DE10032560B4

DE10032560B4 - Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysator

Info

Publication number: DE10032560B4
Application number: DE10032560A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Pott
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: DE10032560A1

Abstract

Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO_x-Speicherkatalysator, wobei wenigstens ein Gassensor stromab des NO_x-Speicherkatalysators angeordnet ist, und bei dem nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit eine Mindesttemperatur am NO_x-Speicherkatalysator und ein fetter Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine mit < 1 durch eine zumindest temporäre Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, wobei
(a) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer ersten Phase (t₁) nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit und beim Vorliegen der Mindesttemperatur zunächst so lange unter einem mageren Arbeitsmodus mit λ > 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein erster Schwellenwert (S_m) für Lambda erreicht wird,
(b) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer zweiten Phase (t₂) nach Erreichen des ersten Schwellenwertes (S_m) im fetten Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein zweiter Schwellenwert (S_f) für Lambda erreicht und eine vorgebbare Verzögerungsdauer (Δt) nach dem Erreichen des zweiten Schwellenwertes (S_f) verstrichen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem einer Brennkraftmaschine nachgeschalteten NO_x-Speicherkatalysator.
Verfahren zur Entschwefelung von NO_x-Speicherkatalysatoren sind bekannt. Dabei müssen während der Entschwefelung sogenannte Regenerationsparameter, wie eine Mindesttemperatur am NO_x-Speicherkatalysator und ein Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine, mit λ ≤ 1 eingestellt werden.
Unter einem Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine mit λ < 1 (fette Atmosphäre) überwiegt ein Anteil reduzierender Gaskomponenten, wie CO, HC oder H₂, einen Anteil von Sauerstoff am Abgas. Bei λ > 1 (magere Atmosphäre) ist die Sauerstoffkonzentration dominierend und die NO_x-Reduktion wird behindert. Daneben wird während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine in magerer Atmosphäre durch eine Verbrennung wechselnder Schwefelanteile im Kraftstoffgemisch SO₂ gebildet. Dieses wird ebenso wie das NO_x in magerer Atmosphäre von dem NO_x-Speicherkatalysator absorbiert. Die SO₂-Absorption verringert eine NO_x-Speicherfähigkeit des NO_x-Speicherkatalysators.
Es ist daher beispielsweise aus der DE 199 23 481 A1 bekannt, die Entschwefelung in wiederkehrenden Zyklen zu initiieren, wobei eine Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit anhand eines vorgebbaren Verschwefelungsgrades des NO_x-Speicherkatalysators festgelegt werden kann. Ein solcher Verschwefelungsgrad lässt sich beispielsweise anhand eines NO_x-Umsatzes bestimmen, bei dem ein Quotient aus einer Konzentration von NO_x vor dem NO_x-Speicherkatalysator und nach dem NO_x-Speicherkatalysator gebildet wird. Nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit werden dann geeignete Maßnahmen ergriffen, beispielsweise eine Spätzündung oder eine Nacheinspritzung, um die Regenerationsparameter einzustellen.
Eine Entschwefelungszeit ist dabei einerseits abhängig von der Höhe der Temperatur, die selbstverständlich auch über einer Mindesttemperatur liegen kann, und andererseits von einer Lage des Lambdawertes. Bei steigenden Temperaturen und/oder sinkenden Lambdawerten verkürzt sich die Entschwefelungszeit. Allerdings wird bei sehr niedrigen Lambdawerten überwiegend H₂S gebildet, während bei Lambdawerten knapp unter 1 überwiegend SO₂ entsteht. Eine Bildung von H₂S sollte nach Möglichkeit unterdrückt werden, da dieses geruchsintensiv ist. Zudem ist ein vollständiger Umsatz der reduzierenden Gaskomponenten bei sehr niedrigen Lambdawerten nicht mehr möglich, so dass ein Schadstoffdurchbruch nicht vermieden werden kann.
Die SO₂-Bildung ist kinetisch gegenüber der H₂S-Bildung bevorzugt, solange noch Sauerstoff im NO_x-Speicherkatalysator zur Schwefeloxidbildung vorliegt. Es ist daher bekannt, die Bildung von H₂S durch eine periodische Beaufschlagung des NO_x-Speicherkatalysators mit magerem und fettem Abgas zu unterdrücken. So beschreibt beispielsweise die DE 198 27 195 ein zeitgesteuertes Verfahren, welches durch kennfeldgestützte Bestimmung der Mager- und Fett-Intervalldauer die Durchströmung des NO_x-Speicherkatalysators mit magerem und fettem Abgas festlegt.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass der Katalysatorzustand (zum Beispiel Edelmetallaktivität sowie Alterungszustand der NO_x- und/oder O₂-Speicherkomponenten) und Emissionsstreuungen stromauf des NO_x-Speicherkatalysators keinen Einfluss auf den Wechsel zwischen magerem und fettem Abgas haben. Durch das Fehlen einer Regelung ist ein Risiko gegeben, dass die Kennfelder einer Zeitsteuerung zu unerwünschter Nebenproduktbildung oder zu einer suboptimalen Entschwefelungstiefe führen kann:

– Wird die Zeitsteuerung auf ein frisches Katalysatorsystem abgestimmt, so ist bei gealterten Katalysatoren mit wesentlich reduzierter Sauerstoffspeicherfähigkeit bereits kurz nach Beginn der Fett-Beaufschlagung des NO_x-Speicherkatalysators mit einem zumindest nahezu vollständigen Verbrauch des im Katalysator eingelagerten Sauerstoffs zu rechnen. Bei Fortdauer der Fett-Beaufschlagung wird der Schwefelaustrag in Form von H₂S fortgesetzt, was jedoch wegen der Geruchsbelästigung und Toxizität unerwünscht ist.
– Wird die Zeitsteuerung hingegen auf ein gealtertes System abgestimmt, so ist am Ende der Fettphase der frische NO_x-Speicherkatalysator noch nicht sauerstofffrei. Ein weitgehender Austrag, insbesondere des im Inneren des Washcoats gespeicherten Schwefels, ist jedoch nur bei mindestens kurzzeitig, zumindest nahezu vollständig sauerstofffreiem Speicherkatalysator möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine H₂S-Bildung bei frischen als auch bei gealterten Katalysatoren auf sehr niedrige Grenzwerte zu beschränken. Gleichzeitig soll durch die Entschwefelung die NO_x-Speicheraktivität zumindest nahezu vollständig auf den Stand eines schwefelfreien Katalysatorsystems wiederhergestellt werden, so dass von einem zumindest nahezu vollständigen Schwefelaustrag ausgegangen werden kann. Weiterhin soll eine Dauer der Entschwefelung möglichst kurz gehalten werden, um zusätzlich Verbrauchsvorteile zu erzielen.
Die obenstehend beschriebenen Nachteile können durch eine Regelung der Zeitintervalle der Mager- und Fettbeaufschlagung in Abhängigkeit vom Katalysatorzustand vermieden werden. Da der Katalysatorzustand nicht direkt überwacht werden kann, wird der Lambdawert des Abgases, bevorzugt stromab des NO_x-Speicherkatalysators, mittels eines Gassensors gemessen und in die Regelung der Zeitintervalle der Mager- und Fettbeaufschlagung einbezogen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Entschwefelung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass

(a) die Verbrennungskraftmaschine in einer ersten Phase nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit und beim Vorliegen der Mindesttemperatur zunächst so lange unter einem mageren Arbeitsmodus mit λ > 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor ein erster Schwellenwert für Lambda erreicht wird,
(b) die Verbrennungskraftmaschine in einer zweiten Phase nach Erreichen des ersten Schwellenwertes im fetten Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor ein zweiter Schwellenwert für Lambda erreicht und eine vorgebbare Verzögerungsdauer nach dem Erreichen des zweiten Schwellenwertes verstrichen ist und
(c) die erste Phase und nachfolgend die zweite Phase so lange wiederholt werden, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird,

₂

Weiterhin ist bevorzugt, die Verzögerungsdauer in Abhängigkeit von einem Abgasmassenstrom, einem Lambdawert stromauf des NO_x-Speicherkatalysators, einer Katalysatortemperatur, einer gespeicherten Sauerstoffmasse und einer NO_x-Speicherfähigkeit zu bestimmen. Die angegebenen Parameter können in beliebiger Weise kombiniert werden und erlauben eine Optimierung des Entschwefelungsvorganges. Aufgrund der im Allgemeinen sehr kurzen Verlängerung des fetten Arbeitsmodus kann eine Bildung H₂S noch in ausreichendem Maße unterdrückt werden. Durch die Verlängerung wird jedoch eine Tiefenwirkung des Entschwefelungsvorganges forciert, so dass eine Entschwefelung auch in oberflächenfernen Schichten der Speicherkomponente des NO_x-Speicherkatalysators in einem ausreichenden Maße sichergestellt werden kann.
Es hat sich steuerungstechnisch als vorteilhaft erwiesen, für die Verzögerungsdauer feste Zeitbereiche vorzugeben, um eine Über- beziehungsweise Untersteuerung zu vermeiden. Der Zeitbereich kann derart gewählt werden, dass die Verzögerungsdauer im Bereich von 20 bis 10000 ms, insbesondere 100 bis 1000 ms, liegt. Eine Feinabstimmung erfolgt dann entsprechend der vorab genannten Parameter. Liegt beispielsweise die gespeicherte Sauerstoffmasse noch auf einem relativ hohen Niveau, so wird die Verzögerungsdauer erhöht. In gleicher Richtung kann die Vorgabe der Verzögerungsdauer mit sinkendem Abgasmassenstrom und sinkendem Lambdawert stromauf des NO_x-Speicherkatalysators erfolgen. Eine genaue Abstimmung des Einflusses der einzelnen Parameter hat selbstverständlich in Abhängigkeit von den fahrzeugspezifischen Gegebenheiten zu erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine derart eingestellt, dass sie einen frei applizierbaren Sollwert für Lambda vor dem NO_x-Speicherkatalysator gewähren. Der Sollwert wird dabei als ein Kompromiss zwischen einer kurzen Entschwefelungszeit und einem geringen Übersteuern über die Schwellenwerte gewählt.
Ferner ist bevorzugt, in jedem neuen Zyklus der Entschwefelung (erste und zweite Phase) die Sollwerte und/oder die Schwellenwerte neu festzulegen. Diese können dann in Abhängigkeit von einer aktuell gespeicherten Schwefelmasse, einer Schwefelmasse zu Beginn der Entschwefelung, der Katalysatortemperatur oder einer Dauer der ersten und zweiten Phase variiert werden. Denkbar ist weiterhin, während der Entschwefelung die Temperatur zu variieren. Durch die gezeigten Maßnahmen kann die Entschwefelung wesentlich dynamischer an den aktuellen Katalysatorzustand angepasst werden.
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:
1 eine Anordnung eines Katalysatorsystems in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine und
2 einen Verlauf von Lambda vor und hinter einem NO_x-Speicherkatalysator während einer Entschwefelung.
In der 1 ist in schematischer Weise eine Anordnung eines Katalysatorsystems 10 in einem Abgaskanal 12 einer Verbrennungskraftmaschine 14 dargestellt. Das Katalysatorsystem 10 umfasst einen NO_x-Speicherkatalysator 16 und einen Vorkatalysator 18 sowie diverse Temperatursensoren 22. Weiterhin befinden sich Gassensoren 19, 20, 21 in dem Abgaskanal 12, die zur Erfassung wenigstens einer Gaskomponente eines Abgases der Verbrennungskraftmaschine dienen und ein Signal entsprechend einem Gehalt der Gaskomponente am Abgas bereitstellen. Solche Gassensoren 19, 20, 21 sind bekannt und können beispielsweise NO_x-Sensoren oder Lambdasonden sein.
Ein Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine 14 kann mittels eines Motorsteuergerätes 24 geregelt werden. Wird beispielsweise ein Arbeitsmodus mit λ < 1 (fette Atmosphäre) gewünscht, so muss eine Sauerstoffkonzentration in einem Saugrohr 26 vor einer Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches gesenkt werden. Damit erhöhen sich die Anteile reduzierender Gaskomponenten im Abgas im Vergleich zu einem Anteil an Sauerstoff. Beispielsweise kann ein solcher Arbeitsmodus durch eine Reduzierung eines Volumenstroms angesaugter Luft mittels einer Drosselklappe 28 und durch gleichzeitige Zuführung sauerstoffarmen Abgases über ein Abgasrückflussventil 30 erfolgen.
In einem Arbeitsmodus mit λ > 1 (magere Atmosphäre) wird neben NO_x auch SO₂ im NO_x-Speicherkatalysator 16 absorbiert, während die geringen Anteile reduzierender Gaskomponenten zumindest bei niedrigen Raumgeschwindigkeiten fast vollständig im Vorkatalysator 18 umgesetzt werden. In Abhängigkeit von einer NO_x-Speicherkapazität und einer Desorptionstemperatur des NO_x-Speicherkatalysators 16 muss die Verbrennungskraftmaschine 14 zur Regeneration mit λ ≤ 1 betrieben werden. In einem solchen Arbeitsmodus wird das zuvor absorbierte NO_x an einer katalytisch aktiven Oberfläche des NO_x-Speicherkatalysators 16 reduziert.
Ebenfalls absorbiertes SO₂ wird in Form von Sulfat in dem NO_x-Speicherkatalysator 16 eingelagert, wobei allerdings eine Reversibilität dieses Einlagerungsprozesses im Gegensatz zu der Einlagerung von NO_x wesentlich höhere Temperaturen erfordert. Somit muss zur Entschwefelung eine Mindestentschwefelungstemperatur und ein Lambdawert ≤ 1 vorliegen (Regenerationsparameter).
Eine Entschwefelungsnotwendigkeit ergibt sich aus einer Effizienz des NO_x-Speicherkatalysators 16 für eine Konvertierungsreaktion von NO_x. Die Erfassung der Effizienz kann mit Hilfe des Gassensors 21 erfolgen, der eine NO_x-Konzentration hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 misst. Aufgrund von Erfahrungswerten oder über eine Messung der NO_x-Konzentration vor dem NO_x-Speicherkatalysator 16 – beispielsweise mit mindestens einem der Gassensoren 19, 20 – kann auf diese Weise ein Verschwefelungsgrad und damit die Effizienz bestimmt werden. Über die Temperatursensoren 22 lässt sich eine aktuelle Temperatur (Katalysatortemperatur) am NO_x-Speicherkatalysator 16 erfassen, während der aktuelle Lambdawert vor dem NO_x-Speicherkatalysator 16 wiederum über zumindest einen der Gassensoren 19 und/oder 20 bestimmbar ist.
Eine Entschwefelungszeit ist abhängig von der Temperatur am NO_x-Speicherkatalysator 16 und der Lage des Lambdawertes. Mit steigender Temperatur und sinkendem Lambdawert nimmt die Entschwefelungszeit ab. Die Temperatur kann dabei deutlich über der Mindesttemperatur liegen und kann entsprechend einem Temperaturmodell auch während der Entschwefelung geändert werden.
Bei sehr niedrigen Lambdawerten führt die Entschwefelung überwiegend zu H₂S, während bei Lambdawerten knapp unter 1 überwiegend SO₂ gebildet wird. Da H₂S geruchsintensiv ist, soll dessen Bildung im erfindungsgemäßen Verfahren weitestgehend unterdrückt werden. Weiterhin ist nachteilig, dass bei sehr niedrigen Lambdawerten eine vollständige Umsetzung der reduzierenden Gaskomponenten nicht mehr möglich ist und somit sogenannte Schadstoffdurchbrüche auftreten. Da die H₂S-Bildung kinetisch gehemmt ist gegenüber der SO₂-Bildung, kann über einen periodischen Wechsel des Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine die H₂S-Bildung zurückgedrängt werden.
In der 2 ist beispielhaft ein Verlauf eines Lambdawertes vor und hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 dargestellt. Der Verlauf des Lambdawertes vor dem NO_x-Speicherkatalysator 16 (durchgezogene Linie) kann mittels des Gassensors 20 erfasst werden, während der Gassensor 21 einen Verlauf des Lambdawertes hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 wiedergibt (gestrichelte Linie). Wenn zu einem Zeitpunkt T₀ die Entschwefelungsnotwendigkeit festgestellt wird und beispielsweise noch nicht die Mindesttemperatur erreicht wurde, so kann in einer Aufheizphase t₀ durch eine zumindest temporäre Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine 14 eine Abgastemperatur erhöht werden. Dazu wird die üblicherweise zur Minderung eines Kraftstoffverbrauchs in dem mageren Arbeitsmodus betriebene Verbrennungskraftmaschine 14 auf einen Arbeitsmodus mit λ = 1 eingestellt, da das Abgas hier eine höhere Temperatur aufweist. Ein solches Vorgehen ist bekannt und soll hier nicht näher erläutert werden.
Nach Erreichen der Mindesttemperatur zu einem Zeitpunkt T₁ wird während der Phase t₁ die Verbrennungskraftmaschine 14 derart geregelt, dass sich vor dem NO_x-Speicherkatalysator 16 ein Lambdawert entsprechend einem vorgebbaren Sollwert W_m einstellt. Der Sollwert W_m sollte dabei in einem Lambdabereich von 1,01 bis 4,00, bevorzugt 1,02 bis 1,7, insbesondere 1,03 bis 1,1, liegen.
Eine Änderung des Lambdawertes hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 findet zeitverzögert statt. Dabei basiert diese Zeitverzögerung nicht nur auf einem Totvolumen des NO_x-Speicherkatalysators 16, sondern ist auch abhängig von einer Aus- und Einlagerung des Sauerstoffs in den NO_x-Speicherkatalysator 16. In einem Bereich 40 steigt dabei der Lambdawert hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 steil an, wobei eine Steilheit des Anstiegs durch die Höhe des Sollwertes W_m bestimmbar ist. Je höher W_m liegt, um so steiler steigt der Bereich 40 an. Ab einem Zeitpunkt T₂ erreicht der Lambdawert hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 einen ersten Schwellenwert S_m, woraufhin die Verbrennungskraftmaschine 14 auf den fetten Arbeitsmodus eingestellt wird. Dabei wird wiederum ein Sollwert W_f für Lambda vor dem NO_x-Speicherkatalysator 16 festgelegt. Der Sollwert W_f liegt in einem Bereich von λ = 0,995 bis 0,65, bevorzugt 0,99 bis 0,75, insbesondere 0,98 bis 0,85.
Nach dem Wechsel des Arbeitsmodus ab dem Zeitpunkt T₂ wird der NO_x-Speicherkatalysator 16 für eine Phase t₂ mit der fetten Atmosphäre entsprechend dem Sollwert W_f beaufschlagt. Kurz nach dem Erreichen des Schwellenwertes S_m steigt der Lambdawert in einem Bereich 42 noch kurzfristig an, da sich der Wechsel des Arbeitsmodus nur zeitverzögert hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 einstellt. In einem Bereich 44 fällt der Lambdawert hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 steil ab bis zu einem Lambdawert = 1 (Bereich 46). Dabei verharrt der Wert nahe λ = 1 in dem Bereich 46 so lange, bis ab einem Zeitpunkt T₃ der im NO_x-Speicherkatalysator 16 gespeicherte Sauerstoff und das zumindest teilweise zeitlich überlappend freigesetzte SO_x soweit reduziert sind, dass das Lambdasignal allmählich in Richtung des Sollwertes W_f abdriftet (Bereich 50).
Der Schwellenwert S_f liegt dabei bevorzugt bei λ = 0,998 bis 0,95, ist dabei jedoch stets größer als der Sollwert W_f für den fetten Arbeitsmodus. Beim Erreichen oder Unterschreiten des zweiten Schwellenwertes S_f erfolgt nicht unmittelbar ein Wechsel in den Magerbetrieb (Zeitpunkt T₄), sondern der fette Arbeitsmodus wird für eine vorgebbare Verzögerungsdauer Δt noch aufrechterhalten. Die Verzögerungsdauer Δt liegt dabei im Zeitbereich von 100 bis 1000 ms, insbesondere 100 bis 1000 ms. Eine Feinabstimmung der Verzögerungsdauer Δt erfolgt in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom, einem Lambdawert stromauf des NO_x-Speicherkatalysators 16, einer Katalysatortemperatur, einer gespeicherten Sauerstoffmasse und einer aktuellen NO_x-Speicherfähigkeit.
Wenn die Verzögerungsdauer Δt verstrichen ist (Zeitpunkt T₅), wird die Verbrennungskraftmaschine 14 erneut unter magerer Atmosphäre betrieben, und zwar entsprechend dem Sollwert W_m. Volumenbedingt fällt in einem Bereich 52 der Lambdawert hinter dem NO_x-Speicherkatalysator 16 noch für kurze Zeit, um dann anschließend in einem Bereich 54 wieder anzusteigen. Eine Steilheit des Anstiegs im Bereich 54 wird dabei nicht nur durch die Lage des Sollwertes W_m bestimmt, sondern auch durch eine zusätzliche Sauerstoffeinlagerung in den NO_x-Speicherkatalysator 16. Ab einem Zeitpunkt T₆ ist eine Sauerstoffspeicherfähigkeit erschöpft und daher steigt der Lambdawert in dem sich anschließenden Bereich 58 steiler an.
Wenn der Schwellenwert S_m erreicht wird (Zeitpunkt T₇), wird dann wieder die Phase t₂ eingeleitet, das heißt ein Wechsel in fette Atmosphäre initiiert. Phase t₁ und Phase t₂ wiederholen sich so oft, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird und dann die Verbrennungskraftmaschine 14 wieder in einem Normalbetrieb geschaltet wird.

10: Katalysatorsystem
12: Abgaskanal
14: Verbrennungskraftmaschine
16: NO_x-Speicherkatalysator
18: Vorkatalysator
19: Gassensor
20: Gassensor
21: Gassensor
22: Temperatursensoren
24: Motorsteuergerät
26: Saugrohr
28: Drosselklappe
30: Abgasrückflussventil
40, 42, 44, 46, 50, 52, 54, 58: ausgewählte Bereiche des Verlaufs des Lambdasignals hinter dem NO_x-Speicherkatalysator
W_m: magerer Sollwert
W_f: fetter Sollwert
S_m: magerer Schwellenwert
S_f: fetter Schwellenwert
T_i: Zeitpunkte
t_i: Zeitspannen
λ: Lambdawert
Δt: Verzögerungsdauer

Claims

Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO_x-Speicherkatalysator, wobei wenigstens ein Gassensor stromab des NO_x-Speicherkatalysators angeordnet ist, und bei dem nach Feststellung einer Entschwefelungsnotwendigkeit eine Mindesttemperatur am NO_x-Speicherkatalysator und ein fetter Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine mit < 1 durch eine zumindest temporäre Beeinflussung wenigstens eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, wobei (a) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer ersten Phase (t₁) nach Feststellung der Entschwefelungsnotwendigkeit und beim Vorliegen der Mindesttemperatur zunächst so lange unter einem mageren Arbeitsmodus mit λ > 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein erster Schwellenwert (S_m) für Lambda erreicht wird, (b) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einer zweiten Phase (t₂) nach Erreichen des ersten Schwellenwertes (S_m) im fetten Arbeitsmodus mit λ < 1 betrieben wird, bis an dem Gassensor (21) ein zweiter Schwellenwert (S_f) für Lambda erreicht und eine vorgebbare Verzögerungsdauer (Δt) nach dem Erreichen des zweiten Schwellenwertes (S_f) verstrichen ist und (c) die erste Phase (t₁) und nachfolgend die zweite Phase (t₂) so lange wiederholt werden, bis ein vorgebbarer Verschwefelungsgrad erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsdauer (Δt) in Abhängigkeit von einem Abgasmassenstrom, einem Lambdawert stromauf des NO_x-Speicherkatalysators, einer Katalysatortemperatur, einer gespeicherten Sauerstoffmasse und einer NO_x-Speicherfähigkeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsdauer (Δt) auf einen Zeitbereich von 20 bis 1000 ms, insbesondere 100 bis 1000 ms, beschränkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (14) während der ersten Phase (t₁) auf einen mageren Arbeitsmodus entsprechend wenigstens einem Sollwert (W_m) eingestellt wird und während der zweiten Phase (t₂) die Verbrennungskraftmaschine (14) in einem fetten Arbeitsmodus entsprechend wenigstens einem Sollwert (W_f) eingestellt wird (Sollwerte W).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (W_f) in einem Bereich von λ = 0,65 bis 0,995, bevorzugt 0,75 bis 0,99, insbesondere 0,85 bis 0,98, liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (W_m) in einem Bereich von λ = 1,01 bis 4, bevorzugt 1,02 bis 1,7, insbesondere 1,03 bis 1,1, liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte (W) in Abhängigkeit von einen Katalysatorzustand charakterisierenden Parametern eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter des Katalysatorzustands eine aktuell gespeicherte Schwefelmasse, eine Schwefelmasse zu Beginn der Entschwefelung, die Katalysatortemperatur, eine Sauerstoffspeicherfähigkeit oder eine Kombination derselben gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch, gekennzeichnet, dass die Sollwerte (W) in Abhängigkeit von einer Dauer der Phasen (t₁ und t₂) festgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwerte (S_m, S_f) und/oder Sollwerte (W) in jedem neuen Zyklus, der sich aus der ersten und zweiten Phase (t₁ und t₂) zusammensetzt, neu bestimmt werden.