EP1227234B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines im Abgasweg eines Verbrennungsmotors angeordneten NOx-Sensors - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for Operating an exhaust gas sensor and in particular a Method and device for operating NOx sensors, arranged in the exhaust path of an internal combustion engine are.
- NOx catalysts are used to filter the high nitrogen oxide content of internal combustion engines with a lean air / fuel mixture.
- the so-called air ratio ⁇ provides the specification of the air / fuel ratio.
- NOx storage catalysts are known, which are operated alternately in two modes of operation.
- the so-called sorption phase NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine is stored by the NOx storage catalyst under oxidizing exhaust gas conditions, ie in the lean operation of the engine.
- a regeneration phase or desorption phase is initiated at certain times, in which the air ratio of the air / fuel mixture supplied to the engine and thus the air ratio of the exhaust gas leaving the engine for a short time to less than 1 lowered becomes. This is also referred to as enrichment of the air / fuel mixture or the exhaust gas.
- reducing conditions exist in the exhaust gas before entering the storage catalytic converter. Under the reducing conditions during the retting phase, the stored nitrogen oxides are then released.
- NOx-sensitive sensor or sensor in the exhaust path arranged.
- the output of this sensor is then to Loading rate determination of the catalyst and for determining the Start and end of the regeneration phase used.
- NOx sensors show, however, when new a satisfactory measurement accuracy, but they are not resistant to aging.
- the NOx sensor in the exhaust path changes its Measuring characteristic due to contamination by various pollutants or deposits of Combustion residues.
- the shifts Zero point of the measurement curve during aging considerably.
- a realistic shift of 10% corresponds approximately a content of more than 50 ppm NOx.
- the changes Slope of the trace is for a series use of NOx sensors very important because in an arrangement after the catalyst predominantly small NOx concentrations have to be measured ( ⁇ 50 ppm). A slight inaccuracy of the measured values leads consequently a large measurement uncertainty.
- a device for determining is also provided the NOx content in the exhaust path of an internal combustion engine provided with a NOx sensor of which the NOx content in Exhaust path is detected and an associated NOx sensor signal value is generated, and with a control device that with the NOx sensor is connected, wherein the control device so is formed that of her a predetermined operating condition the internal combustion engine with known NOx content in the exhaust gas is adjustable, with at least one NOx sensor signal value at the predetermined engine operating condition of Internal combustion engine is supplied from the NOx sensor that of her the at least one supplied NOx sensor signal value with a signal value corresponding to the known NOx content comparable and the difference between the measured NOx content and the known NOx content is determined that of you from the at least one determined difference Correction value can be determined, and that of her from the NOx sensor received NOx sensor signal values under determination of respective NOx content signal values corresponding to the respective NOx contents in the exhaust gas, by means of the correction value are correctable.
- the slope is logarithmic NOx sensor values approach zero and forms a maximum Limit.
- the method can therefore preferably also in maximum limit of the NOx measurement curve are completed, i. in certain engine operating conditions at certain locations of the Exhaust system where an extremely high NOx concentration occurs.
- the Correction value used to correct the NOx sensor measured signal values is used, from a plurality of Differences between the measured NOx content and a calculated corresponding known NOx content, the Differences in each case at different operating points of the Internal combustion engine can be determined.
- the arrangement of the NOx sensor before the pre-catalyst is suitable, for the above engine operating conditions 1, 3, 4 and 7 to 9.
- the arrangement of the NOx sensor in front of the NOx storage catalyst, in particular between pre-catalyst and NOx storage catalyst, is suitable for the above engine operating conditions 1 to 5 and 7 to 9.
- the arrangement of the NOx sensor after the NOx storage catalyst is suitable for all the above engine operating conditions 1 to 9.
- the NOx curve can be measured at certain intervals and upon occurrence of the appropriate particular ones described above Engine operating conditions via the engine control or Calibrated computer device and adjusted with it.
- the internal combustion engine 1 can be either a gasoline or a Diesel engine, and it gives up its engine operating condition at least one sensor to the engine control or Computer unit 5 on.
- a NOx sensor 4A, 4B, 4C may be at the location between the engine 1 and the Pre-catalyst 2 or at the location between the pre-catalyst 2 and the NOx storage catalyst 3 or at the place after NOx storage catalyst (3) be positioned. But it can Also, multiple NOx sensors 4A-4C are positioned at multiple locations be.
- the NOx sensor 4 outputs its measured value to the Motor control or computer unit 5 on.
- the air mass sensor 6 is used for motor control.
- the internal combustion engine 1 is controlled by the engine control 5 in FIG Dependence of the driving commands of the vehicle operator and in Dependence of the required engine operating conditions of the or NOx catalyst 3 controlled and regulated.
- the NOx storage catalyst 3 stores the NOx emissions through adsorption in a storage phase and reduces this in the Regeneration phase, so that the NOx emissions are minimized become.
- the NOx sensor 4C after the NOx storage catalyst 3 shows when exceeding a NOx sensor limit of the Engine control 5 that the storage phase of the NOx catalyst 3 finished and this is so saturated.
- the Engine controller 5 has stored a NOx trace. she controls the calibration of the NOx sensor 4 described above Method.
- the engine controller 5 represents a control device which to determine a NOx trace of known NOx levels Has stored operating conditions, which NOx curve of the fully functional NOx sensors at these particular Operating conditions would have to capture. To worsen the To compensate for the function of the NOx sensor, controls the Motor control 5 in the manner described above the engine a predetermined operating state, for which they the NOx graph and compares one from the NOx sensor actual NOx measured value in this operating state or more detected NOx readings with the pre-stored NOx values. From the difference between actually recorded NOx readings and the pre-stored Values, the engine controller 5 determines a correction value for Correction of the NOx levels detected by the NOx sensor. This Correction value is used to equalize the measured values of the NOx sensor used until a new correction value after described procedure is determined. A determination a respective correction value is preferably at intervals from xx sec (insert preferred period).
- the previously known NOx sensors can thus be used in series production. There is no additional cost to increase the quality of the aging stability of the NOx sensors.
- the use of NOx sensors provides the benefits of fuel reduction and meeting stringent emission limits.
- the method and the device require no additional space and thus no significant additional weight.
- the invention requires little additional cost, since all the essential components for the control of the NOx catalyst and the diagnosis already exist.
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Description
Im Stand der Technik sind NOx-Speicher-Katalysatoren bekannt, die abwechselnd in zwei Betriebsmodi betrieben werden. In einem ersten Betriebsmodus, der sog. Sorptionsphase wird von dem NOx-Speicher-Katalysator im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenes NOx unter oxidierenden Abgasbedingungen, d.h. im Magerbetrieb des Motors, gespeichert. Da die Speicherkapazität eines Speicherkatalysators jedoch begrenzt ist, wird zu bestimmten Zeiten eine Regenerationsphase oder Desorptionsphase eingeleitet, in der die Luftzahl des dem Motor zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches und damit auch die Luftzahl des den Motor verlassenden Abgases für kurze Zeit auf Werte unter 1 abgesenkt wird. Dies wird auch als Anfettung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches oder des Abgases bezeichnet. Während dieser kurzen Betriebsphase liegen im Abgas vor Eintritt in den Speicherkatalysator reduzierende Bedingungen vor. Unter den reduzierenden Bedingungen während der Anfettungsphase werden die gespeicherten Stickoxide dann freigesetzt.
- Einstellen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors mit bekanntem NOx-Gehalt im Abgas;
- Erfassen mindestens eines NOx-Sensor-Signalwertes bei dem bestimmten Motorbetriebszustand des Verbrennungsmotors;
- Vergleichen des mindestens einen mit dem NOx-Sensor gemessenen Signalwertes mit einem den bekannten NOx-Gehalt entsprechenden Signalwertes bei dem jeweiligen bekannten NOx-Gehalt;
- Ermitteln der Differenz zwischen dem gemessenen NOx-Gehalt und dem bekannten NOx-Gehalt;
- Bestimmen eines Korrekturwertes aus der mindestens einen ermittelten Differenz; und
- Korrigieren der von dem NOx-Sensor gemessenen Signalwerte um den Korrekturwert.
- Fig. 1 eine schematische Darstellung mit den erforderlichen Komponenten und den Verbindungen für ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eichen eines NOx-Sensors.
Der Einsatz von NOx-Sensoren lässt die Vorteile der Kraftstoffreduzierung und die Erfüllung scharfer Emissionsgrenzwerte realisieren. Das Verfahren und die Vorrichtung erfordern keinen zusätzlichen Bauraum und damit kein wesentliches Mehrgewicht. Darüber hinaus erfordert die Erfindung nur geringe zusätzliche Kosten, da alle wesentlichen Bauteile für die Regelung des NOx-Katalysators und die Diagnose schon vorhanden sind.
Claims (10)
- Verfahren zum Abgleichen von Messwerten eines im Abgasweg eines Verbrennungsmotors (1) angeordneten NOx-Senors (4A, 4B, 4C) auf die zu einem früheren Zeitpunkt von dem NOx-Sensor bezüglich desselben NOx-Gehalts ausgegebenen Signalwerte mit folgenden Verfahrensschritten:Einstellen eines vorbestimmten Betriebszustands des Verbrennungsmotors mit bekanntem NOx-Gehalt im Abgas;Erfassen mindestens eines NOx-Sensor-Signalwertes bei dem vorbestimmten Motorbetriebszustand des Verbrennungsmotors;Vergleichen des mindestens einen mit dem NOx-Sensor gemessenen Signalwertes mit einem dem bekannten NOx-Gehalt entsprechenden Signalwert und Ermitteln der Differenz zwischen dem gemessenen NOx-Gehalt und dem bekannten NOx-Gehalt;Bestimmen eines Korrekturwertes aus der mindestens einen ermittelten Differenz; undKorrigieren der von dem NOx-Sensor gemessenen Signalwerte um den Korrekturwert,
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Motorbetriebszustand der Betrieb mit einer Luftzahl λ=1,1 ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Motorbetriebszustand eine klopfende Verbrennung ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Motorbetriebszustand die Abstellphase des Verbrennungsmotors mit letzten fett-betriebenen Verbrennungen ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der NOx-Sensor vor einem Vor-Katalysator und/oder vor einem NOx-Speicher-Katalysator angeordnet ist.
- Vorrichtung zum Ermitteln des NOx-Gehalts im Abgasweg eines Verbrennungsmotors (1), mit einem NOx-Sensor (4A, 4B, 4C), von dem der NOx-Gehalt im Abgasweg erfaßt wird und ein zugehöriger NOx-Sensor-Signalwert generiert wird, und mit einer Steuervorrichtung (5), die mit dem NOx-Sensor verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass von ihr ein vorbestimmter Betriebszustand des Verbrennungsmotors mit bekanntem NOx-Gehalt im Abgas einstellbar ist, wobei ihr mindestens ein NOx-Sensor-Signalwert bei dem vorbestimmten Motorbetriebszustand des Verbrennungsmotors von dem NOx-Sensor zugeführt wird, dass von ihr der mindestens eine zugeführte NOx-Sensor-Signalwert mit einem dem bekannten NOx-Gehalt entsprechenden Signalwert vergleichbar und die Differenz zwischen dem gemessenen NOx-Gehalt und dem bekannten NOx-Gehalt ermittelbar ist, dass von ihr aus der mindestens einen ermittelten Differenz ein Korrekturwert ermittelbar ist, und dass von ihr die vom NOx-Sensor erhaltenen NOx-Sensor-Signalwerte unter Ermittlung von jeweiligen NOx-Gehalt-Signalwerten, die den jeweiligen NOx-Gehalten im Abgas entsprechen, mittels des Korrekturwerts korrigierbar sind,
wobei die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass von ihr ein Motorbetriebszustand mit sehr hohem NOx-Gehalt im Abgas als vorbestimmter Motorbetriebszustand eingestellt wird, bei dem die Steigung des logarithmischen NOx-Gehaltwerts gegen den Grenzwert Null geht, d.h. der NOx-Sensorin Sättigung betrieben wird. - Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass von ihr der Motorbetrieb mit einer Luftzahl λ=1,1 als vorbestimmter Motorbetriebszustand eingestellt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass von ihr ein Motorbetrieb mit klopfender Verbrennung als vorbestimmter Motorbetriebszustand eingestellt wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass von ihr die Abstellphase des Verbrennungsmotors mit letzten fett-betriebenen Verbrennungen als vorbestimmter Motorbetriebszustand eingestellt wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der NOx-Sensor vor einem Vor-Katalysator und/oder vor einem NOx-Speicher-Katalysator angeordnet ist.
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