DE69821171T2

DE69821171T2 - Verfahren zur Entfernung von Sulfat einer Stickoxidfalle

Info

Publication number: DE69821171T2
Application number: DE1998621171
Authority: DE
Inventors: Jeffrey S. Dearborn Hepburn; Garth M. Dearborn Meyer; Joseph R. Bloomfield Hills Asik
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2018-08-01
Also published as: EP1380732A2; DE69841081D1; EP0899430A3; EP1378645A2; US6199373B1; EP1380732A3; EP1378645A3; EP0899430B1; US5974788A; JP2005163794A; EP1380732B1; EP0899430A2; JPH11148399A; DE69821171D1

Description

Diese Erfindung betrifft die Abgasnachbehandlung, und spezieller ein Verfahren und einen Apparat um in einer NO_x-Falle angesammelte Verunreinigungen zu entfernen.
Magerverbrennungs-Motoren arbeiten gewöhnlich bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) ≥ 18, um eine verbesserte Kraftstoffersparnis zu erhalten. Ein gewöhnlicher Drei-Wege-Katalysator (TWC, Three Way Catalyst; Drei-Wege-Katalysator) ist jedoch ungefähr bei Stöchiometrie (A/F = 14,65) am effizientesten. Dementsprechend wurde vorgeschlagen eine NO_x-Falle stromabwärts des TWC anzuordnen, um während Betrieb mit magerem A/F NO_x zu speichern; und das NO_x nachfolgend zu N₂ und O₂ umzusetzen, indem man den Motor bei einem fetten A/F betreibt. Diese NO_x-Umwandlung tritt innerhalb eines optimalen Temperaturfensters von ungefähr 300°C bis 400°C auf. Die Falle ist bevorzugt unter der Karosserie angeordnet, so daß die Fallentemperatur während harschem Fahren mit weit geöffneter Drosselklappe (WOT) 800°C nicht übersteigt. Die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators sollte ungefähr 1000°C nicht übersteigen.
Arbeitet man mit Kraftstoff der Verunreinigungen wie etwa Schwefel enthält, so bewirkt eine Ansammlung der Verunreinigungen in der Falle eine Abnahme in der Menge an NO_x, welche die Falle absorbieren kann. Die Verunreinigungen müssen bei Temperaturen ≥ 675°C und mit einem A/F ≤ 14,65 (fett) „abgebrannt" oder desorbiert werden. Ein früheres Verfahren die Temperatur der Falle von ihrer gewöhnlichen Betriebstemperatur von ungefähr 300° bis 400°C auf eine Temperatur von mindestens 675°C zu erhöhen verwendet Sekundärluft-Einspritzung. Dieser Ansatz der SO_x-Spülung oder Entschwefelung von Verunreinigungen ist teuer.
Ein anderer Weg sich dem Problem zu nähern verwendet einen geteilten Abgaskrümmer, getrennte TWC's oder getrennte Abgasleitungen, wie in US-A-5,759,493 vorgeschlagen.
US-A-5,657,625 schlägt die Desulfatisierung einer NO_x-Falle vor, indem man gleichzeitig eine fette Mischung zu einem Satz oder einer Reihe von Zylindern liefert, während die verbleibenden Zylinder mit einer schwachen Mischung versorgt werden. Auf diese Weise reagieren in einem Satz von Zylindern erzeugte Oxidationsmittel in dem Abgassystem mit von dem anderen Satz von Zylindern erzeugten Reduktionsmitteln, um die Temperatur des Abgassystems zu steigern. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren des Motorbetriebs bereitgestellt, das eine Abfolge der folgenden Schritte umfaßt: Abschätzen der Menge einer Verunreinigung, die sich in einer im Abgasweg des Motors angeordneten NO_x-Falle angesammelt hat; Variieren des A/F-Verhältnisses der zu den Zylindern des Motors gelieferten Mischung, wenn die geschätzte Menge an Verunreinigung eine Schwellenmenge erreicht; um die Temperatur der Falle auf eine vorherbestimmte Temperatur anzuheben, die ausreicht um die NO_x-Falle von Verunreinigungen zu spülen; Spülen der Falle von der Verunreinigung, wenn diese vorherbestimmte Temperatur erreicht ist; und Beenden der Spülung dieser Falle, wenn ein vorherbestimmtes Spülkriterium erfüllt ist; dadurch gekennzeichnet daß der Schritt der Variation des A/F-Verhältnisses jener zu den Zylindern des Motors gelieferten Mischung es umfaßt alle Motorzylinder mit einer Mischung zu versorgen, die ein A/F-Verhältnis aufweist das über die Zeit zwischen einem fetten Wert und einem mageren Wert wechselt; wobei die Frequenz und die Amplitude der Abweichungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von seinem Mittelwert derart ist, um die NO_x -Falle auf diese vorherbestimmte Temperatur aufzuheizen.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Spülung von Verunreinigungen erreicht indem man die Amplitude des A/F bei einer richtig gewählten Amplitude und Frequenz moduliert, um einen in einer mageren NO_x-Falle – stromabwärts eines TWC positioniert – einen wesentlichen Temperaturanstieg zu schaffen. Als ein Ergebnis der Modulation des A/F-Verhältnisses treten in dem TWC Durchbrüche von O₂, HC und CO auf (d. h. unvollständige katalytische Umsetzung); und in der Falle tritt eine relativ vollständige katalytische Reaktion von O₂, HC und CO auf was die erforderliche Exotherme erzeugt.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefugten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 ein Blockdiagramm des Fallen-Entschwefelungsystems der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Graph der Bettmitten-Temperatur der NO_x-Falle gegen die A/F-Amplitude und gegen die A/F-Modulierungsperiode ist;
3 ein Graph ist, der die Bettmitten-Temperatur der NO_x-Falle gegen die A/F-Amplitude mit und ohne einen Drei-Wege-Katalysator im Abgasweg vergleicht;
4a und 4b ein Ablaufdiagramm des Fallen-Entschwefelungsverfahrens der vorliegenden Erfindung sind.
Unter Bezug auf die Zeichnungen, und anfänglich auf 1, wird ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfidnung gezeigt. Eine Kraftstoffpumpe 10 pumpt Kraftstoff aus einem Tank 12 durch eine Kraftstoffleitung 14 zu einem Satz von Einspritzungen 16, welche Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor 18 hinein einspritzen. Die Kraftstoffeinspritzungen 16 sind von herkömmlicher Konstruktion und positioniert um Kraftstoff in genauen Mengen in ihre zugehörigen Zylinder einzuspritzen, wie es durch einen elektronischen Motorregler 20 (EEC, Electronic Engine Controller; elektronischer Motorregler) bestimmt wird. Der Kraftstofftank 12 enthält flüssige Kraftstoffe, wie etwa Benzin, Methanol oder eine Kombination von Kraftstofftypen.
Ein Abgassystem 22, das eines oder mehrere Abgasrohre und einen bei 24 zu sehenden Abgasflansch umfaßt, transportiert durch die Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Motor erzeugtes Abgas zu einem herkömmlichen Drei-Wege-Katalysator 26. Der Katalysator 26 enthält Katalysatormaterial, welches das Abgas chemisch verändert, um ein katalysiertes Abgas zu erzeugen. Ein beheizter Abgas-Sauerstoffsensor 28 (HEGO, Heated Exhaust Gas Oxygens Sensor; beheizter Abgas-Sauerstoffsensor) detektiert den Sauerstoffgehalt des von dem Motor 18 erzeugten Abgases, und überträgt ein repräsentatives Signal über Leiter 30 zu der EEC 20. Eine NO_x-Falle 32 ist strömabwärts des Katalysators 26 angeordnet, um in jenem den Katalysator verlassenden Abgas enthaltenes Stickstoffmonoxid abzufangen. Ein HEGO-Sensor 34 delektiert den Sauerstoffgehalt des Abgases stromaufwärts der Falle 28, während ein HEGO-Sensor 36 den Sauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts der Falle 28 detektiert. Die Sensoren 34 und 36 übertragen Signale über entsprechende Leiter 38 und 40 zu der EEC 20. Die NO_x-Falle 32 enthält einen Temperatursensor 42, um die Bettmitten-Temperatur zu messen, welche über den Leiter 44 zu der EEC 20 geliefert wird.
Alternativ kann die Bettmitten-Temperatur unter Verwendung eines Computermodells abgeschätzt werden.
Noch andere Sensoren – allgemein bei 46 gezeigt – stellen über Leiter 50 zusätzliche Informationen über die Motorleistung zu der EEC 20 bereit, wie etwa Kurbelwellenstellung, Winkelgeschwindigkeit, Drosselstellung, Lufttemperatur usw. Die Information von diesen Sensoren wird durch EEC 20 verwendet um den Motorbetrieb zu regeln.
Ein an der Luftansaugung von Motor 18 positionierter Luftmassenstrom-Sensor 48 detektiert die in ein Ansaugsystem des Motors hinein angesaugte Menge an Luft und liefert ein Luftstrom-Signal über Leiter 52 zu der EEC 20. Das Luftstrom-Signal wird von EEC 20 verwendet um einen Wert zu berechnen, der für die in das Luft-Ansaugsystem hineinströmende Luftmasse bezeichnend ist.
Die EEC 20 umfaßt einen Mikrocomputer, der eine Zentrale Recheneinheit 54 (CPU, Central Processing Unit; zentrale Recheneinheit), einen Nur-Lese-Speicher 56 (ROM, Read Only Memory; Nur-Lese-Speicher) zur Speicherung von Regelprogrammen, einen Direktzugriffs- Speicher 58 (RAM, Random Access Memmory; Direktzugriffs-Speicher) zur vorübergehenden Datenspeicherung, welcher auch für Zähler und Zeitgeber benutzt werden kann, und einen Keep-Alive-Memory 60 (KAM) zur Speicherung erlernter Werte. Daten werden über allgemein bei 62 gezeigte I/O-Schnittstellen eingegeben und ausgegeben, und intern über einen allgemein bei 64 gezeigten, konventionellen Bus kommuniziert. Die EEC 20 überträgt ein Kraftstoffeinspritzungs-Signal über Signalleitung 64 zu den Einspritzungen 16. Das Kraftstoffeinspritzungs-Signal wird durch EEC 20 über die Zeit variiert, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten, das durch die EEC 20 bestimmt wird. Eine allgemein bei 66 gezeigte Anzeigelampe wird durch die EEC 20 geregelt, um eine Anzeige des Zustandes der NO_x-Falle 32 bereitzustellen, wie er durch Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren bestimmt wird. Das in ROM 58 gespeicherte Programm implementiert eine Luft/Kraftstoff-Strategie, wobei der Motor wegen der Kraftstoffersparnis unter bestimmten Drehzahl/Lastbedingungen des Motors in einem mageren Modus oder mit relativ hohem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) betrieben wird. Der TWC 26 arbeitet für gute Effizienz und Haltbarkeit bei Temperaturen zwischen 400 und 1000°C. Wenn der Kraftstoff Schwefel enthält neigt der Schwefel dazu sich in der Falle abzulagern, was ihre NO_x-Abfangeffizienz und die letzliche Umwandlung von NO_x zu unschädlichem Stickstoff und Sauerstoff innerhalb der Falle vermindert. Um die Falle von Schwefel zu spülen muß die Falle auf ungefähr 650°C aufgeheizt werden. Die Spüloperation benötigt typischerweise 3 bis 10 Minuten bei dieser Temperatur. Während des mageren Modus akkumulieren sich NO_x und SO_x in der NO_x-Falle. Nach einer im Wesentlichen gesamten Sorption der Falle 32 wird die Spüloperation ausgeführt. Nachdem die Spülung abgeschlossen ist kehrt die EEC gewöhnlich zu dem mageren Betriebsmodus zurück.
Durch Modulation der zu den Motorzylindern gelieferten Luft/Kraftstoff-Mischung – durch Manipulation der Kraftstoff-Einspritzmengen – wird in der Falle 16 eine Exotherme von ausreichendem Temperaturanstieg geschaffen.
Tabelle 1 zeigt ein Beispiel eines typischen Kraftstoff-Einspritzmusters. Für dieses Muster werden alle Zylinder für zehn Ereignisse mager (L) betrieben, und alle Zylinder werden für 10 Ereignisse fett (R) betrieben. Die resultierende Modulationsperiode ist gleich 20 Motorereignissen, Die Periode kann als eine feststehende Anzahl von Ereignissen oder eine feststehende Zeit τ gewählt werden. Für den letzteren Fall variiert die Anzahl von Motorereignissen mit der Motordrehzahl (U/min). Typische Perioden können von zwei Motorereignissen bis zu mehreren Sekunden variieren. Die Motorereignisse werden mit P für Arbeitshub, E für Ausstoßhub, I für Ansaughup und C für Verdichtungshub bezeichnet. Die Motorereignisse sind mit TDC (Top Dead Center, Oberer Totpunkt) von Zylinder Nummer 1 in Beziehung gesetzt. Die Zündfolge der Motorzylinder ist 1342.
2 und 3 demonstrieren das Erreichen von Mitteltemperaturen nahe 700°C innerhalb einer mageren NO_x-Falle durch die Anwendung der A/F-Modulationstechnik. Diese Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Labor-Pulsflammen-Brenners erhalten, wo das Eingangsgas zu der NO_x-Falle auf 350°C vorgeheizt und geregelt war. In beiden Fällen wurde die A/F-Amplitude zwischen 0 und entweder 4 oder 5 A/F-Einheiten variiert. Ist zum Beispiel ein mittleres A/F von 14,5 gegeben (d. h. Stöchiometrie), so resultiert eine A/F-Amplitude von 4 Einheiten in einer Modulation zwischen einem mageren A/F von 18,5 und einen fetten A/F von 10,5. 2 veranschaulicht den Effekt von A/F-Amplitude und -Frequenz auf den exothermen Temperaturanstieg für eine NO_x-Falle ohne stromaufwärts der Falle angeordneten TWC. Die höchste Rate des exothermen Temperaturanstiegs wurde mit einer Modulationsperiode von 1 Sekunde erhalten (τ = 1,0). Für eine feststehende A/F-Modulationsperiode von 1 Sekunde vergleicht 3 die Fälle, in denen sich kein TWC stromaufwärts der NO_x-Falle befindet (Graph A), mit dem Fall in dem ein TWC und eine NO_x -Falle in Reihe angeordnet sind (Graph B). Ohne einen oberstromigen TWC wird eine NO_x -Bettmitten-Temperatur von ungefähr 650°C für eine A/F-Modulationsamplitude von 2 erhalten. Mit einem stromaufwärts der NO_x-Falle positionierten TWC wurde eine A/F-Modulationsamplitude von 4,5 benötigt, um die Temperatur der NO_x-Falle auf die Desox-Temperatur (Entschwefelungstemperatur) von 650°C zu erhöhen. Mit dem stromaufwärts der NO_x-Falle positionierten TWC werden größere A/F-Amplituden benötigt, um die Sauerstoff-Speicherkapazität des TWC zu überschreiten und somit mageres und fettes Durchbrechen in die NO_x-Falle hinein zu schaffen. Durch wohlüberlegte Auswahl der A/F-Amplitude und -Frequenz kann ein Teil des exothermen Temperaturanstiegs direkt in der NO_x-Falle stattfinden, antatt vollständig in dem oberstromigen TWC. Obwohl oben symmetrische Modulation besprochen wurde, kann asymmetrische Modulation – in welcher die Halbperioden der mageren und fetten Modulationsereignisse unterschiedlich sind – in der Erzeugung der Exotherme benutzt werden.
Die Systemkonstruktion erzwingt Durchbruch von HC, CO UND O₂ in dem TWC. Dies erlaubt daß chemische Energie von dem Ausgang des TWC durch die Abgasleitung zu der Falle transportiert wird. Das Konstruktionsziel für die Falle ist es, chemische Reaktionen von HC, CO und O₂ zu fördern, welche in der Falle eine Exotherme schaffen und ihre Temperatur erhöhen. Bevorzugt ist ein Durchbrechen in der Falle minimiert. Die Systemkonstruktion erfüllt die folgenden Bedingungen: Die Kombination von Motor-Luftmassenstrom und A/F-Modulation sättigt die Sauerstoff-Speicherkapazität des TWC und sättigt die Sauerstoff-Speicherkapazität der Falle ungefähr. Die Rate, mit welcher die O₂-Speicherstellen des TWC und der Falle sich mit O₂ auffüllen, ist proportional dem Produkt von Motor-Luftmassenstrom und der O₂-Konzentration. Für mageres A/F ist die O₂-Konzentration proportional dem Unterschied zwischen dem A/F-Verhältnis des Abgases und dem stöchiometrischen A/F (typischerweise 14,5).
Die Modulationsperiode τ des A/F-Verhältnisses kann bezüglich der Zeit, die notwendig ist um die O₂-Speicherstellen in dem TWC aufzufüllen, als groß gewählt werden; und bezüglich der Zeit, die notwendig ist um die O₂-Speicherstellen in der Falle aufzufüllen, als klein. Die Füllzeit ist umgekehrt proportional zum Motor-Luftmassenstrom und der O₂-Konzentration. Die letztere ist proportional der Modulationsspanne des A/F-Verhältnisses.
Die Sauerstoff-Speicherkapazität des TWC und der Falle kann durch wohlbekannte Verfahren variiert werden. Die Konzentration an Cer in dem Washcoat kann geändert und die physikalische Größe des TWC und der Falle kann verändert werden. Beide Parameter zu steigern neigt dazu die Sauerstoffspeicherung zu steigern. Die Sauerstoff-Speicherkapazität der Falle (C2) ist wesentlich höher als die Sauerstoff-Speicherkapazität des TWC (C1). C1 wird minimiert, so daß das meiste der Exotherme in der Falle statt in dem TWC auftritt.
Während des Entschwefelungsprozesses werden das A/F-Verhältnis und die Vorzündung geregelt. Die Spanne des A/F-Verhältnisses bestimmt, wie besprochen, die Exotherme in der Falle. Die Vorzündung wird jedoch bevorzugt geregelt, um Leistungsanstiege oder -abfälle während der Entschwefelung zu vermeiden. Während des mageren A/F-Entschwefelungs-Ergeignisses ist die Vorzündung auf MBT angepaßt. Während des fetten Entschwefelungs-Ereignisses wird die Vorzündung verzögert. Der Entschwefelungsprozeß wird mit magerer Modulation gestartet, um Sauerstoff in der Falle zu speichern. Nachdem die Sauerstoff-Speicherkapazität der Falle erreicht ist, wird das A/F auf fett geschaltet. Während der fetten Hälfte des Ereignisses wird in der Falle eine katalytische Exotherme erzeugt, was ihre Temperatur steigert. Nachdem die Temperatur die gewünschte Temperatur erreicht hat, zum Beispiel 650°C, und für eine vorgeschriebene Zeit bei der gewünsschten Temperatur verbleibt, während welcher das A/F fett vorbelastet ist, wird das Entschwefelungsereignis abgebrochen.
Unter Bezug auf 4 ist nun ein Ablaufdiagramm des Entschwefelungsprozesses gezeigt. Wenn die Desox-Eintrittsbedingungen wie durch Block 70 beschrieben verlassen werden, so werden ein fetter Merker RFLG und Zeitgeber DESOXTMR und TOTTMR zurückgesetzt, und das A/F wird wie in Initialisierungsblock 72 gezeigt auf Stöchiometrie gesetzt. Desox-Eintrittsbedingungen können auf dem Unterschied zwischen Schaltzeiten mager zu fett der stromaufwärts und stromabwärts liegenden HEGO-Sensoren basiert sein, wie es in US-A-5,771,685 beschrieben ist. Andere wohlbekannte Kriterien für die Abschätzung, wann die Falle von SO_x gespült werden muß, können ebenfalls benutzt werden. Bei Block 74 wird die Fallentemperatur LNTTMP mit einer vorherbestimmten, gewünschten Desox-Temperatur DESOXTMP von zum Beispiel 650°C verglichen. LNTTMP kann von einem Thermoelement erhalten oder modelliert werden. Nach dem Vergleichsschritt bei Block 74 wird die Amplitude und Frequenz der A/F-Modulation bei Block 76 basierend auf Motordrehzahl und -last und LNTTMP als Eingabe von Block 78 bestimmt. Die Motordrehzahl und -last sind die Steuerungskomponenten, die in der Bestimmung der Modulation des notwendigen A/F verwendet werden, um bei der gewünschten Exotherme anzulangen. Die Fallentemperatur stellt eine Rückführungskomponente bereit, die dann benutzt wird den Wert der aus Drehzahl und Last bestimmten Amplitude und Frequenz zu trimmen. Bei Block 80 wird die gewünschte Zündungseinstellung, um das Motordrehmoment für die entsprechenden mageren und fetten Modulationsperioden abzugleichen, aus zuvor erhaltenen experimentiellen Daten erhalten, die in Nachschlagetabellen gespeichert sind. Bei Block 82 wird die benötigte Anzahl fetter Zylinderereignisse (NRCER) und magerer Zylinderereignisse (NLCER) auf Grundlage der Frequenz der A/F-Modulation und der Motordrehzahl bestimmt. Die bei Block 82 bestimmte Anzahl benötigter Ereignisse wird angepaßt um eine gewünschtes A/F von ungefähr Stöchiometrie zu erzielen, wie es durch die von Block 84 bereitgestellte hintere EGO-Signaleingabe angezeigt wird. Wenn die Fallentemperatur unterhalb der gewünschten Desox-Temperatur DESOXTMP liegt, wie bei Block 86 bestimmt, so wird der fette Merker RFLG bei Block 90 geprüft. Das erste mal durch diese DESOX-Schleife wird der Merker bei Block 72 zurückgesetzt, und dementsprechend wird, wie bei Block 92 angezeigt, ein mageres A/F auf alle Zylinder angewandt. Die Zündungseinstellung wird bei Block 94 auf den bei Block 80 bestimmten Wert gesetzt, und ein Zähler (NLCE) wird bei Block 94 stufenweise erhöht, um die Anzahl magerer Zylinderereignisse aufzuzeichnen die aufgetreten sind. Diese Anzahl wird bei Block 98 mit der Anzahl der benötigten mageren Zylinderereignisse (NLCER) verglichen, wie in Block 82 bestimmt. Werden die Ereignisse als gleich oder größer als die benötigte Anzahl gezählt, so wird der fette Merker RFLG gesetzt, und der Zähler (NLCE) wird bei Block 100 zurückgesetzt. Bis dies auftritt werden RFLG und ein Zähler (NRCE) zum Zählen der Anzahl an fetten Zylinderereignissen mit jedem mageren Zylinderereignis bei Block 102 zurückgesetzt. Wenn der fette Merker RFLG bei Block 100 gesetzt ist, wird beim nächsten Durchgang durch die Schleife eine fette A/F-Mischung zu allen Zylindern geliefert werden, wie es bei Block 104 angezeigt ist. Der Wert der fetten Zündungseinstellung wird bei Block 106 gesetzt, und der Zähler NRCE wird bei Block 108 stufenweise erhöht und bei Block 110 mit der Anzahl benötigter Zylinderereignisse (NRCER) verglichen. Der fette Merker wird bei Block 112 gesetzt, bis die Anzahl von Zylinderereignissen gleich oder größer als die benötigte Anzahl ist. Zu dieser Zeit werden der Merker RFLG und der Zähler NRCE bei Block 102 zurückgesetzt. Somit wird die Amplitude des A/F moduliert, um die Temperatur der Falle auf die gewünschte SO_x-Spültemperatur DESOXTMP zu steigern, wenn Eintrittsbedingungen in den Spülmodus erfüllt sind. Wenn die Fallentemperatur wie bei Block 86 bestimmt gleich oder höher als DESOXTMP ist, so wird das A/F wie in Block 88 angezeigt zur fetten Seite hin vorbelastet. Diese Vorbelastung kann erzielt werden indem man die Anzahl fetter Zylinderereignisse relativ zu der Anzahl magerer Zylinderereignisse erhöht, oder sonstwie über jede Modulationsperiode hinweg eine relativ fette Mischung zu dem Motor liefert, um dadurch die Falle zu spülen. Diese relativ fette A/F-Mischung wird für ein Zeitintervall DESOXTIM geliefert. Ein Zeitgeber DESOXTMR wird bei Block 114 bei jedem Durchgang durch die Schleife stufenweise erhöht, während die Fallentemperatur – wie bei Block 74 bestimmt und mit DESOXTIM bei Block 118 verglichen – gleich oder größer als DESOXTMP ist. Wenn die Fallentemperatur für ein Zeitintervall DESOXTIM gleich oder größer als DESOXTIM war, so wird das Programmm bei 120 verlassen.
Bei Block 122 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen ob die Eintrittsbedingungen noch immer bestehen. Wenn nicht wird das Programm vor Ablauf von DESOXTIM verlassen. Ist dies der Fall, so wird ein Zeitgeber TOTTMR bei jedem Durchgang durch die Schleife hindurch bei Block 124 stufenweise erhöht, und mit der festgelegten Maximalzeit MAXTIM bei Block 126 verglichen. Wenn MAXTIM abgelaufen ist wird eine Beschädigung der Falle angenommen, und bei Block 128 wird ein diagnostischer Code gesetzt und das Programm wird verlassen. Die Anzeigeleuchte 66 (1) wird beleuchtet, um eine Anzeige bereitzustellen daß der Schadenscode gesetzt wurde.
Somit ist eine Regelsystem-Konstruktion beschrieben, in der Modulation der zu den Motorzylindern gelieferten A/F-Mischung bereitgestellt wird, um in einer stromabwärts eines herkömmlichen TWC angeordneten mageren NO_x-Falle bedeutende Exothermen zu erzeugen, wodurch man die Temperatur der Falle steigert und eine Spülung von SO_x aus der Falle zuläßt.

Claims

Ein Verfahren des Motorbetriebs, das eine Abfolge der folgenden Schritte umfaßt: Abschätzen der Menge einer Verunreinigung, die sich in einer im Abgasweg des Motors (18) angeordneten NO_x-Falle (32) angesammelt hat; Variieren des A/F-Verhältnisses (Luft/Kraftstoff Verhältnis) der zu den Zylindern des Motors (18) gelieferten Mischung, wenn die geschätzte Menge an Verunreinigung eine Schwellenmenge erreicht; um die Temperatur der Falle auf eine vorherbestimmte Temperatur anzuheben, die ausreicht um die NO_x-Falle von Verunreinigungen zu spülen; Spülen der Falle (32) von der Verunreinigung, wenn diese vorherbestimmte Temperatur erreicht ist; und Beenden der Spülung dieser Falle (32), wenn ein vorherbestimmtes Spülkriterium erfüllt ist; dadurch gekennzeichnet daß der Schritt der Variation des A/F-Verhältnisses jener zu den Zylindern des Motors gelieferten Mischung beinhaltet alle Motorzylinder mit einer Mischung zu versorgen, die ein A/F-Verhältnis aufweist das über die Zeit zwischen einem fetten Wert und einem mageren Wert wechselt; wobei die Frequenz und die Amplitude der Abweichungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von seinem Mittelwert derart ist, um die NO_x-Falle auf diese vorherbestimmte Temperatur aufzuheizen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem dieser Schritt der Variation des A/F-Verhältnisses der Mischung umfaßt: Bereitstellen einer mageren A/F-Mischung zu allen Zylindern dieses Motors, um Sauerstoff in dieser Falle zu speichern; und Bereistellen einer fetten A/F-Mischung zu allen Zylindern dieses Motors, um in dieser Falle eine katalytische Exotherme zu erzeugen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, in dem die Anzahl magerer oder fetter Zylinderereignisse ungefähr gleich ist, bis diese vorherbestimmte Temperatur erreicht ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem der Schritt des Spülens durch Variation des A/F-Verhältnisses der Mishung erreicht wird, indem man für eine Anzahl von mageren Zylinderereignissen eine magere A/F-Mischung zu allen Zylinder dieses Motors liefert, gefolgt davon für eine Anzahl von fetten Zylinderereignissen eine fette A/F-Mischung zu allen Zylindern dieses Motors zu liefern; wobei die Anzahl fetter Zylinderereignisse größer ist als die Anzahl magerer Zylinderereignisse.
Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem der Motor einen im Abgasweg dieses Motors stromaufwärts dieser NO_x-Falle angeordneten Drei-Wege-Katalysator umfaßt, und in dem die Frequenz und die Amplitude der Abweichung des A/F-Verhältnisses von seinem Mittelwert derart ist, daß in diesem Katalysator eine nur unvollständige katalytische Umsetzung erfolgt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, in dem in dieser Falle eine katalytische Umsetzung erfolgt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 6, in dem die Sauerstoff-Speicherkapazität der Falle wesentlich größer ist als die Sauerstoff-Speicherkapazitat des Drei-Wege-Katalysators, so daß das meiste der Exotherme in der Falle statt in dem Drei-Wege-Katalysator auftritt.
Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem dieses Spülkriterium der Ablauf eines vorherbestimmten Zeitintervalls ist, während welchem die Temperatur dieser Falle gleich oder höher als diese vorherbestimmte Temperatur ist, und eine fette A/F-Mischung zu diesem Motor geliefert wird.
Ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das den weiteren Schritt umfaßt einen Fallen-Schadenscode zu setzen, wenn die Zeit, die zum Erreichen dieser vorherbestimmten Temperatur benötigt wird, ein vorherbestimmtes, maximales Zeitintervall übersteigt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem diese Amplitude und Frequenz der Abweichungen vom A/F-Verhältnis der zu den Motorzylindern gelieferten Mischung als Funktion von Motordrehzahl und -last variiert wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 10, in dem die Amplitude und Frequenz der Abweichungen des A/F-Verhältnisses der zu den Motorzylindern gelieferten Mischung als eine Funktion der Fallentemperatur getrimmt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 10, in dem die Motor-Zündungseinstellung während der mageren und fetten Teile der Modulierungsperiode angepaßt wird, um ein Ungleichgewicht des Motordrehmoments zu vermeiden.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem das durchschnittliche A/F-Verhältnis der Mischung- während des Schrittes der Variation des A/F-Verhältnisses der Mischung – ungefähr stöchiometrisch ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem diese Verunreinigung SO_x umfaßt.