DE69913084T2

DE69913084T2 - Steuerverfahren zum Entfernen von Stickoxiden von einem Abgaskataslysator einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69913084T2
Application number: DE1999613084
Authority: DE
Inventors: Stephan Beurthey; Dirk Von Wissel
Original assignee: Renault SA; Renault SAS
Current assignee: Renault SA; Renault SAS
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: EP0997626B1; EP0997626A1; FR2785331B1; ES2207149T3; FR2785331A1; DE69913084D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Reinigung eines mit einem Katalysator versehenen Auspufftopfes zur Behandlung der Abgase eines Verbrennungsmotors von Stickoxiden, wobei der Auspufftopf während des Betriebes des Motors mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch diese Oxide adsorbiert, und betrifft insbesondere ein Verfahren, bei dem eine Reinigung des Auspufftopfes durch eine zeitweise Zunahme der Anreicherung mit Kraftstoff im Gemisch durchgeführt wird, wenn der Wirkungsgrad der Ablagerung der Stickoxide im Auspufftopf unterhalb einen vorgegebenen Schwellwert sinkt.
Im Hinblick auf eine Verringerung der Umweltverschmutzung durch die Abgase von Verbrennungsmotoren, insbesondere solcher, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen dienen, werden häufig die Abgasleitungen mit einem mit einem Katalysator versehenen Auspufftopf versehen, der dazu dient, die schädlichen, in den Abgasen enthaltenen chemischen Stoffe in weniger schädliche oder sogar unschädliche Stoffe umzuwandeln.
In diesem Zusammenhang sind sogenannte Dreiwegekatalysatoren für Auspufftöpfe bekannt geworden, die eine dreifache Funktion der Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) der Oxidation des Kohlenstoffmonoxids (CO) zu CO₂ und der Reduktion der Stickoxide (NOx) zu gasförmigem Stickstoff ermöglichen.
Die Bemühungen im Hinblick auf eine Verringerung der Emissionen an Treibhausgasen, insbesondere der Emissionen an CO₂, hat zu der Entwicklung eines Verbrennungsmotors geführt, der mit einem sogenannten mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, d. h., dass das Verhältnis Luft/Kraftstoff unterhalb desjenigen eines stöchiometrischen Gemisches liegt. Wird jedoch ein mit einem herkömmlichen Dreiwegekatalysator ausgerüsteter Auspufftopf für die Entgiftung der Abgase zusammen mit einem Motor eingesetzt, der mit einem mageren Gemisch betrieben wird, so erhält man einen sehr geringen Wirkungsgrad des Auspufftopfes bei der Reduzierung der Stickoxide (NOx).
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits in dem europäischen Patent Nr. 560 991 vorgeschlagen, einen Auspufftopf mit einem Dreiwegekatalysator zu verwenden, der zusätzlich mit einer Anordnung zur Adsorption der in den Abgasen vorhandenen Stickoxide versehen ist, wenn ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch für den Motor verwendet wird.
Um zu verhindern, dass diese Adsorption über einen längeren Zeitraum zu einer Sättigung der Adsorptionskapazität des Katalysators führt, wird in diesem Patent vorgeschlagen, periodisch die Anreicherung des Luft/Kraftstoff-Gemisches dahingehend zu ändern, dass diese einem stöchiometrischen Gemisch oder einem fetten Gemisch entspricht. Diese Umschaltung bewirkt eine Desorption der im Auspufftopf adsorbierten NOx und anschließend ihre Reduktion durch die HC und das CO im Auspufftopf aufgrund einer Zunahme der Anreicherung des Gemisches. Die erforderliche Dauer für die Umschaltung, um die in dem mit dem Katalysator versehenen Auspufftopf gespeicherten NOx zu desorbieren und zu reduzieren, ist proportional zur Masse der abgelagerten NOx.
Ist diese Dauer zu gering, so verbleiben die NOx im Katalysator und verringern demzufolge dessen Adsorptionskapazität hinsichtlich der NOx. Ist sie jedoch zu lang, so werden zwar alle abgelagerten NOx desorbiert, jedoch gelangt ein Teil der unverbrannten HC und des CO aufgrund der Zunahme der Anreicherung des Gemisches in die Atmosphäre.
Um die exakte Dauer der Regeneration des Auspufftopfes einstellen zu können, wurde in dem Patent EP 636 770 vorgeschlagen, eine Sonde zur Messung der Konzentration des Sauerstoffes oder der Anreicherung an Sauerstoff in die aus dem mit dem Katalysator versehenen Auspufftopf austretenden Gase einzusetzen. Die Regeneration des Auspufftopfes wird dann unterbrochen, wenn die Sonde ein Signal abgibt, das der stöchiometrischen Anreicherung entspricht, oder einem Wert oberhalb der letzteren, wobei aus diesem Signal hervorgeht, dass die aus dem Auspufftopf austretenden Gase einen erheblichen Gehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und an Kohlenmonoxid CO aufweisen. Das Vorhandensein dieser Stoffe in den Abgasen ist ein Anzeichen dafür, dass der mit dem Katalysator versehene Auspufftopf vollständig von Stickoxiden gereinigt worden ist.
Eine derartige Steuerung der Reinigung des Katalysators weist jedoch noch den Nachteil auf, dass der Reinigungsvorgang zu spät beendet wird, da die in die Auspuffleitung stromaufwärts des mit dem Katalysator versehenen Auspufftopfes eintretenden Gase unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid aufweisen aufgrund der Erhöhung der Anreicherung des Gemisches, wobei diese Kohlenwasserstoffe und das Monoxid nicht mehr beim Durchsetzen des Auspufftopfes behandelt werden. Ferner führen die dadurch in die Atmosphäre entlassenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe zu einem unnötig hohen Kraftstoffverbrauch.
Es wurde ferner in der EP-A-733 787 eine Vorrichtung zur Reinigung der Abgase eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, die eine Anordnung aufweist zur Abschätzung der Menge an in dem mit dem Katalysator versehenen Auspufftopf abgelagerten Stickoxiden, wie sie oben beschrieben wurde, sowie eine Anordnung aufweist, um die Gesamtmenge an abgelagerten Stickoxiden auf der Basis des Ausgangssignals einer Sonde für die Anreicherung zu berechnen, die stromabwärts des Auspufftopfes eingesetzt ist und eine Anordnung aufweist zur Berechnung eines Korrekturwertes für die geschätzte Menge im Hinblick auf eine Annäherung der letzteren an die berechnete Menge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der Reinigung eines mit einem Katalysator versehenen Auspufftopfes für die Behandlung der Abgase eines Verbrennungsmotors von Stickoxiden zu schaffen, wobei der Auspufftopf die Oxide während des Betriebes des Motors mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch adsorbiert und wobei das Verfahren auf einer Evaluierung der im Auspufftopf adsorbierten Menge an Stickoxiden basiert, die so genau wie möglich ist, so dass eine Optimierung der Reinigung des Auspufftopfes erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, mit einem Verfahren, das eine stromabwärts des Auspufftopfes eingesetzte Sonde verwendet, um ein Signal zu erzeugen, das der Konzentration an Sauerstoff in den aus dem Auspufftopf austretenden Gasen entspricht, wobei eine Reinigung des Auspufftopfes durch eine zeitweise Vergrößerung der Anreicherung mit Luft/Kraftstoff-Gemisch für den Motor durchgeführt wird, wenn der Wirkungsgrad der Ablagerung der Stickoxide im Auspufftopf unterhalb einen vorgegebenen Schwellwert sinkt; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad der Ablagerung mittels wenigstens eines Modells für eine Größe für die im Auspufftopf abgelagerte Menge an Stickoxiden abgeschätzt wird, wobei das Modell einen Korrekturfaktor aufweist, und dass dieser Korrekturfaktor derart als Funktion einer in dem von der Sonde abgegebenen Signal enthaltenen Information verändert wird, dass der Wert der von dem Modell gebildeten Größe an den tatsächlichen Wert dieser Größe angenähert wird.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lautet das Modell für diese Größe wie folgt: ΔNSstoc = Qnox·Effstoc·Δt·α,wobei:

– ΔNS_stoc die im Auspufftopf während eines Zeitintervalls Δt bei einem mageren Gemisch abgelagerte Masse an Stickoxiden (NOx) ist,
– Q_nox die Menge an Stickoxiden (NOx) des Motors ist,
– α der Korrekturfaktor ist, der je nach dem, ob das Ausgangssignal der Sonde kippt oder nicht kippt, vergrößert oder verkleinert wird auf einen einem fetten Gemisch entsprechenden Wert während der Reinigung des Topfes über einen vorgegebenen Zeitraum (T).

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lautet das Modell für die Größe wie folgt:
wobei

– τ' der Füllgrad des Auspufftopfes mit Stickoxiden (NOx) ist,
– NS und NSC die Masse an im Auspufftopf abgelagerten Stickoxiden bzw. die Masse an im Auspufftopf ablagerbaren Stickoxiden ist,
– β der Korrekturfaktor ist, der vergrößert oder verkleinert wird, je nach dem ob das Ausgangssignal der Sonde (6) kippt oder nicht kippt, auf einen Wert entsprechend einem fetten Gemisch während einer Reinigung des Auspufftopfes über einen vorgegebenen Zeitraum (T).

Wie aus der weiteren Beschreibung hervorgeht, gewährleistet die vorliegende Erfindung unabhängig von der Art ihrer Durchführung eine gute Behandlung der vom Motor abgegebenen Stickoxide durch genaue Anpassung der Frequenz der Reinigungen des Auspufftopfes von Stickoxiden entsprechend der Notwendigkeit.
Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; darin zeigen:
1 ein Schema einer Anlage zur Reinigung der Abgase eines Verbrennungsmotors mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 und 3 Kurven für die Darstellung zweier Formen des Ausgangssignals einer Sonde für die Anreicherung, die in die in 1 gezeigte Anlage eingesetzt ist, wobei diese Kurven das Verständnis des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens erleichtern.
In 1 ist schematisch einer der Zylinder eines Verbrennungsmotors 1 dargestellt, der in herkömmlicher Weise mit einem Kolben 2 und Einlass- bzw. Auslassventilen 3₁, 3₂ versehen ist, wobei das Auslassventil mit einer Abgasleitung 4 in Verbindung steht, in welcher ein mit einem Dreiwegekatalysator versehener Auspufftopf 5 eingesetzt ist, wie er eingangs der vorliegenden Beschreibung erwähnt worden ist, und der mit einer Anordnung versehen ist, die es ermöglicht, die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide zu adsorbieren, wenn der Motor mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch betrieben wird.
Eine Sonde 6 für die Messung der Konzentration an Sauerstoff in den Abgasen ist stromabwärts des Auspufftopfes 5 in die Abgasleitung eingesetzt. Das von dieser Sonde stammende Signal wird üblicherweise einem numerischen Rechner 7 für die Steuerung des Motors 1 zugeführt, neben weiteren von (nicht dargestellten) Fühlern stammenden Signalen für die Messung weiterer Parameter, wie z. B. die Drehzahl N und die Lufteinlassmenge Da für den Motor, im Hinblick auf eine Steuerung der Öffnungszeiten t_i der Einspritzdüsen für den Kraftstoff (die ebenfalls nicht dargestellt sind) in den Motor, den Vorzündwinkel α für die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, etc., im Hinblick auf eine Steuerung des Motors insbesondere mittels des von der Sonde 6 stammenden Signals, die auch Lambda-Sonde genannt wird. All diese Anordnungen sind dem Fachmann gut bekannt und werden daher hier nicht im einzelnen erläutert.
Wie weiter oben erwähnt, lagert sich in dem mit dem Katalysator versehenen Auspufftopf das NOx während der Betriebsphasen des Motors 1 mit einem mageren Gemisch ab, so dass es notwendig ist, die Beladung des Auspufftopfes dahingehend zu überwachen, dass dieser gereinigt wird, wenn er diese Adsorptionsfunktion des NOx bei einem mageren Gemisch nicht mehr in wirksamer Weise gewährleisten kann. Im Hinblick auf eine Quantifizierung dieses Wirkungsgrades wird ein momentaner Wirkungsgrad der Ablagerung, Effstoc, der NOx im Auspufftopf durch den folgenden Ausdruck definiert:
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Wirkungsgrad der Ablagerung mittels des Modells einer Größe ΔNS_stoc berechnet, die zur Menge an abgela gerten NOx im Auspufftopf in Beziehung steht, wobei diese Größe ΔNS_stoc die Menge an abgelagertem NOx im Auspufftopf bei magerem Gemisch bezeichnet, während eines Zeitintervalls Δt, das z. B. der Eichperiode der vom Rechner 7 ausgewerteten Signale entspricht. Das Modell für diese Größe nimmt damit die folgende Form an: ΔNSstoc = Qnox·Effstoc·Δt·α,wobei:

– Q_nox die Menge der vom Motor abgegebenen NOx und
– α ein variabler Korrekturfaktor ist.

Es sei betont, dass die Berechnung von ΔNS_stoc sowie die Berechnung der anderen in der weiteren Beschreibung dargestellten Größen durch den Rechner 7 vorgenommen wird, der zu diesem Zweck entsprechend programmiert ist.
Der Wirkungsgrad Effstoc wird im Rechner 7 in Form einer Tabelle mit zwei Eingangswerten gespeichert, die durch den Füllgrad τ des Auspufftopfes 5 mit NOx und die Temperatur (θ) des Topfes gegeben sind. Effstoc ist eine abnehmende Funktion von τ und von θ. Der Füllgrad ist durch die folgende Beziehung gegeben: τ = NS/NSC,wobei NS und NSC die Masse an abgelagertem NOx bzw. die Masse an ablagerbarem NOx im Auspufftopf 5 sind.
NSC wird im Rechner 7 in Gestalt einer Tabelle gespeichert, dessen Eingangswert die Temperatur θ des Auspufftopfes ist. Diese Temperatur θ kann entweder mittels eines (in 1 nicht dargestellten) Fühlers gemessen werden oder in bekannter Weise mittels eines Modells abgeschätzt werden.
Auch der Wert Q_nox wird in einer Tabelle gespeichert auf Basis der Drehzahl N des Motors 1 und der in diesen eintretenden Luftmenge D_a.
Während der Berechnung des laufenden Schrittes i und unter Bezugnahme auf Δt gilt für die Masse NS_i an abgelagertem NOx bei Betrieb mit magerem Gemisch im Auspufftopf 5 die folgende Beziehung: NSi = NSi–1 + ΔNSstoc
Erfindungsgemäß wird, wenn der Wirkungsgrad Effstoc einen Schwellwert Effmin unterschreitet, durch den Rechner 7 eine Reinigung des mit dem Katalysator versehenen Auspufftopfes ausgelöst durch Übergang der Anreicherung des Luft/Kraftstoff-Gemisches für die Versorgung des Motors auf einen stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Wert. Die Masse ΔNS_stoc an desorbiertem oder abgegebenem NOx im Auspufftopf 5 während eines Zeitintervalls Δt kann durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden: ΔNSdestoc = a·(Rp – 1)·Qess·Δt,wobei:

– a, der Wirksamkeitskoeffizient der Reinigung, ein Anpassungskoeffizient ist entsprechend der Masse an abgegebenem NOx für 1 g Kraftstoff,
– R_p die während der Reinigung verwendete Anreicherung ist, und
– Q_ess die in den Motor eingespritzte Kraftstoffmenge ist.

Bei jedem Schritt i der Berechnung unter Bezugnahme auf Δt während eines Reinigungsvorgangs ist die im mit dem Katalysator versehenen Auspufftopf verbleibende Masse NS_i an NOx durch die folgende Beziehung gegeben: NSi = NSi–1 – ΔNSdestoc
Erreicht die Masse NS_i den Wert 0, so unterbricht der Rechner den Vorgang der Reinigung durch Regelung der Öffnungszeiten t_i der Einspritzdüsen für den Kraftstoff des Motors auf einen Wert, der einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch entspricht. Die Dauer einer derartigen Reinigung liegt üblicherweise in der Größenordnung einer Sekunde.
Es sei betont, dass das oben angegebene Modell für ΔNS_stoc nur dann zu zufriedenstellender genauer Berechnung führen kann, wenn die Werte für Effstoc und Qnox korrekt abgeschätzt werden können. Erfindungsgemäß ist der Faktor a ein Korrekturfaktor, der eingeführt wird, um die berechnete Masse ΔNSstoc an den tatsächlichen Wert dieser Masse anzunähern.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass der Faktor α gemäß der nachfolgenden Strategie verändert wird, in Verbindung mit einer Untersuchung der in den 1 und 2 dargestellten Kurven, welche die Evolutionen der Spannung V darstellen, die wiederum das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 6 während einer Reinigung des Auspufftopfes mit der Dauer T ist.
Wie aus der Kurve in 2 hervorgeht, löst der Rechner 7 zum Zeitpunkt t₁ eine Reinigung des Auspufftopfes von den NOx aus durch Umkehrung der Anreicherung des Luft/Kraftstoff-Gemisches für die Versorgung des Motors 1 von einem einem mageren Gemisch entsprechenden Wert auf einen Wert, der einer Verbrennung dieses Gemisches mit einem ungefähr stöchiometrischen Wert entspricht. Das Signal der Spannung V, das von der Sonde abgegeben wird, steigt dabei von einem Wert V₁ auf einen Wert V₂.
Der Rechner 7 sorgt für die Beibehaltung der Anreicherung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, das während dieses Wertes in den Motor eintritt, über den oben genannten Zeitraum T, von dem angenommen wird, dass er ausreicht, um eine vollständige Reinigung des Auspufftopfes auszuführen. In der Praxis liegt die Dauer dieses Zeitintervalls in der Größenordnung einer Sekunde.
Wenn am Ende dieses Zeitintervalls das Signal V auf den Wert V₁ fällt, entsprechend einem mageren Gemisch, ohne dazwischen einen Wert angenommen zu haben, der größer als V₂ ist, so kann daraus geschlossen werden, dass das gewählte Zeitintervall T zu kurz ist, um eine vollständige Reinigung des Auspufftopfes durchzuführen.
Im gegenteiligen Fall nämlich (siehe 3) beobachtet man, wenn das Zeitintervall (t₂ – t₁) < ΔT für eine vollständige Reinigung des Auspufftopfes ausreicht, zum Zeitpunkt t₂ einen Anstieg des Signals V auf einen Wert V₃ > V₂, entsprechend einem fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch aufgrund der Tatsache, dass zum Zeitpunkt t₂ die Reinigung des Auspufftopfes dazu führt, dass keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) und kein Kohlenmonoxid (CO) aus dem Motor austreten.
Es sei betont, dass am Ende (t₃) des Zeitintervalls T das Signal V auf den einem mageren Gemisch entsprechenden Wert fällt, aufgrund der Steuerung der Öffnungszeiten t_i der Einspritzdüsen durch den Rechner 7.
Dies bedeutet, dass, wenn das Ausgangssignal der Sonde 6 nicht einen Wert V₃ annimmt, entsprechend einem fetten Gemisch während der Zeitdauer T eines Reinigungsvorgangs, der Auspufftopf 5 immer noch trotz der Reinigung nicht freigesetzte Stickoxide NOx enthält, obwohl die Abschätzung der Masse an abgelagertem NOx mittels des Modells den Schluss nahe legt, dass die Reinigung vollständig durchgeführt worden ist.
Erfindungsgemäß wird in einem derartigen Fall die aus dem Modell resultierende Masse an abgelagertem NOx künstlich erhöht durch Vergrößerung des Korrekturfaktors α, der in das Modell eingeht, vom aktuellen Wert a auf einen Wert α + x₁, wobei x₁ ein einstellbares Inkrement ist. Der Rechner 7 berücksichtigt den neuen Wert des Korrekturfaktors a während des nachfolgenden Reinigungsschrittes mit der Dauer T, wobei der Faktor auch während eines jeden nachfolgenden erforderlichen Reinigungsschrittes anpassbar ist.
Wenn umgekehrt das Ausgangssignal der Sonde 6 einen Wert V₃ > V₂ während der Dauer T einer Reinigung annimmt, so bedeutet dies, dass zum Zeitpunkt t₂ die Reinigung des Auspufftopfes von NOx vollständig durchgeführt worden ist, und dass der Reinigungsvorgang zu diesem Zeitpunkt hätte beendet werden können.
Erfindungsgemäß wird in diesem Fall die aus dem Modell resultierende Masse an abgelagertem NOx künstlich verkleinert, durch Verringerung des Korrekturfaktors a von seinem momentanen Wert α auf einen Wert α – x₂, wobei x₂ ein einstellbares Inkrement ist, so dass der verringerte Wert beim nächsten Reinigungsvorgang berücksichtigt werden kann.
Die Strategie der Korrektur des Faktors α des Modells, wie sie oben beschrieben wurde, ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit der Abschätzung der im Auspufftopf abgelagerten Masse NOx mittels des Modells und gewährleistet wirksame Eingriffe hinsichtlich der Reinigung des Auspufftopfes mit Hilfe des Rechners 7. Wenn der Faktor α zunimmt, so zeigt das Modell eine schnellere Sättigung des Topfes mit NOx an, wodurch der Wirkungsgrad Effstoc als abnehmende Funktion von NS_i rapide fällt. Die Frequenz der angesteuerten Reinigungsvorgänge durch den Rechner nimmt damit zu, um so den Wirkungsgrad über den Wert Effmin hinaus zu erhöhen. Nimmt hingegen a ab, so nimmt NS_i weniger schnell zu und die Frequenz der Reinigungsvorgänge verringert sich, da Effstoc weniger schnell abnimmt.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einen Ausdruck für ΔNS_stoc der folgenden Form ausgegangen: ΔNSstoc = Qnox·Effstoc·Δt,wobei Effstoc immer noch einer Tabelle entnommen wird, deren Eingangswerte der Füllgrad τ und die Temperatur θ des Auspufftopfes sind.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung erfolgt die erfindungsgemäße Korrektur am Füllgrad, der wie folgt modellisiert ist: τ' = (NS/NSC)·β,wobei β ein Korrekturfaktor ist, der durch den Rechner gemäß der nachfolgend beschriebenen Strategie verändert wird.
Danach wird die Masse NS_i an abgelagertem NOx im Auspufftopf bei einem Betrieb mit magerem Gemisch während des Schrittes i der Berechnung ermittelt, sowie die Masse ΔNS_destoc an desorbiertem NOx im Topf während eines Reinigungszeitraums T und die Masse an im Topf verbleibenden Oxiden, so wie es im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben worden ist.
Genau wie die Variation des Koeffizienten a gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dient die Variation gemäß der Erfindung des Koeffizienten β dazu, die mittels des Modells erhaltenen Schätzwerte an die tatsächlichen Werte dieser Größen anzunähern. Zu diesem Zweck variiert der Rechner den Wert β durch einstellbare hinzuzufügende Inkremente y₁ oder abzuziehende Inkremente y₂ als Funktion der Schwankungen des Ausgangssignals V der Sonde 6, die während der Reinigungszeit beobachtet werden, und insbesondere in gleicher Weise wie den Koeffizienten a des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Diese Strategie der Korrektur des Faktors β des Modells (τ') des Füllgrades mit NOx im Auspufftopf 5 führt zu einer Verbesserung der Präzision der Abschätzung dieses Füllgrades. Nimmt β zu, so geht aus dem Modell ein schnelleres Anwachsen des Füllgrades hervor, wodurch die Abschätzung des Wirkungsgrades Effstoc schneller fällt, der eine abnehmende Funktion des Füllgrades ist. Der Rechner 7 erhöht damit die Frequenz der Reinigungsvorgänge des Auspufftopfes. Sorgt der Rechner dafür, dass der Wert β abnimmt, so nimmt der Füllgrad weniger schnell zu und die gesteuerte Frequenz der Reinigungsvorgänge durch den Rechner verringert sich.
Es sei betont, dass die Erfindung nicht auf die beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es ist klar, dass diese beiden Arten der Durchführung miteinander kombiniert werden können, indem zuerst auf den Koeffizienten α des Modells für die Masse ΔNS_stoc an abgelagertem NOx eingewirkt werden kann und anschließend auf den Koeffizienten β des Modells für den Füllgrad des Auspufftopfes.
Genauso gut kann die Sauerstoffsonde 6 durch einen Fühler ersetzt werden, welcher ein Signal abgibt als Funktion der Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und an Kohlenmonoxid CO in dem aus dem Auspufftopf 5 austretenden Abgasen.

Claims

Verfahren zur Reinigung eines mit einem Katalysator versehenen Auspufftopfes (5) zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1) von Stickoxiden, wobei der Auspufftopf eine Anordnung zur Adsorption derartiger Oxide während des Betriebes des Motors mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch aufweist und eine Sonde (6), die stromabwärts des Auspufftopfes angeordnet ist und ein Signal abgibt, das der Konzentration an Sauerstoff in den aus dem Auspufftopf (5) austretenden Gasen entspricht, wobei eine Reinigung des Auspufftopfes durch eine zeitweise Vergrößerung der Anreicherung mit Kraftstoff im Gemisch durchgeführt wird, wenn der Wirkungsgrad der Ablagerung (Effstoc) der Stickoxide (NOx) im Auspufftopf (5) unterhalb einen vorgegebenen Schwellwert sinkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad der Ablagerung (Effstoc) mittels wenigstens eines Modells für eine Größe (ΔNS_stoc; τ') für die im Auspufftopf abgelagerte Menge an Stickoxiden (NOx) abgeschätzt wird, wobei das Modell einen Korrekturfaktor (α; β) aufweist, und dass dieser Korrekturfaktor (α; β) derart als Funktion einer in dem von der Sonde (6) abgegebenen Signal enthaltenen Information verändert wird, dass der Wert der von dem Modell gebildeten Größe an den tatsächlichen Wert dieser Größe angenähert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell für diese Größe wie folgt lautet: ΔNSstoc = Qnox·Effstoc·Δt·αwobei: – ΔNS_stoc die im Auspufftopf während eines Zeitintervalls Δt für ein mageres Gemisch abgelagerte Masse an Stickoxiden (NOx) ist, – Q_nox die Menge an Stickoxiden (NOx) des Motors ist, – α der Korrekturfaktor ist, der vergrößert oder verkleinert wird, je nach dem, ob das Ausgangssignal der Sonde kippt oder nicht kippt, auf einen einem fetten Gemisch entsprechenden Wert während der Reinigung des Topfes über einen vorgegebenen Zeitraum (T).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Wirkungsgrades der Ablagerung (Effstoc) einer Tabelle entnommen wird, deren Eingangswerte die Temperatur (θ) und der Füllgrad (NS/NSC) des Auspufftopfes mit Stickoxiden (NOx) ist, wobei (NS) die Masse an im Auspufftopf abgelagerten Stickoxiden ist und (NSC) die Masse an ablagerbaren Stickoxiden ist, als Funktion der Temperatur (θ) des Auspufftopfes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell für die Größe wie folgt lautet:
wobei – τ' der Füllgrad des Auspufftopfes mit Stickoxiden (NOx) ist, – NS und NSC die Masse an im Auspufftopf abgelagerten Stickoxiden bzw. die Masse an im Auspufftopf ablagerbaren Stickoxiden ist, – β der Korrekturfaktor ist, der vergrößert oder verkleinert wird, je nach dem ob das Ausgangssignal der Sonde (6) kippt oder nicht kippt, auf einen Wert entsprechend einem fetten Gemisch während einer Reinigung des Auspufftopfes über einen vorgegebenen Zeitraum (T).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Wirkungsgrades der Ablagerung (Effstoc) einer Tabelle entnommen wird, deren Eingangswerte die Temperatur und ein korrigierter Füllgrad (NS/NSC·β) des Auspufftopfes ist.
Verfahren nach Anspruch 5 in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Füllgrad des Auspufftopfes den Wert (NS/NSC·β) aufweist, wobei – NS und NSC die im Auspufftopf abgelagerten Stickoxide bzw. die Masse der im Auspufftopf ablagerbaren Stickoxide sind, – β ein Korrekturfaktor ist, der vergrößert oder verkleinert wird, je nach dem, ob das Ausgangssignal der Sonde kippt oder nicht kippt, auf einen Wert entsprechend einem fetten Gemisch während einer Reinigung des Topfes über einen vorgegebenen Zeitraum (Δt).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Reinigung des Auspufftopfes kontinuierlich eine Abschätzung der im Auspufftopf verbliebenen Masse an Stickoxiden erfolgt, und dass die Reinigung beendet wird, wenn diese Masse den Wert 0 erreicht.