Infolgedessen wird die Verbrennungskraftmaschine 10 durch Einflussnahme des Motorsteuergerätes 22 in einen fetten Betriebsmodus umgeschaltet mit λF < 1. Infolge des nunmehr erhöhten Massenstroms der Reduktionsmittel CO und HC im Abgas wird das im NOx- Speicherkatalysator 18 eingelagerte NOx desorbiert und zu Stickstoff reduziert. Eine Abnahme der NOx-Beladung des Speicherkatalysators 18 (Graph 102) ist jedoch erst nach einer gewissen zeitlichen Verzögerung nach Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine 10 zu verzeichnen, da zum Zeitpunkt tA der Abgaskanal 14 noch mit magerem Abgas gefüllt ist, welches zunächst noch den Speicherkatalysator 18 passieren muss, ehe die Reduktionsmittel diesen erreichen. Der Verlauf der NOx- Regeneration wird währenddessen mit Hilfe des von der Messeinrichtung 20 bereitgestellten Signals Uλ - in der Regel eine Spannung - verfolgt. Die Sondenspannung Uλ (Graph 104) verhält sich umgekehrt proportional zu einer Sauerstoffkonzentration des Abgases stromab des Speicherkatalysators 18. Da mit fortschreitender Regeneration die Reduktionsmittel in immer geringerem Ausmaß verbraucht werden, steigt das Signal Uλ der Messeinrichtung 20 langsam an. Zu einem Zeitpunkt tE erreicht das Signal Uλ einen vorgegebenen Schwellenwert USE, woraufhin die Verbrennungskraftmaschine 10 im Allgemeinen wieder in einen mageren Betriebsmodus mit λM << 1 umgeschaltet wird. Zum Zeitpunkt des Regenerationsendes tE befindet sich jedoch noch Abgas mit einem hohen Reduktionsmittelanteil in dem Abgaskanal 14 zwischen der Verbrennungskraftmaschine 10 und dem Speicherkatalysator 18. Dieses durchströmt den nunmehr praktisch NOx-freien Speicherkatalysator 18 und gelangt unkonvertiert in die Umwelt. Der Verlauf der stromab des Katalysators gemessenen Konzentration von Kohlenmonoxid CO und unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC (Graph 106) zeigt daher nach Regenerationsende tE noch einen unerwünscht hohen Anstieg. Fig. 2 shows the time course of various parameters of the internal combustion engine 10 and the exhaust system 12 during an NO x - regeneration of the NO x storing catalyst 18, which is carried out by a conventional method. Initially, the internal combustion engine 10 is in a lean operating mode, in which an oxygen-rich air-fuel mixture with λ M << 1 is fed to it (graph 100 ). In this phase, the exhaust gas contains an excess of nitrogen oxides NO x , which cannot be completely converted by the pre-catalyst 16 . NO x is therefore stored in the NO x storage catalytic converter 18 , the NO x load of which increases continuously in the process (graph 102 ). On the basis of a suitable criterion, a need for regeneration of NO x is recognized at a point in time t A. This can be, for example, a NO x breakthrough detected by the measuring device 20 . As a result, the internal combustion engine 10 is switched by influencing the engine control unit 22 in a rich operating mode with λ F <1. As a result of the now increased mass flow of reducing agents CO and HC in the exhaust gas which the NO x is - embedded storage catalyst 18 NO reduction x desorbed and nitrogen. However, a decrease in the NO x loading of the storage catalytic converter 18 (graph 102 ) can only be recorded after a certain time delay after switching over the internal combustion engine 10 , since at the point in time t A the exhaust gas duct 14 is still filled with lean exhaust gas, which initially still contains the storage catalytic converter 18 must happen before the reducing agents reach it. The course of the NO x regeneration is meanwhile tracked with the aid of the signal U λ provided by the measuring device 20 - usually a voltage. The probe voltage U λ (graph 104 ) is inversely proportional to an oxygen concentration of the exhaust gas downstream of the storage catalytic converter 18 . Since the reducing agents are consumed to an ever lesser extent as regeneration progresses, the signal U λ of the measuring device 20 rises slowly. At a time t E , the signal U λ reaches a predetermined threshold value USE, whereupon the internal combustion engine 10 is generally switched back to a lean operating mode with λ M << 1. At the time of the regeneration end t E , however, there is still exhaust gas with a high proportion of reducing agent in the exhaust gas duct 14 between the internal combustion engine 10 and the storage catalytic converter 18 . This flows through the now practically NO x -free storage catalytic converter 18 and reaches the environment unconverted. The course of the concentration of carbon monoxide CO and unburned hydrocarbons HC (graph 106 ) measured downstream of the catalyst therefore shows an undesirably high increase after the end of regeneration t E.
Um die Emission von Schadstoffen zu verringern, wird erfindungsgemäß ein anderer Ansatz verfolgt, um das Regenerationsende tE zu bestimmen und die Regeneration zu steuern. Der zeitliche Verlauf der gleichen Parameter wie in Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt - diesmal während einer Regeneration gemäß einer typischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach Beginn der Regeneration zum Zeitpunkt tA durch Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine 10 von einem mageren Betriebsmodus mit λM << 1 in einen fetten Modus mit λF1 < 1 wird zunächst das Signal Uλ der Messeinrichtung 20 in bekannter Weise gemessen und aufgezeichnet (Graph 104). Nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne beginnt die Steuereinheit 24 zu einem Zeitpunkt tAH mit einer Hochrechnung des Signals Uλ. Dies geschieht auf Basis des bislang gemessenen Verlaufs von Uλ und anhand verschiedener Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 10 sowie der Abgasanlage 12. Ferner können Verhaltensmodelle des Speicherkatalysators 18 sowie der Messeinrichtung 20 bei der Hochrechnung berücksichtigt werden. Anhand ausgewählter Betriebsparameter berechnet die Steuereinheit 24 ferner eine Zeitspanne Δt, die der aktuellen Abgaslaufzeit Δt, die das Abgas bis zum Erreichen des Speicherkatalysators benötigt, entspricht. Die Hochrechnung von Uλ sowie die Berechnung der Abgaslaufzeit Δt wird im Hochrechnungszeitraum TH ständig aktualisiert.In order to reduce the emission of pollutants, another approach is used according to the invention to determine the end of regeneration t E and to control the regeneration. The time course of the same parameters as in FIG. 2 is shown in FIG. 3 - this time during regeneration according to a typical embodiment of the method according to the invention. After the start of regeneration at time t A by switching internal combustion engine 10 from a lean operating mode with λ M << 1 to a rich mode with λ F1 <1, signal U λ of measuring device 20 is first measured and recorded in a known manner (graph 104 ). After a predetermined period of time has elapsed, the control unit 24 begins at a time t AH with an extrapolation of the signal U λ . This is done on the basis of the curve of U λ measured so far and on the basis of various operating parameters of the internal combustion engine 10 and the exhaust system 12 . In addition, behavioral models of the storage catalytic converter 18 and the measuring device 20 can be taken into account in the extrapolation. On the basis of selected operating parameters, the control unit 24 also calculates a time span .DELTA.t that corresponds to the current exhaust gas runtime .DELTA.t that the exhaust gas requires until the storage catalytic converter is reached. The extrapolation of U λ and the calculation of the exhaust gas transit time Δt are continuously updated in the extrapolation period T H.
Unmittelbar nach Beginn der Hochrechnung des Sensorsignals Uλ wird zunächst überprüft, ob zum aktuellen Zeitpunkt und nach Ablauf der ermittelten Abgaslaufzeit Δt das hochgerechnete Sensorsignal Uλ sich noch unterhalb eines vorgegebenen ersten Schwellenwertes US1 befindet. Nur bei Bejahung dieser Überprüfung kann - wie im dargestellten Beispiel - ein der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführtes Luft- Kraftstoff-Gemisch auf einen vom Lambdawert λF1 abweichenden Lambdawert λF2 geändert werden. (Graph 100). Bei Absenkung des Lambdawertes auf einen gegenüber dem Lambdawert ΔF1 niedrigeren Lambdawert λF2 steigt der Reduktionsmittelmassenstrom des Abgases weiter an und damit die Regenerationsrate, was sich in einem steileren Abfall der NOx-Beladung des Speicherkatalysators 18 niederschlägt (Graph 102). λF2 wird so lange beibehalten, bis das hochgerechnete Signal Uλ unter Berücksichtigung von Δt den Schwellenwert US1 erreicht. Dies ist zum Zeitpunkt t1 der Fall, an dem das Verbrennungslambda wieder auf einen weniger fetten Lambdawert λF3 angehoben wird (Graph 100). Immediately after the start of the extrapolation of the sensor signal U λ , it is first checked whether the extrapolated sensor signal U λ is still below a predefined first threshold value U S1 at the current point in time and after the determined exhaust gas runtime Δt. Only if this check is answered in the affirmative, as in the example shown, can an air / fuel mixture supplied to the internal combustion engine 10 be changed to a lambda value λ F2 that deviates from the lambda value λ F1 . (Graph 100 ). When the lambda value is reduced to a lambda value λ F2 that is lower than the lambda value Δ F1 , the mass of reducing agent of the exhaust gas continues to increase and thus the regeneration rate, which is reflected in a steeper drop in the NO x loading of the storage catalytic converter 18 (graph 102 ). λ F2 is maintained until the extrapolated signal U λ , taking Δt into account, reaches the threshold value U S1 . This is the case at time t 1 , at which the combustion lambda is raised again to a less rich lambda value λ F3 (graph 100 ).
Kurze Zeit später erreicht im vorliegenden Beispiel das hochgerechnete Sensorsignal Uλ einen zweiten, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Signalschwellenwert US2, der zwischen US1 und USE angesiedelt ist. Das Erreichen des Signalschwellenwertes US2 signalisiert, dass die NOx-Beladung des Speicherkatalysators 18 nahezu erschöpft ist. Um einen drohenden Schadstoffdurchbruch durch das fette Abgas zu vermeiden, wird das Verbrennungslambda weiter auf einen Wert von λF4 nahe 1 angehoben. λF4 beträgt dann typischerweise 0,95 bis 0,98.A short time later, in the present example, the extrapolated sensor signal U λ reaches a second signal threshold value U S2 , which is not shown for reasons of clarity and which is located between U S1 and U SE . Reaching the signal threshold value U S2 signals that the NO x loading of the storage catalytic converter 18 is almost exhausted. In order to avoid an impending pollutant breakthrough by the rich exhaust gas, the combustion lambda is further increased to a value of λ F4 close to 1. λ F4 is then typically 0.95 to 0.98.
Auf Basis des hochgerechneten Signalverlaufes wird erfindungsgemäß ferner der Zeitpunkt tS bestimmt, an dem der vorgegebene Signalschwellenwert USE theoretisch erreicht wird. Durch Subtraktion der Abgaslaufzeit Δt von dem Zeitpunkt tS wird dann der Zeitpunkt des (tatsächlichen) Regenerationsendes tE bestimmt. Ist das so bestimmte Regenerationsende tE erreicht, wird die Verbrennungskraftmaschine 10 wieder in den mageren Betriebsmodus mit λM umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt liegt in dem Speicherkatalysator 18 noch eine geringe Menge eingelagertes NOx vor (Graph 102), welches ausreicht, um die restlichen, im Abgas enthaltenen Reduktionsmittel zu konvertieren. Folglich werden stromab des Speicherkatalysators 18 nach dem Regenerationsende tE nur noch sehr geringe Anteile an Schadstoffen gemessen (Graph 106).On the basis of the extrapolated signal curve, the point in time t S at which the predetermined signal threshold value U SE is theoretically reached is also determined according to the invention. The time of the (actual) regeneration end t E is then determined by subtracting the exhaust gas runtime Δt from the time t S. When the end of regeneration t E determined in this way is reached, the internal combustion engine 10 is switched back to the lean operating mode with λ M. At this point in time, there is still a small amount of stored NO x in the storage catalytic converter 18 (graph 102 ), which is sufficient to convert the remaining reducing agents contained in the exhaust gas. Consequently, only very small amounts of pollutants are measured downstream of the storage catalytic converter 18 after the regeneration end t E (graph 106 ).
Der Vergleich der durch die Graphen 106 in den Fig. 2 und 3 symbolisierten Konzentrationen von Kohlenmonoxid CO und unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC stromab des NOx-Speicherkatalysators 18 zeigt eine starke Verringerung der regenerationsbedingten Schadstoffemission. Es wird aber auch deutlich, dass bei geeigneter Wahl der Lambdawerte λF1 bis λF4 durch das erfindungsgemäße Verfahren die Gesamtdauer der NOx-Regeneration reduziert werden kann, wodurch sich eine Minimierung des für die Regeneration notwendigen Kraftstoffmehrverbrauches ergibt. The comparison of the concentrations of carbon monoxide CO and unburned hydrocarbons HC downstream of the NO x storage catalytic converter 18 symbolized by the graphs 106 in FIGS. 2 and 3 shows a strong reduction in the pollutant emission caused by regeneration. It is also clear, however, that if the lambda values λ F1 to λ F4 are selected appropriately, the method according to the invention can reduce the total duration of the NO x regeneration, thereby minimizing the additional fuel consumption required for the regeneration.
1010
Verbrennungskraftmaschine
Internal combustion engine
1212
Abgasanlage
exhaust system
1414
Abgaskanal
exhaust duct
1616
Vorkatalysator
precatalyzer
1818
NOx NO x
-Speicherkatalysator
storage catalyst
2020
sauerstoffempfindliche Messeinrichtung
oxygen sensitive measuring device
2222
Motorsteuergerät
Engine control unit
2424
Steuereinheit
control unit
100100
Verbrennungslambda
combustion lambda
102102
NOx NO x
-Beladung des NOx Loading of the NO x
-Speicherkatalysators
storage catalyst
104104
Signalverlauf (Uλ Waveform (U λ
) der Messeinrichtung
) of the measuring device
106106
Reduktionsmittelgehalt im Abgas
tA Reducing agent content in the exhaust gas
t A
Regenerationsbeginn
tE regeneration start
t E
Regenerationsende
tS regeneration end
t p
Zeitpunkt der Überschreitung von USE
Time of exceeding U SE
tAH t AH
Hochrechnungsbeginn
TH Extrapolation beginning
T H
Hochrechnungsdauer
Δt Abgaslaufzeit
Uλ Extrapolation time
Δt exhaust gas runtime
U λ
Signal der Messeinrichtung
USE Signal from the measuring device
U SE
Schwellenwert zur Beendigung der NOx Threshold to end NO x
-Regeneration
US1 -Regeneration
U S1
, US2 , U S2
Schwellenwerte
λM thresholds
λ M
Lambdamagerwert
λF Lambda lean value
λ F
Lambdafettwert
Lambda fat value
Claims (22)
- a) während der NOx-Regeneration das sauerstoffabhängige Signal (Uλ) der Messeinrichtung (20) hochgerechnet wird und
- b) ein der Verbrennungskraftmaschine (10) während der Regeneration zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch (Verbrennungslambda) in Abhängigkeit von dem hochgerechneten Signal (Uλ) unter Berücksichtigung einer im wesentlichen einer Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine (10) und NOx- Speicherkatalysator (18) entsprechenden Zeitspanne (Δt) variiert wird.
- a) the oxygen-dependent signal (U λ ) of the measuring device ( 20 ) is extrapolated during the NO x regeneration and
- b) an air-fuel mixture (combustion lambda) fed to the internal combustion engine ( 10 ) during the regeneration as a function of the extrapolated signal (U λ ), taking into account an essentially an exhaust gas runtime between the internal combustion engine ( 10 ) and NO x storage catalytic converter ( 18 ) corresponding time period (Δt) is varied.
- a) während der NOx-Regeneration das sauerstoffabhängige Signal (Uλ) der Messeinrichtung (20) hochgerechnet wird und auf Basis des hochgerechneten Signals ein theoretischer Zeitpunkt (tS) bestimmt wird, an dem ein vorgegebener erster Signalschwellenwert (USE) überschritten wird, und
- b) ein der Verbrennungskraftmaschine (10) während der Regeneration zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch (Verbrennungslambda) in Abhängigkeit von dem hochgerechneten Signal (Uλ) und/oder dem Zeitpunkt (tS) unter Berücksichtigung einer im wesentlichen einer Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine (10) und NOx-Speicherkatalysator (18) entsprechenden Zeitspanne (Δt) variiert wird.
- a) during the NO x regeneration, the oxygen-dependent signal (U λ ) of the measuring device ( 20 ) is extrapolated and, based on the extrapolated signal, a theoretical point in time (t S ) is determined at which a predetermined first signal threshold value (U SE ) is exceeded , and
- b) an air / fuel mixture (combustion lambda) fed to the internal combustion engine ( 10 ) during the regeneration as a function of the extrapolated signal (U λ ) and / or the time (t S ), taking into account an essentially an exhaust gas runtime between the internal combustion engine ( 10 ) and NO x storage catalyst ( 18 ) corresponding time period (Δt) is varied.
- a) Hochrechnung des sauerstoffabhängigen Signals (Uλ) der Messeinrichtung (20) während der NOx-Regeneration, und
- b) Variierung der Verbrennungskraftmaschine (10) während der Regeneration zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch (Verbrennungslambda) in Abhängigkeit von dem hochgerechneten Signal (Uλ) unter Berücksichtigung einer im wesentlichen einer Abgaslaufzeit zwischen Verbrennungskraftmaschine (10) und NOx- Speicherkatalysator (18) entsprechenden Zeitspanne (Δt)
- a) extrapolation of the oxygen-dependent signal (U λ ) of the measuring device ( 20 ) during the NO x regeneration, and
- b) Varying the internal combustion engine ( 10 ) air / fuel mixture (combustion lambda) supplied during the regeneration as a function of the extrapolated signal (U λ ), taking into account essentially an exhaust gas runtime between the internal combustion engine ( 10 ) and NO x storage catalytic converter ( 18 ) corresponding time span (Δt)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000157938 DE10057938A1 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in I.C. engine involves extrapolating oxygen-dependent signal from oxygen-sensitive measuring device |
| DE50114044T DE50114044D1 (en) | 2000-11-22 | 2001-11-21 | Process and devices for the regeneration of a NOx storage catalyst |
| EP20010250407 EP1209332B8 (en) | 2000-11-22 | 2001-11-21 | Method and device for regenerating an NOx storage catalytic converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000157938 DE10057938A1 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in I.C. engine involves extrapolating oxygen-dependent signal from oxygen-sensitive measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10057938A1 true DE10057938A1 (en) | 2002-05-23 |
Family
ID=7664244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000157938 Ceased DE10057938A1 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in I.C. engine involves extrapolating oxygen-dependent signal from oxygen-sensitive measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10057938A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2843044A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-06 | Renault Sa | METHOD AND DEVICE FOR MANAGING THE OPERATION OF A NITROGEN OXIDE TRAP FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATING IN POOR MIXTURES. |
| DE10318210B4 (en) * | 2003-04-22 | 2006-06-14 | Siemens Ag | Operating method for an internal combustion engine with a pre-catalyst and a storage catalyst |
| US7356988B2 (en) | 2002-12-30 | 2008-04-15 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for controlling the temperature of a catalyst and multicylinder engine comprising a lambda splitting exhaust gas cleaning system |
| DE10249610B4 (en) * | 2002-10-18 | 2010-10-07 | Volkswagen Ag | Method and device for controlling a NOx storage catalytic converter |
| DE10249609B4 (en) * | 2002-10-18 | 2011-08-11 | Volkswagen AG, 38440 | Method for controlling a NOx storage catalytic converter |
| DE102014224397A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Emission control system for an internal combustion engine |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3443649C2 (en) * | 1984-11-30 | 1989-09-07 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | |
| DE4139560A1 (en) * | 1991-11-30 | 1993-06-03 | Bosch Gmbh Robert | METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING AN ASSESSMENT VALUE FOR THE AGING STATE OF A CATALYST |
| DE19705335C1 (en) * | 1997-02-12 | 1998-09-17 | Siemens Ag | Process for the regeneration of a storage catalytic converter |
| DE19747222C1 (en) * | 1997-10-25 | 1999-03-04 | Daimler Benz Ag | Lean burn internal combustion engine with periodic nitrogen oxide(s) storage catalyst regeneration control |
| DE19802631C1 (en) * | 1998-01-24 | 1999-07-22 | Daimler Chrysler Ag | Method and device for cleaning exhaust gases from an internal combustion engine |
| DE19844082C1 (en) * | 1998-09-25 | 1999-10-14 | Siemens Ag | Regeneration of a nitrogen oxides storage catalyst used with lean burn engine |
| DE19850786A1 (en) * | 1998-08-05 | 2000-02-17 | Volkswagen Ag | Regulation of a NOx storage catalytic converter |
-
2000
- 2000-11-22 DE DE2000157938 patent/DE10057938A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3443649C2 (en) * | 1984-11-30 | 1989-09-07 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | |
| DE4139560A1 (en) * | 1991-11-30 | 1993-06-03 | Bosch Gmbh Robert | METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING AN ASSESSMENT VALUE FOR THE AGING STATE OF A CATALYST |
| DE19705335C1 (en) * | 1997-02-12 | 1998-09-17 | Siemens Ag | Process for the regeneration of a storage catalytic converter |
| DE19747222C1 (en) * | 1997-10-25 | 1999-03-04 | Daimler Benz Ag | Lean burn internal combustion engine with periodic nitrogen oxide(s) storage catalyst regeneration control |
| DE19802631C1 (en) * | 1998-01-24 | 1999-07-22 | Daimler Chrysler Ag | Method and device for cleaning exhaust gases from an internal combustion engine |
| DE19850786A1 (en) * | 1998-08-05 | 2000-02-17 | Volkswagen Ag | Regulation of a NOx storage catalytic converter |
| DE19844082C1 (en) * | 1998-09-25 | 1999-10-14 | Siemens Ag | Regeneration of a nitrogen oxides storage catalyst used with lean burn engine |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2843044A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-06 | Renault Sa | METHOD AND DEVICE FOR MANAGING THE OPERATION OF A NITROGEN OXIDE TRAP FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATING IN POOR MIXTURES. |
| WO2004012846A3 (en) * | 2002-07-31 | 2004-04-08 | Renault Sa | Method and device for controlling the functioning of a nitrogen oxide trap for an internal combustion engine running on a lean mixture |
| DE10249610B4 (en) * | 2002-10-18 | 2010-10-07 | Volkswagen Ag | Method and device for controlling a NOx storage catalytic converter |
| DE10249609B4 (en) * | 2002-10-18 | 2011-08-11 | Volkswagen AG, 38440 | Method for controlling a NOx storage catalytic converter |
| US7356988B2 (en) | 2002-12-30 | 2008-04-15 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for controlling the temperature of a catalyst and multicylinder engine comprising a lambda splitting exhaust gas cleaning system |
| DE10318210B4 (en) * | 2003-04-22 | 2006-06-14 | Siemens Ag | Operating method for an internal combustion engine with a pre-catalyst and a storage catalyst |
| DE102014224397A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Emission control system for an internal combustion engine |
| DE102014224397B4 (en) * | 2013-12-04 | 2016-01-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Emission control system for an internal combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1250524B1 (en) | METHOD FOR DESULPHURISATION OF AN NOx ACCUMULATOR-CATALYST ARRANGED IN AN EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| DE19843879C2 (en) | Operation of an internal combustion engine in connection with a NOx storage catalytic converter and a NOx sensor | |
| DE10226187B4 (en) | Method and device for quantifying oxygen stored in an emission-limiting device | |
| DE60127013T2 (en) | Control to improve the behavior of a vehicle | |
| DE102004009615B4 (en) | Method for determining the current oxygen loading of a 3-way catalytic converter of a lambda-controlled internal combustion engine | |
| DE102016209566A1 (en) | Controlling a nitrogen oxide emission in the exhaust gas of an internal combustion engine | |
| DE102006000537B4 (en) | Emission control system for an internal combustion engine | |
| DE19851843A1 (en) | Process for sulfate regeneration of a NOx storage catalyst comprises regulating the reductant amount for desulfatizing by changing parameters of a two-point lambda regulator | |
| DE10361286B4 (en) | Process for the regeneration of a nitrogen oxide storage catalyst | |
| DE10339063A1 (en) | Mixture regulation method for an internal combustion engine, involves calculating value of oxygen charging, and determining rich or poor breakthrough by oxygen sensor | |
| EP1203144B1 (en) | Method of regulating the operational mode of an internal combustion engine | |
| EP1209332B1 (en) | Method and device for regenerating a NOx catalytic converter | |
| DE10057938A1 (en) | Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in I.C. engine involves extrapolating oxygen-dependent signal from oxygen-sensitive measuring device | |
| DE102004058680B4 (en) | Storage Catalyst Regeneration Process and Control Unit | |
| EP1204815B1 (en) | Method for regulating the exhaust gas temperature of a lean combustion engine during the desulphurization of a catalyst | |
| DE10125759B4 (en) | Method for determining a loading state of a NOx storage catalytic converter | |
| DE102016216062B4 (en) | Optimized LNT diagnostics | |
| DE10057936A1 (en) | Regenerating nitrogen oxides storage catalyst in exhaust gas channel of lean-burn I.C. engine involves using extrapolated oxygen-dependent signal | |
| EP1365131B1 (en) | Method for controling a NOx storage catalyst | |
| DE102004060125B4 (en) | Method for controlling the loading and unloading of the oxygen storage of an exhaust gas catalytic converter | |
| DE10034143A1 (en) | Method for adapting a catalytic converter temperature target range for a NOx storage catalytic converter | |
| DE10036390B4 (en) | Method and device for desulphurizing a NOx storage catalytic converter | |
| DE10123148A1 (en) | Two-stage process to remove sulfur from automotive exhaust system, comprises alternating rich and lean burn above threshold temperature | |
| DE10223385B4 (en) | Method and device for controlling a sensor | |
| DE10202935A1 (en) | Operating process for removal of sulfur deposits from the pre-catalyst in an IC engine exhaust system by periodic inducing of high temperature with alternating lean and rich lambda conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |