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WO2020083859A1 - Verfahren zur abgasnachbehandlung und abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

Verfahren zur abgasnachbehandlung und abgasnachbehandlungssystem Download PDF

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WO2020083859A1
WO2020083859A1 PCT/EP2019/078630 EP2019078630W WO2020083859A1 WO 2020083859 A1 WO2020083859 A1 WO 2020083859A1 EP 2019078630 W EP2019078630 W EP 2019078630W WO 2020083859 A1 WO2020083859 A1 WO 2020083859A1
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WO
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catalytic converter
way
exhaust gas
exhaust
secondary air
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2019/078630
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French (fr)
Inventor
Gerhard Haft
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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Priority to CN201980070350.6A priority patent/CN112867849B/zh
Publication of WO2020083859A1 publication Critical patent/WO2020083859A1/de
Priority to US17/235,749 priority patent/US11377994B2/en
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment in a gasoline engine and an exhaust gas aftertreatment system.
  • Three-way catalysts are used for exhaust gas aftertreatment in gasoline engines. These catalysts convert the pollutants, namely
  • HC Hydrocarbons
  • CO carbon monoxide
  • NOx nitrogen oxides
  • the temperature of the catalyst must be above the light-off temperature (light-off temperature) required for the implementation. They also have to
  • lambda sensors In order to ensure these ideal conversion conditions in the catalytic converter, gasoline engines are currently controlled using lambda sensors so that the engine delivers exhaust gas with correct lambda values. Two lambda sensors are currently used for this:
  • the linear lambda probe is used to regulate the changing lambda setpoint.
  • the binary lambda probe is used to regulate a binary probe voltage of 650 mV using a so-called trim control.
  • trim control should be unequal in fat and
  • the present invention has for its object a method for
  • the above-mentioned problems are solved according to the invention in that two catalysts are operated in different states.
  • the first three-way catalytic converter (main catalytic converter) is operated so that it can safely reduce all nitrogen oxides. For this purpose, it is operated a little more in the low-oxygen range.
  • the second three-way catalytic converter should surely convert all residual HC and residual CO.
  • the catalyst must therefore be operated in an oxygen-rich area.
  • the present invention also provides a particularly robust control concept in order to stably maintain the exhaust gas limit values even with smaller catalyst volumes.
  • a NOx sensor is preferably used as an NH3 sensor in order to implement regulation of the first three-way catalytic converter in the slightly oxygen-poor region (slightly rich region).
  • Operation of the catalyst in the low-oxygen range is the case when, for example, a binary post-cat probe indicates a probe voltage of 800 mV.
  • control with a binary post-cat probe reaches its limits here, since the probe signal is already very flat in the range of 800 mV, which makes it almost impossible to regulate to this setpoint.
  • a NOx sensor is used for this, which has a strong
  • a NOx sensor is therefore used for control purposes of the first three-way catalytic converter. Because such a NOx sensor actually consists of three Sensors exist, namely a binary lambda probe, a linear lambda probe and the actual NOx sensor, according to the invention no two sensors have to be used to carry out the regulation described. You can simply use the binary probe signal of the NOx sensor.
  • a binary lambda probe is preferably used to regulate the second one
  • the lambda probe should show a probe voltage of less than 400 mV (slightly oxygen-rich area).
  • a binary probe is used according to the invention, which preferably has a lean binary probe setpoint
  • the exhaust gas is only minimally rich after the first three-way catalytic converter, only very little secondary air may be added.
  • the system therefore requires precise metering of the secondary air.
  • the secondary air is preferably switched on and off alternately in order to implement the lean and rich phases, the duration of the switch-on times or the secondary air quantities being regulated on the basis of the probe voltage of the binary probe.
  • a number of advantages are achieved with the method according to the invention. These include: more stable control of the exhaust gas aftertreatment system and thus fewer emissions in the corresponding driving cycles (also
  • the present invention further relates to
  • Exhaust gas aftertreatment system of a gasoline engine with a first three-way catalytic converter arranged in the exhaust gas line, a second three-way catalytic converter arranged in the exhaust gas line downstream thereof, and a device for blowing secondary air into the exhaust gas line between the two
  • the system preferably has a NOx sensor used as an NH3 sensor in order to regulate the first three-way catalytic converter in the slightly oxygen-poor region.
  • the NOx sensor is expediently arranged in the first three-way catalytic converter.
  • the system preferably has a binary lambda probe.
  • the NOx sensor takes a certain amount of time to switch from rich to lean. If the NOx sensor detects an increase in NH3, there should not be an NH3 breakthrough immediately, which is why the sensor is preferably not behind the catalytic converter, but in the
  • Catalyst itself (for example, 2/3 of the length) or between two bricks of the main catalyst is arranged.
  • the reason for the binary probe is the diagnosis of the catalytic converter or the probe itself. In order to test the oxygen storage capacity of the second catalytic converter, it is necessary to drive rich or lean until a breakthrough occurs. If there were no further catalyst volume, there would be increased emissions during the diagnosis.
  • the system expediently has a linear lambda probe upstream of the first three-way catalytic converter.
  • the device for blowing in secondary air preferably has one
  • the second three-way catalytic converter provided can preferably be used as
  • Underfloor catalyst to be formed.
  • the second three-way catalytic converter can also be designed as a four-way catalytic converter.
  • This catalyst can namely be a pure three-way catalyst or a particle filter with a three-way catalyst coating (four-way catalyst).
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an exhaust gas aftertreatment system
  • Figure 2 is an enlarged view of the system of
  • FIG 1 shows schematically a gasoline engine (gasoline engine) 10, the one
  • a first three-way catalytic converter 2 is arranged in the exhaust line 1, followed by a second three-way catalytic converter 3.
  • a linear lambda probe 7 is the first three-way catalytic converter 2 upstream.
  • the first three-way catalytic converter 2 is provided with a NOx sensor 8, which is arranged in the catalytic converter over 2/3 of its length.
  • the second three-way catalytic converter 3 is located downstream of the first three-way catalytic converter 3
  • Three-way catalytic converter 2 and has a binary lambda probe 9.
  • Secondary air line 4 by means of which secondary air is blown in via a secondary air pump 6 and a secondary air valve 5.
  • the system has a conventional linear lambda probe 7, which in a known manner emits signals via a line 18 to a control unit (not shown) which regulates the air / fuel mixture supplied to the engine 2.
  • the first three-way catalytic converter 2 (main catalytic converter) is now operated in such a way that it can safely reduce all nitrogen oxides. For this purpose, it is operated in a low-oxygen area.
  • the NOx sensor 8 serves as a sensor for regulation, which on the one hand recognizes the proportion of ammonia (NH3) generated in the catalytic converter and on the other hand supplies a binary probe signal in order to detect a corresponding probe voltage of a comparable binary post-cat probe. Both signals are fed to the control unit via lines 19 and 12 in order to carry out the corresponding regulation.
  • a binary probe 9 is used, with which a lean one is used
  • Binary probe setpoint is regulated.
  • corresponding signals 13 are emitted to the control unit.
  • the exhaust gas is only minimally rich after the first catalytic converter 2, very little secondary air may also be added.
  • the system therefore requires precise metering of the secondary air. So the secondary air is alternately over the secondary air valve 5 is switched on and off in order to realize the lean and rich phases.
  • the duration of the switch-on times and the secondary air quantities are regulated on the basis of the probe voltage of the binary probe 9.
  • the corresponding control of the secondary air pump 6 and the secondary air valve 5 is indicated at 14 and 15.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei einem Benzinmotor (10) und ein Abgasnachbehandlungssystem beschrieben. Bei dem Verfahren werden zwei im Abgasstrang (1) des Benzinmotors (10) angeordnete Katalysatoren (2,3) in unterschiedlichen Zuständen betrieben. Ein erster Dreiwegekatalysator (2) wird im leicht sauerstoffarmen Bereich und ein zweiter Dreiwegekatalysator (3) wird im leicht sauerstoffreichen Bereich betrieben. Ferner wird Sekundärluft zwischen den beiden Dreiwegekatalysatoren (2,3) in den Abgasstrang (1) eingeblasen. Hierdurch kann der Emissionsausstoß des Benzinmotors (10) besonders stark reduziert werden. Ein Abgasnachbehandlungssystem wird ebenfalls erläutert.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Abgasnachbehandlung und Abgasnachbehandlungssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei einem Benzinmotor, sowie ein Abgasnachbehandlungssystem.
Zur Abgasnachbehandlung werden bei Benzinmotoren Dreiwegekatalysatoren eingesetzt. Diese Katalysatoren konvertieren die Schadstoffe, nämlich
Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx), in unschädliche Abgasbestandteile, wie Wasser und Kohlendioxid. Für eine ideale Umsetzung ist es notwendig, dass bestimmte Zustände im Katalysator herrschen. So muss die Temperatur des Katalysators über der für die Umsetzung notwendigen Light-off-Temperatur (Anspringtemperatur) liegen. Außerdem müssen die
Reaktionspartner im richtigen Verhältnis zur Verfügung stehen. Dies ist dann der Fall, wenn im Abgas genau so viel Sauerstoff vorhanden ist, dass alle
Abgaskomponenten aufoxidiert werden können. Man spricht dabei von einem Abgaslambdawert von l = 1 ,0.
Um diese idealen Konvertierungsbedingungen im Katalysator sicherzustellen, werden derzeit Ottomotoren mithilfe von Lambdasonden so geregelt, dass der Motor Abgas mit richtigen Lambdawerten liefert. Dazu werden derzeit zwei Lambdasonden verwendet:
1 . Eine lineare Lambdasonde vor einem Dreiwegekatalysator,
2. eine binäre Lambdasonde nach dem Dreiwegekatalysator.
Man spricht von einem LIN/BIN-Lambdasondensystem.
Ziel der Regelung ist es, den Katalysator abwechselnd mit leicht fettem Abgas (l < 1 ) und dann mit leicht magerem Abgas (l > 1 ) zu versorgen, so dass sich im Mittel genau l = 1 ,000 einstellt. Hilfreich ist dabei, dass der Katalysator die Fähigkeit besitzt, Sauerstoff und auch Kohlenmonoxid zu speichern, so dass dadurch immer ausreichend Reaktionspartner zur Verfügung stehen. a. In den Magerphasen werden HC und CO unter Sauerstoffüberschuss
oxidiert und die Stickoxide mit dem gespeicherten CO reduziert und überschüssiger Sauerstoff im Katalysator gespeichert. b. In den Fettphasen wird NOx unter Sauerstoffmangel mit CO reduziert, HC und CO mit dem gespeicherten Sauerstoff oxidiert und überschüssiges CO im Katalysator gespeichert.
Dazu wird die lineare Lambdasonde benutzt, um den wechselnden Lambdasollwert einzuregeln. Die binäre Lambdasonde wird benutzt, um mit einer sogenannten Trimmregelung eine Binär-Sonden-Spannung von 650 mV einzuregeln.
Das ganze System funktioniert nur, wenn es gelingt, den Katalysator immer im Mittel bei l = 1 ,000 zu halten. Sollte zu lange mageres oder fettes Abgas vom Motor kommen, so dass die Speicherfähigkeit nicht mehr ausreicht, kommt es zum Durchbruch. Im Fall eines Magerdurchbruches entstehen dadurch
NOx-Emissionen. Im Fall eines Fettdurchbruches kommt es zu HC- und
CO-Emissionen. Um dies zu vermeiden, werden für Niedrigst-Emissionskonzepte zur Erfüllung der neuesten Abgasgesetzgebungen immer größere Katalysatoren bzw. Katalysatoren mit höherer Speicherfähigkeit (mehr Edelmetallbeladung) bzw. zusätzliche Katalysatoren im Unterflur der Fahrzeuge eingesetzt.
Aufgrund des sehr dynamischen Betriebes und der vielen Stellgrößen eines modernen Verbrennungsmotors (variable VentilsteuerungA/entilhub) kommt es jedoch immer wieder zu Lambdaabweichungen vom Sollwert. Aus diesem Grund ist nicht sichergestellt, dass die zeitlich vorgesteuerten Fett- und Magerphasen sich im Mittel aufheben. Im Prinzip sollte die Trimmregelung ungleiche Fett- und
Magerphasen ausgleichen. Allerdings ist dieser Regler sehr langsam. Kommt es zu mehreren größeren Lambdaabweichungen hintereinander, kann es deshalb zu Durchbrüchen kommen. Das Grundproblem des LIN/BIN-Systems ist, dass man den Katalysator in einem sehr engen Konvertierungsfenster betreibt. Kleine Abweichungen in die eine oder andere Richtung führen dadurch schon zu Emissionen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Abgasnachbehandlung zur Verfügung zu stellen, mit dem der Emissionsausstoß besonders stark reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur
Abgasnachbehandlung bei einem Benzinmotor gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
Betreiben eines im Abgasstrang des Motors angeordneten ersten
Dreiwegekatalysators im leicht sauerstoffarmen Bereich;
Betreiben eines stromab hiervon im Abgasstrang des Motors angeordneten zweiten Dreiwegekatalysators im leicht sauerstoffreichen Bereich;
Einblasen von Sekundärluft zwischen den beiden Dreiwegekatalysatoren in den Abgasstrang.
Die vorstehend genannten Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwei Katalysatoren in unterschiedlichen Zuständen betrieben werden. Der erste Dreiwegekatalysator (Hauptkatalysator) wird dabei so betrieben, dass er sicher alle Stickoxide reduzieren kann. Zu diesem Zweck wird er etwas mehr im sauerstoffarmen Bereich betrieben.
Wenn man den ersten Dreiwegekatalysator auf diese Weise betreibt, hat man das Problem, dass keine 100%ige Konvertierung von HC und CO möglich ist. Es wird also immer einen leichten HC- und CO-Schlupf geben. Um diese Komponenten nun vollständig umzusetzen, findet ein zweiter Dreiwegekatalysator Verwendung. Wichtig für die Umsetzung des HC und CO ist aber, dass ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. Zu diesem Zweck wird zwischen den beiden Katalysatoren
Sekundärluft eingeblasen. Der zweite Dreiwegekatalysator soll sicher alles Rest-HC und Rest-CO umsetzen. Deshalb muss der Katalysator im sauerstoffreichen Bereich betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner im Hinblick auf die Gesetzgebung ein besonders robustes Regelkonzept vor, um auch mit kleineren Katalysatorvolumina stabil die Abgasgrenzwerte einzuhalten. Um dies zu verwirklichen, findet erfindungsgemäß vorzugsweise ein NOx-Sensor als NH3-Sensor Verwendung, um eine Regelung des ersten Dreiwegekatalysators im leicht sauerstoffarmen Bereich (leicht fetten Bereich) zu realisieren.
Ein Betrieb des Katalysators im sauerstoffarmen Bereich ist dann der Fall, wenn beispielsweise eine binäre Nachkat-Sonde eine Sondenspannung von 800 mV anzeigt. Die Regelung mit einer binären Nachkat-Sonde stößt jedoch hierbei an ihre Grenzen, da das Sondensignal im Bereich von 800 mV bereits sehr flach ist, was es nahezu unmöglich macht, auf diesen Sollwert zu regeln.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein NOx-Sensor verwendet, der eine starke
Querempfindlichkeit zu Ammoniak (NH3) hat. Betreibt man den ersten
Dreiwegekatalysator im Bereich von 800 mV Nachkat-Sondenspannung, so ist das der Bereich, in dem Ammoniak erzeugt wird. Dies kann erfindungsgemäß genutzt werden, um mit dem NOx-Sensor eine Zwei-Punkt-Regelung des ersten
Dreiwegekatalysators durchzuführen.
Dies kann beispielsweise in der folgenden Weise erfolgen:
1 . Man betreibt den Motor so lange mager (beispielsweise l = 1 ,02), bis die Binär-Sondenspannung 650 mV erreicht hat.
2. Dann betreibt man den Motor so lange fett (beispielsweise l = 0,98), bis man einen NH3-Anstieg mit dem NOx-Sensor erkannt hat.
Erfindungsgemäß wird somit ein NOx-Sensor für Regelungszwecke des ersten Dreiwegekatalysators eingesetzt. Da ein derartiger NOx-Sensor eigentlich aus drei Sensoren besteht, nämlich einer Binär-Lambdasonde, einer Linear-Lambdasonde und dem eigentlichen NOx-Sensor, müssen erfindungsgemäß zur Durchführung der geschilderten Regelung keine zwei Sensoren verwendet werden. Man kann hierbei einfach das Binär-Sondensignal des NOx-Sensors benutzen.
Was den zweiten Dreiwegekatalysator anbetrifft, so findet hierbei vorzugsweise eine binäre Lambdasonde Verwendung, um eine Regelung des zweiten
Dreiwegekatalysators im leicht sauerstoffreichen Bereich zu realisieren. Diese Regelung ist erforderlich, um den zweiten Dreiwegekatalysator ebenfalls
abwechselnd mager und fett zu betreiben und im Mittel sehr nah bei l = 1 zu halten.
Die zur Regelung des zweiten Dreiwegekatalysators verwendete binäre
Lambdasonde sollte dabei eine Sondenspannung von weniger als 400 mV anzeigen (leicht sauerstoffreicher Bereich). Um die Sauerstoffbeladung des zweiten Dreiwegekatalysators so zu regeln, kommt erfindungsgemäß eine Binärsonde zum Einsatz, die vorzugsweise auf einen mageren Binär-Sonden-Sollwert
(beispielsweise 300 mV) geregelt wird.
Da das Abgas nach dem ersten Dreiwegekatalysator nur minimal fett ist, darf auch nur sehr wenig Sekundärluft hinzugeführt werden. Das System erfordert daher eine genaue Dosierung der Sekundärluft. So wird vorzugsweise abwechselnd die Sekundärluft ein- und ausgeschaltet, um die Mager- und Fettphasen zu realisieren, wobei die Dauer der Einschaltzeiten bzw. die Sekundärluftmengen anhand der Sondenspannung der Binärsonde geregelt wird.
In Bezug auf die erfindungsgemäß durchgeführte Regelung sind somit drei Schritte von wesentlicher Bedeutung:
Die Verwendung des NOx-Sensors als NFb-Sensor, um eine Regelung des ersten Dreiwegekatalysators im leicht fetten Bereich zu realisieren, die Verwendung von Sekundärluft, um die Katalysatoren in unterschiedlichen Lambdabereichen zu betreiben, und die Regelung der Sekundärluft mittels der verwendeten binären Sonde, um den zweiten Dreiwegekatalysator im leicht mageren Bereich zu betreiben. Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Reihe von Vorteilen erzielt. Hierzu zählen: eine stabilere Regelung des Abgasnachbehandlungssystems und damit weniger Emissionen in den entsprechenden Fahrzyklen (auch
RDE-Fahrzyklen), eine mögliche Reduzierung der Edelmetallbeladung der Katalysatoren und eine einfachere Diagnose des Hauptkatalysators über den NOx-Sensor.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein
Abgasnachbehandlungssystem eines Benzinmotors mit einem im Abgasstrang angeordneten ersten Dreiwegekatalysator, einem im Abgasstrang stromab hiervon angeordneten zweiten Dreiwegekatalysator und einer Einrichtung zum Einblasen von Sekundärluft in den Abgasgasstrang zwischen den beiden
Dreiwegekatalysatoren .
Ein mit einem derartigen Abgasnachbehandlungssystem durchgeführtes Verfahren wurde vorstehend erläutert. Ferner wurde ein Verfahren zur Regelung eines derartigen Abgasnachbehandlungssystems beschrieben. Für diese
Regelungszwecke weist das System vorzugsweise einen als NH3-Sensor verwendeten NOx-Sensor auf, um den ersten Dreiwegekatalysator im leicht sauerstoffarmen Bereich zu regeln. Hierfür ist der NOx-Sensor zweckmäßiger weise im ersten Dreiwegekatalysator angeordnet.
Zur Regelung des zweiten Dreiwegekatalysators im leicht sauerstoffreichen Bereich weist das System vorzugsweise eine binäre Lambdasonde auf.
Prinzipiell ist es sinnvoll, sowohl nach dem NOx-Sensor als auch nach der
Binärsonde aktives Katalysatorvolumen zur Verfügung zu haben. Für den
NOx-Sensor ist der Grund hierfür, dass es eine gewisse Zeit dauert, bis ein Umschalten von fett auf mager durchgeführt ist. Erkennt also der NOx-Sensor einen Anstieg von NH3, so soll es nicht gleich zu einem NH3-Durchbruch kommen, weshalb der Sensor vorzugsweise nicht hinter dem Katalysator, sondern im
Katalysator selbst (beispielsweise auf 2/3 der Länge) oder zwischen zwei Bricks des Hauptkatalysators angeordnet ist. Für die Binärsonde ist der Grund die Diagnose des Katalysators bzw. der Sonde selbst. Um die Sauerstoffspeicherfähigkeit des zweiten Katalysators zu testen, muss so lange fett bzw. mager gefahren werden, bis es zum Durchbruch kommt. Wäre jetzt kein weiteres Katalysatorvolumen vorhanden, käme es zu erhöhten Emissionen während der Diagnose.
Das System besitzt zweckmäßigerweise eine lineare Lambdasonde stromauf des ersten Dreiwegekatalysators.
Damit die vorgesehene Binärsonde die Sekundärluftzufuhr regeln kann, hat die Einrichtung zum Einblasen von Sekundärluft vorzugsweise eine
Sekundärluftpumpe und ein Sekundärluftventil.
Der vorgesehene zweite Dreiwegekatalysator kann vorzugsweise als
Unterflurkatalysator ausgebildet sein.
Der zweite Dreiwegekatalysator kann auch als Vierwegekatalysator ausgebildet sein. Dieser Katalysator kann nämlich ein reiner Dreiwegekatalysator sein oder auch ein Partikelfilter mit Dreiwegekatalysatorbeschichtung (Vierwegekatalysator).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Abgasnach- behandlungssystems; und
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Systems der
Figur 1.
Figur 1 zeigt schematisch einen Benzinmotor (Ottomotor) 10, der einen
Luftzuführstrang 11 und einen Abgasstrang 1 aufweist. Im Abgasstrang 1 ist ein erster Dreiwegekatalysator 2 angeordnet, dem ein zweiter Dreiwegekatalysator 3 folgt. Eine lineare Lambdasonde 7 ist dem ersten Dreiwegekatalysator 2 vorgeschaltet. Der erste Dreiwegekatalysator 2 ist mit einem NOx-Sensor 8 versehen, der im Katalysator auf 2/3 der Länge desselben angeordnet ist.
Der zweite Dreiwegekatalysator 3 befindet sich stromab des ersten
Dreiwegekatalysators 2 und weist eine binäre Lambdasonde 9 auf. In den
Abgasstrang 1 zwischen die beiden Katalysatoren 2, 3 mündet eine
Sekundärluftleitung 4, mittels der Sekundärluft über eine Sekundärluftpumpe 6 und ein Sekundärluftventil 5 eingeblasen wird.
Die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen
Abgasnachbehandlungssystems wird anhand von Figur 2 erläutert. Das System weist eine übliche lineare Lambdasonde 7 auf, die in bekannter Weise Signale über eine Leitung 18 an eine Steuereinheit (nicht gezeigt) abgibt, welche das dem Motor 2 zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch regelt. Der erste Dreiwegekatalysator 2 (Hauptkatalysator) wird nunmehr so betrieben, dass er sicher alle Stickoxide reduzieren kann. Zu diesem Zweck wird er im sauerstoffarmen Bereich betrieben. Als Sensor zum Regeln dient hierbei der NOx-Sensor 8, der einerseits den Anteil des im Katalysator erzeugten Ammoniaks (NH3) erkennt und andererseits ein Binärsondensignal liefert, um eine entsprechende Sondenspannung einer vergleichbaren binären Nachkat-Sonde zu erfassen. Beide Signale werden über Leitungen 19 und 12 der Steuereinheit zugeführt, um die entsprechende Regelung durchzuführen.
Ähnlich wie der erste Katalysator 2 muss auch der zweite Katalysator 3 abwechseln mager und fett betrieben werden, wofür ebenfalls eine Regelung notwendig ist, um den zweiten Katalysator 3 im Mittel sehr nah bei l = 1 zu halten. Um die
Sauerstoffbeladung des zweiten Katalysators 3 entsprechend zu regeln, kommt eine Binärsonde 9 zur Anwendung, mit der auf einen mageren
Binärsonden-Sollwert geregelt wird. Hierzu werden entsprechende Signale 13 an die Steuereinheit abgegeben.
Da das Abgas nach dem ersten Katalysator 2 nur minimal fett ist, darf auch nur sehr wenig Sekundärluft hinzugegeben werden. Das System erfordert daher eine genaue Dosierung der Sekundärluft. So wird abwechselnd die Sekundärluft über das Sekundärluftventil 5 ein- und ausgeschaltet, um die Mager- und Fettphasen zu realisieren. Die Dauer der Einschaltzeiten bzw. die Sekundärluftmengen werden anhand der Sondenspannung der Binärsonde 9 geregelt. Die entsprechende Ansteuerung der Sekundärluftpumpe 6 und des Sekundärluftventils 5 ist hierbei bei 14 und 15 angedeutet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei einem Benzinmotor (10) mit den folgenden Schritten:
Betreiben eines im Abgasstrang (1 ) des Motors (10) angeordneten ersten Dreiwegekatalysators (2) im leicht sauerstoffarmen Bereich;
Betreiben eines stromab hiervon im Abgasstrang (1 ) des Motors (10) angeordneten zweiten Dreiwegekatalysators (3) im leicht
sauerstoffreichen Bereich;
Einblasen von Sekundärluft zwischen den beiden Dreiwegekatalysatoren (2, 3) in den Abgasstrang (1 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein
NOx-Sensor (8) als NH3-Sensor verwendet wird, um eine Regelung des ersten Dreiwegekatalysators (2) im leicht sauerstoffarmen Bereich (leicht fetten Bereich) zu realisieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine binäre Lambdasonde (9) verwendet wird, um eine Regelung des zweiten Dreiwegekatalysators (3) im leicht sauerstoffreichen Bereich (leicht mageren Bereich) zu realisieren.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass mit dem NOx-Sensor (8) eine
Zweipunktregelung des ersten Dreiwegekatalysators (2) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer linearen Lambdasonde (7) stromauf des ersten Dreiwegekatalysators (2) gearbeitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sekundärluftzufuhr zu Regelungszwecken abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird.
7. Abgasnachbehandlungssystem eines Benzinmotors (10) mit einem im Abgasstrang (1 ) angeordneten ersten Dreiwegekatalysator (2), einem im Abgasstrang (1 ) stromab hiervon angeordneten zweiten
Dreiwegekatalysator (3) und einer Einrichtung zum Einblasen von Sekundärluft in den Abgasstrang (1 ) zwischen den beiden
Dreiwegekatalysatoren (2, 3).
8. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass es einen als NH3-Sensor verwendeten
NOx-Sensor (8) zur Regelung des ersten Dreiwegekatalysators (2) im leicht sauerstoffarmen Bereich aufweist.
9. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der NOx-Sensor (8) im ersten
Dreiwegekatalysator (2) angeordnet ist.
10. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine binäre Lambdasonde (9) zur Regelung des zweiten Dreiwegekatalysators (3) im leicht
sauerstoffreichen Bereich aufweist.
11. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine lineare Lambdasonde (7) stromauf des ersten Dreiwegekatalysators (2) besitzt.
12. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einblasen von Sekundärluft eine Sekundärluftpumpe (6) und ein Sekundärluftventil (5) aufweist.
13. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dreiwegekatalysator (3) als Unterflurkatalysator ausgebildet ist.
14. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dreiwegekatalysator (3) als Vierwegekatalysator ausgebildet ist.
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