DE19915793A1 - Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage - Google Patents

Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage

Info

Publication number
DE19915793A1
DE19915793A1 DE19915793A DE19915793A DE19915793A1 DE 19915793 A1 DE19915793 A1 DE 19915793A1 DE 19915793 A DE19915793 A DE 19915793A DE 19915793 A DE19915793 A DE 19915793A DE 19915793 A1 DE19915793 A1 DE 19915793A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
desorption
exhaust gas
nitrogen oxide
air ratio
fat value
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.)
Ceased
Application number
DE19915793A
Other languages
English (en)
Inventor
Dirk Voigtlaender
Andreas Hertzberg
Nicholas Fekete
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.)
Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler 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 DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE19915793A priority Critical patent/DE19915793A1/de
Priority to PCT/EP2000/001297 priority patent/WO2000061931A1/de
Publication of DE19915793A1 publication Critical patent/DE19915793A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Desorptionsbetriebsphasen bei einem Stickoxidadsorber einer Abgasreinigungsanlage, bei dem das Luftverhältnis des dem Stickoxidadsorber zugeführten Abgases während der jeweiligen Desorptionsbetriebsphase im fetten Bereich gehalten wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Abgasluftverhältnis zu Beginn der Desorptionsbetriebsphase auf einen vorgebbaren minimalen Anfangs-Fettwert eingestellt und von dort im Verlauf der Desorptionsbetriebsphase auf einen vorgebbaren, spätenstens gegen Ende der Desorptionsbetriebsphase vorliegenden End-Fettwert angehoben. DOLLAR A Verwendung z. B. zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Anlage zur Reinigung des Abgases eines mager betriebenen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Desorptionsbetriebsphasen bei einem Stickoxidadsorber einer Abgasreinigungsanlage, wobei das Luftverhältnis des dem Stickoxidadsorber zugeführten Abgases während der jeweiligen Desorptionsbetriebsphase im fetten Bereich gehalten wird.
Ein solches Verfahren ist insbesondere für Abgasreinigungsanla­ gen von mager betriebenen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren ver­ wendbar, die einen Stickoxidadsorber beinhalten, um die in Ma­ gerbetriebsphasen des Verbrennungsmotors meist vermehrt im Abgas vorliegenden Stickoxide adsorptiv zwischenzuspeichern und da­ durch die Stickoxidemissionen zu vermindern. Während dieser Ad­ sorptionsphasen werden die Stickoxide vom Stickoxidadsorber pri­ mär als Nitrat gebunden, wobei der Adsorber meist ein kataly­ tisch wirksames Material enthält und in diesem Fall auch als Stickoxid-Adsorberkatalysator bezeichnet wird. Da seine Stickoxid-Speicherkapazität begrenzt ist, ist von Zeit zu Zeit die Durchführung von Regenerationsphasen, vorliegend Desorpti­ onsbetriebsphasen genannt, notwendig, während denen die in Ni­ tratform adsorbierten Stickoxide wieder desorbiert werden.
Es ist bekannt, beim Wechsel von Adsorptionsbetrieb zu Desorpti­ onsbetrieb von der während des Adsorptionsbetriebs meist herr­ schenden mageren Abgasatmosphäre zu einer fetten, chemisch redu­ zierend wirkenden Abgasatmosphäre überzugehen, d. h. das Abgas­ luftverhältnis von einem zuvor über dem stöchiometrischen Wert eins liegenden Wert, vorliegend als Magerwert bezeichnet, auf einen unterhalb des stöchiometrischen Wertes liegenden Wert, vorliegend als Fettwert bezeichnet, rasch zu ändern. Da das Luftverhältnis auch als Lambdawert bezeichnet wird, wird dieser rasche Wechsel der Abgasatmosphäre von mager auf fett allgemein auch "Lambdasprung" genannt. Desorptionsverfahren dieser Art mit einem Lambdasprung und das daraus resultierende Abgasemissions­ verhalten des Stickoxidadsorbers sowie eines die Abgase erzeu­ genden Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors sind beispielsweise in der Veröffentlichung M. S. Brogan et al., Evaluation of NOx Stora­ ge Catalysts as an Effective System for NOx Removal from the Ex­ haust of Leanburn Gasoline Engines, SAE Technical Paper Series 952490, 1995 beschrieben. In den dort vorgestellten Grundsatzun­ tersuchungen wird insbesondere über Desorptionsverfahren berich­ tet, bei denen das Abgasluftverhältnis während einer jeweiligen Desorptionsbetriebsphase, die über einen mehr oder weniger lan­ gen Zeitraum von einigen wenigen Sekunden bis in den Minutenbe­ reich aufrechterhalten wird, auf einem vorgebbaren, konstanten Fettwert gehalten wird.
Weitere Verfahren der eingangs genannten Art, die mit einem Lambdasprung beim Wechsel von Adsorptionsbetrieb zu Desorptions­ betrieb arbeiten, sind in den Offenlegungsschriften EP 0 598 917 A1 und EP 0 636 770 A1 beschrieben. In der EP 0 598 917 A1 wird insbesondere vorgeschlagen, für die Desorption auf einen Fett­ wert des Abgasluftverhältnisses zu wechseln, der ebenso wie die Steilheit des zugehörigen Lambdasprungs von der Temperatur des Abgases und damit des Stickoxidadsorbers abhängig festgelegt wird. Des weiteren sind in diesen beiden Druckschriften Methoden zur Detektion beschrieben, wann eine Regeneration des Stickoxid­ adsorbers notwendig ist. Dies kann z. B. mit dem Signal eines stromabwärts des Stickoxidadsorbers angeordneten Stickoxidsen­ sors oder über eine Berechnung der im Stickoxidadsorber gespei­ cherten Stickoxidmenge und den Vergleich der berechneten Menge mit einer maximal zulässigen Stickoxidspeichermenge erfolgen, wozu mittels einer Lambdasonde das Abgasluftverhältnis stromab­ wärts des Stickoxidadsorbers erfaßt werden kann.
Bei der vorliegenden Art der Desorption des Stickoxidadsorbers treten als Schwierigkeiten vor allem auf, daß es zu Beginn der Desorptionsbetriebsphase zu sogenannten Stickoxid-Durchbrüchen, wenn der Desorptionsbetrieb nicht rechtzeitig mit ausreichend viel Reduktionsmittel gestartet wird, und gegen Ende der Desorp­ tion zu einem unerwünschten Reduktionsmittelschlupf kommen kann. Letzterer stellt eine unerwünschte Emission von Reduktionsmit­ teln mit dem Abgas dar, wenn der Desorptionsbetrieb nicht recht­ zeitig beendet wird, während dem solche Reduktionsmittel z. B. in Form von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid oder von extern in den Abgasstrang zudosiertem Harnstoff bzw. Ammoniak im Abgas vorliegen. Der Reduktionsmittelschlupf beein­ flußt sowohl den Kraftstoffverbrauch für die Verbrennungsquelle als auch die Schadstoffemissionen negativ. Er wird um so größer, je länger die Desorptionsbetriebsphase über die tatsächlich not­ wendige Dauer hinausgeht und je kleiner das Abgasluftverhältnis in diesem Zeitraum der Desorptionsbetriebsphase ist.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Desorptionsverfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem sich der Stickoxidadsorber mit relativ geringen Stick­ oxiddurchbruch- und Reduktionsmittelschlupferscheinungen regene­ rieren läßt.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Desorptionsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfahren wird das Abgasluftverhältnis zu Beginn der Desorptionsbetriebsphase auf einen vorgebbaren minimalen An­ fangs-Fettwert eingestellt und von dort im Verlauf der Desorpti­ onsbetriebsphase auf einen vorgebbaren, spätestens gegen Ende der Desorptionsbetriebsphase vorliegenden End-Fettwert angeho­ ben. Dies bedeutet, daß der End-Fettwert im fetten, d. h. sauer­ stoffarmen Lambdawertbereich näher am stöchiometrischen Wert eins liegt als der Anfangs-Fettwert. Das anfängliche Einstellen eines relativ fetten Abgasluftverhältnisses hat die erwünschte Folge, daß beim Wechsel vom Adsorptions- zum Regenerationsbe­ trieb möglichst schnell viel Reduktionsmittel bereitgestellt wird, wodurch sich Stickoxiddurchbrucherscheinungen, d. h. uner­ wünschte Stickoxidemissionen durch zu langsames Bereitstellen von ausreichend Reduktionsmittel bei Erreichen des vollen Stickoxid-Beladungszustands des Stickoxidadsorbers, verringern oder ganz vermeiden lassen. Der Übergang zu einem weniger fetten Abgasluftverhältnis spätestens gegen Ende der Desorptionsbe­ triebsphase hat den Vorteil, daß ein unerwünschter Reduktions­ mittelschlupf beim Übergang zur nächsten Adsorptionsbetriebspha­ se minimiert oder ganz vermieden werden kann. Denn dieser Reduk­ tionsmittelschlupf, der auftritt, wenn die Desorptionsbetriebs­ phase über ihre eigentlich notwendige Zeitdauer hinweg aufrecht­ erhalten wird und dann nicht mehr ausreichend Stickoxide desor­ biert werden, welche die Reduktionsmittel binden, ist um so ge­ ringer, je näher das fette Abgasluftverhältnis in diesem Zeit­ raum am stöchiometrischen Wert liegt.
Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren wird der Anfangs-Fettwert in Abhängigkeit vom Betriebszustand der das zu reinigende Abgas emittierenden Verbrennungsquelle variabel vor­ gegeben. Dadurch kann z. B. die Einstellung eines zu fetten Ab­ gasluftverhältnisses im gegebenen Betriebszustand der Verbren­ nungsquelle vermieden werden, was bei einem Verbrennungsmotor ansonsten dessen Laufruhe beeinträchtigen und Rußbildung verur­ sachen könnte.
Es zeigt sich, daß die Einstellung des Anfangs-Fettwertes und des End-Fettwertes innerhalb der hierzu in Weiterbildung der Er­ findung im Anspruch 3 angegebenen Wertebereiche zu günstigen Er­ gebnissen führt.
Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Verfahren wird für die jeweilige Desorptionsbetriebsphase anhand hierfür relevanter Daten eine theoretische Mindestdesorptionsdauer ermittelt, und das Abgasluftverhältnis wird dann höchstens während einer Zeit­ dauer auf dem minimalen Anfangs-Fettwert gehalten, die dieser theoretischen Mindestdesorptionsdauer abzüglich einer Leistungs­ nachregeldauer entspricht, die benötigt wird, diese Abgasluft­ verhältnisänderung für die Leistungsabgabe der Verbrennungsquel­ le neutral durchzuführen, d. h. ohne daß die Abgasluftverhältnis­ änderung von einer unerwünschten Änderung der Leistungsabgabe der Verbrennungsquelle, z. B. des von einem Verbrennungsmotor ab­ gegebenen Drehmoments, begleitet wird. Diese Vorgehensweise trägt der Tatsache Rechnung, daß eine solche leistungsneutrale Abgasluftverhältnisänderung, die in aller Regel eine entspre­ chende Änderung der Betriebsparameter der Verbrennungsquelle be­ dingt, nicht instantan möglich ist, sondern hierfür die besagte Leistungsnachregeldauer erforderlich ist.
Des weiteren läßt sich durch das so weitergebildete Verfahren das anfängliche, am stärksten fette Abgasluftverhältnis über ei­ ne möglichst lange Zeitdauer hinweg beibehalten, was die zur Desorption des Stickoxidadsorbers insgesamt notwendige Zeitdauer kurz hält, ohne daß andererseits die Gefahr droht, daß der Desorptionsbetrieb mit diesem fetten Abgasluftverhältnis zu lan­ ge beibehalten wird und einen merklichen Reduktionsmittelschlupf verursacht. Denn dazu wird der Desorptionsbetrieb mit dem am stärksten fetten, anfänglichen Abgasluftverhältnis nur für die theoretische Mindestdesorptionsdauer beibehalten, die in jedem Fall für die Desorption der am Ende der vorangegangenen Adsorp­ tionsbetriebsphase im Stickoxidadsorber vorliegenden Stickoxid­ menge benötigt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung dieser Maßnahme ist gemäß An­ spruch 5 eine Sicherheitszeitdauer vorgesehen, um die das Abgas­ luftverhältnis früher als gemäß der theoretischen Mindestdesorp­ tionsdauer und der Leistungsnachregeldauer erforderlich vom mi­ nimalen Anfangs-Fettwert aus angehoben wird, um sicherzustellen, daß bei Erreichen des End-Fettwertes noch desorbierte, zu redu­ zierende Stickoxide vorliegen, so daß kein merklicher Redukti­ onsmittelschlupf auftritt. Die Sicherheitszeitdauer wird vor­ zugsweise abhängig vom Betriebszustand der Verbrennungsquelle variabel gewählt, so daß der Desorptionsbetrieb für den jeweili­ gen Betriebszustand brennstoffverbrauchsoptimal ablaufen kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische zeitabhängige Diagrammdarstellung des Abgasluftverhältnisses während einer Desorptionsbe­ triebsphase mit anfänglichem Lambdasprung und allmähli­ cher Anhebung auf ein weniger fettes Abgasluftverhältnis,
Fig. 2 ein Diagramm des Abgasluftverhältnisses in Abhängigkeit von der Zeit zur Veranschaulichung eines Desorptionsver­ fahrens mit Beibehaltung des anfänglichen fetten Abgas­ luftverhältnisses für eine berechnete Zeitdauer und
Fig. 3 bis 6 Abgasluftverhältnis-Zeit-Diagramme zur Veranschau­ lichung weiterer verschiedener Möglichkeiten der Einstel­ lung des Abgasluftverhältnisses während einer Desorpti­ onsbetriebsphase.
In den gezeigten Diagrammen der Fig. 1 bis 6 sind verschiedene Verfahrensrealisierungen zur Durchführung von Desorptionsbe­ triebsphasen bei einem Stickoxidadsorber einer Abgasreinigungs­ anlage illustriert, die sich insbesondere im zeitlichen Verlauf des während des Desorptionsbetriebs gewählten Abgasluftverhält­ nisses λ unterscheiden, das jeweils zeitabhängig schematisch ab­ getragen ist. Dabei ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit an­ genommen, daß vor dem Zeitpunkt ta des Beginns der jeweils ge­ zeigten Desorptionsbetriebsphase und nach dem Zeitpunkt te der Beendigung dieser Desorptionsbetriebsphase die Verbrennungs­ quelle, z. B. ein Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, mager betrie­ ben wird, so daß ein entsprechend mageres Abgasluftverhältnis λM vorliegt, das über dem stöchiometrischen Wert eins liegt. In diesen Betriebsphasen befindet sich der Stickoxidadsorber im Ad­ sorptionsbetrieb, in dem er die dann vermehrt im Abgas anfallen­ den Stickoxide adsorptiv zwischenspeichert, meist in Nitratform.
Zur Einleitung der Desorptionsbetriebsphase wird das Abgasluft­ verhältnis λ von diesem Magerwert λM auf einen bestimmten minima­ len Anfangs-Fettwert λmin abgesenkt. Die Realisierung dieses Lambdasprungs erfolgt in herkömmlicher Weise z. B. durch entspre­ chende Anfettung des von der Verbrennungsquelle verbrannten Luft/Kraftstoff-Gemischs und/oder eine Reduktionsmitteleinsprit­ zung in den Abgastrakt stromaufwärts des Stickoxidadsorbers. An­ schließend wird während einer entsprechenden Zeitdauer td = te - ta der Desorptionsbetrieb durchgeführt, während dem das Abgasluft­ verhältnis λ im fetten Bereich, d. h. unter dem stöchiometrischen Wert eins, gehalten wird. Dann wird wieder auf den normalen Ma­ gerbetrieb der Verbrennungsquelle und folglich vom Desorptions­ zum Adsorptionsbetrieb des Stickoxidadsorbers übergegangen. Wäh­ rend der Desorptionsbetriebsphase wird das Abgasluftverhältnis λ vom anfänglichen minimalen Fettwert λmin bis auf einen End-Fett­ Wert λend angehoben, der spätestens zum Endzeitpunkt te der De­ sorptionsbetriebsphase vorliegt und noch im fetten Bereich liegt, jedoch deutlich näher am stöchiometrischen Wert eins als der anfängliche minimale Fettwert λmin.
Zu Beginn ta des Desorptionsbetriebs ist einerseits eine mög­ lichst starke Absenkung des Abgasluftverhältnisses λ, d. h. die Bereitstellung von möglichst viel Reduktionsmittel, erwünscht, um jegliche Stickoxiddurchbrüche bei der Umschaltung von Adsorp­ tions- auf Desorptionsbetrieb zu vermeiden. Andererseits ist die Absenkung des Abgasluftverhältnisses λ dadurch limitiert, daß ei­ ne zu starke Absenkung die Gefahr der Rußbildung hervorruft und im Fall eines Verbrennungsmotors dessen Laufruhe beeinträchtigt. Der anfängliche minimale Fettwert λmin wird daher in Abhängigkeit von den konkreten Gegebenheiten der gegebenen Verbrennungsquelle und von deren momentanem Betriebspunkt gewählt, wobei sich zeigt, daß der minimale Fettwert λmin bevorzugt im Bereich zwi­ schen etwa 0,6 und etwa 0,7 liegt. Ein sehr schnelles Einstellen dieses minimalen Luftverhältnisses λmin führt zu einem großen Re­ duktionsmittelstrom und auf diese Weise zur gewünschten Minimie­ rung eventueller Stickoxiddurchbrüche.
Der weiteren Wahl des Abgasluftverhältnisses nach begonnenem Desorptionsbetrieb liegen folgende Überlegungen zugrunde. Einer­ seits ermöglicht eine Beibehaltung des minimalen Fettwertes λmin während des Desorptionsbetriebs eine möglichst schnelle Regene­ ration des Stickoxidadsorbers und hat nur einen minimalen Kraft­ stoffmehrverbrauch zur Folge. Andererseits ist, wenn der Desorp­ tionsbetrieb aus regelungstechnischen Gründen, insbesondere auf­ grund prozeßbedingter Totzeiten, zu lang andauert, der auftre­ tende Reduktionsmittelschlupf groß, wenn das Abgasluftverhältnis zu diesem Zeitpunkt noch stark im fetten Bereich liegt. Der Re­ duktionsmittelschlupf beeinflußt die Gesamtemissionen negativ, da hierbei z. B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmono­ xid als Schadstoffe emittiert werden.
Es ist daher günstig, das Abgasluftverhältnis spätestens gegen Ende der Desorptionsbetriebsphase vom anfänglichen minimalen Fettwert λmin auf den näher am stöchiometrischen Wert eins liegenden End- Fettwert λend anzuheben, beispielsweise spätestens dann, wenn die kritische Zeitdauer des Luftverhältniswechsels von mager nach fett überwunden ist, während der ein Stickoxiddurchbruch auftre­ ten kann. Fig. 1 zeigt einen prinzipiell möglichen zeitlichen Verlauf λ1 des Luftverhältnisses, der diesen Überlegungen Rech­ nung trägt und in diesem Fall eine konkave Kurvenform hat. Der End-Fettwert λend wird in jedem Fall so gewählt, daß er noch aus­ reichend weit vom stöchiometrischen Wert eins entfernt im fetten Bereich liegt, um dem Stickoxidadsorber noch genügend Redukti­ onsmittel zuzuführen und die Regeneration vollständig und schnell ablaufen zu lassen. Es zeigt sich, daß dabei ein End- Fettwert λend im Bereich zwischen etwa 0,85 und etwa 0,95 zu be­ sonders befriedigenden Resultaten führt, wenngleich auch kleine­ re oder größere End-Fettwerte λend Prinzipiell geeignet sind. Wenn die Regenerationsphase nun aus regelungstechnischen Gründen et­ was zu lang andauert, so bleibt der daraus resultierende Reduk­ tionsmittelschlupf relativ klein, da durch das näher am stöchio­ metrischen Wert eins liegende End-Luftverhältnis λend in diesem Zeitraum nicht mehr soviel Reduktionsmittel im Abgas enthalten ist wie bei Einstellung des minimalen Fettwertes λmin.
Fig. 2 veranschaulicht eine Strategie zur Einstellung des Abgas­ luftverhältnisses λ während der Desorptionsbetriebsphase, bei der nicht so frühzeitig wie im Beispiel von Fig. 1 das Abgasluftver­ hältnis λ vom minimalen Anfangs-Fettwert λmin in Richtung des End- Fettwertes λend angehoben wird. Vielmehr wird das minimale Abgas­ luftverhältnis λmin für eine geeignete, längere Zeitdauer auf­ rechterhalten, was den Brennstoffmehrverbrauch vergleichsweise gering hält. Diese Vorgehensweise beruht auf der Berechnung ei­ ner theoretischen Mindestregenerationsdauer ttm, d. h. der je nach gewähltem Verlauf des Abgasluftverhältnisses λ mindestens zu er­ wartenden Zeitdauer bis zur im wesentlichen vollständigen Rege­ neration des Stickoxidadsorbers. Diese Berechnung der theoreti­ schen Mindestregenerationsdauer kann in einer der hierfür dem Fachmann geläufigen Weisen erfolgen, wie sie z. B. im eingangs erwähnten Stand der Technik beschrieben sind. Sie ist beispiels­ weise durch eine Modellierung der Stickoxid-Rohemissionen der Verbrennungsquelle sowie dem Adsorptions- und Desorptionsverhal­ ten des verwendeten Stickoxidadsorbers möglich. Bei Bedarf kann das Ende der jeweiligen Desorptionsbetriebsphase meßtechnisch z. B. anhand des Signals einer stromabwärts des Stickoxidadsor­ bers angeordneten Lambdasonde bestimmt und damit eine Anpassung des verwendeten Rechenmodells an die tatsächlich gemessenen Ver­ hältnisse vorgesehen werden.
Zu Beginn einer Desorptionsbetriebsphase wird somit bei dem in Fig. 2 illustrierten Verfahren wiederum zunächst das unter der Bedingung eines ungestörten weiteren Betriebs der Verbrennungs­ quelle minimal mögliche Luftverhältnis λmin eingestellt und gleichzeitig die theoretische Mindestregenerationsdauer ttm für die anstehende Desorptionsbetriebsphase berechnet. Um den Wech­ sel vom minimalen Luftverhältnis λmin zum Luftverhältnis λend am Ende der Desorptionsbetriebsphase für die Verbrennungsquelle leistungsneutral, im Fall eines Verbrennungsmotors drehmoment­ neutral, zu regeln, ist eine gewissen Leistungsnachregeldauer treg erforderlich, d. h. bei einem Verbrennungsmotor eine Mindest­ dauer, die einer gewissen Mindestanzahl von Arbeitsspielen ent­ spricht. Damit die Desorptionsbetriebsphase mit möglichst gerin­ gem Brennstoffmehrverbrauch bewirkt werden kann, wird daher das minimale Luftverhältnis λmin höchstens für die theoretisch notwen­ dige Mindestregenerationsdauer ttm abzüglich dieser Leistungs­ nachregeldauer treg für den Lambdawechsel beibehalten. Bei Ände­ rungen des Luftverhältnisses λ während der Desorption gegenüber den Annahmen bei der Berechnung der theoretischen Mindestregene­ rationsdauer ttm wird letztere laufend durch entsprechende Neube­ rechnung angepaßt. Der sich bei dieser Vorgehensweise ergebende Verlauf des Abgasluftverhältnisses λ während der Desorptionsbe­ triebsphase ist in Fig. 2 durch eine Kennlinie λ2 repräsentiert. Wie daraus ersichtlich, wird nach Erreichen des End-Fettwertes λend der Desorptionsbetrieb noch für eine gewissen Zeitdauer ts beibehalten, während der überprüft werden kann, ob die Desorpti­ on des Stickoxidadsorbers auch tatsächlich schon vollständig er­ folgt ist, bevor dann die Desorptionsbetriebsphase durch Über­ gang zum Magerbetrieb der Verbrennungsquelle beendet wird und der Stickoxidadsorber wieder im Adsorptionsbetrieb arbeitet.
Um zu vermeiden, daß eine eventuelle geringfügige Fehlberechnung der Mindestregenerationsdauer ttm zu einem verspäteten Erreichen des End-Fettwertes λend und damit zu einem Reduktionsmittelschlupf führt, ist bevorzugt vorgesehen, den Beginn der Anhebung des Ab­ gasluftverhältnisses um eine Sicherheitszeitdauer tc vorzuverle­ gen, d. h. das minimale Luftverhältnis λmin wird für einen Zeitraum tm = ttm-treg-tc beibehalten, welcher der berechneten Mindestregene­ rationsdauer ttm abzüglich der Leistungsnachregeldauer treg und abzüglich der Sicherheitszeitdauer tc entspricht. Dabei wird die Sicherheitszeitdauer tc als eine applizierbare Größe vorgegeben, die in Abhängigkeit von den konkreten Bedingungen der Verbren­ nungsquelle, bei einem Kraftfahrzeugmotor z. B. abhängig von den Motorbedingungen und dem Fahrzustand, variabel gewählt werden kann. Die gemäß dieser Variante erfolgende Anhebung des Abgas­ luftverhältnisses λ ist in Fig. 2 anhand einer strichpunktierten Kennlinie λ3 repräsentiert.
Die in Fig. 2 illustrierte Vorgehensweise, die von einer berech­ neten Mindestregenerationsdauer Gebrauch macht, gewährleistet eine Minimierung des Reduktionsmittelschlupfes am Ende der Desorptionsbetriebsphase und einen brennstoffverbrauchsoptimalen Ablauf der Desorption des Stickoxidadsorbers.
Neben den in den Fig. 1 und 2 gezeigten konkaven Kurvenverläufen des Abgasluftverhältnisses λ kann letzteres auch gemäß anderen funktionellen Zeitabhängigkeiten vom minimalen Fettwert λmin auf den End-Fettwert λend angehoben werden. Einige diesbezügliche Mög­ lichkeiten sind in den Fig. 3 bis 6 dargestellt.
Im Beispiel von Fig. 3 erfolgt eine sprunghafte, einstufige An­ hebung des Abgasluftverhältnisses λ gemäß einer Treppenkurve λ4. Demnach wird das Abgasluftverhältnis λ für eine anfängliche Zeit­ dauer t1 auf dem minimalen Fettwert λmin gehalten, bevor es sprung­ artig auf den End-Fettwert λend angehoben und dort für die restli­ che Zeitdauer t2 der Desorptionsbetriebsphase gehalten wird.
Im Beispiel von Fig. 4 erfolgt die Anhebung des Abgasluftver­ hältnisses λ gemäß einer mehrstufigen Treppenfunktion λ5 in meh­ reren Stufen, bis es zu einem gewissen Zeitpunkt tz während der Desorptionsbetriebsphase den End-Fettwert λend erreicht hat und dort bis zum Ende des Desorptionsbetriebs gehalten wird.
Fig. 5 veranschaulicht ein Verfahrensbeispiel, bei dem das Ab­ gasluftverhältnis λ gemäß einer Geraden λ6 linear vom minimalen Anfangs-Fettwert λmin auf den End-Fettwert λend angehoben wird.
Fig. 6 zeigt ein Verfahrensbeispiel, bei dem das Abgasluftver­ hältnis λ während der Desorptionsbetriebsphase gemäß einer konve­ xen Kurve λ7 vom Anfangs-Fettwert λmin auf den End-Fettwert λend angehoben wird.
Die verschiedenen, oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ver­ deutlichen, daß sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Stickoxidadsorber in einer vorteilhaften Weise regenerieren läßt, indem zu Beginn des Desorptionsvorgangs das Abgasluftver­ hältnis rasch auf einen minimalen Fettwert abgesenkt wird, so daß sofort ausreichend Reduktionsmittel zur Verfügung steht, um einen Stickoxiddurchbruch zu vermeiden, und im weiteren Verlauf der Desorptionsbetriebsphase das Luftverhältnis auf einen näher am stöchiometrischen Wert eins liegenden Endwert λend angehoben wird, so daß selbst bei einer geringfügigen Überschreitung der eigentlich notwendigen Desorptionsdauer kein signifikanter Re­ duktionsmittelschlupf auftritt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Durchführung von Desorptionsbetriebsphasen bei einem Stickoxidadsorber einer Abgasreinigungsanlage, insbe­ sondere für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, bei dem
  • - das Luftverhältnis (λ) des dem Stickoxidadsorber zugeführ­ ten Abgases während der jeweiligen Desorptionsbetriebsphase im fetten Bereich gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Abgasluftverhältnis (λ) zu Beginn der Desorptionsbe­ triebsphase auf einen vorgebbaren minimalen Anfangs-Fettwert (λmin) eingestellt und von dort im Verlauf der Desorptionsbe­ triebsphase auf einen vorgebbaren, spätestens gegen Ende der Desorptionsbetriebsphase vorliegenden End-Fettwert (λend) angeho­ ben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangs-Fettwert (λmin) in Abhängigkeit vom Betriebszustand der das zu reinigende Abgas emittierenden Verbrennungsquelle va­ riabel vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangs-Fettwert (λmin) im Bereich zwischen etwa 0,6 und etwa 0,7 und/oder der End-Fettwert (λend) im Bereich zwischen etwa 0,85 und etwa 0,95 liegend vorgegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß
  • - für die jeweilige Desorptionsbetriebsphase eine theoreti­ sche Mindestdesorptionsdauer (ttm) anhand empirischer und/oder modellierter Daten über das Stickoxidemissionsverhalten der das Abgas emittierenden Verbrennungsquelle und über das Adsorptions- und Desorptionsverhalten des Stickoxidadsorbers ermittelt wird, und
  • - das Abgasluftverhältnis (λ) höchstens während einer Zeit­ dauer auf dem minimalen Anfangs-Fettwert (λmin) gehalten wird, die der ermittelten theoretischen Mindestdesorptionsdauer abzüglich einer Leistungsnachregeldauer (treg) entspricht, die benötigt wird, diese Abgasluftverhältnisänderung für die Leistungsabgabe der Verbrennungsquelle neutral durchzuführen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasluftverhältnis (λ) für eine Zeitdauer (tm) auf dem mini­ malen Anfangs-Fettwert (λmin) gehalten wird, die der ermittelten theoretischen Mindestdesorptionsdauer (ttm) abzüglich der Lei­ stungsnachregeldauer (treg) und abzüglich einer vorgebbaren Si­ cherheitszeitdauer (ta) entspricht.
DE19915793A 1999-04-08 1999-04-08 Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage Ceased DE19915793A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19915793A DE19915793A1 (de) 1999-04-08 1999-04-08 Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage
PCT/EP2000/001297 WO2000061931A1 (de) 1999-04-08 2000-02-17 Verfahren zur desorption eines stickoxidadsorbers einer abgasreinigungsanlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19915793A DE19915793A1 (de) 1999-04-08 1999-04-08 Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19915793A1 true DE19915793A1 (de) 2000-10-19

Family

ID=7903853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19915793A Ceased DE19915793A1 (de) 1999-04-08 1999-04-08 Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19915793A1 (de)
WO (1) WO2000061931A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1209332A2 (de) * 2000-11-22 2002-05-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtungen zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
DE10064665A1 (de) * 2000-12-22 2002-08-01 Siemens Ag Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
FR2822498A1 (fr) * 2001-03-22 2002-09-27 Daimler Chrysler Ag Procede de diminution de la teneur en oxyde d'azote dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne susceptible de fonctionner en alternance de modes pauvre-riche
US6637198B2 (en) 2000-11-01 2003-10-28 Daimlerchrysler Ag Method for operating an emission control system having nitrogen oxide storage
FR2866672A1 (fr) 2004-02-12 2005-08-26 Bosch Gmbh Robert Procede pour reduire l'emission de gaz d'echappement polluants par un moteur a combustion interne
WO2005066468A3 (de) * 2003-12-24 2009-03-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur regeneration eines stickoxid-speicherkatalysators
US7836686B2 (en) 2005-12-26 2010-11-23 Denso Corporation Exhaust gas purifying system for internal combustion engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0598917A1 (de) * 1992-06-12 1994-06-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasemissionssteuerungssystem für verbrennungsmotoren
EP0636770A1 (de) * 1993-01-19 1995-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsgerät für eine brennkraftmaschine
DE19543219C1 (de) * 1995-11-20 1996-12-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors
DE19816799A1 (de) * 1997-04-17 1998-10-29 Honda Motor Co Ltd System zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für Verbrennungsmotoren

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0986697B1 (de) * 1997-06-03 2002-03-20 Siemens Aktiengesellschaft VERFAHREN ZUR REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS
EP0898067B1 (de) * 1997-08-21 2004-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0598917A1 (de) * 1992-06-12 1994-06-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasemissionssteuerungssystem für verbrennungsmotoren
EP0636770A1 (de) * 1993-01-19 1995-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungsgerät für eine brennkraftmaschine
DE19543219C1 (de) * 1995-11-20 1996-12-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors
DE19816799A1 (de) * 1997-04-17 1998-10-29 Honda Motor Co Ltd System zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für Verbrennungsmotoren

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6637198B2 (en) 2000-11-01 2003-10-28 Daimlerchrysler Ag Method for operating an emission control system having nitrogen oxide storage
EP1209332A2 (de) * 2000-11-22 2002-05-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtungen zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
EP1209332A3 (de) * 2000-11-22 2004-06-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtungen zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
DE10064665A1 (de) * 2000-12-22 2002-08-01 Siemens Ag Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE10064665C2 (de) * 2000-12-22 2003-04-30 Siemens Ag Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
FR2822498A1 (fr) * 2001-03-22 2002-09-27 Daimler Chrysler Ag Procede de diminution de la teneur en oxyde d'azote dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne susceptible de fonctionner en alternance de modes pauvre-riche
WO2005066468A3 (de) * 2003-12-24 2009-03-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur regeneration eines stickoxid-speicherkatalysators
US7946108B2 (en) 2003-12-24 2011-05-24 Daimler Ag Method for regenerating a nitrogen oxide storage catalytic converter
FR2866672A1 (fr) 2004-02-12 2005-08-26 Bosch Gmbh Robert Procede pour reduire l'emission de gaz d'echappement polluants par un moteur a combustion interne
US7836686B2 (en) 2005-12-26 2010-11-23 Denso Corporation Exhaust gas purifying system for internal combustion engine
DE102006035311B4 (de) * 2005-12-26 2014-03-13 Denso Corporation Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000061931A1 (de) 2000-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19842625C2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsmotoranlage mit schwefelanreichernder Abgasreinigungskomponente und damit betreibbare Verbrennungsmotoranlage
DE19802631C1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE19961165A1 (de) Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO¶x¶-Speicherkatalysators
DE19954549C2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidadsorber und Beladungssensor
EP1058578B1 (de) REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS EINES VERBRENNUNGSMOTORS
DE102016209566A1 (de) Steuern einer Stickoxidemission im Abgas einer Brennkraftmaschine
DE10040554A1 (de) Abgasreinigungsanlage mit Partikelfilter und Stickoxidspeicher sowie Betriebsverfahren hierfür
DE69913084T2 (de) Steuerverfahren zum Entfernen von Stickoxiden von einem Abgaskataslysator einer Brennkraftmaschine
EP2122135B1 (de) Verfahren zum entschwefeln von stickoxid-speicherkatalysatoren in der abgasanlage eines magermotors
EP1192343B1 (de) VERFAHREN ZUR INITIIERUNG UND ÜBERWACHUNG EINER ENTSCHWELFELUNG VON WENIGSTENS EINEM IN EINEM ABGASKANAL EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE ANGEORDNETEN NOx-SPEICHERKATALYSATOR
DE19915793A1 (de) Verfahren zur Desorption eines Stickoxidadsorbers einer Abgasreinigungsanlage
DE19959605A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur NOx- und/oder SOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators
DE102016210897B4 (de) Steuerung einer Stickoxidemission in Betriebsphasen hoher Last
EP1204815A1 (de) Verfahren zur regelung einer abgastemperatur einer magerbrennkraftmaschine während einer entschwefelung eines katalysators
DE10160704A1 (de) Verfahren zum Betrieb von Abgasreinigungsvorrichtungen
DE60116278T2 (de) Vorrichtung zur Reinigung des Abgases mit einem Stickoxidfallekatalysator
DE10125759A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Beladungszustandes eines NOchi-Speicherkatalysators
DE102016015082A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage eines Kraftwagens und Abgasanlage
DE102016203214A1 (de) Regeneration eines dualen Stickoxidspeicherkatalysator-Systems
DE102017201399A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102016209531A1 (de) Regeneration eines dualen Stickoxidspeicherkatalysator-Systems mit einem Abgasrückführungssystem
DE10036390A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators
DE10318213B4 (de) Regenerationsverfahren für einen Speicherkatalysator einer Brennkraftmaschine
DE102018218176A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine
DE102016221272A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection