DE10023079A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators

Info

Publication number
DE10023079A1
DE10023079A1 DE10023079A DE10023079A DE10023079A1 DE 10023079 A1 DE10023079 A1 DE 10023079A1 DE 10023079 A DE10023079 A DE 10023079A DE 10023079 A DE10023079 A DE 10023079A DE 10023079 A1 DE10023079 A1 DE 10023079A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
regeneration
lambda
value
catalytic converter
storage catalytic
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.)
Granted
Application number
DE10023079A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10023079B4 (de
Inventor
Ekkehard Pott
Thorsten Dr Duesterdiek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE10023079A priority Critical patent/DE10023079B4/de
Publication of DE10023079A1 publication Critical patent/DE10023079A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10023079B4 publication Critical patent/DE10023079B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9481—Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • 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
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
    • 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
    • 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
    • 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
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • 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
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer NO¶x¶-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO¶x¶-Speicherkatalysators, bei dem über eine vordere und hintere Messeinrichtung ein Lambdawert vor und nach dem NO¶x¶-Speicherkatalysator erfassbar ist. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass die Regenerationsparameter in Abhängigkeit von einem Katalysatorzustand und einem Verhältnis der Lambdawerte vor und nach dem NO¶x¶-Speicherkatalysator am Ende der NO¶x¶-Regeneration (Lambdaverhältnis) festgelegt werden (Adaption der Regenerationsparameter).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie eine Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 18 genannten Merkmalen.
Zur Reinigung eines Abgases von Verbrennungskraftmaschinen ist es bekannt, in dem Abgasstrang derselben sogenannte Abgasreinigungsanlagen zu integrieren. Die Abgasreinigungsanlagen umfassen je nach Auslegung Partikelfilter und Katalysatorsysteme, die während einer Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entstehende Schadstoffe in weniger umweltrelevante Produkte konvertieren. Bekannte Katalysatorsysteme beinhalten dabei einerseits Katalysatorkomponenten, die eine Oxidation von Schadstoffen, wie Kohlenmonoxid CO und unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen HC, mit Luft-Sauerstoff ermöglichen und andererseits eine Reduktion von Stickoxiden NOx mit den Reduktionsmitteln CO, HC erlauben. Weiterhin ist bekannt, in solchen Katalysatorsystemen gasspezifische Speicherkomponenten zu integrieren. So ist es beispielsweise möglich, HC oder NOx selektiv zu absorbieren. Letztere Speicherkomponente lässt sich vorteilhaft mit den reduktiven und oxidativen Katalysatorkomponenten zu einem sogenannten NOx-Speicherkatalysator zusammenfassen.
Eine Absorption von NOx im NOx-Speicherkatalysator findet immer dann statt, wenn ein Reduktionsmittelmassenstrom zur katalytischen Reduktion nicht ausreicht - also insbesondere dann, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einer mageren Betriebsphase befindet. Der NOx-Speichervorgang ist allerdings aufgrund einer endlichen NOx-Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators begrenzt, so dass zur Vermeidung eines NOx-Durchbruchs in regelmäßigen Abständen eine Regeneration eingeleitet werden muss. Dazu wird die Verbrennungskraftmaschine kurzfristig unter einem stöchiometrischen oder fetten Betriebsmodus gefahren, so dass der notwendige Reduktionsmittelmassenstrom zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Regelung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches (Lambdaregelung) zur Einstellung des jeweils benötigten Betriebsmodus ist hinlänglich bekannt und wird an dieser Stelle daher nicht näher erläutert.
Es ist ferner bekannt, die NOx-Regeneration durch Vorgabe bestimmter Regenerationsparameter zu regeln. Einerseits kann über derartige Regenerationsparameter festgelegt werden, unter welchen Umständen die NOx- Regeneration initiiert werden soll. So kann beispielsweise eine NOx- Regenerationsnotwendigkeit derart bestimmt werden, dass ein Grenzwert für eine verbleibende NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators gebildet wird. Fällt die NOx-Speicherfähigkeit unter den Grenzwert, so wird die NOx-Regeneration zwingend eingeleitet. Weiterhin umfassen die Regenerationsparameter auch unmittelbar die Parameter, die zur Durchführung der Regeneration beeinflusst werden müssen. So können beispielsweise ein bestimmter Lambdawert, eine Katalysatortemperatur oder aber auch spezifische Einspritzparameter, die beispielsweise eine Nacheinspritzung regeln, vorgegeben werden.
Ein Regenerationsende nach den bekannten Verfahren wird zumeist derart bestimmt, dass ein Sprungsignal einer sauerstoffsensitiven Messeinrichtung stromab des NOx- Speicherkatalysators bewertet wird. Das Sprungsignal ergibt sich aus dem am Ende der NOx-Regeneration stattfindenden Wechsel des Lambdawertes stromab des NOx- Speicherkatalysators. Mit Aufnahme der NOx-Regeneration wird zwar der NOx- Speicherkatalysator mit einem fetten oder stöchiometrischen Abgas beaufschlagt, jedoch werden die Reduktionsmittel weitestgehend durch das gespeicherte NOx verbraucht, so dass zunächst keine wesentliche Lambdaänderung stromab des NOx- Speicherkatalysators feststellbar ist. Erst wenn die NOx-Regeneration weitestgehend abgeschlossen ist, ändert sich die Atmosphäre um die genannte Messeinrichtung. Bei geregelten Verfahren führt die Detektion des Sprungsignals zur Wiederaufnahme eines Normalbetriebes und damit in den meisten Fällen zur Wiederaufnahme des Magerbetriebs der Verbrennungskraftmaschine. Nachteilig an einer solchen Vorgehensweise ist zum einen, dass hierbei immer eine gewisse Übersteuerung in Kauf genommen werden muss, da sich im Abgasstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem NOx-Speicherkatalysator noch stöchiometrisches beziehungsweise fettes Gemisch befindet und zudem jeder Regeleingriff erst mit einer gewissen Zeitverzögerung umgesetzt werden kann. Zum anderen ist nachteilig, dass die gezeigte Regelung stark von einer Lambdaspannungscharakteristik der verwendeten Messeinrichtung abhängt. So ist beispielsweise bekannt, dass Lambdabreitbandsonden und ebenfalls zur Messung von Lambdawerten einsetzbare NOx-Sensoren aufgrund unterschiedlicher Messverfahren abweichende Lambdaspannungscharakteristiken besitzen. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass die Regeneration zu früh oder zu spät abgebrochen wird, so dass einerseits die NOx-Speicherfähigkeit nicht vollständig wiederhergestellt werden kann und andererseits zu hohe Kraftstoffverbräuche und/oder Reduktionsmitteldurchbrüche in Kauf genommen werden müssen.
Die aufgezeigten Nachteile des geregelten Verfahrens könnten durch Vorgabe fester NOx-Regenerationsparameter, insbesondere eines festen NOx-Regenerationsendes, theoretisch behoben werden (gesteuerte NOx-Regeneration). Dies setzt jedoch voraus, dass eine entsprechende exakte Modellierung des Verbrennungsvorganges beziehungsweise eines Katalysatorzustandes möglich ist, das heißt Katalysatortemperatur, eingelagerte NOx-Masse und dergleichen bekannt sind. Derartige Modelle verfügen zur Zeit und aufgrund der zahlreichen zu beachtenden Parameter auch auf absehbare Zeit nicht über die erforderliche Genauigkeit. Um dennoch den Vorteil eines gesteuerten Verfahrens zu nutzen, ist es notwendig, eine Adaption der Regenerationsparameter an die tatsächlichen Bedingungen zuzulassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen die NOx-Regeneration gesteuert durchführbar ist, die Festlegung der Regenerationsparameter jedoch nicht starr einem zugrunde liegenden Modell unterworfen ist, sondern flexibel auf die tatsächlichen Bedingungen angepasst werden kann. Dabei besteht die Notwendigkeit, geeignete Parameter zu finden, mit denen die Adaption in einfacher Weise durchführbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Steuerung der NOx- Regeneration nach den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie durch die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Vorrichtung nach den im Anspruch 16 genannten Merkmalen gelöst. Nach dem Verfahren werden die Regenerationsparameter in Abhängigkeit von einem Katalysatorzustand und einem Verhältnis der Lambdawerte vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator am Ende der NOx-Regeneration (Lambdaverhältnis) festgelegt (Adaption der Regenerationsparameter). Die beiden Lambdawerte können beispielsweise durch eine vor und hinter dem NOx- Speicherkatalysator liegende Messeinrichtung direkt erfasst werden.
Die Vorrichtung umfasst dazu Mittel, mit denen das vorgenannte Verfahren durchführbar ist. Diese Mittel beinhalten bevorzugt ein Steuergerät, in dem ein Algorithmus zur Adaption der Regenerationsparameter in digitalisierter Form hinterlegt ist. Das Steuergerät kann als selbstständige Steuereinheit realisiert werden, kann aber auch direkt in einem zumeist vorhandenen Motorsteuergerät integriert werden. Weiterhin ist bevorzugt, als hintere Messeinrichtung einen NOx-Sensor einzusetzen, da diese Sensoren einerseits die Bestimmung des Lambdawertes erlauben und andererseits auch eine NOx-Konzentration bestimmen können. Die NOx-Konzentration wird üblicherweise im Rahmen der Initiierung der NOx-Regeneration überwacht, indem beispielsweise nach Überschreiten einer vorgegebenen Regenerationsschwelle die NOx- Regeneration eingeleitet wird. Die Mittel umfassen ferner einen Datenspeicher, in dem Regenerationsparameter abgeschlossener NOx-Regenerationen abgelegt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfassen die Regenerationsparameter den Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator und/oder den Reduktionsmittelmassenstrom und/oder die Regenerationsschwelle, das heißt, die genannten Parameter werden im Zuge der Adaption für nachfolgende NOx- Regenerationen neu festgelegt. Selbstverständlich muss zur Festlegung der Regenerationsparameter auch der aktuelle Katalysatorzustand berücksichtigt werden. Dabei fließen bevorzugt Parameter ein, wie die gespeicherte NOx-Masse, die NOx- Speicherfähigkeit, die Katalysatortemperatur und ein gegebenenfalls bereits vorliegender Schädigungsgrad des NOx-Speicherkatalysators. Auf die gezeigte Weise kann die Adaption mit besonders hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Ferner ist bevorzugt, einen Korrekturfaktor für die Regenerationsparameter nachfolgender NOx-Regenerationen derart festzulegen, dass dieser direkt aus einer vorgegebenen Kennlinie für das gemessene Lambdaverhältnis ausgelesen wird. Alternativ hierzu kann auch das gemessene Lambdaverhältnis mit dem Lambdaverhältnis einer vorhergehenden, als erfolgreich bewerteten NOx-Regeneration verglichen werden. Anhand des gebildeten Vergleichswertes wird dann der Korrekturwert für die Regenerationsparameter nachfolgender NOx-Regenerationen ermittelt. Die zum Vergleich notwendigen Daten werden dem Datenspeicher entnommen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung letztgenannter Vorgehensweise wird für den Fall, dass der Vergleichswert einen vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreitet, der Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator erniedrigt und/oder der Reduktionsmittelmassenstrom erhöht und/oder die Regenerationsschwelle herabgesetzt. Für den Fall, dass der Vergleichswert einen vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreitet, werden die genannten Regenerationsparameter in umgekehrter Richtung geändert. Weiterhin ist bevorzugt, dass der Korrekturwert durch Vorgabe eines maximalen und/oder minimalen Grenzwertes beschränkt wird. Dies soll insbesondere ein Übersteuern während der NOx-Regeneration verhindern.
Alternativ oder in Kombination hierzu können auch Maximal- oder Minimalwerte für die Regenerationsparameter vorgegeben werden. Beim Überschreiten eines Maximalwertes oder beim Unterschreiten eines Minimalwertes kann dann vorzugsweise eine Fehlermeldung an ein Diagnosesystem des NOx-Speicherkatalysators weitergeleitet werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden für die vorgenannten Maximal- beziehungsweise Minimalwerte bestimmte bevorzugte Bereiche vorgegeben. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Maximalwert für den Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator im Bereich von λ = 0,95 bis 0,995 vorzugeben und den zugehörigen Minimalwert innerhalb eines Bereichs von λ = 0,7 bis 0,95 festzulegen. Die Regenerationsschwelle lässt sich vorzugsweise als die NOx- Durchbruchsemission definieren, die beim Überschreiten zur Einleitung der NOx- Regeneration führt. So können der Maximalwert für die Regenerationsschwelle durch Vorgabe einer Durchbruchskonzentration im Bereich von nD = 100 bis 400 ppm beziehungsweise der Minimalwert durch Vorgabe einer Durchbruchskonzentration von nD = 20 bis 70 ppm vorgegeben werden.
Bei der Verbrennungskraftmaschine handelt es sich um einen Ottomotor, insbesondere einen direkt einspritzenden Ottomotor, oder um einen Dieselmotor, insbesondere einen direkt einspritzenden Dieselmotor.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Verbrennungskraftmaschine mit einem NOx- Speicherkatalysator und
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Adaption der Regenerationsparameter für eine NOx-Regeneration.
Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer Abgasreinigungsanlage 12. Die Verbrennungskraftmaschine 10 kann beispielsweise ein Ottomotor, insbesondere ein direkt einspritzender Ottomotor sein. Sie verfügt in jedem Falle über ein - hier nicht dargestelltes - Einspritzsystem, mit dem Einspritzparameter wie ein Zündwinkel, eine Einspritzmenge, eine Einspritzdauer als auch gegebenenfalls Nacheinspritzungsparameter beeinflusst werden können. Ferner lassen sich die Luftvolumenströme durch eine - hier schematisch eingetragene - Abgasrückführeinrichtung 14 und eine Drosselklappe 16 in einem Abgaskanal 18 steuern oder regeln. Als Führungsgröße für eine Regelung kann beispielsweise ein im Abgasstrang 20 detektierter Lambdawert dienen. Dieser wird mit Hilfe einer - im Weiteren noch näher erläuterten - Sensorik in ein Motorsteuergerät 22 eingelesen. Über das Motorsteuergerät 22 wird dann den entsprechenden Stellgliedern, beispielsweise dem Einspritzsystem, der Drosselklappe 16 und der Abgasrückführeinrichtung 14, die für einen gewünschten Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine 10 notwendigen Stellgrößen vorgeben. Als weitere Stellgröße ergibt sich, insbesondere bei Dieselmotoren, der Abgasturbolader.
Die Abgasreinigungsanlage 12 umfasst ein Katalysatorsystem, das - wie hier dargestellt - aus einem Vorkatalysator 24 und einem NOx-Speicherkatalysator 26 besteht. Ferner ist der Abgasreinigungsanlage 12 eine Sensorik zugeordnet, die es erlaubt, eine Abgaszusammensetzung, eine Konzentration einzelner Abgaskomponenten oder auch eine Temperatur des Abgases oder einzelner Komponenten der Abgasreinigungsanlage 12 zu erfassen. Diese Sensorik beinhaltet eine vordere Lambdasonde 28, zwei Temperaturfühler 30, 32 und einen NOx-Sensor 34. Mit Hilfe der Sensorik und bekannter Modelle lassen sich die Zustandsparameter in nahezu allen Bereichen der Abgasreinigungsanlage 12 entweder direkt erfassen oder modellieren. Derartige Modelle sind bekannt und sollen daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
Die Lambdasonde 28 ist insbesondere eine Lambdabreitbandsonde. Der NOx-Sensor 34 kann prinzipbedingt auch neben seiner NOx-sensitiven Funktion einen Lambdawert stromab des Speicherkatalysators 26 erfassen, so dass hier auf eine zusätzliche Lambdasonde verzichtet werden kann. Der NOx-Sensor 34 dient auch zur Erfassung einer NOx-Durchbruchsemission, anhand derer - in noch näher erläuterter Weise - eine NOx-Regeneration des NOx-Speicherkatalysator 26 eingeleitet werden kann. Prinzipiell kann das nachfolgend aufgezeigte Verfahren zur Steuerung der NOx-Regeneration auch ohne eine NOx-sensitive Messeinrichtung durchgeführt werden. Es müssen lediglich die Lambdawerte stromab und stromauf des NOx-Speicherkatalysators 26 erfasst werden.
Der NOx-Speicherkatalysator 26 speichert in mageren Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine 10 NOx, da hier ein Reduktionsmittelmassenstrom zumeist nicht mehr eine vollständige Umsetzung erlaubt. Mit steigender Betriebsdauer sinkt eine NOx-Speicherkapazität und damit einhergehend die NOx-Speicherfähigkeit. Daher muss der NOx-Speicherkatalysator 26 in regelmäßigen Abständen regeneriert werden, indem ein Wechsel in einen stöchiometrischen oder fetten Betrieb erzwungen wird. Die Einstellungen der Regenerationsparameter und deren Adaption an die gegebenenfalls neuen Bedingungen, die in der Abgasreinigungsanlage 12 herrschen, können mit Hilfe des Steuergerätes 36 koordiniert werden. Das Steuergerät 36 kann eine selbstständige Steuereinheit oder - wie hier dargestellt - Teil des zumeist bereits vorhandenen Motorsteuergerätes 22 sein.
Der Fig. 2 lässt sich ein Ablaufdiagramm entnehmen, das schematisch die Vorgehensweise während der Steuerung der NOx-Regeneration und einer Adaption der Regenerationsparameter wiedergibt. In einem Schritt S1 wird mit Hilfe der Sensorik beziehungsweise mit Hilfe bekannter Modelle des NOx-Speicherkatalysators 26 ein Katalysatorzustand desselben erfasst beziehungsweise berechnet. Der Katalysatorzustand beinhaltet dabei Parameter wie eine Katalysatortemperatur, eine gespeicherte NOx-Masse, die NOx-Speicherfähigkeit und gegebenenfalls einen Schädigungsgrad. In einer nachfolgenden Abfrage S2 wird zunächst überprüft, ob die Notwendigkeit für eine NOx-Regeneration vorliegt. Liegt diese noch nicht vor, so wird der Katalysatorzustand weiter aktualisiert. Eine Regenerationsnotwendigkeit kann bejaht werden, wenn eine im Schritt S3 vorgegebene Regenerationsschwelle, die vorteilhafterweise als NOx-Durchbruchsemission definiert wird, überschritten wird.
Die Vorgabe der Regenerationsschwelle erfolgt unter Berücksichtigung von - im Weiteren noch näher erläuterten - Korrekturwerten, deren Größen letztendlich in einem Schritt S5 festliegen. Die Regenerationsschwelle kann neu bestimmt werden, was dann in den nachfolgenden Betriebszyklen der Verbrennungskraftmaschine 10 zu einer gegebenenfalls früheren oder späteren Einleitung der NOx-Regeneration führt. Dabei wird die Regenerationsschwelle bevorzugt durch einen Maximal- und einen Minimalwert begrenzt. Der Maximalwert liegt im Bereich einer Durchbruchsemission von nD = 100 bis 400 ppm, während der Minimalwert im Bereich von nD = 20 bis 70 ppm liegen sollte.
In einem Schritt S4 werden weitere Regenerationsparameter, insbesondere ein Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator 26 und/oder der Reduktionsmittelmassenstrom, festgelegt. Auch hier erfolgt eine Festlegung unter Berücksichtigung der Korrekturwerte. Dabei wird in einem Schritt S6 die Änderung der Regenerationsparameter, Reduktionsmittelmassenstrom und Lambdawert vor dem NOx- Speicherkatalysator 26 auf bestimmte maximale beziehungsweise minimale Werte beschränkt. Wird durch die Adaption ein vorgegebener Maximalwert überschritten beziehungsweise ein Minimalwert unterschritten, so kann eine Fehlermeldung an ein Diagnosesystem der Abgasreinigungsanlage 12 weitergegeben werden. Der Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator 26 wird mittels eines Maximalwertes im Bereich von λ = 0,95 bis 0,995 und eines Minimalwertes im Bereich von λ = 0,7 bis 0,95 in seiner Festlegung beschränkt.
Mit Hilfe der korrigierten und gegebenenfalls beschränkten neuen Regenerationsparameter wird im Schritt S7 die NOx-Regeneration durchgeführt. Dabei wird ein Regenerationsende mit Hilfe bekannter Modelle und ausgehend von den Regenerationsparametern festgelegt. Wird in einem Schritt S8 das zuvor berechnete Regenerationsende erreicht, so werden die durch die Sensoren 28, 34 ermittelten Lambdawerte in einem Datenspeicher hinterlegt (Schritt S9). Aus einem Verhältnis der Lambdawerte vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator 26 am Ende der NOx- Regeneration (Lambdaverhältnis) wird zunächst ein Vergleichswert gebildet (Schritt S10). Dieser Vergleichswert wird mit einem Lambdaverhältnis einer vorhergehenden, als erfolgreich bewerteten NOx-Regeneration, die in dem Datenspeicher hinterlegt ist, verglichen und führt zur Vorgabe eines vorläufigen Korrekturwertes (Schritt S11).
Der vorläufige Korrekturwert wird derart festgelegt, dass für den Fall, dass der Vergleichswert einem vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreitet, der Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator 26 erniedrigt und/oder der Reduktionsmittelmassenstrom erhöht wird. Unterschreitet dagegen der Vergleichswert einen vorgegebenen unteren Schwellenwert, so wird der Lambdawert vor dem NOx- Speicherkatalysator 26 erhöht und/oder der Reduktionsmittelmassenstrom erniedrigt. In einem sich anschließenden Schritt S12 wird der vorläufige Korrekturwert durch Vorgabe eines maximalen und/oder minimalen Grenzwertes beschränkt, so dass ein Übersteuern in den sich anschließenden NOx-Regenerationszyklen vermieden werden kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Verbrennungskraftmaschine
12
Abgasreinigungsanlage
14
Abgasrückführeinrichtung
16
Drosselklappe
18
Abgaskanal
20
Abgasstrang
22
Motorsteuergerät
24
Vorkatalysator
26
NOx
-Speicherkatalysator
28
Lambdasonde
30
Temperaturfühler
32
Temperaturfühler
34
NOx
-Sensor
36
Steuergerät

Claims (21)

1. Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators, bei dem über eine vordere und hintere Messeinrichtung ein Lambdawert vor und nach dem NOx- Speicherkatalysator erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsparameter in Abhängigkeit von einem Katalysatorzustand und einem Verhältnis der Lambdawerte vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator (26) am Ende der NOx-Regeneration (Lambdaverhältnis) festgelegt werden (Adaption der Regenerationsparameter).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsparameter einen Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (26) und/oder einen Reduktionsmittelmassenstrom und/oder eine Regenerationsschwelle umfassen.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorzustand anhand von Parametern, wie einer gespeicherten NOx-Masse, einer NOx-Speicherfähigkeit, einer Katalysatortemperatur und einem Schädigungsgrad, berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer vorgegebenen Kennlinie für das gemessene Lambdaverhältnis ein Korrekturfaktor für die Regenerationsparameter nachfolgender NOx-Regenerationen ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene Lambdaverhältnis mit dem Lambdaverhältnis einer vorhergehenden, als erfolgreich bewerteten NOx-Regeneration verglichen wird und anhand des Vergleichswerts der Korrekturwert für die Regenerationsparameter nachfolgender NOx-Regenerationen ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Vergleichswert einen vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreitet, der Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (26) erniedrigt und/oder der Reduktionsmittelmassenstrom erhöht und/oder die Regenerationsschwelle herabgesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Vergleichswert einen vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreitet, der Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (26) erhöht und/oder der Reduktionsmittelmassenstrom erniedrigt und/oder die Regenerationsschwelle hochgesetzt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert für die Adaption des Lambdawertes vor dem NOx-Speicherkatalysator (26), des Reduktionsmittelmassenstromes und/oder der Regenerationsschwelle durch einen vorgegebenen maximalen und/oder minimalen Grenzwert beschränkt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (26), der Reduktionsmittelmassenstrom und/oder die Regenerationsschwelle durch einen vorgegebenen Maximalwert und/oder Minimalwert beschränkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert für den Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (26) im Bereich von λ = 0,95 bis 0,995 liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert für den Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator (26) im Bereich von λ = 0,7 bis 0,95 liegt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsschwelle als die NOx-Durchbruchsemission definiert wird, die beim Überschreiten zur Einleitung der NOx-Regeneration führt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert für die Regenerationsschwelle im Bereich einer Durchbruchsemission von nD = 100 bis 400 ppm liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert für die Regenerationsschwelle im Bereich einer Durchbruchsemission von nD = 20 bis 70 ppm liegt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass eine Adaption zum Überschreiten eines Maximalwertes oder zum Unterschreiten eines Minimalwertes führt, eine Fehlermeldung an ein Diagnosesystem des NOx-Speicherkatalysators (26) erfolgt.
16. Vorrichtung zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators, bei der über eine vordere und hintere Messeinrichtung ein Lambdawert vor und nach dem NOx- Speicherkatalysator erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen die Regenerationsparameter in Abhängigkeit von einem Katalysatorzustand und einem Verhältnis der Lambdawerte vor und nach dem NOx- Speicherkatalysator (26) am Ende der NOx-Regeneration (Lambdaverhältnis) festgelegt werden (Adaption der Regenerationsparameter).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein Steuergerät (36) umfassen, in dem ein Algorithmus zur Adaption der Regenerationsparameter in digitalisierter Form hinterlegt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (36) in ein Motorsteuergerät (22) integriert ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Messeinrichtung ein NOx-Sensor (34) ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) ein Ottomotor, insbesondere ein direkt einspritzender, magerlauffähiger Ottomotor, ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) ein Dieselmotor, insbesondere ein direkt einspritzender Dieselmotor, ist.
DE10023079A 2000-05-11 2000-05-11 Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators Expired - Fee Related DE10023079B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10023079A DE10023079B4 (de) 2000-05-11 2000-05-11 Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10023079A DE10023079B4 (de) 2000-05-11 2000-05-11 Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10023079A1 true DE10023079A1 (de) 2002-01-03
DE10023079B4 DE10023079B4 (de) 2010-12-23

Family

ID=7641653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10023079A Expired - Fee Related DE10023079B4 (de) 2000-05-11 2000-05-11 Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10023079B4 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2848247A1 (fr) * 2002-12-04 2004-06-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa SYSTEME DE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D'UN MECANISME DE PURGE EN NOx D'UN PIEGE A NOx
DE10329328A1 (de) * 2003-06-30 2005-02-03 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP1508683A2 (de) 2003-08-18 2005-02-23 Volkswagen AG Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2005033692A1 (de) * 2003-10-04 2005-04-14 Daimlerchrysler Ag Abgassensor und sensorbasiertes abgasreinigungsverfahren
WO2007074071A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur regeneration einer abgasreinigungsanlage
DE102016218794A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Stationärer Erdgasmotor mit wenigstens einem Stickoxidsensor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3430879B2 (ja) * 1997-09-19 2003-07-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19843879C2 (de) * 1998-09-25 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Betrieb eines Verbrennungsmotors in Verbindung mit einem NOx-Speicherkatalysator und einem NOx-Sensor
DE19936200A1 (de) * 1999-07-31 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2848247A1 (fr) * 2002-12-04 2004-06-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa SYSTEME DE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D'UN MECANISME DE PURGE EN NOx D'UN PIEGE A NOx
DE10329328A1 (de) * 2003-06-30 2005-02-03 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE10329328B4 (de) * 2003-06-30 2005-10-13 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP1508683A2 (de) 2003-08-18 2005-02-23 Volkswagen AG Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
EP1508683A3 (de) * 2003-08-18 2007-01-03 Volkswagen AG Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2005033692A1 (de) * 2003-10-04 2005-04-14 Daimlerchrysler Ag Abgassensor und sensorbasiertes abgasreinigungsverfahren
WO2007074071A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur regeneration einer abgasreinigungsanlage
US8028519B2 (en) 2005-12-23 2011-10-04 Robert Bosch Gmbh Method and device for regenerating an emission control system
DE102016218794A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Stationärer Erdgasmotor mit wenigstens einem Stickoxidsensor
WO2018059834A1 (de) 2016-09-29 2018-04-05 Robert Bosch Gmbh Stationärer erdgasmotor mit wenigstens einem stickoxidsensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE10023079B4 (de) 2010-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1336039B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems
DE4402850C2 (de) Vorrichtung zum Erfassen der Funktionsfähigkeit einzelner Komponenten einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine
EP1250524B1 (de) VERFAHREN ZUR ENTSCHWEFELUNG EINES IN EINEM ABGASKANAL EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE ANGEORDNETEN NOx-SPEICHERKATALYSATORS
EP1362167B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems
EP1337745B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems
EP1087114B1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Regeneration eines Partikelfilters
DE60201407T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes eines Katalysators im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine
DE19711295A1 (de) System zur Ermittlung einer Verschlechterung eines Katalysators zur Abgasreinigung
DE10001133B4 (de) Vorrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine
DE19758154C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Leistung eines Katalysators
DE10014224A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssytem
DE10114456B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Koordination von abgasrelevanten Maßnahmen
DE10023079B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators
DE10160704B4 (de) Verfahren zum Betrieb von Abgasreinigungsvorrichtungen
EP1364111B2 (de) Verfahren zur on-board ermittlung einer temperaturgrösse
EP1132584B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Heizmassnahme in einer Abgasreinigungsanlage von Brennkraftmaschinen
EP1160425B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
EP1391592B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines magerlauffähigen Verbrennungsmotors mit einem Abgasreinigungssystem
DE10115962B4 (de) Verfahren zur Entschwefelung eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators
EP2525060A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit, insbesondere der Oxidationsfähigkeit, eines in der Abgasleitung einer mit Luftüberschuss betriebenen Brennkraftmaschine verbauten NO-Oxidationskatalysators
DE102008002557A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems
EP1798392B1 (de) Verfahren und Steuergerät zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit eines NOx-Speicherkatalysators
EP1188915B1 (de) Verfahren zur Regelung einer NOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
DE102020211089A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Brenners in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine
DE10114523B4 (de) Verfahren zur Steuerung einer NOx-Regeneration eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: F01N 9/00 AFI20051017BHDE

8364 No opposition during term of opposition
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110323

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee