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DE10249609A1 - Method for controlling a NOx storage catalytic converter - Google Patents

Method for controlling a NOx storage catalytic converter Download PDF

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DE10249609A1
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storage catalytic
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Michael Dr. Zillmer
Matthias Holz
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Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines NO¶X¶-Speicherkatalysators (18) einer Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer stromab des NO¶X¶-Speicherkatalysators (18) angeordneten NO¶X¶-sensitiven Messeinrichtung sowie mit einem Motorsteuergerät (22). DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass in einer Magerbetriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10) eine Betriebsartenumschaltung in eine andere magere Betriebsart von der zu erwartenden NO¶X¶-Speicherfähigkeit des NO¶X¶-Speicherkatalysators (18) abhängig gemacht wird, wobei eine Betriebsartenumschaltung zugunsten einer vorzeitigen NO¶X¶-Regeneration zu unterdrücken ist, wenn innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums mit einer NO¶X¶-Regenerationsanforderung zu rechnen ist.The invention relates to a method for controlling a NO¶X¶ storage catalytic converter (18) of an internal combustion engine (10) with a NO¶X¶ sensitive measuring device arranged downstream of the NO¶X¶ storage catalytic converter (18) and with an engine control unit (22). , DOLLAR A It is provided that in a lean operating phase of the internal combustion engine (10) an operating mode switchover to another lean operating mode is made dependent on the expected NO¶X¶ storage capacity of the NO¶X¶ storage catalytic converter (18), with an operating mode switchover in favor premature NO¶X¶ regeneration is to be suppressed if a NO¶X¶ regeneration request can be expected within a specifiable period.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines NOX-Speicherkatalysators mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a method for controlling a NO x storage catalytic converter with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, zur Nachbehandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen das Abgas katalytisch zu reinigen. Dazu wird das Abgas über mindestens einen Katalysator geleitet, der eine Konvertierung einer oder mehrerer Schadstoffkomponenten des Abgases zu unbedenklichen oder weniger umweltrelevanten Produkten vornimmt. Es sind unterschiedliche Arten von Katalysatoren bekannt. Oxidationskatalysatoren fördern die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO), während Reduktionskatalysatoren eine Reduzierung von Stickoxiden (NOX) des Abgases unterstützen. Ferner werden 3-Wege-Katalysatoren verwendet, um die Konvertierung der drei vorgenannten Komponenten (HC, CO, NOX) gleichzeitig zu katalysieren.It is known to catalytically clean the exhaust gas for the aftertreatment of exhaust gases from internal combustion engines. For this purpose, the exhaust gas is passed over at least one catalytic converter, which converts one or more pollutant components of the exhaust gas into harmless or less environmentally relevant products. Different types of catalysts are known. Oxidation catalysts promote the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), while reduction catalysts help reduce nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas. Furthermore, 3-way catalysts are used to catalyze the conversion of the three aforementioned components (HC, CO, NO X ) at the same time.

Daneben sind auch Speicherkatalysatoren, beispielsweise NOX-Speicherkatalysatoren, bekannt. Diese werden bei der Abgasreinigung von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, die aus Gründen einer Verbrauchsoptimierung wenigstens zeitweise in einem mageren Betriebsmodus, das heißt mit einem sauerstoffreichen Abgas mit λ > 1, betrieben werden. Die Stickoxide NOX können unter diesen Randbedingungen mit konventionellen 3-Wege-Katalysatoren nicht vollständig zu umweltneutralem Stickstoff umgesetzt werden. Zur Abhilfe werden vorgenannte NOX-Speicherkatalysatoren in den Abgaskanälen von Verbrennungskraftmaschinen angeordnet, die in mageren Betriebsphasen NOX als Nitrat einlagern. Während einer NOX-Einlagerung in magerem Abgas tritt eine zunehmende Sättigung des NOX-Speicherkatalysators ein, so dass zunehmend Stickoxide durchbrechen. Überschreitet die kumulierte durchgebrochene NOX-Masse oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators oder die im Speicherkatalysator gespeicherte NOX-Masse vorgebbare Schwellwerte, so wird eine NOX-Regeneration ausgelöst. Dazu wird der Magerbetrieb (Schichtbetrieb SCH oder Homogen-Magerbetrieb HMM) des Motors zugunsten eines unterstöchiometrischen Homogenbetriebes (HOMREG) unterbrochen.Storage catalysts, for example NO x storage catalysts, are also known. These are used in the exhaust gas purification of internal combustion engines which 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 consumption optimization. Under these conditions, the nitrogen oxides NO X cannot be completely converted to environmentally neutral nitrogen using conventional 3-way catalysts. To remedy this, the aforementioned NO x storage catalytic converters are arranged in the exhaust gas ducts of internal combustion engines, which store NO x as nitrate in lean operating phases. During NO x storage in lean exhaust gas, the NO x storage catalytic converter becomes increasingly saturated, so that nitrogen oxides increasingly break through. Exceeds by broken cumulative NO x mass or the NOx concentration downstream of the storage catalyst or stored in the storage catalytic NO x mass predeterminable threshold values, an NO X regeneration is initiated. For this purpose, the lean operation (shift operation SCH or homogeneous lean operation HMM) of the engine is interrupted in favor of a substoichiometric homogeneous operation (HOMREG).

Jede Betriebsartenumschaltung, sowohl zwischen den beiden Magerbetriebsarten (SCH oder HMM) als auch zwischen Magerbetrieb und homogen-stöchiometrischem Betrieb (HOMST) beziehungsweise unterstöchiometrischen Homogenbetriebes (HOMREG) führt zu einer kurzen Phase des Kraftstoffmehrverbrauchs gegenüber dem eingeschwungenen Zustand in der Zielbetriebsart, unter anderem da der Luftpfad wesentlich träger auf Änderungen der Soll-Vorgabe reagiert als die schnell anpassbaren Kraftstoff- und Zündungspfade. Diese Übergangsphase dauert betriebspunktabhängig zwischen 0,2 und 3 Sekunden. Jede Betriebsartenumschaltung ist in der Übergangsphase auch mit einer gewissen Zunahme der Rohemission (HC, CO, NOX) verbunden. Zur emissionsoptimierten Fahrzeugabstimmung wird nach dem Stand der Technik für den Magerbetrieb ein fester Schwellwert, der die den NOX-Speicherkatalysator im Magerbetrieb beaufschlagenden NOX-Rohemissionen definiert, vorgegeben. Wird dieser Schwellwert überschritten, so wird HOMST-Betrieb angefordert, dem je nach Füllstand des NOX-Speicherkatalysators zunächst noch eine NOX-Regeneration (HOMREG) vorausgeht. Dieser Schwellwert ist im Stand der Technik über die gesamte NOX-Speicherphase ein Festwert. Dieses Vorgehen weist jedoch ebenfalls noch Nachteile auf, da der mit einem vorgebbaren Speicherwirkungsgrad von beispielsweise 99 % einlagerbare anströmende NOX-Massenstrom mit zunehmender NOX-Einlagerung abnimmt. Außerdem sind Wechsel während der Magerphase in eine andere Magerbetriebsart bei bereits teilbeladenem NOX-Speicherkatalysator energetisch und/oder emissionsseitig nicht sinnvoll, wenn diese anschließend nicht für einen ausreichend langen Zeitraum ohne NOX-Regeneration aufrecht gehalten werden kann. Genannte Nachteile bedingen einen höheren Kraftstoffverbrauch und eine höhere Schadstoffemission.Each mode switch, both between the two lean modes (SCH or HMM) and between lean mode and homogeneous-stoichiometric mode (HOMST) or sub-stoichiometric mode (HOMREG) leads to a short phase of increased fuel consumption compared to the steady state in the target mode, among other things because The air path reacts much more slowly to changes in the target specification than the quickly adaptable fuel and ignition paths. Depending on the operating point, this transition phase lasts between 0.2 and 3 seconds. In the transition phase, each mode changeover is also associated with a certain increase in raw emissions (HC, CO, NO X ). For emission-optimized vehicle tuning, a fixed threshold value is defined according to the state of the art for lean operation, which defines the raw NO x emissions acting on the NO x storage catalytic converter in lean operation. If this threshold value is exceeded, HOMST operation is requested, which, depending on the fill level of the NO x storage catalytic converter, is initially preceded by a NO x regeneration (HOMREG). In the prior art, this threshold value is a fixed value over the entire NO x storage phase. However, this procedure also has disadvantages, since the inflowing NO x mass flow that can be stored with a predefinable storage efficiency of, for example, 99%, decreases with increasing NO x storage. In addition, changes during the lean phase to another lean operating mode in the case of a partially loaded NO x storage catalytic converter are not sensible in terms of energy and / or emissions if the latter cannot subsequently be maintained for a sufficiently long period without NO x regeneration. The disadvantages mentioned result in higher fuel consumption and higher pollutant emissions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines NOX-Speicherkatalysators zu schaffen, bei dem während einer Magerbetriebsphase ein Wechsel in eine andere Magerbetriebsart (HMMI→SCH oder SCH→HMM) nur zugelassen wird, wenn diese anschließend für einen ausreichend langen Zeitraum ohne NOX-Regeneration aufrecht gehalten werden kann, so dass sich hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen keine Nachteile ergeben.The invention is therefore based on the object of providing a method for controlling a NO x storage catalytic converter in which a change to another lean operating mode (HMMI → SCH or SCH → HMM) is only permitted during a lean operating phase if this is subsequently sufficient for one can be maintained for a long period of time without NO X regeneration, so that there are no disadvantages with regard to fuel consumption and pollutant emissions.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.This task is accomplished through a process solved with the features mentioned in claim 1.

Es ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass in einer Magerbetriebsphase eine Betriebsartenumschaltung in eine andere magere Betriebsart (HMM→SCH oder SCN→HMM) von der zu erwartenden NOX-Speicherfähigkeit des NOX-Speicherkatalysators abhängig gemacht wird, wobei eine Betriebsarfenumschaltung zugunsten einer vorzeitigen NOX-Regeneration zu unterdrücken ist, wenn innerhalb des "energetischen Amortisationszeitraums" beziehungsweise eines vorgebbaren Zeitraums mit einer NOX-Regenerationsanforderung zu rechnen ist.There is provided in accordance with the methods of the invention that a mode change into another lean mode (HMM → SCH or SCN → HMM) of the expected NO X storage ability of the NO X storing catalyst is made dependent in a lean operating phase, wherein a Betriebsarfenumschaltung in favor of a premature NO x regeneration is to be suppressed if a NO x regeneration request is to be expected within the "energetic amortization period" or a predefinable period.

Nach einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Folgendes vorgesehen:

  • – Zuerst wird die im NOX-Speicherkatalysator gespeicherte NOX-Masse und/oder die kumulierte durchbrochene NOX-Masse und/oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators ermittelt. Dies kann in bekannter Weise erfolgen, vorzugsweise mittels eines dem Speicherkatalysator nachgeschalteten NOX-Sensors.
  • – Anschließend erfolgt eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel.
  • – Auf diese Anforderung hin wird zunächst der NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator in der Zielbetriebsart in geeigneter Weise ermittelt. Üblicherweise erfolgt dies durch in einem Motorsteuergerät abgelegte Modelle.
  • – Dann wird anhand der im ersten Schritt ermittelten Daten und einem Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz des NOX-Speicherkatalysators nach Umschaltung in die Zielbetriebsart die voraussichtliche Restdauer der Magerphase in der Zielbetriebsart bis zur Auslösung einer NOX-Regeneration berechnet.
  • – Das Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz kann aus einem im Prinzip bekannten NOX-Speichermodell bestehen. Dieses weist zumindest eine der folgenden Eingangsgrößen auf:
  • – NOX-Massenstrom vor Speicherkatalysator
  • – NOX-Konzentration vor Speicherkatalysator
  • – Abgasmassenstrom
  • – Katalysatortemperatur
  • – Katalysatorvolumen
  • – geometrische Oberfläche
  • – edelmetall- und NOX-speichermaterialabhängige Konvertierungsbeziehungsweise Einlagerungsraten
According to a first variant of the method according to the invention, the following is provided:
  • - First, the ge in the NO x storage catalyst stored NO x mass and / or the accumulated broken NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter. This can be done in a known manner, preferably by means of a NO x sensor connected downstream of the storage catalytic converter.
  • - Then there is a request to change the operating mode.
  • - In response to this requirement, the NO x mass flow upstream of the storage catalytic converter is first determined in a suitable manner in the target operating mode. This is usually done by models stored in an engine control unit.
  • - Then, based on the data determined in the first step and a criterion for evaluating the storage efficiency of the NO x storage catalytic converter after switching to the target operating mode, the expected remaining duration of the lean phase in the target operating mode until a NO x regeneration is triggered.
  • - The criterion for evaluating the storage efficiency can consist of a known NO x storage model. This has at least one of the following input variables:
  • - NO X mass flow in front of the storage catalytic converter
  • - NO x concentration in front of the storage catalytic converter
  • - Exhaust gas mass flow
  • - catalyst temperature
  • - catalyst volume
  • - geometric surface
  • - Conversion or storage rates depending on precious metal and NO X storage material

Ferner können weitere nicht genannte Größen in dieses Modell eingehen.Furthermore, others not mentioned Sizes in this Model.

Ausgangsgröße des NOX-Speichermodells ist zumindest der Speicherwirkungsgrad, basierend auf der bereits gespeicherten NOX-Masse und/oder der Katalysatortemperatur und/oder dem Abgasmassenstrom und/oder dem NOX-Massenstrom vor Speicherkatalysator.

  • – Nach Ermittlung der Restdauer erfolgt eine Abfrage, ob die Restdauer der Magerbetriebsphase unterhalb eines betriebspunktabhängig vorgebbaren Schwellwerts liegt.
  • – Liegt die Restdauer der Magerbetriebsphase unterhalb des Schwellwerts, so wird die magere Zielbetriebsart zugunsten einer vorzeitigen NOX-Regenerationsauslösung unterdrückt und die NOX-Regeneration angefordert.
  • – Liegt die Restdauer der Magerbetriebsphase oberhalb des Schwellwerts, so wird die magere Zielbetriebsart zugelassen.
The output variable of the NO x storage model is at least the storage efficiency, based on the already stored NO x mass and / or the catalyst temperature and / or the exhaust gas mass flow and / or the NO x mass flow upstream of the storage catalytic converter.
  • - After determining the remaining duration, a query is made as to whether the remaining duration of the lean operating phase is below a threshold value which can be predetermined depending on the operating point.
  • - If the remaining duration of the lean operating phase is below the threshold value, the lean target operating mode is suppressed in favor of premature NO x regeneration triggering and the NO x regeneration is requested.
  • - If the remaining duration of the lean operating phase is above the threshold value, the lean target operating mode is permitted.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren auch wie folgt modifiziert sein:

  • – Die ersten beiden Schritte der vorgenannten Verfahrensvariante bleiben erhalten.
  • – Anschließend wird direkt abgefragt, ob vorgebbare Schwellwerte für die gespeicherte NOX-Masse und/oder die kumulierte durchgebrochene NOX-Masse und/oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators überschritten sind.
  • – Sind die Schwellwerte zur Auslösung einer regulären Regeneration nahezu, zu mindestens 80 %, optimal mindestens 90 %, ideal mindestens 95 %, erreicht, wodurch Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration gegeben sind, so ist nach Umschaltung in die Zielbetriebsart mit einer so kurzzeitig folgenden NOX-Regeneration zu rechnen, dass eine Umschaltung aus energetischen Gründen nicht sinnvoll ist. Es wird daher bei zumindest einem überschrittenen Schwellwert eine vorzeitige NOX-Regeneration angefordert.
  • – Bei Unterschreiten aller Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration wird die Zielbetriebsart zugelassen.
Alternatively, the method according to the invention can also be modified as follows:
  • - The first two steps of the aforementioned method variant are retained.
  • - Then it is queried directly whether predeterminable threshold values for the stored NO x mass and / or the accumulated broken through NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter have been exceeded.
  • - If the threshold values for triggering a regular regeneration are almost, at least 80%, optimally at least 90%, ideally at least 95%, which results in threshold values for premature NO X regeneration, then after switching to the target operating mode, such a shortly following NO X regeneration that a switchover does not make sense for energy reasons. If at least one threshold value is exceeded, premature NO x regeneration is therefore requested.
  • - If all the threshold values for an early NO X regeneration are undershot, the target operating mode is permitted.

Vorteil dieser Verfahrensvariante ist der deutlich reduzierte Rechenaufwand, da insbesondere auf das aufwendige Speichermodell verzichtet werden kann.Advantage of this process variant is the significantly reduced computational effort, because in particular on the elaborate memory model can be dispensed with.

Eine weitere Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens weist folgende Schritte auf:

  • – Die ersten drei Schritte der zuerst beschriebenen Verfahrensvariante bleiben erhalten.
  • – Der im dritten Schritt ermittelte NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator in der Zielbetriebsarf wird mit zumindest einem Faktor korreliert, der mit vorgegebenen Schwellwerten für die reguläre Auslösung der NOX-Regeneration multipliziert wird. Diese Werte stellen die Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration dar.
  • – In einer nachfolgenden Abfrage wird geprüft, ob zumindest einer der Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration überschritten wurde. Ist dies erfolgt, wird eine vorzeitige NOX-Regeneration angefordert und die Betriebsartenumschaltung unterdrückt.
  • – Bei Unterschreiten aller Schwellwerte für eine vorzeitige NOx Regeneration wird die Zielbetriebsart zugelassen.
A further alternative of the method according to the invention has the following steps:
  • - The first three steps of the process variant described first are retained.
  • - The NO X mass flow determined in the third step upstream of the storage catalytic converter in the target operating mode is correlated with at least one factor which is multiplied by predetermined threshold values for the regular triggering of the NO X regeneration. These values represent the threshold values for premature NO X regeneration.
  • - In a subsequent query, it is checked whether at least one of the threshold values for premature NO X regeneration has been exceeded. If this has taken place, an early NO X regeneration is requested and the mode change is suppressed.
  • - If the threshold values for premature NOx regeneration are undershot, the target operating mode is permitted.

Der Vorteil der dritten Variante des Verfahrens gegenüber der zweiten besteht in der präziseren Anpassung der Unterdrückung der Umschaltung in die Zielbetriebsarf bei nur wenig höherem Rechenaufwand.The advantage of the third variant of the procedure the second is more precise adjustment of oppression switching to the target operating mode with only a little higher computing effort.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorfeilhafterweise erreicht, dass Betriebartenumschaltungen von einer mageren in eine andere magere Betriebsart nur zugelassen werden, wenn dies unter Gesichtspunkten des Verbrauchs und der Emission tatsächlich sinnvoll ist.With the method according to the invention is advantageously achieved that operating modes switch from a lean to another lean mode of operation only allowed if this is in terms of consumption and emissions indeed makes sense.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations the invention result from the remaining, mentioned in the subclaims Features.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is hereinafter in embodiments based on the associated Drawings closer explained. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung eines Verbrennungsmotors mit nachgeordneter Abgasreinigungsanlage, in der ein NOX-Speicherkatalysator angeordnet ist; 1 a schematic diagram of an internal combustion engine with a downstream exhaust gas cleaning system, in which a NO x storage catalyst is arranged;

2 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahren; 2 a flow diagram of the method according to the invention;

3 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahren nach einer zweiten Variante und 3 a flow diagram of the inventive method according to a second variant and

4 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahren nach einer dritten Variante. 4 a flow diagram of the inventive method according to a third variant.

Der in 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine 10 ist eine Abgasanlage 12 nachgeordnet. Die Abgasanlage 12 weist einen Abgaskanal 14 auf, in dem ein motornah angeordneter Vorkatalysator 16 sowie ein großvolumiger NOX-Speicherkatalysator 18 befindlich sind. Neben dem Vorkatalysator 16 und dem NOX-Speicherkatalysator 18 weist der Abgaskanal 14 üblicherweise verschiedene, hier jedoch nicht dargestellte Gas- und/oder Temperatursensoren zur Regelung der Verbrennungskraftmaschine 10 auf. Dargestellt ist in 1 lediglich beispielhaft ein NOX-Sensor 20, der stromab des NOX-Speicherkatalysators 18 angeordnet ist und der zumindest ein Signal für den Gehalt von NOX im Abgas liefert. Das Signal wird an ein Motorsteuergerät 22 übermittelt, in welchem dieses zur Steuerung der Betriebsarten der Verbrennungskraftmaschine 10 herangezogen wird. In dem Motorsteuergerät 22 ist zudem eine Steuereinheit 24 integriert. Mittels des Motorsteuergerätes 22 und der Steuereinheit 24 wird mindestens ein Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere ein zuzuführendes Luft-Kraftstoff-Gemisch (Verbrennungslambda), in Abhängigkeit des Signals des NOX-Sensors 20 beeinflusst.The in 1 illustrated internal combustion engine 10 is an exhaust system 12 downstream. The exhaust system 12 has an exhaust duct 14 on, in which a pre-catalyst arranged close to the engine 16 and a large-volume NO x storage catalytic converter 18 are located. In addition to the pre-catalyst 16 and the NO x storage catalyst 18 points the exhaust duct 14 Usually different, but not shown, gas and / or temperature sensors for controlling the internal combustion engine 10 on. Is shown in 1 an example of a NO x sensor 20 , the downstream of the NO x storage catalyst 18 is arranged and which provides at least one signal for the content of NO x in the exhaust gas. The signal is sent to an engine control unit 22 transmitted in which this for controlling the operating modes of the internal combustion engine 10 is used. In the engine control unit 22 is also a control unit 24 integrated. By means of the engine control unit 22 and the control unit 24 becomes 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 from the NO x sensor 20 affected.

2 zeigt eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines NOX-Speicherkatalysators 18. Zuerst wird in einem Schritt S100 die gespeicherte NOX-Masse und/oder die kumulierte durchbrochene NOX-Masse und/oder die NOx-Konzentration stromab des NOX-Speicherkatalysators 18 durch den dem NOX-Speicherkatalysator 18 nachgeschalteten NOX-Sensor 20 ermittelt. Erfolgt nun in einem nächsten Schritt S102 eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel der Verbrennungskraftmaschine 10, so wird in Schritt S104 zunächst der NOX-Massenstrom vor dem NOX-Speicherkatalysator 18 in der Zielbetriebsart unter Verwendung von im Motorsteuergerät 22 abgelegter Modelle ermittelt. Anschließend wird in Schritt S106 anhand der im ersten Schritt S100 ermittelten Daten und einem Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz des NOX-Speicherkatalysators 18 nach Umschaltung in die Zielbetriebsart die voraussichtliche Restdauer der Magerphase in der Zielbetriebsart bis zur Auslösung einer NOX-Regeneration berechnet, wobei das Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz aus einem im Schritt S108 abgelegten NOX-Speichermodell besteht. In einem nachfolgenden Schritt S110 erfolgt eine Abfrage, ob die ermittelte Restdauer der Magerbetriebsphase unterhalb eines betriebspunktabhängigen vorgegebenen Schwellwertes liegt. Liegt die ermittelte Restdauer unterhalb dieses Schwellwertes, so wird die magere Zielbetriebsart in einem Schritt S112 zugunsten einer vorzeitigen NOX-Regenerationsauslösung unterdrückt. Sofern die ermittelte Restdauer oberhalb des Schwellwertes liegt, wird statt dessen in einem Schritt S114 die Betriebsartenumschaltung zugelassen. 2 shows a first variant of the inventive method for controlling a NO x storage catalyst 18 , In a step S100, first, the stored NO x mass and / or the cumulative broken NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the NO x storage catalytic converter 18 through the the NO x storage catalyst 18 downstream NO x sensor 20 determined. In a next step S102, there is a request to change the operating mode of the internal combustion engine 10 , in step S104 the NO x mass flow is first upstream of the NO x storage catalytic converter 18 in the target mode using in the engine control unit 22 stored models determined. Then in step S106, using the data determined in the first step S100 and a criterion for evaluating the storage efficiency of the NO x storage catalytic converter 18 after switching to the target operating mode, the expected remaining duration of the lean phase in the target operating mode until a NO x regeneration is triggered, the criterion for evaluating the storage efficiency consisting of a NO x storage model stored in step S108. In a subsequent step S110, a query is made as to whether the determined remaining duration of the lean operating phase is below a predetermined threshold value dependent on the operating point. If the determined remaining duration is below this threshold value, the lean target operating mode is suppressed in step S112 in favor of premature NO x regeneration triggering. If the determined remaining duration is above the threshold value, the mode switching is permitted instead in a step S114.

Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das Fließschema in 3 veranschaulicht. Die ersten beiden Schritte S200, S202 entsprechen den Schritten S100, S102 gemäß 2. Entsprechend werden in Schritt S200 die NOX-bezogenen Daten ermittelt. Im nächsten Schritt S202 wird wiederum ein Betriebsartenwechsel der Verbrennungskraftmaschine 10 angefordert. Anschließend wird in einem Schritt S204 abgefragt, ob vorgegebene Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration hinsichtlich der gespeicherten NOX-Masse und/oder der kumulierten durchgebrochenen NOX-Masse und/oder der NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators 18 überschritten sind. Ist zumindest einer der Schwellwerte überschritten, wird in einem Schritt S206 eine vorzeitige NOX-Regeneration angefordert. Ansonsten wird in Schritt S208 bei Unterschreiten aller Schwellwerte die Zielbetriebsart zugelassen.A second variant of the method according to the invention is shown in the flow diagram in 3 illustrated. The first two steps S200, S202 correspond to steps S100, S102 in accordance with 2 , Accordingly, the NO X -related data are determined in step S200. In the next step S202 there is again a change of operating mode of the internal combustion engine 10 requested. Subsequently, in a step S204, a query is made as to whether predetermined threshold values for a premature NO X regeneration with regard to the stored NO X mass and / or the accumulated NO X mass and / or the NO X concentration downstream of the storage catalytic converter 18 are exceeded. If at least one of the threshold values is exceeded, a premature NO X regeneration is requested in step S206. Otherwise, the target operating mode is permitted in step S208 if all threshold values are undershot.

Bei der dritten Verfahrensvariante gemäß 4 werden die ersten drei Schritte S100, S102, S104 gemäß dem Verfahren nach 2 übernommen. So werden zuerst in einem Schritt S300 wiederum die NOX-bezogenen Daten ermittelt. Wenn nun in einem nächsten Schritt S302 eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel der Verbrennungskraftmaschine 10 erfolgt, so wird in Schritt S304 der NOX-Massenstrom vor dem NOX-Speicherkatalysator 18 in der Zielbetriebsart ermittelt. Danach wird der ermittelte NOX-Massenstrom in einem Schritt S306 mit zumindest einem Faktor korreliert, der mit den Schwellwerten für die reguläre Auslösung der NOX-Regeneration, die in Schritt S308 vorgegeben sind, multipliziert wird. Die Ergebnisse der Multiplikation, das heißt die Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration, stellen dann das Eingangskriterium für einen Schritt S310 dar. In Schritt S310 wird abgefragt, ob die Schwellwerte für die vorzeitige NOX-Regeneration überschritten sind. Ist zumindest einer der Schwellwerte überschritten, wird in einem Schritt S312 eine vorzeitige NOX-Regeneration angefordert. Ansonsten wird in Schritt S314 bei Unterschreiten aller Schwellwerte die Zielbetriebsart zugelassen.In the third method variant according to 4 the first three steps S100, S102, S104 according to the method 2 accepted. Thus, the NO x -related data are first again determined in a step S300. If now in a next step S302 a request for changing the operating mode of the internal combustion engine 10 takes place, the NO x mass flow is upstream of the NO x storage catalytic converter in step S304 18 determined in the target operating mode. The determined NO x mass flow is then correlated in a step S306 with at least one factor which is multiplied by the threshold values for the regular triggering of the NO x regeneration, which are specified in step S308. The results of the multiplication, that is to say the threshold values for a premature NO x regeneration, then represent the input criterion for a step S310. In step S310, a query is made as to whether the threshold values for the premature NO x regeneration have been exceeded. If at least one of the threshold values is exceeded, premature NO X regeneration is requested in step S312. Otherwise, the target operating mode is permitted in step S314 if all threshold values are undershot.

1010
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1212
Abgasanlageexhaust system
1414
Abgaskanalexhaust duct
1616
Vorkatalysatorprecatalyzer
1818
NOX-SpeicherkatalysatorNO x storage catalytic converter
2020
NOX-SensorNO X sensor
2222
MotorsteuergerätEngine control unit
2424
Steuereinheitcontrol unit
S100S100
Ermittlung von NOX-bezogenen DatenDetermination of NO X -related data
S102S102
Anforderung eines BetriebsartenwechselsRequirement a change of operating mode
S104S104
Ermittlung NOX-MassenstromDetermination of NO X mass flow
S106S106
Ermittlung der Restdauer der Magerphasedetection the remaining duration of the lean phase
S108S108
Ablage NOX-SpeichermodellStorage NO X storage model
S110S110
Abfragequery
S112S112
Anforderung einer NOX-Regeneration ohne BetriebsarfenumschaltungRequest for NO X regeneration without switching operating modes
S114S114
Zulassen einer BetriebsarfenumschaltungAllow an operating mode switch
S200S200
Ermittlung von NOX-bezogenen DatenDetermination of NO X -related data
S202S202
Anforderung eines BetriebsartenwechselsRequirement a change of operating mode
S204S204
Abfragequery
S206S206
Anforderung einer NOX-Regeneration ohne BetriebsartenumschaltungRequest for a NO X regeneration without changing the operating mode
S208S208
Zulassen einer BetriebsartenumschaltungAllow an operating mode switch
S300S300
Ermittlung von NOX-bezogenen DatenDetermination of NO X -related data
S302S302
Anforderung eines BetriebsartenwechselsRequirement a change of operating mode
S304S304
Ermittlung NOX-MassenstromDetermination of NO X mass flow
S306S306
Ermüdung von Schwellwerten zur vorzeitigen NOX-RegenerationFatigue of threshold values for premature NO X regeneration
S308S308
Vorgabe der Schwellwerte für reguläre NOX-RegenerationSpecification of the threshold values for regular NO X regeneration
S310S310
Abfragequery
S312S312
Anforderung einer NOX-Regeneration ohne BetriebsartenumschaltungRequest for a NO X regeneration without changing the operating mode
S314S314
Zulassen einer BetriebsarfenumschaltungAllow an operating mode switch

Claims (13)

Verfahren zur Steuerung eines NOX-Speicherkatalysators (18) einer Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer stromab des NOX-Speicherkatalysators (18) angeordneten NOX-sensitiven Messeinrichtung sowie mit einem Motorsteuergerät (22), dadurch gekennzeichnet, dass in einer Magerbetriebsphase der Verbrennungskraftmaschine (10) eine Betriebsartenumschaltung in eine andere magere Betriebsart von der zu erwartenden NOX-Speicherfähigkeit des NOX-Speicherkatalysators (18) abhängig gemacht wird, wobei eine Betriebsartenumschaltung zugunsten einer vorzeitigen NOX-Regeneration zu unterdrücken ist, wenn innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums mit einer NOX-Regenerationsanforderung zu rechnen ist.Method for controlling a NO x storage catalytic converter ( 18 ) an internal combustion engine ( 10 ) with a downstream of the NO x storage catalytic converter ( 18 ) arranged NO X sensitive measuring device and with an engine control unit ( 22 ), characterized in that in a lean operating phase of the internal combustion engine ( 10 ) an operating mode switchover to another lean operating mode from the expected NO x storage capacity of the NO x storage catalytic converter ( 18 ) is made dependent, with a mode changeover to be suppressed in favor of premature NO x regeneration if a NO x regeneration request is to be expected within a predefinable period. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zuerst die im NOX-Speicherkatalysator (18) gespeicherte NOx-Masse und/oder die kumulierte durchbrochene NOX-Masse und/oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators (18) ermittelt wird, – anschließend eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel der Verbrennungskraftmaschine (10) erfolgt, – auf diese Anforderung hin zunächst der NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator (18) in der Zielbetriebsart ermittelt wird, – anhand der zuerst ermittelten im NOX-Speicherkatalysator (18) gespeicherten NOX-Masse und/oder der kumulierten durchbrochenen NOX-Masse und/oder der NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators (18) und einem Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz des NOX-Speicherkatalysators (18) nach Umschaltung in die Zielbetriebsart die voraussichtliche Restdauer der Magerphase in der Zielbetriebsart bis zur Auslösung einer NOX-Regeneration berechnet wird, und – nach Ermittlung der Restdauer eine Abfrage erfolgt, ob die Restdauer der Magerbetriebsphase unterhalb eines betriebspunktabhängig vorgebbaren Schwellwertes liegt, – sofern die Restdauer der Magerbetriebsphase unterhalb des Schwellwertes liegt, die magere Zielbetriebsart zugunsten einer vorzeitigen NOX-Regenerationsauslösung unterdrückt und die NOX-Regeneration angefordert wird, oder – sofern die Restdauer der Magerbetriebsphase oberhalb des Schwellwerts liegt, die magere Zielbetriebsart zugelassen wird.A method according to claim 1, characterized in that - first in the NO x storage catalyst ( 18 ) stored NO x mass and / or the accumulated broken NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter ( 18 ) is determined, - then a request to change the operating mode of the internal combustion engine ( 10 ), - at this request, the NO X mass flow upstream of the storage catalytic converter ( 18 ) is determined in the target operating mode, - based on the first determined in the NO x storage catalytic converter ( 18 ) stored NO x mass and / or the accumulated broken through NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter ( 18 ) and a criterion for evaluating the storage efficiency of the NO x storage catalytic converter ( 18 ) after switching to the target operating mode, the expected remaining duration of the lean phase is calculated in the target operating mode until a NO X regeneration is triggered, and - after determining the remaining duration, a query is made as to whether the remaining duration of the lean operating phase is below a threshold value which can be predetermined depending on the operating point, - provided that Remaining duration of the lean operating phase is below the threshold value, the lean target operating mode is suppressed in favor of premature NO x regeneration triggering and the NO x regeneration is requested, or - if the remaining duration of the lean operating phase is above the threshold value, the lean target operating mode is permitted. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz aus einem NOX-Speichermodell besteht, dessen Ausgangsgröße zumindest der Speicherwirkungsgrad ist, basierend auf der bereits gespeicherten NOX-Masse und/oder der Katalysatortemperatur und/oder dem Abgasmassenstrom und/oder dem NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator (18).Method according to Claim 2, characterized in that the criterion for evaluating the storage efficiency consists of a NO x storage model, the output variable of which is at least the storage efficiency, based on the already stored NO x mass and / or the catalyst temperature and / or the exhaust gas mass flow and / or the NO X mass flow upstream of the storage catalytic converter ( 18 ). Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium zur Bewertung der Speichereffizienz aus einem NOX-Speichermodell besteht, das zumindest eine der folgenden Eingangsgrößen aufweist: – NOX-Massenstrom vor Speicherkatalysator; – NOX-Konzentration vor Speicherkatalysator; – Abgasmassenstrom; – Katalysatortemperatur; – Katalysatorvolumen; – geometrische Oberfläche; – edelmetall- und NOX-speichermaterialabhängige Konvertierungs- beziehungsweise Einlagerungsraten.Method according to Claim 2 or 3, characterized in that the criterion for evaluating the storage efficiency consists of a NO x storage model which has at least one of the following input variables: - NO x mass flow upstream of the storage catalytic converter; - NO x concentration in front of the storage catalytic converter; - exhaust gas mass flow; - catalyst temperature; - catalyst volume; - geometric surface; - Precious metal and NO X storage material-dependent conversion or storage rates. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zuerst die im NOX-Speicherkatalysator (18) gespeicherte NOX-Masse und/oder die kumulierte durchbrochene NOX-Masse und/oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators (18) ermittelt wird, – anschließend eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel der Verbrennungskraftmaschine (10) erfolgt, – Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration vorgegeben werden, bei deren zumindest teilweisen Überschreitung nach Umschaltung in die Zielbetriebsart nach einer vorgebbaren Zeitdauer mit einer NOX-Regeneration zu rechnen ist, so dass eine Umschaltung aus energetischen Gründen nicht sinnvoll ist, – bei zumindest einem überschrittenen Schwellwert eine vorzeitige NOX-Regeneration angefordert wird oder – bei Unterschreiten alter Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration die Zielbetriebsart zugelassen wird.A method according to claim 1, characterized in that - first in the NO x storage catalyst ( 18 ) stored NO x mass and / or the accumulated broken NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter ( 18 ) is determined - then a request to change the operating mode of the internal combustion engine ( 10 ), - Threshold values for a premature NO X regeneration are specified, if they are at least partially exceeded after switching to the target operating mode, a NO X regeneration is to be expected after a specifiable period of time, so that a switchover does not make sense for energy reasons, - in at least one threshold value exceeded premature NOx regeneration is required, or - age falls below threshold values for premature NOx regeneration, the target mode is permitted. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte zur vorzeitigen NOX-Regeneration vorgegebenen Schwellwerten zur regulären NOX-Regeneration nahezu entsprechen.A method according to claim 5, characterized in that the threshold values for premature NOx regeneration predetermined threshold values regular NO x regeneration virtually correspond. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte zur vorzeitigen NOX-Regeneration vorgegebenen Schwellwerten zur regulären NOX-Regeneration zu mindestens 80 % entsprechen.A method according to claim 5, characterized in that the threshold values for the premature NO X regeneration correspond to predetermined threshold values for the regular NO X regeneration to at least 80%. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte zur vorzeitigen NOX-Regeneration vorgegebenen Schwellwerten zur regulären NOX-Regeneration zu mindestens 90 % entsprechen.A method according to claim 5, characterized in that the threshold values for the premature NO X regeneration correspond to predetermined threshold values for the regular NO X regeneration to at least 90%. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte zur vorzeitigen NOX-Regeneration vorgegebenen Schwellwerten zur regulären NOX-Regeneration zu mindestens 95 % entsprechen.A method according to claim 5, characterized in that the threshold values for the premature NO x regeneration correspond to predetermined threshold values for the regular NO x regeneration to at least 95%. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zuerst die im NOX-Speicherkatalysator (18) gespeicherte NOX-Masse und/oder die kumulierte durchbrochene NOX-Masse und/oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators (18) ermittelt wird, – anschließend eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel erfolgt, – auf diese Anforderung hin zunächst der NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator (18) in der Zielbetriebsart ermittelt wird, – der ermittelte NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator (18) in der Zielbetriebsart mit zumindest einem Faktor korreliert wird, der mit vorgegebenen Schwellwerten für die reguläre Auslösung der NOX-Regeneration multipliziert wird, wodurch sich Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration ergeben, bei deren zumindest teilweisen Überschreitung nach Umschaltung in die Zielbetriebsart nach einer vorgebbaren Zeitdauer mit einer NOX-Regeneration zu rechnen ist, so dass eine Umschaltung aus energetischen Gründen nicht sinnvoll ist, – bei zumindest einem überschrittenen Schwellwert eine vorzeitige NOX-Regeneration angefordert wird oder – bei Unterschreiten aller Schwellwerte für eine vorzeitige NOX-Regeneration die Zielbetriebsart zugelassen wird.A method according to claim 1, characterized in that - first in the NO x storage catalyst ( 18 ) stored NO x mass and / or the accumulated broken NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter ( 18 ) is determined, - there is then a request to change the operating mode, - in response to this request, the NO X mass flow upstream of the storage catalytic converter 18 Is) determined in the target operating mode, - the NO X -Massenstrom determined before the storage catalytic converter ( 18 ) is correlated in the target operating mode with at least one factor that is multiplied by predetermined threshold values for the regular triggering of the NO X regeneration, which results in threshold values for a premature NO X regeneration, which are at least partially exceeded after switching to the target operating mode NO X regeneration is to be expected for a predeterminable period of time, so that a switchover does not make sense for energy reasons, - if at least one threshold value is exceeded, premature NO X regeneration is requested or - if all threshold values for premature NO X are undershot - Regeneration the target operating mode is permitted. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im NOX-Speicherkatalysator (18) gespeicherte NOX-Masse und/oder die kumulierte durchbrochene NOX-Masse und/oder die NOX-Konzentration stromab des Speicherkatalysators (18) mittels der dem Speicherkatalysator nachgeschalteten NOXsensitiven Messeinrichtung ermittelt wird.Method according to one of claims 2 to 10, characterized in that the in the NO x storage catalyst ( 18 ) stored NO x mass and / or the accumulated broken NO x mass and / or the NO x concentration downstream of the storage catalytic converter ( 18 ) is determined by means of the NO x sensitive measuring device connected downstream of the storage catalytic converter. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die NOX-sensitive Messeinrichtung ein NOX-Sensor (20) ist.A method according to claim 11, characterized in that the NO X sensitive measuring device is a NO X sensor ( 20 ) is. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der NOX-Massenstrom vor dem Speicherkatalysator (18) in der Zielbetriebsart durch in einem Motorsteuergerät (22) abgelegte Modelle ermittelt wird.Method according to one of claims 2 to 4, 10 to 12, characterized in that the NO x mass flow upstream of the storage catalyst ( 18 ) in the target operating mode by in an engine control unit ( 22 ) stored models is determined.
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