WO2001044630A2 - VERFAHREN ZUR ENTSCHWEFELUNG EINES IN EINEM ABGASKANAL EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE ANGEORDNETEN NOx-SPEICHERKATALYSATORS - Google Patents

VERFAHREN ZUR ENTSCHWEFELUNG EINES IN EINEM ABGASKANAL EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE ANGEORDNETEN NOx-SPEICHERKATALYSATORS Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for desulfurizing a NO x storage catalytic converter arranged in an exhaust gas duct of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is preferably operated in a lean mode, in which the lambda value is greater than 1, that is to say there is an excess of oxygen with respect to the amount of fuel in the air / fuel mixture.
  • environmentally harmful exhaust gas components such as carbon monoxide CO and incompletely burned hydrocarbons HC, are produced in a relatively small proportion and can be completely converted into less environmentally relevant compounds thanks to the excess of oxygen.
  • the nitrogen oxides NO x which are relatively strong in lean mode, cannot be completely reduced and are stored as nitrates in the NO x storage catalytic converter.
  • Regeneration of the NO x absorber takes place at regular intervals, in which the internal combustion engine is operated in a rich mode with ⁇ ⁇ 1, and the reducing agents CO, HC and H2 are formed to a sufficient extent so that the stored nitrogen oxides can be converted quantitatively to nitrogen ,
  • the release of the nitrogen oxides from the NO x storage catalytic converter is supported in the rich mode by elevated temperatures on the catalytic converter.
  • the desulfurization is preferably not carried out in constant rich operation of the internal combustion engine with a rich lambda value, but with alternating exposure of the NO x storage catalyst to rich and lean exhaust gas.
  • the release of toxic and unpleasant-smelling hydrogen sulfide H2S the formation of which is kinetically inhibited compared to the desired sulfur dioxide formation SO2, can be suppressed almost completely
  • Detection of a desulfurization requirement is detected on the basis of a decreasing NO x storage activity or a NO x breakthrough in the lean exhaust gas, for example by means of NO x sensors.
  • a dip in the NO x storage activity is detected by the measured NO x throughput with a measured or modeled NO x throughput character of a regenerated NO x storage catalytic converter.
  • the success of a desulfurization process can only be detected on the basis of NO x concentrations upstream and downstream of the catalytic converter, by only detecting a recovery of the NO x activity.
  • a conclusion is drawn about a remaining amount of sulfur, by the measured NO x throughput is compared with the state of a regenerated NO x storage catalyst.
  • the disadvantage of this method is that no progress monitoring is possible during the desulfurization itself, but its success can only be assessed after the desulfurization has been completed.
  • the NO x storage catalyst first has to be cooled back to the working temperature of about 200 ° C to 500 ° C and, if the desulfurization is unsuccessful, it may have to be re-heated to the desulfurization temperature of over 600 ° C, this method is associated with increased fuel consumption Excessively long desulfurization processes can cause thermal damage to the NO x storage catalyst
  • the invention has for its object to provide a method for desulfurization of a NO x arranged in an exhaust gas duct of an internal combustion engine.
  • the formation of h ⁇ S is to be suppressed and, on the other hand, the desulfurization time is to be coordinated with the actual loading state of the NO x storage catalytic converter, so that fuel consumption is kept low and excessive thermal damage to the NO x storage catalytic converter can be avoided.
  • this object is achieved by a method for desulfurization with the features mentioned in independent claims 1 and 9. It was found that due to the decreasing amount of stored sulfates in the course of desulfurization, increasingly smaller amounts of reducing agent are consumed during the rich operating phases. In connection with this, shorter and shorter intervals are observed, in which a significant sulfate reduction takes place. According to the invention, this makes it possible to monitor the progress of the desulfurization on the basis of a course of a size of intervals during the desulfurization process, the interval lasting from the beginning of a rich operating phase to falling below a predeterminable lambda threshold value downstream of the NO x storage catalytic converter.
  • the threshold value is chosen to be less than 1 and greater than a predetermined lambda value upstream of the NO x storage catalytic converter.
  • n-th interval a previous (n-i) -th interval, where i means an integer positive number. If the difference falls below a predeterminable difference limit value at least once, the desulfurization is ended. It is particularly preferred here to calculate a difference between the nth interval and an immediately preceding (n-1) th interval.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the size of an interval corresponds to its length in time. An nth interval can thus be recorded by measuring the start and end of the time.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that an exhaust gas mass which is passed through the NO x storage catalytic converter for the duration of an interval determines the size of the interval. This can be determined, for example, by means of an air mass meter known per se. According to a further preferred embodiment, an even higher accuracy can be achieved in that the size of an interval is determined on the basis of a mass of reducing agent which has passed through the NO x catalyst during the duration of the interval. The mass of reducing agent passed through can be calculated in a known manner from the measured mass of exhaust gas passed through and the lambda value present in front of the NO x storage catalytic converter.
  • the progress of the desulfurization process can also be monitored on the basis of a time profile of a lambda probe voltage downstream of the NO x storage catalytic converter, which is determined after a predeterminable interval after the start of an n-th rich operating phase, since using conventional step response lambda probes and constant rich operating phases, the lambda probe voltage measured behind the NO x storage catalytic converter assumes steadily higher values as desulfurization proceeds. This is in turn due to the decreasing amount of stored sulfates, which causes the lambda value behind the NO x storage catalytic converter to drop earlier and earlier during a rich operating phase.
  • the course of the desulfurization is assessed by measuring the lambda probe voltage behind the NO x storage catalytic converter after a predeterminable period of time after the start of each rich operating phase and following its course over the duration of the desulfurization.
  • the lambda probe voltage is measured after a predeterminable mass of reducing agent or exhaust gas mass has passed after the start of each rich operating phase and its course is tracked.
  • the predeterminable interval regardless of whether this corresponds to a period of time, an exhaust gas mass or a reducing agent mass, corresponds to the length of the rich operating phases.
  • the maximum lambda probe voltage behind the NO x storage catalytic converter is determined at the end of each rich operating phase.
  • Figure 1 shows an arrangement of a catalyst system in an exhaust duct of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a course of a lambda value measured in front of and behind a NO x storage catalytic converter during desulfurization
  • FIG. 3 shows a course of the time intervals as a function of the number of rich operating intervals
  • FIG. 5 shows a curve of a lambda probe voltage behind the NO x .
  • FIG. 10 An arrangement of a catalytic converter system 10 in an exhaust gas duct 12 of an internal combustion engine 14 is shown schematically in FIG.
  • the catalytic converter system 10 comprises a NO x storage catalytic converter 16, a pre-catalytic converter 18 and various temperature sensors 22.
  • gas sensors 19, 20, 21 are arranged at different positions of the exhaust gas duct 12. These gas sensors are used for the detection of at least one gas component of an exhaust gas of the internal combustion engine 14 and provide a signal to the engine control unit 24 in accordance with the content of the measured gas component.
  • gas sensors 19, 20, 21 are known and can be, for example, lambda sensors or NO x sensors.
  • All of the signals provided by the temperature sensors 22 and the gas sensors 19, 20, 21 are forwarded to an engine control unit 24.
  • an operating mode of the internal combustion engine 14 can be are regulated by the engine control unit 24. If, for example, a working mode with ⁇ ⁇ 1, that is to say a rich atmosphere, is required, an oxygen concentration in an intake manifold 26 upstream of the internal combustion engine 14 is reduced in that the engine control unit 24, for example, reduces a volume flow of intake air by means of a throttle valve 28 and / or low-oxygen exhaust gas leads back into the intake manifold 26 via an exhaust gas reflux valve 30. In this way, the proportions of reducing gas components CO, HC, H2 in the exhaust gas increase relative to a proportion of oxygen.
  • the throttle valve 28 is opened. Under these conditions, in which there is a deficit of reducing gas components in the exhaust gas, these can be converted almost completely in the pre-catalytic converter 18, that is to say oxidized. However, are in excess of existing nitrogen oxides NO x, but also SO 2 in NOx - storage catalyst absorbs 16th At recurring intervals, depending on a NO x storage capacity, the catalytic converter is charged with a rich exhaust gas in order to regenerate it. The previously absorbed NO x is reduced on a catalytically active surface of the NO x storage catalytic converter 16. At the same time, SO2 stored in the form of sulfate in the NO x storage catalytic converter 16 is not removed in this regeneration process, since the reversibility of the SO 2 storage, in contrast to the storage of NO x, requires significantly higher temperatures.
  • a need for desulfurization can be determined, for example, on the basis of an NO x storage activity of the NO x storage catalytic converter 16.
  • a NO x breakthrough characteristic can be detected by means of a gas sensor 21, which detects a NO x concentration behind the NO x storage catalytic converter 16. By comparing this value with theoretical or empirical models or with a NO x concentration present in front of the NO x storage catalytic converter 16, which can be detected, for example, with at least one of the gas sensors 19 or 20, a sulfur loading of the NO x storage catalytic converter 16 can be concluded become.
  • the catalytic converter 16 is first brought to a temperature which corresponds to or exceeds a minimum desulfurization temperature.
  • the current temperature at the NO x storage catalytic converter 16 can be detected, for example, via the temperature sensors 22.
  • FIG. 2 shows an example of a simplified course of a lambda value in front of and behind the NO x storage catalytic converter 16 during a desulfurization procedure.
  • the solid line represents the predeterminable profile of the lambda value in front of the NO x storage catalytic converter 16, which can be detected by means of the gas sensor 20.
  • the dashed line indicates the profile of the lambda value measured with the gas sensor 21 behind the NO x storage catalytic converter 16 Determination of a need for desulfurization at time tn is first carried out in a heating phase T
  • the internal combustion engine 14 is controlled with the aid of the engine control unit 24 in such a way that a predeterminable lambda value V m , which is greater than 1, over the duration of a first lean phase T m -
  • a change in the operating mode of the internal combustion engine 14 is again initiated, as a result of which the second lean operating phase T m 2 begins.
  • a reaction of the lambda value after the NO x storage catalytic converter 16 to the changed operating conditions is again delayed due to volume , so that shortly after the start of the second lean phase T m 2, a minimum is passed which is below the threshold value Sf.
  • the slope of the lambda value in the area 50 the slope of which does not only depend on the position of the lambda specification V m , but also from an oxygen storage in this phase in the NO x storage catalytic converter 16
  • phase 46 ' the duration of phase 46 ', in which the reducing agents are fully converted, compared to phase 46 reduced.
  • the onset of a lambda drop in phase 48' in the direction of the lambda fat specification Vf at an earlier point in time after the start of the fat phase observed as in the first fat phase Tf 1 This trend continues in the following fat phases.
  • an area 46 "observed in the third fat phase Tf 3 is further shortened compared to the area 46 'and a drop in the lambda value below 1 in the area 48" observed earlier
  • FIG. 3 shows the course of the time intervals l n determined in the manner described as a function of the number n of the rich operating intervals. While the time intervals l n are still very long at the beginning of the desulfurization procedure, they initially decrease rapidly in the course below to approach a limit later A practically no longer changing interval l n indicates that the desulfurization has proceeded essentially completely. According to the invention, the course of the desulfurization procedure is checked by, for example, the difference between a time interval l n and a previous time interval l n . j is calculated. The difference between a time interval l n and an immediately preceding time interval l n _-1 is preferably determined.
  • a time interval l n can be determined, for example, by directly capturing the times of its start and end. This is done, for example, by the probe 20 forwarding the current lambda values to the engine control unit 24 in front of the NO x storage catalytic converter 16.
  • the point in time at which the lambda value in front of the NO x storage catalytic converter 16 falls below the threshold value Sf is recognized by the engine control unit 24 and registered as the beginning of an interval l n .
  • the point in time at which the lambda value measured by the gas probe 21 also reaches the threshold value Sf behind the NO x storage catalytic converter 16 is recognized by the engine control unit 24 as the end point of an interval l n .
  • the engine control unit 24 then calculates the length of the interval l n , the difference between the current interval l n and a previous interval l n , ni. If the engine control unit 24 determines that a predetermined termination criterion has been met, for example by falling below a difference limit value ⁇ IQ, then The engine control unit 24 ends the desulfurization procedure by regulating the operating conditions of the internal combustion engine 14 in accordance with normal operation through the actuating means of the throttle valve 28 and the exhaust gas reflux valve 30.
  • the length of a time interval l n can also be detected by determining a reducing agent mass R ec j ⁇ n or an exhaust gas mass r ⁇ iQ as n , which falls below the threshold value from the time the lambda value in front of the NO x storage catalytic converter 16 submerged Sf to flows through the exhaust system to submerge the lambda value behind the NO x storage catalytic converter 16 below the threshold value Sf.
  • n can be done in a manner known per se and not described here in more detail from a measured exhaust gas mass flow and a lambda value. Monitoring the desulphurization using established gas masses instead of time intervals has the advantage of increased insensitivity to fluctuating operating conditions.
  • the lambda value behind the NO x storage catalytic converter 16 falling below the threshold value Sf points E n in FIG. 2
  • the lambda curves upstream and downstream of the NO x storage catalytic converter 16 according to such a dynamically controlled desulfurization are shown in FIG. 4.
  • the lengths of the time intervals l n and the lengths of the corresponding fat phases Tf n correspond exactly to one another. Accordingly, the lengths of the fat phases Tf n decrease progressively in the course of the desulfurization process.
  • the advantage of this embodiment of the method is the successful suppression of the pollutant breakthrough, which is accompanied by a drop in the lambda value behind the NO x storage catalytic converter 16 below 1.
  • the design features described above apply not only to time-determined intervals, but also to intervals that are determined on the basis of exhaust gas or reducing agent mass.
  • the progress of the desulfurization process can also be followed on the basis of the time profile of a lambda probe voltage U n downstream of the NO x storage catalytic converter 16 during the rich operating phases Tf n . Due to the decreasing amount of sulfates stored in the NO x storage catalytic converter 16, an increasing decrease in the lambda value behind the NO x storage catalytic converter 16 below 1 is observed with constant lengths of the fat intervals Tf n (cf. FIG. 2). According to the method, the lambda probe voltage U n is detected after a constant, predeterminable interval after the start of an n-th rich operating phase Tf n .
  • the start of the rich operating phase Tf n can in turn advantageously be determined by a drop in the lambda value upstream of the NO x storage catalytic converter 16 below the lambda threshold value Sf, which has the above-mentioned definition.
  • the predeterminable interval can be a time span or one that is the NO x Storage catalytic converter 16 enforced, predetermined exhaust gas mass m as or reducing agent mass ⁇ iR eC j.
  • the predeterminable interval is advantageously selected in accordance with a length of a rich operating phase Tf n .
  • the lambda probe voltage U n is thus detected at the end of a rich operating phase Tf n .
  • the course of the lambda probe voltage behind the NO x storage catalytic converter 16 during the desulfurization is shown in FIG. 5. It can be seen here that the length of a time interval l n during a rich operating phase Tf n until the lambda probe voltage U ⁇ f corresponding to the lambda threshold value Sf progressively decreases with increasing desulfurization time. Associated with this is an ever increasing increase in the lambda probe voltage during the rich phases Tf n .
  • a suitable termination criterion for the desulfurization can be given, for example, again by the difference .DELTA.U nn .j of a lambda probe voltage U n and a previous lambda probe voltage U n . j falls below a predeterminable difference limit value ⁇ UQ.
  • the monitoring of the desulfurization process according to the invention was explained on the basis of a profile of the lambda value upstream of the NO x storage catalytic converter 16 in accordance with a predetermined rectangular profile.
  • the method according to the invention can be used with the same success if other courses of the lambda value upstream of the NO x storage catalytic converter 16 are used as a basis during the desulfurization, for example in the form of a triangular profile or also more complicated patterns.
  • the method according to the invention provides a sensitive instrument for monitoring the progress of desulfurization.
  • the duration of desulfurization can therefore be tailored to the actual need. In this way, fuel savings and thermal damage to the catalyst due to excessive desulfurization times can be avoided.
  • damage to the NO x storage catalytic converter 16 which is not caused by sulfur can be detected by using the method. If an expected NO x storage activity is not regained after the end of one of the desulfurization processes according to the invention, it can be concluded that the NO x storage catalytic converter 16 has not been caused by sulfur, for example thermal damage.

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators, wobei die Verbrennungskraftmaschine für die Entschwefelung alternierend in einem mageren Betriebsmodus mit μ > 1 und einem fetten Betriebsmodus mit μ < 1 betrieben wird. Es ist vorgesehen, daß der Fortschritt der Entschwefelung anhand eines Verlaufs einer Größe von Intervallen (In) während des Entschwefelungsprozesses überwacht wird, wobei das Intervall (In) von einem Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase (Tf,n) bis zu einem Unterschreiten eines vorgebbaren Lambdaschwellenwertes (Sf) stromab des NOx-Speicherkatalysators (16) dauert. Es ist ferner vorgesehen, daß der Fortschritt der Entschwefelung anhand eines Verlaufes einer Lambdasondenspannung (Un) stromab des NOx-Speicherkatalysators (16), welche nach einem vorgebbaren Intervall nach Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase (Tf,n) ermittelt wird, überwacht wird.

Description

Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators.
Es ist bekannt, zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen Katalysatoren, insbesondere NOx-Speicherkatalysatoren, einzusetzen. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine bevorzugt in einem Magermodus betrieben, in welchem der Lambdawert größer als 1 ist, das heißt ein Sauerstoffüberschuß bezüglich der Kraftstoffmenge im Luft-Kraftstoff-Gemisch vorliegt. In diesem Betriebsmodus fallen umweltschädliche Abgasbestandteile, wie Kohlenmonoxid CO und unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe HC, in verhältnismäßig geringem Anteil an und können dank dem Sauerstoffüberschuß vollständig in weniger umweltrelevante Verbindungen umgewandelt werden. Auf der anderen Seite können die im Magermodus verhältnismäßig stark anfallenden Stickoxide NOx nicht vollständig reduziert werden und werden im NOx-Speicherkatalysator als Nitrate eingelagert. Eine Regeneration des NOx-Absorbers erfolgt in regelmäßigen Intervallen, in denen die Verbrennungskraftmaschine in einem Fettmodus mit λ < 1 betrieben, und die Reduktionsmittel CO, HC und H2 in ausreichendem Ausmaße gebildet werden, so daß die eingelagerten Stickoxide quantitativ zu Stickstoff umgesetzt werden können. Die Freisetzung der Stickoxide aus dem NOx-Speicherkatalysator wird im Fettmodus durch erhöhte Temperaturen am Katalysator unterstützt.
Neben der beschriebenen NOx-Einlagerung kommt es im Magermodus auch zu einer unerwünschten SOx-Einlagerung im NOx-Absorber in Form von Sulfaten. Die SOx- Absorption führt zu einer Reduzierung der Speicherkapazität des Absorbers und der katalytisch aktiven Oberfläche des Katalysators. Darüber hinaus kann eine Sulfatkornbildung auch korrosive Prozesse an der Katalysatoroberfläche verursachen und eine nichtreversible Schädigung des NOx-Speicherkatalysators nach sich ziehen.
Es ist bekannt, in periodischen Abständen Entschwefelungsprozesse durchzuführen, die eine Beaufschlagung des NOx-Speicherkatalysators mit fettem Abgas, das heißt λ < 1 , und eine Einstellung einer Mindesttemperatur von etwa 600 °C, welche die NOx- Desorptionstemperatur übersteigt, einschließt
Gemäß der DE 198 358 08 wird die Entschwefelung vorzugsweise nicht in konstantem Fettbetrieb der Verbrennungskraftmaschine bei einem fetten Lambdawert durchgeführt, sondern mit einer alternierenden Beaufschlagung des NOx-Speιcherkatalysators mit fettem und magerem Abgas Auf diese Weise kann die Freisetzung von giftigem und unangenehm riechendem Schwefelwasserstoff H2S, dessen Entstehung gegenüber der erwünschten Schwefeldioxidbildung SO2 kinetisch gehemmt ist, nahezu vollständig unterdruckt werden
Eine Detektion einer Entschwefelungsnotwendigkeit wird anhand einer nachlassenden NOx-Speιcheraktιvιtat beziehungsweise eines NOx-Durchbruches im mageren Abgas beispielsweise mittels NOx-Sensoren erfaßt Dabei wird ein Einbruch in der NOx- Speicheraktivitat erkannt, indem der gemessene NOx-Durchsatz mit einer gemessenen oder modellierten NOx-Durchsatzcharakterιstιk eines regenerierten NOx- Speicherkatalysators verglichen wird Mangels geeigneter Schwefelsensoren kann derzeit nur anhand einer einbrechenden NOx-Aktιvιtat auf eine Schwefelvergiftung geschlossen werden und nicht auf der Basis einer direkten Schwefelmessung
Ebenso, wie die Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit, kann auch der Erfolg eines Entschwefelungsprozesses nur anhand von NOx- Konzentrationen vor und hinter dem Katalysator detektiert werden, indem lediglich ein Wiedergewinn der NOx- Aktivitat erfaßt wird Auch hier wird auf eine verbliebene Restschwefelmenge geschlossen, indem der gemessene NOx-Durchsatz mit dem Zustand eines regenerierten NOx-Speιcherkatalysators verglichen wird Nachteilig an dieser Methode ist, daß keine Verlaufskontrolle wahrend der Entschwefelung selbst möglich ist, sondern ihr Erfolg erst nach beendigter Entschwefelung beurteilt werden kann Da hierfür der NOx-Speιcherkatalysator zunächst wieder auf die Arbeitstemperatur von zirka 200 °C bis 500 °C gekühlt werden muß und bei mangelndem Entschwefelungserfolg gegebenenfalls erneut auf die Entschwefelungstemperatur von über 600 °C aufgeheizt werden muß, ist mit dieser Methode ein erhöhter Kraftstoffverbrauch verbunden Andererseits können übermäßig lange Entschwefelungsvorgange thermische Schädigungen des NOx-Speιcherkatalysators hervorrufen
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx- Speicherkatalysators der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, das die analoge Überwachung des Fortschrittes der Entschwefelung während des Entschwefelungsprozesses erlaubt. Dabei soll einerseits die h^S-Bildung unterdrückt werden und andererseits die Entschwefelungsdauer mit dem tatsächlichen Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators abgestimmt werden, so daß der Kraftstoffverbrauch geringgehalten wird und eine exzessive thermische Schädigung des NOx-Speicherkatalysators vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Entschwefelung mit den in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 9 genannten Merkmalen gelöst. Es wurde gefunden, daß aufgrund der im Verlauf der Entschwefelung abnehmenden Menge eingelagerten Sulfates zunehmend geringere Reduktionsmittelmengen während der fetten Betriebsphasen verbraucht werden. Damit verbunden werden stetig kürzer werdende Intervalle beobachtet, in denen eine nennenswerte Sulfatreduktion stattfindet. Dadurch wird erfindungsgemäß eine Überwachung des Fortschrittes der Entschwefelung anhand eines Verlaufes einer Größe von Intervallen während des Entschwefelungsprozesses möglich, wobei das Intervall von einem Beginn einer fetten Betriebsphase bis zu einem Unterschreiten eines vorgebbaren Lambdaschwellenwertes stromab des NOx-Speicherkatalysators dauert. Der Schwellenwert wird hierfür kleiner als 1 und größer als ein vorgegebener Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator gewählt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, den Beginn einer fetten Betriebsphase durch das Unterschreiten des vorgebbaren Lambdaschwellenwertes vor dem NOx-Speicherkatalysator zu definieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, eine Differenz eines n-ten Intervalls und eines vorausgegangenen (n-i)-ten Intervalls zu berechnen, wobei i eine ganze positive Zahl bedeutet. Bei einer mindestens einmaligen Unterschreitung eines vorgebbaren Differenzgrenzwertes durch die Differenz wird die Entschwefelung beendet. Es ist hierbei besonders bevorzugt, eine Differenz des n-ten Intervalls und eines unmittelbar vorausgegangenen (n-1)-ten Intervalls zu berechnen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Größe eines Intervalls seiner zeitlichen Länge entspricht. Ein n-tes Intervall kann somit durch eine Zeitmesssung seines Beginns und Endes erfaßt werden. In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß eine während der Dauer eines Intervalls durch den NOx-Speicherkatalysator durchgesetzte Abgasmasse die Größe des Intervalls bestimmt. Diese kann beispielsweise mittels eines an sich bekannten Luftmassenmessers ermittelt werden. Eine noch höhere Genauigkeit kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erzielt werden, indem die Größe eines Intervalls anhand einer während der Dauer des Intervalls den NOx-Katalysator durchgesetzten Reduktionsmittelmasse erfaßt wird. Die durchgesetzte Reduktionsmittelmasse kann in bekannter Weise aus der gemessenen durchgesetzten Abgasmasse und dem vor dem NOx-Speicherkatalysator vorliegenden Lambdawert berechnet werden.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren kann der Fortschritt des Entschwefelungsprozesses ebenso anhand eines zeitlichen Verlaufs einer Lambdasondenspannung stromab des NOx-Speicherkatalysators, welche nach einem vorgebbaren Intervall nach Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase ermittelt wird, überwacht werden, da bei Verwendung üblicher Sprungantwort-Lambdasonden und konstanten fetten Betriebsphasen die hinter dem NOx-Speicherkatalysator gemessene Lambdasondenspannung mit fortschreitender Entschwefelung stetig höhere Werte annimmt. Dies ist wiederum auf die abnehmende Menge eingelagerten Sulfates zurückzuführen, die ein immer früher einsetzendes Abfallen des Lambdawertes hinter dem NOx-Speicherkatalysator während einer fetten Betriebsphase bedingt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Verlauf der Entschwefelung begutachtet, indem die Lambdasondenspannung hinter dem NOx-Speicherkatalysator nach einer vorgebbaren Zeitspanne nach Beginn jeder fetten Betriebsphase gemessen und ihr Verlauf über die Dauer der Entschwefelung verfolgt wird.
In weiteren alternativen Ausführungsformen wird die Lambdasondenspannung nach einer vorgebbaren durchgesetzten Reduktionsmittelmasse oder Abgasmasse nach Beginn jeder fetten Betriebsphase gemessen und ihr Verlauf verfolgt.
Es ist ferner sehr bevorzugt, daß das vorgebbare Intervall, unabhängig ob dieses einer Zeitspanne, einer Abgasmasse oder einer Reduktionsmittelmasse entspricht, mit der Länge der fetten Betriebsphasen übereinstimmt. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die maximale Lambdasondenspannung hinter dem NOx-Speicherkatalysator am Ende jeder fetten Betriebsphase ermittelt. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Anordnung eines Katalysatorsystems in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine;
Figur 2 einen Verlauf eines vor und hinter einem NOx-Speicherkatalysator gemessenen Lambdawertes während einer Entschwefelung;
Figur 3 einen Verlauf der Zeitintervalle in Abhängigkeit von der Anzahl der fetten Betriebsintervalle;
Figur 4 einen Verlauf eines vor und hinter einem NOx-Speicherkatalysator gemessenen Lambdawertes während einer dynamisch gesteuerten Entschwefelung und
Figur 5 einen Verlauf einer Lambdasondenspannung hinter dem NOx-
Speicherkatalysator während einer Entschwefelung.
In der Figur 1 ist eine Anordnung eines Katalysatorsystems 10 in einem Abgaskanal 12 einer Verbrennungskraftmaschine 14 schematisch dargestellt. Das Katalysatorsystem 10 umfaßt einen NOx-Speicherkatalysator 16, einen Vorkatalysator 18 sowie verschiedene Temperatursensoren 22. Ferner sind Gassensoren 19, 20, 21 an verschiedenen Positionen des Abgaskanals 12 angeordnet. Diese Gassensoren dienen der Detektionen von mindestens einer Gaskomponente eines Abgases der Verbrennungskraftmaschine 14 und stellen entsprechend dem Gehalt der gemessenen Gaskomponente ein Signal an das Motorsteuergerät 24 bereit. Derartige Gassensoren 19, 20, 21 sind bekannt und können beispielsweise Lambdasonden oder NOx- Sensoren sein.
Alle von den Temperatursensoren 22 und den Gassensoren 19, 20, 21 bereitgestellten Signale werden an ein Motorsteuergerät 24 weitergeleitet. In Reaktion auf die gemessenen Gaswerte kann ein Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine 14 durch das Motorsteuergerät 24 geregelt werden. Ist beispielsweise ein Arbeitsmodus mit λ < 1 , das heißt eine fette Atmosphäre, erforderlich, so wird eine Sauerstoffkonzentration in einem Saugrohr 26 stromaufwärts der Verbrennungskraftmaschine 14 gesenkt, indem das Motorsteuergerät 24 beispielsweise einen Volumenstrom angesaugter Luft mittels einer Drosselklappe 28 reduziert und/oder sauerstoffarmes Abgas über ein Abgasrückflußventil 30 in das Saugrohr 26 zurückführt. Auf diese Weise erhöhen sich die Anteile reduzierender Gaskomponenten CO, HC, H2 im Abgas relativ zu einem Anteil an Sauerstoff.
Um dagegen einen Arbeitsmodus mit λ > 1 einzustellen, also eine magere Atmosphäre, wird die Drosselklappe 28 geöffnet. Unter diesen Bedingungen, in denen ein Unterschuß reduzierender Gaskomponenten im Abgas herrscht, können diese nahezu vollständig im Vorkatalysator 18 umgesetzt, das heißt oxidiert, werden. Hingegen werden im Überschuß vorhandener Stickoxide NOx, aber auch SO2 im NOx- Speicherkatalysator 16 absorbiert. In wiederkehrenden Abständen wird in Abhängigkeit einer NOx-Speicherkapazität der Katalysator mit einem fetten Abgas beaufschlagt, um ihn zu regenerieren. Dabei wird das zuvor absorbierte NOx an einer katalytisch aktiven Oberfläche des NOx-Speicherkatalysators 16 reduziert. Gleichzeitig in Form von Sulfat in den NOx-Speicherkatalysator 16 eingelagertes SO2 wird bei diesem Regenerierungsprozeß jedoch nicht entfernt, da die Reversibilität der Sθ2-Einlagerung im Gegensatz zu der Einlagerung von NOx wesentlich höhere Temperaturen erfordert.
Eine Entschwefelungsnotwendigkeit kann beispielsweise anhand einer NOx- Speicheraktivität des NOx-Speicherkatalysators 16 festgestellt werden. Eine NOx- Durchbruchcharakteristik kann mittels eines Gassensors 21 erfaßt werden, der eine NOx-Konzentration hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 detektiert. Durch Abgieich dieses Wertes mit theoretischen oder empirischen Modellen oder mit einer vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 vorliegenden NOx-Konzentration, die beispielsweise mit mindestens einem der Gassensoren 19 oder 20 erfaßt werden kann, kann auf eine Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators 16 geschlossen werden. Liegt eine sogenannte Schwefelvergiftung des NOx-Speicherkatalysators 16 vor, so wird dieser zunächst auf eine Temperatur gebracht, die einer Mindestentschwefelungstemperatur entspricht oder diese übersteigt. Die aktuelle Temperatur am NOx-Speicherkatalysator 16 läßt sich beispielsweise über die Temperatursensoren 22 erfassen.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen vereinfachten Verlauf eines Lambdawertes vor und hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 während einer Entschwefelungsprozedur. Hieπn stellt die durchgezogene Linie den vorgebbaren Verlauf des Lambdawertes vor dem NOx-Speιcherkatalysator 16 dar, der mittels des Gassensors 20 erfaßt werden kann Die gestrichelte Linie gibt dagegen den Verlauf des mit dem Gassensor 21 hinter dem NOx-Speιcherkatalysator 16 gemessenen Lambdawertes wieder Nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit zum Zeitpunkt tn wird zunächst in einer Aufheizphase T|-)e,z der NOx-Speιcherkatalysator 16 auf die notwendige Entschwefelungstemperatur eingestellt Dies geschieht in bekannter Weise, indem beispielsweise mindestens ein Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 14 beeinflußt wird, um die Abgastemperatur zu erhohen
Sobald die Mindesttemperatur zum Zeitpunkt t-| erreicht wird, wird die Verbrennungskraftmaschine 14 mit Hilfe des Motorsteuergerates 24 derart geregelt, daß sich vor dem NOx-Speιcherkatalysator 16 ein vorgebbarer Lambdawert Vm, der großer als 1 ist, über die Dauer einer ersten Magerphase Tm -| einstellt Bedingt durch ein Totvolumen des NOx-Speιcherkatalysators 16 und eine Sauerstoffeinlagerung in diesen wird ein Anstieg des Lambdawertes hinter dem NOx-Speιcherkatalysator 16 zeitverzogert beobachtet In einem Bereich 40 steigt dann der Lambdawert hinter dem NOx-Speιcherkatalysator 16 an, wobei die Steilheit des Anstieges um so großer ist, je hoher die Lambdavorgabe Vm ist An einem Zeitpunkt t2 erfolgt ein Wechsel von dem mageren in den einen fetten Betriebsmodus, woraufhin das Motorsteuergerat 24 die Verbrennungskraftmaschine 14 auf einen fetten Arbeitsmodus umstellt, so daß sich über eine erste Fettphase Tf ein Lambdawert < 1 vor dem NOx-Speιcherkatalysator 16 entsprechend der Vorgabe Vf einstellt Abhangig vom Totvolumen des NOx- Speicherkatalysators 16 steigt der Lambdawert hinter dem NOx-Speιcherkatalysator 16 nach Wechsel in den fetten Betriebsmodus in einem Bereich 42 noch kurzfristig an, um dann in einem Bereich 44 steil auf einen Lambdawert = 1 abzufallen Der Lambdawert verharrt so lange bei einem Wert = 1 , bis der im NOx-Speιcherkatalysator 16 eingelagerte Sauerstoff, das gespeicherte Sulfat und eventuell noch vorhandenes Nitrat mit den in der fetten Betriebsphase im Überschuß vorhandenen Reduktionsmitteln soweit umgesetzt sind, bis er im Bereich 48 auf einen Wert < 1 abzudπften beginnt Zum Zeitpunkt t3 wird wiederum ein Wechsel des Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine 14 eingeleitet, wodurch die zweite magere Betriebsphase Tm 2 beginnt Eine Reaktion des Lambdawertes nach dem NOx-Speιcherkatalysator 16 auf die veränderten Betriebsbedingungen setzt volumenbedingt wiederum verzögert ein, so daß kurz nach Beginn der zweiten Magerphase Tm 2 ein Minimum durchlaufen wird, das unterhalb des Schwellenwertes Sf liegt Es folgt ein Anstieg des Lambdawertes im Bereich 50, dessen Steilheit nicht nur von der Lage der Lambdavorgabe Vm abhangt, sondern auch von einer in dieser Phase erfolgenden Sauerstoffemlagerung in den NOx-Speιcherkatalysator 16 Nach Ausschopf ung der Sauerstoffemlagerungskapazitat wird im Bereich 40' ein steiler Anstieg des Lambdawertes beobachtet, wobei in diesem Bereich die Steilheit ausschließlich von der Lage der Lambdavorgabe Vm bestimmt wird Nach Initiierung der zweiten Fettphase Tf 2 erfolgt wieder, nach einer zeitlichen Verzögerung (Bereich 42'), ein rascher Lambdaabfall nach dem NOx- Speicherkatalysator 16 im Bereich 44', der von einer Phase 46' gefolgt wird, in welcher der Lambdawert bei λ = 1 verharrt
Aufgrund der im Vergleich zur ersten Fettphase Tf -| geringeren Menge eingelagerten Sulfates ist die Dauer der Phase 46', in welcher die Reduktionsmittel vollständig umgesetzt werden, im Vergleich zur Phase 46 reduziert Infolgedessen wird das Einsetzen eines Lambdaabfalls in der Phase 48' in Richtung der Lambdafettvorgabe Vf zu einem früheren Zeitpunkt nach Beginn der Fettphase beobachtet als in der ersten Fettphase Tf 1 Dieser Trend setzt sich in den folgenden Fettphasen fort So ist ein in der dritten Fettphase Tf 3 beobachteter Bereich 46" gegenüber dem Bereich 46' noch weiter verkürzt und ein Abfallen des Lambdawertes unterhalb 1 im Bereich 48" wird noch früher beobachtet
Erfindungsgemaß ist es nun möglich, den Fortschritt der Entschwefelung zu verfolgen, indem die Lange eines Zeitintervalls ln, welches sich von Beginn einer fetten Betriebsphase bis zu einem Unterschreiten eines vorgebbaren Lambdaschwellenwertes Sf stromab des NOx-Speιcherkatalysators 16 erstreckt, für jede fette Betriebsphase ermittelt wird und über den Verlauf der Entschwefelung verfolgt wird Die Zeitpunkte, an denen der Lambdawert hinter dem NOx-Speιcherkatalysator 16 den Lambdaschwellenwert Sf erreicht beziehungsweise unterschreitet, sind in der Grafik mit den Bezugszeichen E-| , E2 und E3 gekennzeichnet Um einen einheitlichen Beginn einer fetten Betriebsphase Tf n zu gewahrleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein Unterschreiten des Lambdaschwellenwertes Sf vor dem NOx-Speιcherkatalysator 16 an den Punkten A-| , A2, A3 als Beginn der fetten Betriebsphase zu definieren Somit kann auch ein weniger idealer Verlauf des Lambdawertes vor dem NOx-Speιcher- katalysator 16 berücksichtigt werden
Figur 3 stellt den Verlauf der in der beschriebenen Weise ermittelten Zeitintervalle ln in Abhängigkeit von der Anzahl n der fetten Betriebsintervalle dar Wahrend am Anfang der Entschwefelungsprozedur die Zeitintervalle ln noch sehr lang sind, so nehmen sie im folgenden Verlauf zunächst rasch ab, um sich spater einem Grenzwert zu nahern Ein sich praktisch nicht mehr änderndes Intervall ln zeigt an, daß die Entschwefelung im wesentlichen vollständig verlaufen ist. Erfindungsgemäß erfolgt eine Verlaufskontrolle der Entschwefelungsprozedur, indem beispielsweise die Differenz eines Zeitintervalls ln und eines vorausgegangenen Zeitintervalls ln.j berechnet wird. Vorzugsweise wird die Differenz eines Zeitintervalls ln und eines unmittelbar vorausgegangenen Zeitintervalls ln_-1 bestimmt. In Figur 3 sind beispielhaft die Intervalldifferenzen zwischen der ersten und der zweiten fetten Betriebsphase ΔI2 1 und der vierten und fünften fetten Betriebsphase ΔI5 4 dargestellt. Die Größe der Intervalldifferenzen Δln n_ι nimmt im Verlaufe der Entschwefelungsprozedur rasch ab. Erfindungsgemäß ist nun ein Abbruchskriterium für die Entschwefelung dadurch gegeben, daß eine aktuell ermittelte Intervalldifferenz Δln n_ι einen vorgebbaren Differenzgrenzwert ΔIQ unterschreitet. Um das Verfahren gegenüber Betriebsschwankungen zuverlässiger zu gestalten, kann auch ein mehrmaliges Unterschreiten des vorgebbaren Differenzgrenzwertes ΔIQ, beispielsweise ein zweimaliges Unterschreiten, als Abbruchskriterium für die Entschwefelung gewählt werden.
Praktisch kann die Ermittlung eines Zeitintervalls ln beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Zeitpunkte seines Beginns und seines Endes direkt erfaßt werden. Dies geschieht etwa, indem die Sonde 20 vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 die aktuellen Lambdawerte an das Motorsteuergerät 24 weiterleitet. Der Zeitpunkt, an dem der Schwellenwert Sf von dem Lambdawert vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 unterschritten wird, wird von dem Motorsteuergerät 24 erkannt und als Anfang eines Intervalls ln registriert. Der Zeitpunkt, an dem auch hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 der von der Gassonde 21 gemessene Lambdawert den Schwellenwert Sf erreicht, wird von dem Motorsteuergerät 24 als Endpunkt eines Intervalls ln erkannt. Das Motorsteuergerät 24 berechnet daraufhin die Länge des Intervalls ln, die Differenz des aktuellen Intervalls ln und eines vorausgegangenen Intervalls ln,n-i- Stellt das Motorsteuergerät 24 fest, daß ein vorgegebenes Abbruchskriterium erfüllt wurde, beispielsweise indem ein Differenzgrenzwert ΔIQ unterschritten wurde, so beendet das Motorsteuergerät 24 die Entschwefelungsprozedur, indem es durch die Stellmittel der Drosselklappe 28 und des Abgasrückflußventils 30 die Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine 14 entsprechend einem Normalbetrieb regelt.
In Abweichung zu der beschriebenen Prozedur kann die Länge eines Zeitintervalls ln auch erfaßt werden, indem eine Reduktionsmittelmasse Recjιn oder eine Abgasmasse rτiQas n ermittelt wird, die vom Zeitpunkt des Abtauchens des Lambdawertes vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 unter den Schwellenwert Sf bis zu Abtauchen des Lambdawertes hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 unter den Schwellenwert Sf die Abgasanlage durchströmt. Die Berechnung der Reduktionsmittelmasse mRec| n kann in an sich bekannter und hier nicht näher zu beschreibender Weise aus einem gemessenen Abgasmassenstrom und einem Lambdawert erfolgen. Die Überwachung der Entschwefelung anhand von durchgesetzten Gasmassen anstatt von Zeitintervallen hat den Vorteil einer erhöhten Unempfindiichkeit gegenüber schwankenden Betriebsbedingungen.
In einer stark bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, einen Betriebswechsel von einem fetten Betriebsmodus Tf n in einen mageren Betriebsmodus Tm n dadurch auszulösen, daß der Lambdawert hinter dem NOx- Speicherkatalysator 16 den Schwellenwert Sf unterschreitet (Punkte En in Figur 2). Die Lambdaverläufe vor und hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 gemäß einer derartig dynamisch gesteuerten Entschwefelung sind in Figur 4 dargestellt. In dieser Verfahrensvariante entsprechen die Längen der Zeitintervalle ln und die Längen der entsprechenden Fettphasen Tf n einander exakt. Entsprechend nehmen die Längen der Fettphasen Tf n im Verlauf des Entschwefelungsverfahrens progressiv ab. Der Vorteil dieser Ausgestaltung des Verfahrens besteht in einer erfolgreichen Unterdrückung des Schadstoffdurchbruches, der mit einem Abfall des Lambdawertes hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 unter 1 einhergeht. Sinngemäß gelten die vorstehend beschriebenen Ausführungsmerkmale nicht nur für zeitlich bestimmte Intervalle, sondern auch für Intervalle, die auf der Basis von Abgas- oder Reduktionsmittelmasse bestimmt werden.
Gemäß einer unabhängigen Ausführung des vorliegenden Verfahrens kann der Fortschritt des Entschwefelungsprozesses auch anhand des zeitlichen Verlaufs einer Lambdasondenspannung Un stromab des NOx-Speicherkatalysators 16 während der fetten Betriebsphasen Tf n verfolgt werden. Aufgrund der abnehmenden Menge eingelagerten Sulfates in den NOx-Speicherkatalysator 16 wird, bei konstanten Längen der Fettintervalle Tf n, ein immer stärkeres Abfallen des Lambdawertes hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 unterhalb 1 beobachtet (vgl. Figur 2). Verfahrensgemäß wird die Lambdasondenspannung Un nach einem konstanten vorgebbaren Intervall nach Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase Tf n erfaßt. Dabei kann vorteilhafterweise der Beginn der fetten Betriebsphase Tf n wiederum durch einen Abfall des Lambdawertes vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 unterhalb des Lambdaschwellenwertes Sf, der die oben genannte Definition besitzt, bestimmt werden. Das vorgebbare Intervall kann dabei eine Zeitspanne sein oder aber eine den NOx- Speicherkatalysator 16 durchgesetzte, vorgebbare Abgasmasse m as oder Reduktionsmittelmasse ιτiReCj. Vorteilhafterweise wird das vorgebbare Intervall entsprechend einer Länge einer fetten Betriebsphase Tf n gewählt. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Lambdasondenspannung Un also am Ende einer fetten Betriebsphase Tf n erfaßt. Der Verlauf der Lambdasondenspannung hinter dem NOx- Speicherkatalysator 16 während der Entschwefelung ist in Figur 5 dargestellt. Hierin ist erkennbar, daß die Länge eines Zeitintervalls ln während einer fetten Betriebsphase Tf n bis zum Erreichen einer dem Lambdaschwellenwert Sf entsprechenden Lambdasondenspannung U§f mit zunehmender Entschwefelungsdauer progressiv abnimmt. Damit verbunden ist ein immer stärker werdender Anstieg der Lambdasondenspannung während der Fettphasen Tf n. Ein zweckmäßiges Abbruchskriterium für die Entschwefelung kann beispielsweise wiederum dadurch gegeben sein, daß die Differenz ΔUn n.j einer Lambdasondenspannung Un und einer vorausgegangenen Lambdasondenspannung Un.j einen vorgebbaren Differenzgrenzwert ΔUQ unterschreitet.
Wird der Fortschritt einer Entschwefelung anhand einer Lambdasondenspannung Un überwacht, muß zwangsläufig mit konstanten Längen von Fettphasen Tf n gearbeitet werden. Aus diesem Grunde geht diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem stärker werdenden Durchbruch von Schadstoffen wie Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen einher. Vorteilhaft ist hierbei jedoch, daß in den einzelnen Fettphasen Tf n eine quantitative Durchspülung des NOx- Speicherkatalysators 16, die auch untere Katalysatorschichten einschließt, mit der fetten Abgasatmosphäre erreicht wird. Die Entschwefelungsdauer kann auf diese Weise erheblich verkürzt werden.
In den oben aufgeführten Ausführungsbeispielen wurde die erfindungsgemäße Überwachung des Entschwefelungsverfahrens anhand eines Verlaufes des Lambdawertes vor dem NOx-Speicherkatalysator 16 gemäß einem vorgegebenen Rechteckprofil erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch mit gleichem Erfolg anwendbar, wenn andere Verläufe des Lambdawertes vor dem NOx- Speicherkatalysator 16 während der Entschwefelung zugrunde gelegt werden, beispielsweise in Form eines Dreieckprofils oder auch komplizierteren Mustern. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Wechsel von einem mageren in einen fetten Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine durch ein Überschreiten eines vorgebbaren oberen Lambdaschwellenwertes Sm hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 ausgelöst wird, wobei Sm größer als 1 und kleiner als die Lambdamagervorgabe Vm gewählt wird. Es ist ferner möglich, den Wechsel zwischen den mageren und fetten Betriebsmodi mit definierten Verzögerungszeiten nach Über- und Unterschreitung der Schwellenwerte Sm beziehungsweise Sf hinter dem NOx-Speicherkatalysator 16 auszulösen.
Um die erfindungsgemäßen Beobachtungsgrößen des Zeitintervalls ln oder der Lambdasondenspannung Un besonders reproduzierbar erfassen zu können, ist es zweckmäßig, die Mager- und Fett-Lambdavorgaben Vm und Vf während der Entschwefelung möglichst nicht zu variieren. Das gleiche gilt für eine Variierung der Verzögerungszeiten bei der Betriebsartenumschaltung. In der Praxis können strikte Lambdavorgaben unter bestimmten Betriebsbedingungen zu unerwünschten Effekten, beispielsweise Momenteneinbrüchen, führen. Es hat sich erwiesen, daß unter solchen Bedingungen eine geringfügige Variation der Lambdavorgaben für eine erfolgreiche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch ist. Schwankungen der Beobachtungsgrößen aufgrund variierender Lambdavorgaben können durch die Anwendung strengerer Abbruchskriterien, wie etwa ein hinreichend häufiges Unterschreiten eines vorgegebenen Differenzgrenzwertes, berücksichtigt werden.
Insgesamt stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein empfindliches Instrument zur Überwachung des Fortschrittes einer Entschwefelung bereit. Die Dauer einer Entschwefelung kann somit auf den tatsächlich vorliegenden Bedarf abgestimmt werden. Auf diese Weise kann einerseits eine Einsparung von Kraftstoff und andererseits eine thermische Schädigung des Katalysators infolge exzessiver Entschwefelungszeiten vermieden werden. Ferner kann durch Anwendung des Verfahrens eine nicht schwefelbedingte Schädigung des NOx-Speicherkatalysators 16 detektiert werden. Wird nämlich nach Beendigung eines der erfindungsgemäßen Entschwefelungsverfahren eine erwartungsgemäße NOx-Speicheraktivität nicht wieder erlangt, so kann auf eine nicht schwefelbedingte Schädigung des NOx- Speicherkatalysators 16, beispielsweise auf eine thermische Schädigung, geschlossen werden.

Claims

PAT E N TA N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators mit mindestens einer stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde, wobei die Verbrennungskraftmaschine für die Entschwefelung alternierend in einem mageren Betriebsmodus mit λ > 1 und einem fetten Betriebsmodus mit λ < 1 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortschritt der Entschwefelung anhand eines Verlaufs einer Größe von Intervallen (ln) während des Entschwefelungsprozesses überwacht wird, wobei das Intervall (ln) von einem Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase (Tf n) bis zu einem Unterschreiten eines vorgebbaren Lambdaschwellenwertes (Sf) stromab des NOx-Speicherkatalysators (16) dauert und Sf kleiner als 1 und größer als ein vorgegebener Lambdawert (Vf) vor dem NOx-Speicherkatalysator (16) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase (Tf n) durch ein Unterschreiten des vorgebbaren Lambdaschwellenwertes (Sf) vor dem NOx-Speicherkatalysator (16) definiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechsel von einem fetten in einen mageren Modus durch das Unterschreiten des vorgebbaren Lambdaschwellenwertes (Sf) stromab des NOx-Speicherkatalysators (16) ausgelöst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz (Δln n.j) eines n-ten Intervalls (ln) und eines vorausgegangenen (n-i)-ten Intervalls (ln.j) berechnet wird, wobei (i) eine ganze positive Zahl bedeutet, und bei einer mindestens einmaligen Unterschreitung eines vorgebbaren Differenzgrenzwertes (ΔIQ) durch die Differenz (Δln n.j) die Entschwefelung beendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz (Δln n_ι) des n-ten Intervalls (ln) und eines unmittelbar vorausgegangenen (n-1)-ten Intervalls (ln-i) berechnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe eines Intervalls (ln) seiner zeitlichen Länge entspricht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe eines Intervalls (ln) einer während der Dauer des Intervalls (ln) den NOx-Speicherkatalysator (16) durchgesetzten Abgasmasse (mQas n) entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe eines Intervalls (ln) einer während der Dauer des Intervalls (ln) den NOx- Speicherkatalysator (16) durchgesetzten Reduktionsmittelmasse ( Recj n) entspricht.
9. Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators mit mindestens einer stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde, wobei die Verbrennungskraftmaschine für die Entschwefelung alternierend in einem mageren Betriebsmodus mit λ > 1 und einem fetten Betriebsmodus mit λ < 1 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortschritt der Entschwefelung anhand eines Verlaufs einer Lambdasondenspannung (Un) stromab des NOx-Speicherkatalysators (16), welche nach einem vorgebbaren Intervall nach Beginn einer n-ten fetten Betriebsphase (Tf n) ermittelt wird, überwacht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der n-ten fetten Betriebsphase (Tf n) durch ein Unterschreiten eines vorgebbaren Lambdaschwellenwertes (Sf) vor dem NOx-Speicherkatalysator (16) definiert wird und Sf kleiner als 1 und größer als ein vorgegebener Lambdawert (Vf) vor dem NOx-Speicherkatalysator (16) ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgebbare Intervall einer Zeitspanne entspricht. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgebbare Intervall einer den NOx-Speιcherkatalysator (16) durchgesetzten Abgasmasse (rriQas) entspricht
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgebbare Intervall einer den NOx-Speιcherkatalysator (16) durchgesetzten Reduktionsmittelmasse (mRecj) entspricht
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgebbare Intervall der Lange der fetten Betriebsphasen (Tf) entspricht
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz (ΔUn rH) der Lambdasondenspannung (Un) einer n-ten fetten Betriebsphase (Tf n) und mit einer Lambdasondenspannung (Un.|) einer vorausgegangenen (n-ι)-ten fetten Betriebsphase (Tf n ) berechnet wird, wobei i eine ganze positive Zahl bedeutet, und bei einer mindestens einmaligen Unterschreitung eines vorgebbaren Differenzgrenzwertes (ΔUQ) durch die Differenz
(ΔUn n ) die Entschwefelung beendet wird
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenz (ΔUn n.-|) der Lambdasondenspannung (Un) einer n-ten fetten Betriebsphase und einer Lambdasondenspannung (Un_ι) einer unmittelbar vorausgegangenen (n-1)-ten fetten Betriebsphase berechnet wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des Lambdawertes vor dem NOx- Speicherkatalysator (16) wahrend der Entschwefelung einem Rechteckprofil entspricht
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des Lambdawertes vor dem NOx- Speicherkatalysator (16) wahrend der Entschwefelung einem Dreieckprofil entspricht
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechsel von einem mageren in einen fetten Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine (14) durch ein Überschreiten eines vorgebbaren Lambdaschwellenwertes (Sm) stromab des NOx- Speicherkatalysators (16) ausgelöst wird, wobei Sm größer als 1 und kleiner als ein vorgegebener Lambdawert (Vm) vor dem NOχ-Speicherkatalysator (16) ist.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel zwischen den mageren und fetten Betriebsmodi mit definierten Verzögerungszeiten nach Über- und Unterschreitung des oberen beziehungsweise des unteren Schwellenwertes des stromab des NOx-Speicherkatalysators (16) vorliegenden Lambdawertes ausgelöst wird.
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