DE19851843B4 - Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine, bei dem nach Anforderung einer Sulfatregenerationsphase bei Erreichen eines für die Desulfatisierung nötigen Temperaturniveaus die Reduktionsmittelmenge zur Desulfatisierung durch Verändern von Parametern eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Reduktionsmittelmenge der Mittelwert der Luftzahl durch Änderung mindestens eines der Parameter Proportionalanteil (P_POS, P_NEG), Integralanteil (I_POS, I_NEG), Umschaltschwellenwert (UL_FM, UL_MF) von fettem auf mageres Gemisch und umgekehrt eines Zweipunkt-Lambdareglers (221) auf der Basis eines binären Sauerstoffkonzentrationssignals (UL) eines stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (18) angeordneten, binären Sauerstoffmeßaufnehmers (21) eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen mit ottomotorischem Antrieb weiter zu reduzieren, kommen immer häufiger Brennkraftmaschinen zum Einsatz, die in ausgewählten Betriebszuständen mit magerem Gemisch betrieben werden.
  • Um die geforderten Abgasgrenzwerte bei solchen Mager-Brennkraftmaschinen einhalten zu können, ist eine spezielle Nachbehandlung des Abgases notwendig. Dazu werden NOx-Speicherreduktionskatalysatoren, im folgenden vereinfacht als NOx-Speicherkatalysatoren bezeichnet, eingesetzt.
  • Die NOx-Speicherkatalysatortechnologie nutzt die Fähigkeit verschiedener basischer Oxide, wie z.B. die Oxide der Alkali-Erdalkali- oder seltene Erdemetalle, NO2 im überstöchiometrischen Abgas durch die Bildung von Nitraten zu speichern und diese dann unter reduzierenden Abgasbedingungen (= fettes Abgas) wieder abzugeben. Durch die katalytische Aktivität reagiert das freigesetzte NO2 mit dem im fetten Abgas enthaltenen Reduktionsmittel CO und HC zu den unschädlichen Abgasbestandteilen CO2, N2, und H2O.
  • Während des Magerbetriebes der Brennkraftmaschine kommt es neben der Einspeicherung von Nitrat auch aufgrund des im Kraftstoff enthaltenen Schwefels zur Akkumulation von Sulfat. Die als NOx-Speicherkomponenten verwendeten basischen Oxide weisen eine starke Neigung zur Bildung von thermisch sehr stabilen Sulfaten auf. Abhängig vom Schwefelgehalt des Kraftstoffes führt dies zu einer Verringerung der NOx- Speicherkapazität sowie des Speicherwirkungsgrades, da die gebildeten Sulfate durch die Regenerationsphase für Nitrat nicht zerfallen. Um die NOx-Umsatzrate des NOx-Speicherkatalysators ausreichend hoch zu halten, ist es notwendig, bei Überschreiten einer bestimmten eingespeicherten Sulfatmenge, eine spezielle Sulfatregeneration durchzuführen. Die Sulfatregeneration läuft analog zur Nitratregeneration ab, jedoch bei wesentlich höherem Temperaturniveau.
  • In der DE 197 05 335 C1 ist ein Verfahren zur Auslösung einer Sulfatregenerationsphase für einen Speicherkatalysator beschrieben, bei dem in vorgegebenen Zeitpunkten eine Sulfatregenerationsphase durchgeführt wird. Neben der Menge des abgespeicherten Sulfates wird dabei auch die thermische Alterung des Speicherkatalysators bei der Auslösung der Sulfatregeneration berücksichtigt. Zur Durchführung der Regeneration wird der Speicherkatalysator auf eine Temperatur von über 600°C aufgeheizt und die Brennkraftmaschine mit einer Luftzahl λ geringfügig kleiner als 1 betrieben. Als Parameter zur Einstellung der Reduktionsmittelmenge wird also der Sollwert der Luftzahl herangezogen.
  • Aus der EP 0 636 770 A1 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein NOx-Absorptionsmittel in einem Motorabgaskanal angeordnet ist, das NOx absorbiert, wenn das Luftkraftstoffverhältnis eines einströmenden Abgases mager ist, und die absorbierten NOx freigibt, wenn das Luftkraftstoffverhältnis des einströmenden Abgases das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis oder fett ist. Ein Luftkraftstoffverhältnissensor ist in dem Motorabgaskanal stromabwärts des NOx-Absorptionsmittels angeordnet. Eine NOx-Freigabevollendungsentscheidungseinrichtung ist vorgesehen für eine Entscheidung, dass die Freigabeaktion der NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel abgeschlossen ist, wenn das durch den Sensor erfasste Luftkraftstoffverhältnis von mager zu dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder fett umgeschaltet wird, nach dem das Luftkraftstoffverhältnis des in das NOx-Absorptionsmittel einströmenden Abgases von mager zu den stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis oder fett umgeschaltet wird und die Freigabeaktion der NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel begonnen wird. Als Luftkraftstoffverhältnissensor ist dabei eine binäre Sonde vorgesehen mit einem Ausgangssignal, das sich plötzlich ändert bei dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis.
  • Des Weiteren ist in diesem Dokument angesprochen, dass der im Kraftstoff vorhandene Schwefel ebenfalls zu einer Verstopfung des NOx-Absorptionsmittel führen kann. Die Schwefelablagerung im NOx-Absorptionsmittel hat zur Folge, daß die Speicherfähigkeit für NOx abnimmt und die Regenerierungszyklen häufiger durchgeführt werden müssen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Brennkraftmaschine anzugeben, mit dem die Bildung von Schwefelwasserstoff während der Regenerationsphase weitgehend vermieden und der Verbrauch an Regenerationsmittel klein gehalten werden kann.
  • Das Problem der Schwefelwasserstoffbildung resultiert im wesentlichen aus einem Überschuß an Regenerationsmittel, welches neben HC und CO auch Wasserstoff enthält. Eine optimale Sulfatregenerationsstrategie muß also die bereitgestellte Regenerationsmittelmenge in geeigneter Weise dosieren. Durch die Anwendung einer Strategie ähnlich des Zweipunkt-Lambdareglers, basierend auf dem Signal einer Sprungsonde nach dem NOx-Speicherkatalysator löst dieses Problem.
  • Die Erfindung besteht also in der Kombination einer Sulfatregenerationsstrategie durch Maßnahmen zum Erreichen einer für die Desulfatisierung nötigen NOx-Speicherkatalysatortemperatur mit der Strategie einer Zweipunkt-Lambdaregelung, basierend auf einem binären Sauerstoffkonzentrationssignal. Die Parameter (Proportional- und Integralanteil) des Zweipunkt-Lambdareglers, sowie die Umschaltschwellenwerte von mager auf fett und umgekehrt werden derart gewählt, daß die Regenerationsmittelmenge in der gewünschten Dosierung zur Verfügung gestellt wird.
  • Resultat einer solchen Regelung ist es, daß man eine Modulation des Luftzahlwertes stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators erhält und die Frequenz und die Amplitude dieser Luftzahlschwingung mit den genannten Parametern in einem festen Zusammenhang stehen. Die Parameter ermöglichen es also, die Luftzahlmodulation in geeigneter Weise darzustellen, d.h. mit der richtigen Frequenz, Amplitude und Lambdareglermittellage mit dem Effekt, daß die Bildung von Schwefelwasserstoff weitgehend vermieden wird.
  • Dieses Verfahren gewährleistet somit eine verbrauchs- und emissionsoptimale Sulfatregeneration des NOx-Speicherkatalysators.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Mager-Brennkraftmaschine mit NOx-Speicherkatalysator,
  • 2 den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten binären Lambdasonde und
  • 3 die Ausgangsgröße des Zweipunkt-Lambdareglers.
  • Die 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Mager-Brennkraftmaschine mit einer NOx-Abgasnachbehandlungsanlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Dabei sind nur die Teile dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung nötig sind.
  • Der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Ansaugkanal 11 ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt. Im Ansaugkanal 11 sind in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen nacheinander ein Luftmassenmesser 12, ein Drosselklappenblock 13 mit einer Drosselklappe 14 und einem nicht dargestellten Drosselklappensensor zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 14 und entsprechend der Zylinderanzahl ein Satz Einspritzventile 15 vorgesehen, von denen nur eines gezeigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch bei einer Brennkraftmaschine anwendbar, bei der der Kraftstoff direkt in die jeweiligen Zylinder eingespritzt wird (Direkteinspritzung).
  • Ausgangsseitig ist die Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgaskanal 16 verbunden. In diesem Abgaskanal 16 ist eine Abgasnachbehandlungsanlage für mageres Abgas vorgesehen. Sie besteht aus einem nahe der Brennkraftmaschine 10 angeordneten 3-Wege-Katalysator 17, auch als Vorkatalysator bezeichnet und einem in Strömungsrichtung des Abgases dem Vorkatalysator 17 nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator 18.
  • Die Sensorik für die Abgasnachbehandlungsanlage beinhaltet einen Sauerstoffmeßaufnehmer 19 stromaufwärts des Vorkatalysators 17, einen Temperatursensor 20 im Verbindungsrohr zwischen Vorkatalysator 17 und NOx-Speicherkatalysator 18 nahe am Eintrittsbereich desselben und einen weiteren Sauerstoffmeßaufnehmer 21 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 18. Anstelle des Temperatursensors 20, der die Abgastemperatur erfasst und aus dessen Signal mittels eines Temperaturmodells die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators berechnet werden kann, ist es auch möglich die NOx-Speicherkatalysatortemperatur unmittelbar zu messen. In der 1 ist mit strichlinierter Linie ein solcher Temperatursensor 201 eingezeichnet, der die Monolithtemperatur des NOx-Speicherkatalysators 18 mißt.
  • Desweiteren kann die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 13 über ein Abgastemperaturmodell bestimmt werden, mit dessen Hilfe aus Eingangsgrößen, welche die Abgastemperatur direkt oder indirekt beeinflussen, wie Drehzahl, Last, Zündwinkel, Luftzahl, Abgasrückführrate, Ansauglufttemperatur, Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 18 modelliert wird. Dadurch kann auf den Einsatz des Temperatursensors 20 verzichtet werden.
  • Als Sauerstoffmeßaufnehmer 19 wird vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde eingesetzt, welche in Abhängigkeit des Sauerstoffgehaltes im Abgas ein stetiges, z.B. lineares Ausgangssignal abgibt. Mit dem Signal dieser Breitband-Lambdasonde 19 wird die Luftzahl während des Magerbetriebes und während der Regenerationsphase mit fettem Gemisch entsprechend der Sollwertvorgaben geregelt. Diese Funktion übernimmt eine an sich bekannte Lambdaregelungseinrichtung 22 mit einem, ein PI-Verhalten aufweisenden Lambdaregler 221. Vorzugsweise ist die Lambdaregelungseinrichtung 22 in eine, den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 steuernde Steuerungseinrichtung 23 integriert.
  • Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen, die in der Regel einen Mikroprozessor beinhalten und die neben der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben, u.a. auch die Steuerung der Abgasnachbehandlungsanlage übernehmen, sind an sich bekannt, so daß im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung 23 mit einer Speichereinrichtung 24 verbunden, in dem u.a. verschiedene Kennlinien bzw. Kennfelder und Schwellenwerte gespeichert sind.
  • Das Ausgangssignal des Luftmassenmessers 12 und die Signale des Drosselklappensensors, der Sauerstoffmeßaufnehmer 19, 21, des Temperatursensors 20 werden über entsprechende Verbindungsleitungen der Steuerungseinrichtung 23 zugeführt.
  • Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die Steuerungseinrichtung 23 außer mit einer Zündeinrichtung 25 für das Luft-Kraftstoffgemisch über eine nur schematisch dargestellte Daten – und Steuerleitung 26 noch mit weiteren, nicht explizit dargestellten Sensoren z.B. für Drehzahl und Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine sowie mit weiteren Aktoren verbunden.
  • Zur Regelung des Kraftstoff-/Luftgemisches der Brennkraftmaschine im optimalen Lambda-Fenster während des stöchiometrischen Betriebs ist das Signal des nach dem NOx-Speicherkatalysator 18 angeordneten Sauerstoffmeßaufnehmers 21 als Führungssonde erforderlich. Als Sauerstoffmeßaufnehmer 21 dient vorzugsweise eine binäre Lambdasonde (2-Punkt-Lambdasonde) auf der Basis von Zirkonoxid ZrO2, die bei einem Lambdawert λ = 1 bezüglich ihres Ausgangssignales eine Sprungcharakteristik aufweist. Dieses Sondensignal der nach dem NOx-Speicherkatalysator 18 angeordneten Lambdasonde wird auch zur Steuerung der NOx-Speicherregeneration, Sulfatregeneration und zur Adaption von Modellgrößen wie z.B. der Sauerstoff- bzw. NOx-Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators 18 eingesetzt.
  • Als Sauerstoffmeßaufnehmer 21 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysator 18 eignen sich aber auch andere Sensoren, beispielsweise ein NOx-Sensor, der ein binäres Signal abgibt, aus dem man auf eine fette oder magere Abgaszusammensetzung schließen kann.
  • Der Auslösezeitpunkt für eine Sulfatregeneration wird z.B. über eine Modellrechnung bekannter Art ermittelt. Wird fest gestellt, daß der NOx-Speicherkatalysator nach erfolgter NOx-Regeneration weniger NOx speichern kann, als die Modellrechnung ergibt, so liegt dies in erster Linie in der Einlagerung von Sulfaten begründet. Die thermisch sehr stabilen Sulfate lassen sich bei höheren Temperaturen als denen bei der Nitratregeneration unter Zugabe der gleichen Regenerationsmittel wie bei der Nitratregeneration zersetzen. Durch die Desulfatisierung erhält man wieder annähernd die Ausgangsspeicherfähigkeit für NOx.
  • Wird eine Desulfatisierung angefordert und ist das dafür notwendige Temperaturniveau noch nicht erreicht, so wird durch aktive Aufheizmaßnahmen der NOx-Speicherkatalysator 18 auf einen Temperaturwert von typisch über 600°C aufgeheizt. Dieser Wert ist in erster Linie abhängig von der Beschichtung des Monolithen des NOx-Speicherkatalysators 18.
  • Eine solche zusätzliche Temperaturerhöhung kann durch bekannte Maßnahmen, wie Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät, fettes Gemisch in Verbindung mit Sekundärlufteinblasung in den Abgastrakt oder mageres Gemisch verbunden mit einem späten Einspritzbeginnwinkel bei einem Direkteinspritzsystem erreicht werden. Ist ein für die Desulfatisierung notwendiges Temperaturniveau erreicht, was beispielsweise durch Auswerten des Signals des Temperatursensors 20 und Vergleichen dieses Wertes mit einem vorgegebenen, im Speicher 24 abgelegten Schwellenwertes TS detektiert werden kann, wird die Brennkraftmaschine mit einem fettem Luft-Kraftstoffgemisch betrieben. Vorzugsweise wird eine Luftzahl eingestellt, die im Bereich zwischen λ = 0,96–0,99 liegt. Man benötigt fettes Gemisch, um das Regenerationsmittel zur Verfügung zu stellen.
  • Wie die Luftzahl zur Sulfatregeneration des NOx-Speicherkatalysators und damit die Reduktionsmittelmenge eingestellt werden kann, so daß während der Sulfatregenerierung die Bildung von Schwefelwasserstoff weitgehend vermieden wird, wird anhand der 2 und 3 erläutert.
  • In 2 ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals, in diesem Fall die Ausgangsspannung UL der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 18 angeordneten, binären Lambdasonde 21 (Sprungsonde auf ZrO2-Basis) dargestellt. Die elektrische Beschaltung dieser binären Lambdasonde ist dabei so, daß bei Sauerstoffüberschuß im Abgas (Magerbetrieb) der Wert der Ausgangsspannung niedriger ist als der Wert bei Sauerstoffmangel (Fettbetrieb). Es ist aber auch eine umgekehrte Zuordnung zwischen Sauerstoffkonzentration und Ausgangsspannung möglich. Mit UL_FM ist der Schwellenwert für die Umschaltung von fett nach mager, mit UL_MF ist der Schwellenwert für die Umschaltung von mager nach fett bezeichnet. Die maximale Ausgangsspannung, auch als Fettspannung UL_F und die minimale Ausgangsspannung, auch als Magerspannung UL_M bezeichnet, sind ebenfalls eingezeichnet.
  • Die 3 zeigt die Ausgangsgröße des Zweipunkt-Lambdareglers 221. Mit P_POS ist der positive Proportionalanteil, mit P_NEG der negative Proportionalanteil, mit I_POS der positive Integralanteil und mit I_NEG der negative Integralanteil bezeichnet.
  • Die Parameter, welche zur Einstellung der Regenerationsmittelmenge während der Desulfatisierungsphase beeinflußt werden können, sind:
    • – Umschaltschwellen UL_MF, IL_FM von mager nach fett bzw. fett nach mager
    • – Proportionalanteile P_POS bzw. P_NEG zur Vorgabe eines Lambda-Sollwertes im Brennraum
    • – Integralanteile I_POS bzw. I_NEG zur Vorgabe eines Lambda-Sollwertes im Brennraum)
  • Der Lambdasollwert kann zusätzlich durch das Ausgangssignal der Breitband-Lambdasonde 19 stromaufwärts des Vorkatalysa tors 17 eingehalten werden, falls eine Differenz zwischen Soll- und Istwert der Luftzahl auftritt.
  • Die Einstellung der Lambdaregler-Mittellage über diese Parameter beeinflußt im wesentlichen die Regenerationsmitteldosierung. Ein wesentlicher Einflußparameter für die Einstellung dieser Mittellage ist die Temperatur des Nox-Speicherkatalysators. Je höher die Temperatur des Speicherkatalysators ist, umso fetter muß der Luftzahlmittelwert gewählt werden, damit eine Schädigung des NOx-Speicherkatalysators durch Sauerstoffüberschuß vermieden wird. Ein weiterer Einflußparameter für die Reglerparameter ist die Hochtemperatur-Sauerstoffspeicherkapazität des NOx-Speicherkatalysatorsystems. Die Sauerstoffspeicherfähigkeit kann beispielsweise bestimmt werden, in dem die Sensorsignale der beiden Sauerstoffmeßaufnehmer 19, 21 in Beziehung gesetzt werden und eine Laufzeituntersuchung durchgeführt wird. Aus diesem Laufzeitverhalten können Rückschlüsse auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators getroffen werden. Je höher dieses Sauerstoffspeichervermögen ist, umso fetter soll beispielsweise der Luftzahlmittelwert eingestellt werden. In Abhängigkeit der Last und der Drehzahl können diese Parameter ebenfalls variiert werden. Hierzu werden die Parameter in Kennfelder KF1–KF6 der Speichereinrichtung 24 abgelegt. Die variable Festlegung der Schwellenwerte UL_MF, UL_FM für die Umschaltung mager-fett und fett-mager ergibt die Möglichkeit, die Frequenz der Luftzahlschwingung zusätzlich zu beeinflussen.
  • Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, den Integralanteil des PI-Reglers zu begrenzen (in der 3 ist mit unterbrochener Linie eine solche Begrenzung des negativen Integralwertes I_NEG eingezeichnet) oder den Integralanteil auf Null zu setzen. Dann erhält man einen Regler, der nur einen Proportionalanteil aufweist und somit keinen stationären Wert mehr einregeln kann. In diesem Fall wird das Signal der stromaufwärts des Vorkatalysators 17 angeordneten Breitband- Lambdasonde 19 als Führungssonde verwendet, d.h. diese Sonde gibt die Lambdareglermittellage an und das Signal UL der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 18 angeordneten binären Sonde liefert die überlagerte Schwingung.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine, bei dem nach Anforderung einer Sulfatregenerationsphase bei Erreichen eines für die Desulfatisierung nötigen Temperaturniveaus die Reduktionsmittelmenge zur Desulfatisierung durch Verändern von Parametern eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Reduktionsmittelmenge der Mittelwert der Luftzahl durch Änderung mindestens eines der Parameter Proportionalanteil (P_POS, P_NEG), Integralanteil (I_POS, I_NEG), Umschaltschwellenwert (UL_FM, UL_MF) von fettem auf mageres Gemisch und umgekehrt eines Zweipunkt-Lambdareglers (221) auf der Basis eines binären Sauerstoffkonzentrationssignals (UL) eines stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (18) angeordneten, binären Sauerstoffmeßaufnehmers (21) eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert der Luftzahl umso mehr im unterstöchiometrischen Bereich eingestellt wird, je höher die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators (18) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert der Luftzahl umso mehr im unterstöchiometrischen Bereich eingestellt wird, je höher die Sauerstoffspeicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators (18) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter (I_NEG, I_POS, P_NEG, P_POS, UL_FM, UL_MF) abhängig von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine in einzelnen Kennfeldern (KF1–KF6) einer Speichereinrichtung (24) einer die Brennkraftmaschine (10) steuernden Steuereinrichtung (23) abgelegt sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung des Sollwertes für den Luftzahlmittelwert das Sig nal eines stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (18) angeordneten Sauerstoffmeßaufnehmers (19) herangezogen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integralanteil (I_POS, I_NEG) auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integralanteil (I_POS, I_NEG) auf Null gesetzt wird und das Signal eines stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators (18) angeordneten Sauerstoffmeßaufnehmers (19) als Führungssonde verwendet wird und den Luftzahlmittelwert bestimmt und das Signal (UL) des stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (18) angeordneten binären Sauerstoffmeßaufnehmers (21) die überlagerte Schwingung liefert.
DE19851843A 1998-11-10 1998-11-10 Verfahren zur Sulfatregeneration eines NOx-Speicherkatalysators für eine Mager-Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE19851843B4 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6973775B2 (en) 2002-08-23 2005-12-13 Umicore Ag & Co. Kg Method for desulfating a nitrogen oxide storage catalyst
DE102005060154A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-28 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10038461B4 (de) * 2000-08-07 2009-12-24 Volkswagen Ag Modell für einen NOx-Speicherkatalysator
JP3791312B2 (ja) * 2000-09-07 2006-06-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE10057936A1 (de) * 2000-11-22 2002-05-23 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
DE10113382A1 (de) * 2001-03-20 2002-10-10 Audi Ag Verfahren zum Aufheizen eines in Strömungsrichtung nachgeordneten Katalysators bei einem Abgasanlagensystem eines Verbrennungsmotors
LU90795B1 (en) * 2001-06-27 2002-12-30 Delphi Tech Inc Nox release index
DE10139992B4 (de) * 2001-08-16 2006-04-27 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Regelung der Gemischzusammensetzung für einen Ottomotor mit NOx-Speicherkatalysator während einer Regenerationsphase
DE10156476B4 (de) * 2001-11-16 2012-10-31 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur Erkennung der fortschreitenden Verschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators
JP3800080B2 (ja) * 2001-11-30 2006-07-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3925357B2 (ja) * 2002-08-30 2007-06-06 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法
JP4288942B2 (ja) 2002-12-20 2009-07-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE10307457B4 (de) * 2003-02-21 2006-10-26 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Stickoxid-Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine
JP4415648B2 (ja) * 2003-11-05 2010-02-17 いすゞ自動車株式会社 サルファパージ制御方法及び排気ガス浄化システム
DE102004002291B4 (de) * 2004-01-16 2010-01-07 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges
DE102004002292B4 (de) * 2004-01-16 2010-08-12 Audi Ag Abgaskatalysator und Verfahren zum Betreiben einer Abgaskatalysatorvorrichtung
DE102004009615B4 (de) 2004-02-27 2008-03-13 Siemens Ag Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Sauerstoffbeladung eines 3-Wege-Katalysators einer lambdageregelten Brennkraftmaschine
DE102021102455A1 (de) 2021-02-03 2022-08-04 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1952165A1 (de) * 1969-10-16 1971-05-13 Harry Maltusch Universalkastenwickler mit drehbarem Einsteckhalter fuer Rolladengurt
EP0636770A1 (de) * 1993-01-19 1995-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsgerät für eine brennkraftmaschine
DE19744738A1 (de) * 1996-10-16 1998-04-30 Ford Global Tech Inc Verfahren sowie Vorrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit einer NOx-Falle
DE19705335C1 (de) * 1997-02-12 1998-09-17 Siemens Ag Verfahren zur Regeneration eines Speicherkatalysators

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2605586B2 (ja) * 1992-07-24 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3228006B2 (ja) * 1994-06-30 2001-11-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化要素劣化検出装置
US5771685A (en) * 1996-10-16 1998-06-30 Ford Global Technologies, Inc. Method for monitoring the performance of a NOx trap
GB9626290D0 (en) * 1996-12-18 1997-02-05 Ford Motor Co Method of de-sulphurating engine exhaust NOx traps
US5983627A (en) * 1997-09-02 1999-11-16 Ford Global Technologies, Inc. Closed loop control for desulfating a NOx trap
US6244046B1 (en) * 1998-07-17 2001-06-12 Denso Corporation Engine exhaust purification system and method having NOx occluding and reducing catalyst

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1952165A1 (de) * 1969-10-16 1971-05-13 Harry Maltusch Universalkastenwickler mit drehbarem Einsteckhalter fuer Rolladengurt
EP0636770A1 (de) * 1993-01-19 1995-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsgerät für eine brennkraftmaschine
DE19744738A1 (de) * 1996-10-16 1998-04-30 Ford Global Tech Inc Verfahren sowie Vorrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit einer NOx-Falle
DE19705335C1 (de) * 1997-02-12 1998-09-17 Siemens Ag Verfahren zur Regeneration eines Speicherkatalysators

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6973775B2 (en) 2002-08-23 2005-12-13 Umicore Ag & Co. Kg Method for desulfating a nitrogen oxide storage catalyst
DE102005060154A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-28 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine
DE102005060154B4 (de) * 2005-12-16 2010-03-11 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine

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