DE10023060A1 - Determining aging state of nitrogen oxides storage catalyst arranged in exhaust gas stream of IC engine comprises calculating theoretical regeneration - Google Patents

Determining aging state of nitrogen oxides storage catalyst arranged in exhaust gas stream of IC engine comprises calculating theoretical regeneration

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Abstract

Determining the aging state of at least one nitrogen oxide (NOx) storage catalyst arranged in the exhaust gas stream of an IC engine comprises calculating the theoretical regeneration time of the catalyst using a first data set, and measuring lambda values of the gas fed to the catalyst. Determining the aging state of at least one NOx storage catalyst arranged in the exhaust gas stream of an IC engine comprises calculating the theoretical regeneration time of the catalyst using a first data set; introducing the regeneration phase to a start time point at which the first lambda value of the gas fed to the catalyst is reduced to a regeneration value of less than 1; measuring a second lambda value downstream of the catalyst and measuring the actual time span between the start time point and the time point at which the second lambda value exceeds a termination value of less than 1; and forming the difference time value between the theoretical regeneration time and the actual time span. Preferred Features: The regeneration value is immediately increased from the initial regeneration phase for all coming regeneration phases. The regeneration value is increased by a value which is a function of the difference time value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes eines NOx- Speicherkatalysators nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Durchführung der NOx-Regeneration mittels eines NOx-Speicherkatalysators nach dem Oberbegriff des Anspruches 2.The invention relates to a method for determining the aging state of a NO x storage catalytic converter according to the preamble of claim 1 and a method for carrying out the NO x regeneration by means of a NO x storage catalytic converter according to the preamble of claim 2.

Aus den EP 580 389 A1 und EP 0585 900 A1 sind sogenannte NOx-Speicherkatalysatoren zum Einsatz im Abgasstrom von mager betriebenen Brennkraftmaschinen bekannt. Der Magerbetrieb von Brennkraftmaschinen hat den Vorteil, dass dadurch der Kraftstoffverbrauch wesentlich gesenkt werden kann, der Nachteil jedoch ist, dass während des Magerbetriebes im Rohabgas eine relativ große Menge an Stickoxiden (NOx) vorhanden ist. Um dieses Problem zu lösen, ist es bekannt, im Abgasstrom der Brennkraftmaschine einen NOx-Speicherkatalysator anzuordnen, an dessen Oberfläche die Stickoxide angelagert und chemisch gebunden werden, beispielsweise gemäß folgender Reaktion:
From EP 580 389 A1 and EP 0585 900 A1, so-called NO x storage catalysts for use in the exhaust gas flow of lean-burn internal combustion engines are known. The lean operation of internal combustion engines has the advantage that fuel consumption can be significantly reduced, but the disadvantage is that a relatively large amount of nitrogen oxides (NO x ) is present in the raw exhaust gas during lean operation. In order to solve this problem, it is known to arrange a NO x storage catalytic converter in the exhaust gas flow of the internal combustion engine, on the surface of which the nitrogen oxides are deposited and chemically bound, for example according to the following reaction:

2BaO + O2 + 4NO2 → 2Ba(NO3)2 2BaO + O 2 + 4NO 2 → 2Ba (NO 3 ) 2

Dadurch wird im Abgasstrom des Katalysators die Menge an Stickoxyden deutlich reduziert. In gewissen Zeitabständen muss ein solcher Speicherkatalysator regeneriert werden, da seine Speicherkapazität erschöpft ist. Dies geschieht dadurch, dass die Brennkraftmaschine für eine bestimmte Zeitdauer fett betrieben wird, so dass sich im Rohabgasstrom, das heißt zwischen Brennkraftmaschine und NOx-Katalysator unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid befindet. Mittels dieser Reduktionsmittel wird der Speicherkatalysator regeneriert, wobei die Stickoxyde beziehungsweise die entsprechenden Nitrate durch die vorhandenen Reduktionsmittel zu Stickstoff reduziert werden, beispielsweise mit folgender Reaktion:
This significantly reduces the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas flow from the catalyst. Such a storage catalytic converter must be regenerated at certain intervals since its storage capacity is exhausted. This happens because the internal combustion engine is operated rich for a certain period of time, so that there are unburned hydrocarbons and carbon monoxide in the raw exhaust gas stream, that is between the internal combustion engine and the NO x catalyst. The storage catalytic converter is regenerated by means of these reducing agents, the nitrogen oxides or the corresponding nitrates being reduced to nitrogen by the reducing agents present, for example with the following reaction:

Ba(NO3)2 + 5CO → BaO + N2 + 5CO2
Ba (NO 3 ) 2 + 5CO → BaO + N 2 + 5CO 2

Im Idealfall werden diese Reduktionsmittel vollständig umgesetzt, so dass sich im Endabgas während der Regenerationsphase weder Stickoxyde, noch unverbrannte Kohlenwasserstoffe bzw. Kohlenmonoxyd befinden.Ideally, these reducing agents are fully implemented, so that in the Final exhaust gas neither nitrogen oxides nor unburned during the regeneration phase Hydrocarbons or carbon monoxide.

Bisher wird die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators wie folgt durchgeführt: Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird die Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine auf fett umgestellt und dadurch der Lambdawert im Rohabgasstrom auf einen bei oder unter 1 liegenden vorbestimmten Wert abgesenkt. Man ist bestrebt, diesen Wert möglichst klein zu wählen, das heißt, den Reduktionsmittelstrom während der Regenerationsphase möglichst groß zu machen, um somit zu möglichst kurzen Regenerationszeiten zu gelangen. Während der Regenerationsphase wird der Lambdawert im Endabgasstrom gemessen. Die Regeneration wird abgebrochen, sobald der Lambdawert im Endabgasstrom einen vorgegebenen Abbruch-Grenzwert, welcher kleiner als 1 ist, unterschreitet, das heißt dann, wenn Reduktionsmittel durch den NOx-Speicherkat hindurchtreten. Man spricht hier von einem Reduktionsmitteldurchbruch.So far, the regeneration of the NO x storage catalytic converter has been carried out as follows: At a certain point in time, the combustion in the internal combustion engine is switched to rich, and the lambda value in the raw exhaust gas flow is thereby reduced to a predetermined value which is at or below 1. Efforts are made to keep this value as small as possible, that is to make the reducing agent flow as large as possible during the regeneration phase in order to achieve the shortest possible regeneration times. During the regeneration phase, the lambda value in the final exhaust gas flow is measured. The regeneration is stopped as soon as the lambda value in the final exhaust gas flow falls below a predetermined termination limit value, which is less than 1, that is to say when reducing agents pass through the NO x storage cat. This is called a breakthrough of reducing agents.

Diese Vorgehensweise weist jedoch Nachteile auf, da sich herausgestellt hat, dass die Alterung des NOx-Speicherkatalysators zu einer zunehmenden Verlangsamung der Reduktionsreaktionen führt. Dies kann dazu führen, dass der Lambdawert im Endabgasstrom während der Reduktionsphase den Abbruch-Grenzwert unterschreitet, obwohl der Regenerationsprozeß noch nicht vollständig abgeschlossen ist, das heißt, noch während sich Stickoxide bzw. Nitrate im NOx-Speicherkatalysator befinden. Dies führt dazu, dass die Regeneration nicht abgeschlossen wird, was zu einer weiteren Verschlechterung des Zustandes des NOx-Speicherkatalysators führt. Dies bedeutet, dass die Regenerationssteuerung beziehungsweise deren Parameter, die bei neuen Speicherkatalysatoren zu guten Ergebnissen führen, für gealterte Katalysatoren nur noch bedingt geeignet, oder gar ungeeignet sind.However, this procedure has disadvantages, since it has been found that the aging of the NO x storage catalytic converter leads to an increasing slowdown in the reduction reactions. This can result in the lambda value in the final exhaust gas stream falling below the termination limit value during the reduction phase, although the regeneration process has not yet been completed, that is, while nitrogen oxides or nitrates are still in the NO x storage catalytic converter. This leads to the regeneration not being completed, which leads to a further deterioration in the state of the NO x storage catalytic converter. This means that the regeneration control or its parameters, which lead to good results with new storage catalytic converters, are only conditionally suitable or even unsuitable for aged catalysts.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Alterungszustand eines NOx-Speicherkatalysators bestimmt werden kann.Starting from this prior art, it is an object of the invention to provide a method with which the aging state of a NO x storage catalytic converter can be determined.

Diese Aufgabe wird gemäß eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to a method with the features of claim 1 solved.  

Hierzu wird zunächst aus einem Satz von Motorzustands-Daten und aus dem Lambdawert des Rohabgasstromes eine theoretische Regenerationszeit Δtth, berechnet. Notwendig ist hierzu die Kenntnis der im Speicherkat gespeicherten NOx-Masse, welche sich aus dem Verlauf bestimmter Werte wie beispielsweise Drehzahl, Kraftstoffumsatz und Lambdawert seit Ende der letzten Regenerationsphase ergibt, des Motorbetriebspunktes, der Lambda-Sollvorgabe vor dem Speicherkat und der Katalysatortemperatur. Abhängig vom Motorbetriebspunkt und dem eingestellten Lambdawert lässt sich der HC- und CO-Massenstrom während der Regenerationsphase näherungsweise modellieren. Mit Kenntnis der Reduktionsmittelströme läßt sich der stöchiometrische NOx-Austrag näherungsweise berechnen, wobei zu berücksichtigen ist, dass zunächst der im Katalysator gespeicherte Sauerstoff verbraucht wird. Die O2-Speicherfähigkeit hängt wesentlich von der Katalysatortemperatur ab. Bei Kenntnis der zu Beginn der Regenerationsphase gespeicherten Menge an Stickoxiden und bei näherungsweiser Kenntnis des stöchiometrischen NOx-Austrags läßt sich die theoretische Regenerationszeit näherungsweise berechnen.For this purpose, a theoretical regeneration time Δt th is first calculated from a set of engine status data and from the lambda value of the raw exhaust gas flow. It is necessary to know the NO x mass stored in the storage cat, which results from the course of certain values such as speed, fuel consumption and lambda value since the end of the last regeneration phase, the engine operating point, the target lambda specification in front of the storage cat and the catalyst temperature. Depending on the engine operating point and the set lambda value, the HC and CO mass flow can be approximately modeled during the regeneration phase. With knowledge of the reducing agent flows, the stoichiometric NO x discharge can be approximately calculated, taking into account that the oxygen stored in the catalytic converter is first consumed. The O 2 storage capacity depends essentially on the catalyst temperature. If the amount of nitrogen oxides stored at the beginning of the regeneration phase is known and if the stoichiometric NO x discharge is known approximately, the theoretical regeneration time can be approximately calculated.

Anschließend wird die Zeitspanne gemessen, welche zwischen Einleiten des Regenerationsvorgangs und dem Zeitpunkt vergeht, zu welchem der Lambdawert des Endabgasstromes einen vorgegebenen Abbruch-Grenzwert unterschreitet. Diese beiden Zeiten werden in einem dritten Schritt verglichen. Die sich daraus ergebende Zeitdifferenz ist ein Maß für die Alterung des Katalysators.The time period between the initiation of the Regeneration process and the time at which the lambda value of the Final exhaust gas flow falls below a predetermined termination limit. These two Times are compared in a third step. The resulting one Time difference is a measure of the aging of the catalyst.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Durchführung der NOx-Regeneration zu schaffen, das auch bei gealterten Katalysatoren befriedigende Ergebnisse hinsichtlich des Emissionsverhaltens liefert.Another object of this invention is to provide a method for carrying out the NO x regeneration which, even with aged catalysts, provides satisfactory results with regard to the emission behavior.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.This object is achieved with a method having the features of claim 2.

Zunächst wird, wie im Verfahren nach Anspruch 1, die Zeitdifferenz zwischen theoretischer Regenerationszeit und der Zeit festgestellt, zu der der Lambdawert im Endabgasstrom den Abbruch-Grenzwert unterschreitet. Sobald diese Zeitdifferenz ein bestimmtes Maß überschreitet, wird der Lambdawert im Rohabgasstrom während der Regenerationsphase gegenüber dem ursprünglichen Wert angehoben. Dies ist gleichbedeutend mit einer Herabsetzung des Reduktionsmittel-Massenstroms. Die Regenerationsphase wird hierdurch zwar verlängert, es ist weiterhin ein emissionsgünstiger Fahrzeugbetrieb gewährleistet. Die Anhebung des Lambdawertes im Rohabgasstrom kann sofort geschehen, oder erst beim nächsten Regenerationszyklus.First, as in the method of claim 1, the time difference between theoretical regeneration time and the time at which the lambda value in the Final exhaust flow falls below the termination limit. As soon as this time difference exceeds a certain level, the lambda value in the raw exhaust gas flow during the Regeneration phase increased from the original value. This is synonymous with a reduction in the mass flow of reducing agent. The Regeneration phase is thereby extended, it is still on  low-emission vehicle operation guaranteed. The increase in the lambda value in Raw exhaust gas flow can happen immediately or only during the next regeneration cycle.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von Motoreinheit, Steuerelektronik und NOx-Speicherkatalysator, Fig. 1 is a schematic representation of the motor unit, control electronics and NO x storage catalytic converter,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Betriebsphasen einer mager betriebenen Verbrennungskraftmaschine, Fig. 2 is a schematic illustration of the operational phases of a lean burn internal combustion engine,

Fig. 3a, 3b Verläufe der Lambda-Signale während der Regenerationsphase. Fig. 3a, 3b gradients of the lambda signals during the regeneration phase.

In Fig. 1 ist symbolisch eine Motoreinheit mit Steuerelektronik und dem dazu gehörenden Abgassystem dargestellt. Eine Motoreinheit 10 ist über eine bidirektionale Datenleitung mit einer Steuerelektronik 20 verbunden. Die Steuerelektronik 20 erhält hierbei Informationen wie Drehzahl, Motortemperatur usw.; die Steuerelektronik 20 gibt Parameter wie Zündzeitpunkt, Gemischverhältnis usw. vor. Im Abgasstrom der Motoreinheit 10 ist ein NOx-Speicherkatalysator 40 angeordnet. Zwischen Motoreinheit 10 und NOx-Speicherkatalysator 40, das heißt im Rohabgasstrom, ist eine erste Lambdasonde 31 angeordnet, deren Lambdasignal λein an die Steuerelektronik 20 weitergeleitet wird. Die erste Lambdasonde 31 ist vorzugsweise eine Breitband- Lambdasonde. Stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators ist eine zweite Lambdasonde 32 angeordnet, die ihren Lambdawert λaus ebenfalls an die Steuerelektronik 20 weiterleitet. Hier ist eine Sprungwert-Lambdasonde in der Regel ausreichend. Mittels eines Temperaturfühlers 35 erhält die Steuerelektronik 20 auch Informationen über die Temperatur des Speicherkatalysators 40.In Fig. 1, a motor unit with control electronics and the associated exhaust system is symbolically shown. A motor unit 10 is connected to control electronics 20 via a bidirectional data line. The control electronics 20 receive information such as speed, engine temperature, etc .; The control electronics 20 specifies parameters such as ignition timing, mixture ratio, etc. A NO x storage catalytic converter 40 is arranged in the exhaust gas flow of the engine unit 10 . Between the engine unit 10 and NO x storing catalyst 40, that is, in Rohabgasstrom, a first lambda probe 31 is arranged, the lambda signal λ a is passed to the control electronics 20th The first lambda probe 31 is preferably a broadband lambda probe. A second lambda probe 32 is arranged downstream of the NO x storage catalytic converter and likewise transmits its lambda value λ out to the control electronics 20 . A grade rule lambda probe is usually sufficient here. The control electronics 20 also receive information about the temperature of the storage catalytic converter 40 by means of a temperature sensor 35 .

In Fig. 2 sind die idealisierten Verläufe der beiden Lambdawerte λein und λaus während der beiden Betriebsphasen "mager" und "fett" einer mager betriebenen Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Während der Magerphasen MP sind beide Lambdawerte gleich groß und haben einen Wert <1. Die Magerphasen dauern typischerweise eine bis einige Minuten. Aus den Motorzustandsdaten wie Temperatur, Drehzahl, Gemischverhältnis usw. berechnet die Steuerelektronik 20 die seit der letzten Regenerationsphase erzeugte Menge an Stickoxyden. Da im Idealfall alle erzeugten Stickoxyde im NOx-Speicherkatalysator eingelagert werden, kann die Steuerelektronik somit feststellen, wann der Katalysator voll ist. Sobald der Katalysator voll ist, wird die Regenerationsphase eingeleitet. Hierzu wird der Motor auf Fett-Betrieb umgestellt, d. h. der Wert des ersten Lambdasignals λein wird unter 1 abgesenkt. Die im Rohabgasstrom vorhandenen Reduktionsmittel werden im Speicherkatalysator annähernd stöchiometrisch umgesetzt, so dass der zweite Lambdawert λaus während des Regenerationsbetriebs, das heißt während der Fett-Phase FP, den Wert 1 hat. Gegen Ende der Regenerationsphase sinkt der zweite Lambdawert λaus ab, da nicht mehr genug Stickoxide vorhanden sind, um alle Reduktionsmittel umzusetzen. Wenn der zweite Lambdawert λaus einen Abbruchwert unterschreitet, wird die Regeneration abgebrochen und der Motor kehrt wieder in den Magerbetrieb zurück. Die Fett-Phasen dauern typischerweise einige Sekunden.In FIG. 2, the idealized waveforms of the two lambda values are shown and λ out during the two operating phases "lean" and "fat" of a lean burn internal combustion engine λ. During the lean phases MP, both lambda values are of the same size and have a value <1. The lean phases typically last from one to a few minutes. From the engine status data such as temperature, speed, mixture ratio, etc., the control electronics 20 calculates the amount of nitrogen oxides generated since the last regeneration phase. Since ideally all nitrogen oxides generated are stored in the NO x storage catalytic converter, the control electronics can thus determine when the catalytic converter is full. As soon as the catalyst is full, the regeneration phase is initiated. For this purpose the motor to rich operation is changed, the value of the first lambda signal that is λ is lowered below a first The reducing agents present in the raw exhaust gas stream are converted almost stoichiometrically in the storage catalytic converter, so that the second lambda value λ off has the value 1 during the regeneration operation, that is to say during the rich phase FP. Towards the end of the regeneration phase, the second lambda value λ off drops because there are no longer enough nitrogen oxides to convert all the reducing agents. If the second lambda value below λ from an abort value, the regeneration is canceled and the engine returns to lean operation. The fat phases typically last a few seconds.

Da es erwünscht ist, die verbrauchsungünstigen Fett-Phasen so kurz wie möglich zu halten, wird der erste Lambdawert λein während dieser Fett-Phase (= Regenerationsphase) möglichst niedrig gewählt. Diese relativ niedrigen Werte von λein während der Fett-Phase führen jedoch bei zunehmender Alterung des NOx-Speicherkatalysators zu Problemen. Auf Grund verschiedener Alterungsprozesse und auch manchmal wegen zunehmender Schwefelvergiftung des Katalysators werden die bei der Regeneration ablaufenden chemischen Prozesse behindert und laufen langsamer ab als bei einem neuen Katalysator. Dies führt dazu, dass sich der zweite Lambdawert λaus bei einem gealterten Katalysator anders verhält als bei einem neuen. Diese Situation ist in Fig. 3a dargestellt. Die durchgezogene Kurve stellt den zweiten Lambdawert während der Regeneration bei einem neuen Katalysator dar. Diese Kurve ist hier mit λaus1 bezeichnet. Zu Beginn der Regenerationsphase fällt λaus1 auf den Wert 1 und verbleibt hier auf einem Plateau. Gegen Ende der Regenerationsphase sinkt λaus1 und unterschreitet zum Zeitpunkt t1 den Abbruchwert λA. Dieses Grenzwertunterschreiten wird als Abbruchkriterium für das Beenden der Regenerationsphase verwendet und der Motor wird sofort oder mit einer vorgegebenen Verzögerung wieder auf Magerbetrieb umgestellt. λein und somit auch λaus steigen auf einen vorgegebenen Magerbetriebswert λM. Solange der Katalysator neu ist, entspricht die Istzeitspanne Δtist = t1-t0 in etwa der theoretisch berechneten Regenerationszeit Δtth. Die Situation ändert sich jedoch dann, wenn die Reduktionsreaktionen alterungsbedingt langsamer ablaufen. Diese Situation ist ebenfalls in Fig. 3a dargestellt. Die gestrichelte Kurve zeigt den Verlauf des zweiten Lambdawertes λaus bei einem gealterten Katalysator; die Kurve ist hier mit λaus2 bezeichnet. Alle anderen Betriebsparameter entsprechen den obigen. Zu Beginn der Regenerationsphase zum Zeitpunkt t0 sinkt der Wert λaus2 ebenfalls zunächst auf 1 und verbleibt hier auf einem Plateau. Auf Grund der nun langsamer ablaufenden Regenerationsreaktionen kommt es jedoch schon früh, nämlich zum Zeitpunkt t2 zu einem Reduktionsmittel-Durchbruch und der zweite Lambdawert λaus2 sinkt unter den Abbruchwert λA. Wird dieser Zeitpunkt als Abbruchzeitpunkt herangezogen, wird die Regeneration viel zu früh abgebrochen, das heißt dann, wenn noch beträchtliche Mengen von Stickoxiden im Speicherkatalysator eingelagert sind. Zum besseren Verständnis ist hier jedoch die Situation dargestellt, wie sich λaus2 verhält, wenn die Regeneration hier nicht abgebrochen wird. λaus2 sinkt über einen längeren Zeitpunkt hinweg langsam ab und zum Ende der tatsächlichen Regenerationszeit fällt λaus2 dann ähnlich wie bei einem neuen Katalysator steil ab.Since it is desirable to keep the consumption-unfavorable fat-phase as short as possible, the first lambda value is λ a while this fat phase (= regeneration) selected as low as possible. These relatively low values of λ a while but fat phase lead with increasing aging of the NO x storage problems. Due to various aging processes and sometimes due to increasing sulfur poisoning of the catalyst, the chemical processes taking place during regeneration are impeded and run more slowly than with a new catalyst. As a result, the second lambda value λ off behaves differently with an aged catalytic converter than with a new one. This situation is shown in Fig. 3a. The solid curve represents the second lambda value during regeneration in the case of a new catalytic converter. This curve is referred to here as λ out1 . At the beginning of the regeneration phase λ aus1 falls to the value 1 and remains on a plateau here. Towards the end of the regeneration phase is lowered λ OFF1 and falls at time t 1 the termination value λ A. This falling below the limit value is used as an abort criterion for ending the regeneration phase and the engine is switched back to lean operation immediately or with a predetermined delay. λ a and therefore also from λ rise to a predetermined lean operation value λ M. As long as the catalytic converter is new, the actual time period Δt ist = t 1 -t 0 corresponds approximately to the theoretically calculated regeneration time Δt th . The situation changes, however, when the reduction reactions are slower due to aging. This situation is also shown in Fig. 3a. The dashed curve shows the course of the second lambda value λ off with an aged catalytic converter; the curve is designated here with λ aus2 . All other operating parameters correspond to the above. At the beginning of the regeneration phase at time t 0 , the value λ aus2 also initially drops to 1 and remains here on a plateau. Because of the now slower regeneration reactions, however, there is a breakthrough of the reducing agent at time t 2 and the second lambda value λ aus2 drops below the termination value λ A. If this point in time is used as the point in time for the termination, the regeneration is stopped far too early, that is to say when considerable amounts of nitrogen oxides are still stored in the storage catalytic converter. For a better understanding, however, the situation is shown here how λ aus2 behaves if the regeneration is not stopped here. λ off2 drops slowly over a longer period of time and at the end of the actual regeneration time λ off2 then drops sharply, similar to a new catalytic converter.

Somit ist der Differenzzeitwert Δt zwischen der theoretischen Regenerationszeit Δtth und der Istzeitspanne Δtist ein Maß für den Alterungszustand des Katalysators. Dieser Differenzzeitwert Δt kann nun beispielsweise dafür verwendet werden, die Betriebsparameter dem Alterungszustand des Katalysators anzupassen, wie folgendes Beispiel zeigt:
Eine mögliche Maßnahme zur Anpassung der Betriebsparameter an den Alterungszustand des Katalysators ist ein Anheben des Regenerationswertes λR während der Fett-Phase. Dies geschieht wie folgt: Sobald festgestellt wurde, dass die Istzeitspanne Δtist die theoretische Regenerationszeit Δtth um mehr als einen vorgegebenen Betrag unterschreitet (siehe hierzu die Erläuterungen oben und Fig. 3a), wird der Regenerationswert λR2 gegenüber dem bisherigen Regenerationswert λR1 angehoben. Dies kann sofort geschehen oder erst bei der nächsten Regenerationsphase. Diese Situation ist in Fig. 3b dargestellt. Ein Anheben des Regenerationswertes λR bedeutet eine Verringerung des Reduktions-Massenstroms, wodurch den nun langsamer ablaufenden Reaktionen Rechnung getragen wird. Dadurch verbleibt der zweite Lambdawert, hier λaus3, wieder für lange Zeit auf einem Plateau bei λ = 1, und sinkt erst zum Ende der Regenerationsphase ab. Zum Zeitpunkt t3 wird der Abbruchwert λA unterschritten und das Ende der Regeneration eingeleitet.The difference time value Δt between the theoretical regeneration time Δt th and the actual time period Δt is therefore a measure of the aging state of the catalytic converter. This difference time value Δt can now be used, for example, to adapt the operating parameters to the aging state of the catalytic converter, as the following example shows:
One possible measure for adapting the operating parameters to the aging condition of the catalytic converter is to increase the regeneration value λ R during the rich phase. This happens as follows: As soon as it has been determined that the actual time period Δt is less than the theoretical regeneration time Δt th by more than a predetermined amount (see the explanations above and Fig. 3a), the regeneration value λ R2 is increased compared to the previous regeneration value λ R1 , This can happen immediately or only during the next regeneration phase. This situation is shown in Fig. 3b. An increase in the regeneration value λ R means a reduction in the reduction mass flow, which takes account of the now slower reactions. As a result, the second lambda value, here λ off3 , remains on a plateau at λ = 1 for a long time and does not drop until the end of the regeneration phase . At time t 3 , the dropout value λ A is undershot and the end of regeneration is initiated.

Diese Parameter werden nun beibehalten, bis erneut die Istzeitspanne Δtist von der theoretischen Regenerationszeit Δtth um mehr als einen vorgegebenen Betrag abweichen, dann wird der Regenerationswert λR erneut angehoben. Die Anhebung des Regenerationswertes λR kann jeweils um einen vorgegebenen Betrag erfolgen oder in Abhängigkeit vom Differenzzeitwert Δt bestimmt werden.These parameters are now maintained until the actual time period Δt ist again deviates from the theoretical regeneration time Δt th by more than a predetermined amount, then the regeneration value λ R is increased again. The regeneration value λ R can be raised by a predetermined amount or determined depending on the difference time value Δt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes wenigstens eines im Abgasstrom eines wechselweise mager und fett betriebenen Verbrennungsmotors angeordneten NOx-Speicherkatalysators unter Verwendung eines ersten Datensatzes von Motorzustandsdaten und eines Lambdawertes einer im Abgasstrom des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde mit folgenden Schritten:
  • - Berechnen der theoretischen Regenerationszeit (Δtth) des NOx-Speicherkatalysators unter Verwendung des ersten Datensatzes,
  • - Einleiten der Regenerationsphase zu einem Startzeitpunkt (t0), bei der der erste Lambda-Wert (λein) des dem NOx-Speicherkatalysators zugeführten Abgases auf einen Regenerationswert (λR) < 1 abgesenkt wird,
  • - Messen des zweiten Lambdawertes (λaus) stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators und Messen der Istzeitspanne (Δtist), die zwischen dem Startzeitpunkt (t0) und dem Zeitpunkt vergangen ist, bei dem der zweite Lambdawert (λaus) einen Abbruchwert (λA) < 1 unterschreitet,
  • - Bilden des Differenzzeitwertes (Δt) zwischen theoretischer Regenerationszeit (Δth) und der Istzeitspanne (Δtist).
1. A method for determining the aging state of at least one NO x storage catalytic converter arranged in the exhaust gas flow of an alternately lean and richly operated internal combustion engine using a first data set of engine state data and a lambda value of a lambda probe arranged in the exhaust gas flow of the NO x storage catalytic converter, with the following steps:
  • Calculating the theoretical regeneration time (Δt th ) of the NO x storage catalytic converter using the first data set,
  • - initiating the regeneration phase at a starting time point (t 0), wherein the first lambda value (λ a) of the NO x storage catalytic converter exhaust gas supplied is decreased to a regeneration value (λ R) <1,
  • - Measuring the second lambda value (λ off ) downstream of the NO x storage catalytic converter and measuring the actual time period (Δt ist ) that has elapsed between the start time (t 0 ) and the time at which the second lambda value (λ off ) has an abort value ( falls below λ A ) <1,
  • - Forming the difference time value (Δt) between the theoretical regeneration time (Δ th ) and the actual time period (Δt ist ).
2. Verfahren zur Durchführung der NOx-Regeneration eines im Abgasstrom eines wechselweise mager und fett betriebenen Verbrennungsmotors angeordneten NOx-Speicherkatalysators unter Verwendung eines ersten Datensatzes von Motorzustandsdaten und des Lambdawertes einer im Abgasstrom des NOx- Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde mit folgenden Schritten:
  • - Berechnen der theoretischen Regenerationszeit (Δtth) des NOx-Speicherkatalysators unter Verwendung des ersten Datensatzes,
  • - Einleiten der Regenerationsphase zu einem Startzeitpunkt (t0), bei der der erste Lambda-Wert (λein) des dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgases auf einen Regenerationswert (λR) < 1 abgesenkt wird,
  • - Messen des zweiten Lambdawertes (λaus) stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators und Messen der Istzeitspanne (Δtist), die zwischen dem Startzeitpunkt (t0) und dem Zeitpunkt vergangen ist, bei dem der zweite Lambdawert (t2) einen Abbruchwert (λA) < 1 unterschreitet,
  • - Bilden des Differenzzeitwertes (Δt) zwischen theoretischer Regenerationszeit (Δtth) und der Istzeitspanne (Δtist),
  • - Erhöhen des Regenerationswertes (λR), wenn der Differenzzeitwert (Δt) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
2. Method for carrying out the NO x regeneration of an NO x storage catalytic converter arranged in the exhaust gas flow of an alternately lean and richly operated internal combustion engine using a first data set of engine status data and the lambda value of a lambda probe arranged in the exhaust gas flow of the NO x storage catalytic converter, with the following steps:
  • Calculating the theoretical regeneration time (Δt th ) of the NO x storage catalytic converter using the first data set,
  • - initiating the regeneration phase at a starting time point (t 0), wherein the first lambda value (λ a) of the NO x storage catalytic converter exhaust gas supplied is decreased to a regeneration value (λ R) <1,
  • - Measuring the second lambda value (λ off ) downstream of the NO x storage catalytic converter and measuring the actual time period (Δt ist ) that has elapsed between the start time (t 0 ) and the time at which the second lambda value (t 2 ) has an abort value ( falls below λ A ) <1,
  • Formation of the difference time value (Δt) between the theoretical regeneration time (Δt th ) and the actual time period (Δt ist ),
  • - Increase the regeneration value (λ R ) when the difference time value (Δt) exceeds a predetermined value.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationswert (λR) sofort angehoben wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the regeneration value (λ R ) is raised immediately. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationswert (λR) ab der nächsten Regengenerationsphase für alle kommenden Regenerationsphasen erhöht wird.4. The method according to claim 2, characterized in that the regeneration value (λ R ) is increased from the next rain generation phase for all upcoming regeneration phases. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationswert (λR) um einen vorgegebenen Betrag vorzugsweise in vorbestimmten Stufen erhöht wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the regeneration value (λ R ) is increased by a predetermined amount, preferably in predetermined steps. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationswert (λR) um einen Betrag erhöht wird, der eine Funktion des Differenzzeitwertes (Δt) ist.6. The method according to claim 2, characterized in that the regeneration value (λ R ) is increased by an amount which is a function of the difference time value (Δt).
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