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WO2002014658A1 - VERFAHREN UND STEUERGERÄT ZUM BESTIMMEN DES ZUSTANDS EINES STICKOXID (NOx)-SPEICHERKATALYSATORS - Google Patents

VERFAHREN UND STEUERGERÄT ZUM BESTIMMEN DES ZUSTANDS EINES STICKOXID (NOx)-SPEICHERKATALYSATORS Download PDF

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Publication number
WO2002014658A1
WO2002014658A1 PCT/DE2001/002715 DE0102715W WO0214658A1 WO 2002014658 A1 WO2002014658 A1 WO 2002014658A1 DE 0102715 W DE0102715 W DE 0102715W WO 0214658 A1 WO0214658 A1 WO 0214658A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nox
mass flow
catalytic converter
storage catalytic
msnonk
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/002715
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eberhard Schnaibel
Klaus Winkler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2002014658A1 publication Critical patent/WO2002014658A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the state of a nitrogen oxide (NOx) storage catalytic converter of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
  • a raw nitrogen oxide (NOx) mass flow upstream of the NOx storage catalytic converter is determined during a storage phase in which nitrogen oxides (NOx) emitted by the internal combustion engine are stored in the NOx storage catalytic converter.
  • a NOx mass flow is also determined behind the NOx storage catalytic converter.
  • the state of the NOx storage catalytic converter is determined from the two
  • the invention also relates to an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
  • the internal combustion engine has a control unit and a nitrogen oxide (NOx) storage catalytic converter.
  • the internal combustion engine has first means for determining a raw nitrogen oxide (NOx) mass flow upstream of the NOx storage catalytic converter during a storage phase in which nitrogen oxides emitted by the internal combustion engine are stored in the NOx storage catalytic converter.
  • the internal combustion engine has second means for determining a NOx mass flow downstream of the NOx storage catalytic converter during the storage phase.
  • the control unit determines the state of the NOx storage catalytic converter from the two values determined for the raw NOx mass flow before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter.
  • the present invention further relates to a control device for such an internal combustion engine.
  • the invention also relates to a control element, in particular a read-only memory, a random access memory or a flash memory, for such a control device of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
  • a program is stored on the control element and can be run on a computing device, in particular on a microprocessor.
  • nitrogen oxide (NOx) storage catalysts are used to store the nitrogen oxide (NOx) emissions emitted by the internal combustion engine during lean operation.
  • the NOx storage catalytic converter is in the so-called storage phase.
  • the efficiency of the NOx storage catalytic converter decreases with increasing duration of the storage phase, which leads to an increase in the NOx emissions behind the NOx storage catalytic converter.
  • the reason for the decrease in efficiency lies in the increase in the nitrogen oxide (NOx) fill level of the NOx storage catalytic converter.
  • the NOx fill level can be monitored and, after a predefined threshold value has been exceeded, a withdrawal phase or regeneration phase of the NOx
  • NOx nitrogen oxide
  • a reducing agent is added to the exhaust gas of the internal combustion engine, which reduces stored nitrogen oxides to nitrogen and oxygen.
  • a reducing agent for example, hydrocarbon (HC) and / or carbon monoxide (CO) can be used as the reducing agent, which can be generated by a rich setting of the fuel-air mixture in the exhaust gas (homogeneous operation of the internal combustion engine).
  • urea can also be added to the exhaust gas as a reducing agent. Ammonia from the urea is used to reduce the nitrogen oxide to oxygen and nitrogen. The ammonia can be obtained from a urea solution by hydrolysis.
  • the end of the withdrawal phase can be initiated when the majority of the nitrogen oxide has been removed from the NOx storage catalyst.
  • the state of the catalytic converter can change, in particular the storage capacity of the NOx storage catalytic converter can decrease.
  • the NOx storage catalytic converter can be caused, for example, by sulfur in the fuel be poisoned.
  • a quality factor of any system it is generally known from the prior art to calculate a quality factor of any system by dividing an output variable of the system by an input variable of the system.
  • a quality factor can theoretically also be used to determine the quality factor of a NOx storage catalytic converter.
  • the raw NOx mass flow is determined before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter.
  • the quality factor can be determined by dividing the NOx mass flow downstream of the catalytic converter by the raw NOx mass flow upstream of the catalytic converter.
  • a quality factor calculated in this way does not allow a reliable statement about the condition of the catalytic converter, since - as already mentioned - the efficiency of a NOx storage catalytic converter decreases with increasing duration of the storage phase. Even at a stable operating point of the internal combustion engine, the known quality factor is not constant over time. If the quality factor is thus determined at the beginning of a storage phase (high storage rate) using the method known from the prior art, the condition of the catalytic converter is completely different than if the quality factor is determined towards the end of the storage phase (lower storage rate).
  • the start and end of the injection and withdrawal phases are not precisely defined in time, but are - as described above - determined again for each phase using certain parameters.
  • the method known from the prior art for determining the state of any system is therefore not suitable for determining the state of a NOx storage catalytic converter.
  • the present invention is based on the object Determine the state of a NOx storage catalytic converter reliably and precisely and with as little effort as possible.
  • the invention proposes, starting from the method of the type mentioned at the outset, that the two values determined for the NOx raw mass flow and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter are each integrated over a predefinable period of time and the state of the NOx Storage catalytic converter is determined from the integrated values for the NOx raw mass flow before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter.
  • the invention it is therefore proposed not to determine a quality factor directly from the values determined for the raw NOx mass flow upstream and the NOx mass flow downstream of the NOx storage catalytic converter, but rather to initially integrate the two values over time.
  • the integral of the raw NOx mass flow over a period corresponds to the raw NOx emission supplied to the NOx storage catalytic converter within this period.
  • the integral of the NOx mass flow over a period of time also corresponds to the NOx emission of the catalyst within this period.
  • the start and end of the integration are within the saving phase.
  • the predeterminable time period therefore corresponds at most to the duration of the storage phase.
  • the integrated factor then becomes the quality factor per se
  • a NOx storage catalytic converter for controlling the storage and the regeneration phase anyway, so that no additional component is required to implement this development of the method according to the invention.
  • the raw NOx mass flow in front of the NOx storage catalytic converter can be measured by a NOx sensor arranged in front of the NOx storage catalytic converter.
  • the raw NOx mass flow is modeled upstream of the NOx storage catalytic converter.
  • the NOx raw mass flow can be taken, for example, from a NOx storage model or a NOx raw emission model.
  • the NOx raw mass flow is modeled in the models from the parameters describing the operating point of the internal combustion engine (e.g. the supplied fuel mass or air mass, the torque, etc.).
  • the modeled NOx raw mass flow can also be taken from a characteristic curve or a map.
  • the determined values can be integrated over any period of time with any start and end time. According to a preferred embodiment
  • Embodiment of the present invention proposes that the integration of the values be initiated at the beginning of the storage phase. According to another preferred embodiment of the present invention, it is proposed that the time period be selected so that the
  • Integration of the values is ended at the latest with the end of the saving phase. If the integration of the "values is initiated at the beginning of the injection phase and ended at the end of the injection phase, the quality factor can be determined with the greatest accuracy. The predeterminable time period therefore becomes the duration selected the storage phase.
  • the quality factor for determining the state of the NOx storage catalytic converter can be based on any mathematical algorithm, for example by means of addition or
  • the state of the NOx storage catalytic converter is determined by dividing the integrated values for the raw NOx mass flow before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter.
  • the quality factor can be determined in particular according to one of the following equations:
  • the state of the NOx storage catalytic converter be determined from a difference between the integrated values for the raw NOx mass flow before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter.
  • the quality factor can be determined in particular according to one of the following equations:
  • control element which is provided for a control unit of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
  • a program is stored on the control, which is suitable on a computer, in particular on a microprocessor, executes and for carrying out the process of the invention '.
  • the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method for the execution of which
  • an electrical storage medium can be used as the control element, for example a read-only memory, a random access memory or a flash memory.
  • the control device integrates the two determined values for the NOx raw mass flow before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter in each case over a predefinable period of time and determines the state of the NOx storage catalytic converter from the integrated values for ⁇ en NOx raw mass flow before and the NOx mass flow behind the NOx storage catalytic converter.
  • control device advance the two determined values for the NOx raw mass flow and the NOx mass flow downstream of the NOx storage catalytic converter each integrated over a predeterminable period of time and the state of the NOx storage catalytic converter determined from the integrated values for the raw NOx mass flow upstream and the NOx mass flow downstream of the NOx storage catalytic converter.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an internal combustion engine according to the invention in accordance with a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a time course of the integrals of raw NOx emission and NOx emission and a corresponding time course of the operating mode of the internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a signal schedule of a method according to the invention in accordance with a preferred one
  • Figure 1 is a direct injection internal combustion engine
  • a piston 2 in a cylinder 3 can be moved back and forth.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, which is delimited inter alia by the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6.
  • An intake pipe 7 is coupled to the inlet valve 5 and an exhaust pipe 8 is coupled to the outlet valve 6.
  • a fuel injection valve 9 and a spark plug 10 protrude into the combustion chamber 4.
  • Fuel can be injected into the combustion chamber 4 via the injection valve 9.
  • the fuel in the combustion chamber 4 can be ignited with the spark plug 10.
  • a rotatable throttle valve 11 is accommodated in the intake pipe 7 and air can be supplied to the intake pipe 7. The amount of air supplied is dependent on the angular position of the throttle valve 11.
  • a catalytic converter 12 is housed in the exhaust pipe 8 and cleans the exhaust gases resulting from the combustion of the fuel.
  • the catalyst 12 is a nitrogen oxide
  • NOx storage catalytic converter 12 ' which is coupled to a 3-way catalytic converter 12' 'as an oxygen storage device.
  • the catalytic converter 12 can also comprise only one NOx storage catalytic converter 12 ′.
  • a control device 15 is acted upon by input signals 16, which represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by means of sensors.
  • the control unit 15 generates output signals 17 with which the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced via actuators or actuators.
  • the control device 15 is provided to control and / or regulate the operating variables of the internal combustion engine 1.
  • the control unit 15 is provided with a microprocessor 18 which has stored a program in a control element 19 which is suitable for the control and / or regulation mentioned perform.
  • the control element 19 is preferably designed as an electronic storage medium, in particular as a flash memory.
  • the throttle valve 11 is partially opened or closed depending on the desired torque.
  • the fuel is supplied from the injection valve 9 during a
  • Combustion chamber 4 injected.
  • the injected fuel is swirled by the air sucked in simultaneously via the throttle valve 11 and is thus distributed substantially uniformly in the combustion chamber 4. After that it will
  • Throttle valve 11 wide open.
  • the fuel is injected from the injection valve 9 into the combustion chamber 4 during a compression phase caused by the piston 2, specifically locally in the immediate vicinity 30 of the spark plug 10 and at a suitable time before the ignition point. Then we ignite the fuel with the aid of the spark plug 10, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel.
  • the resulting torque 35 largely depends on the injected fuel mass in shift operation.
  • the shift operation is essentially provided for idling and part-load operation of the internal combustion engine 1. In shifts, La bda is usually> 1.
  • a storage phase E (see FIG. 2) of the NOx storage catalytic converter 12 ', the internal combustion engine 1 is operated in shift operation and the storage catalytic converter 12' is loaded with nitrogen oxides and the 3-way catalytic converter 12 '' with oxygen.
  • a regeneration phase R (see FIG. 2), the storage catalytic converter 12 'and the 3-way catalytic converter 12' 'are discharged again, so that they can again absorb nitrogen oxides or oxygen in a subsequent shift operation (storage phase).
  • a reducing agent is added to the exhaust gas upstream of the catalytic converter 12.
  • hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) or urea can be used as reducing agents. Hydrocarbons and carbon monoxide are generated in the exhaust gas by a rich mixture setting (operation of the internal combustion engine in homogeneous operation).
  • Urea can come from one
  • Storage containers are metered into the exhaust gas in a controlled manner.
  • the reducing agent reduces the stored nitrogen oxides to nitrogen (N) and oxygen (0). These substances emerge from the catalytic converter 12, so that there is an excess of oxygen behind the catalytic converter 12 during the regeneration phase R, although the internal combustion engine 1 is operated with a rich fuel-air mixture (lack of oxygen).
  • An oxygen (02) sensor 13 is arranged in front of the catalytic converter 12 and a nitrogen (NOx) sensor 14 is arranged in the exhaust pipe 8 after the catalytic converter 12.
  • a lack of oxygen operation of the internal combustion engine 1 with a rich mixture
  • the oxygen storage locations of the catalytic converter 12 are initially almost all occupied.
  • the oxygen storage locations are successively freed from oxygen, which then exits the catalytic converter 12.
  • the catalyst 12 there is therefore initially an excess of oxygen after switching over to the regeneration phase R.
  • the total nitrogen oxide (N) stored in the storage catalytic converter 12 ' is reduced and the total oxygen (0) stored in the oxygen storage device 12''is removed, so that there is also a lack of oxygen behind the catalytic converter 12.
  • the end of the regeneration phase R can be initiated when the majority of the nitrogen oxide (NT) has been removed from the NOx storage catalytic converter 12'.
  • the condition of the catalytic converter 12 may change due to aging or poisoning of the NOx storage catalytic converter 12 ′, in particular the storage capacity of the NOx storage catalytic converter 12 ′ may decrease.
  • the NOx storage catalytic converter 12 ′ can, for example, be poisoned by sulfur in the fuel.
  • the method begins in a function block 30
  • a quality factor is then determined from the integrated values in a function block 33 using a simple mathematical algorithm as a measure of the state of the NOx storage catalytic converter 12 ′. For example, addition, subtraction, multiplication or division of the integrated values can be used as the algorithm. In particular, it is proposed to calculate the quality factor according to one or more of the following equations:
  • Mass flow takes into account the fact that the efficiency of a NOx storage catalytic converter 12 'decreases with increasing duration of the storage phase E.
  • the state of a NOx storage catalytic converter 12 ′ can be determined reliably and precisely.
  • the determination of the state with little effort a measured size msnonk and a ul

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Stickoxid (NOx)-Speicherkatalysators (12') einer Brennkraftmaschine (1), wobei während einer Einspeicherphase (E), in der von der Brennkraftmaschine ausgestossene Stickoxide (NOx) in den NOx-Speicherkatalysator (12') eingespeichert werden, ein Stickoxid (NOx)-Rohmassenstrom (msnovk) vor dem NOx-Speicherkatalysator (12') und ein NOx-Massenstrom (msnonk) hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') ermittelt wird und der Zustand des NOx-Speicherkatalysators (12') aus den beiden ermittelten Werten (msnovk, msnonk) für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') bestimmt wird.

Description

Verfahren und Steuergerät zum Bestimmen des Zustands eines Stickoxid (NOx) -Speicherkatalvsators
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Stickoxid (NOx) - Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird während einer Einspeicherphase, in der von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Stickoxide (NOx) in den NOx- Speicherkatalysator eingespeichert werden, ein Stickoxid (NOx) -Rohmassenstrom vor dem NOx-Speicherkatalysator ermittelt. Hinter dem NOx-Speicherkatalysator wird ebenfalls ein NOx-Massenstrom ermittelt. Der Zustand des NOx-Speicherkatalysators wird aus den beiden ermittelten
Werten für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx- Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator bestimmt .
Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftrnaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftrnaschine weist ein Steuergerät und einen Stickoxid (NOx) - Speicherkatalysator auf. Außerdem weist die Brennkraftmaschine erste Mittel zum Ermitteln eines Stickoxid (NOx) -Rohmassenstroms vor dem NOx- Speicherkatalysator während einer Einspeicherphase auf, in der von der Brennkraftrnaschine ausgestoßene Stickoxide in den NOx-Speicherkatalysator eingespeichert werden. Schließlich weist die Brennkraftmaschine zweite Mittel zum Ermitteln eines NOx-Massenstroms hinter dem NOx- Speicherkatalysator während der Einspeicherphase auf. Das Steuergerät bestimmt den Zustand des NOx- Speicherkatalysators aus den beiden ermittelten Werten für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator.
Die vorliegenden Erfindung betrifft des weiteren ein Steuergerät für eine solche Brennkraftmaschine. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Steuerelement, insbesondere ein Read-Only-Memory, ein Random-Access-Memory oder ein Flash-Memory, für ein solches Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Auf dem Steuerelement ist ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist.
Stand der Technik
Bei Brennkraftmaschinen, die mit einem mageren Kraftstoff- Luft-Geraisch (Lambda > 1) betrieben werden können, werden Stickoxid (NOx) -Speicherkatalysatoren eingesetzt, um die von der Brennkraftmaschine während eines Magerbetriebs ausgestoßenen Stickoxid (NOx) -Emissionen einzuspeichern. Der NOx-Speicherkatalysator befindet sich in der sog. Einspeicherphase. Mit zunehmender Dauer der Einspeicherphase nimmt der 'Wirkungsgrad des NOx- Speicherkatalysators ab, was zu einem Anstieg der NOx- Emissionen hinter dem NOx-Speicherkatalysator führt. Die Ursache für die Abnahme des Wirkungsgrads liegt in der Zunahme des Stickoxid (NOx) -Füllstands des NOx- Speicherkatalysators. Der NOx-Füllstand kann überwacht und nach Überschreiten eines vorgebbaren Schwellenwertes eine Ausspeicherphase oder Regenerierphase des NOx-
Speicherkatalysators eingeleitet werden. Zum Ermitteln des NOx-Füllstands des NOx-Speicherkatalysators kann ein Stickoxid (NOx) -Einspeichermodell eingesetzt werden.
Während der Ausspeicherphase wird dem Abgas der Brennkraftrnaschine ein Reduktionsmittel hinzugegeben, das eingespeicherte Stickoxide zu Stickstoff und Sauerstoff reduziert. Als Reduktionsmittel können bspw. Kohlenwasserstoff (HC) und/oder Kohlenmonoxid (CO) verwendet werden, die durch eine fette Einstellung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Abgas (Homogenbetrieb der Brennkraftrnaschine) erzeugt werden können. Alternativ kann als Reduktionsmittel auch Harnstoff zu dem Abgas hinzugegeben werden. Dabei wird zur Reduktion des Stickoxids zu Sauerstoff und Stickstoff Ammoniak aus dem Harnstoff verwendet. Der Ammoniak kann per Hydrolyse aus einer Harnstofflösung gewonnen werden.
Gegen Ende der Ausspeicherphase ist ein Großteil des eingespeicherten Stickoxids reduziert und immer weniger des Reduktionsmittels trifft auf Stickoxid, das es zu
Sauerstoff und Stickstoff reduzieren kann. In der Folge steigt gegen Ende der Ausspeicherphase der Anteil an Reduktionsmittel in dem Abgas hinter dem NOx- Speicherkatalysator an, der Anteil an Sauerstoff in dem Abgas hinter dem NOx-Speicherkatalysator nimmt ab. Durch eine Analyse des Abgases hinter dem NOx-Speicherkatalysator durch geeignete Abgassensoren kann das Ende der Ausspeicherphase dann eingeleitet werden, wenn der Großteil des Stickoxids aus dem NOx-Speicherkatalysator ausgespeichert worden ist.
Aufgrund von Alterurig oder Vergiftung des NOx- Speicherkatalysators kann sich der Zustand des Katalysators verändern, insbesondere kann die Speicherfähigkeit des NOx- Speicherkatalysators nachlassen. Der NOx- Speicherkatalysator kann bspw. durch Schwefel im Kraftstoff vergiftet werden.
Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, einen Gütefaktor eines beliebigen Systems zu berechnen, indem eine Ausgangsgröße des Systems durch eine Eingangsgröße des Systems geteilt wird. Ein solcher Gütefaktor kann theoretisch auch zum Bestimmen des Gütefaktors eines NOx- Speicherkatalysators herangezogen werden. Dazu wird der NOx-Rohmassenstrom vor und der NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator ermittelt.' Durch eine Division des NOx-Massenstroms hinter dem Katalysator durch den NOx- Rohmassenstrom vor dem Katalysator kann der Gütefaktor bestimmt werden.
Bei einem NOx-Speicherkatalysator erlaubt ein derart berechneter Gütefaktor jedoch keine zuverlässige Aussage über den Zustand des Katalysators, da - wie bereits erwähnt - der Wirkungsgrad eines NOx-Speicherkatalysators mit zunehmender Dauer der Einspeicherphase abnimmt . Selbst in einem stabilen Betriebspunkt der Brennkraftrnaschine ist der bekannte Gütefaktor nicht zeitlich konstant . Wird der Gütefaktor also nach dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zu Beginn einer Einspeicherphase (hohe Einspeicherrate) bestimmt, ergibt sich ein völlig anderer Zustand des Katalysators als wenn der Gütefaktor gegen Ende der Einspeicherphase (geringere Einspeicherrate) bestimmt wird. Zudem sind bei NOx-Speicherkatalysatoren der Beginn und das Ende der Einspeichßr- und der Ausspeicherphasen zeitlich nicht genau definiert, sondern werden - wie oben beschrieben - für jede Phase anhand bestimmter Parameter erneut bestimmt. Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines beliebigen Systems ist deshalb zum Bestimmen des Zustands eines NOx- Speicherkatalysators nicht geeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zustand eines NOx-Speicherkatalysators zuverlässig und genau und mit einem möglichst geringen Aufwand zu bestimmen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass die beiden ermittelten Werte für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator jeweils über eine vorgebbare Zeitdauer aufintegriert werden und der Zustand des NOx-Speicherkatalystors aus den aufintegrierten Werten für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator bestimmt wird.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, einen Gütefaktor nicht unmittelbar aus den ermittelten Werten für den NOx- Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx- Speicherkatalysator zu ermitteln, sondern die beiden Werte zunächst über die Zeit zu integrieren. Das Integral des NOx-Rohmassenstroms über eine Zeitdauer entspricht der innerhalb dieser Zeitdauer dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten NOx-Rohemission. Ebenso entspricht das Integral des NOx-Massenstroms über eine Zeitdauer der NOx-Emission des Katalysators innerhalb dieser Zeitdauer. Durch die Integration der Werte können die Auswirkungen von Schwankungen und Störungen, der ermittelten Werten deutlich reduziert werden. Ebenso kann durch die Integration die Variation des Wirkungsgrads des Katalysators auf den
Gütefaktor reduziert werden.
Beginn und Ende der Integration liegen innerhalb der Einspeicherphase. Die vorgebbare Zeitdauer entspricht also längstens der Dauer der Einspeicherphase. Aus den integrierten Werten wird dann der Gütefaktor durch an sich
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0
einem NOx-Speicherkatalysator zur Steuerung der Einspeicher- und der Regerierphase sowieso vorhanden, so dass zur Realisierung dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens keines zusätzlichen Bauteils bedarf .
Der NOx-Rohmassenstrom vor dem NOx-Speicherkatalysator kann durch einen vor dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten NOx-Sensor gemessen werden. Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass der NOx-Rohmassenstrom vor dem NOx-Speicherkatalysator modelliert wird. Der NOx- Rohmassenstrom kann bspw. einem NOx-Einspeichermodell oder einem NOx-Rohemissionsmodell entnommen werden. In den Modellen wird aus den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine beschreibenden Parametern (z. B. der zugeführten Kraftstoffmasse oder Luftmasse, dem Drehmoment, etc.) der NOx-Rohmassenstrom modelliert. Der modellierte NOx- Rohmassenstrom kann auch einer Kennlinie oder einem Kennfeld entnommen werden.
Vorausgesetzt Beginn und Ende der Integration liegen innerhalb der Einspeicherphase, können die ermittelten Werte über eine beliebige Zeitdauer mit beliebigem Anfangs- und Endzeitpunkt integriert werden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Integration der Werte zu Beginn der Einspeicherphase eingeleitet wird. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Zeitdauer so gewählt wird, dass die
Integration der Werte spätestens mit dem Ende der Einspeicherphase beendet wird. Wenn die Integration der" Werte zu Beginn der Einspeicherphase eingeleitet und mit dem Ende der Einspeicherphase beendet wird, kann der Gütefaktor mit der größten Genauigkeit ermittelt werden.. Die vorgebbare Zeitdauer wird also entsprechend der Dauer der Einspeicherphase gewählt.
Der Gütefaktor zum Bestimmen des Zustands des NOx- Speicherkatalysators kann nach einem beliebigen mathematischen Algorithmus, bspw. mittels Addition oder-
Multiplikation, aus den beiden integrierten Werten bestimmt werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass der Zustand des NOx-Speicherkatalystors durch eine Division der aufintegrierten Werte für den NOx-Rohmassenstrom vor und dem NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator bestimmt wird. Der Gütefaktor kann insbesondere nach einer der folgenden Gleichungen bestimmt werden:
Int {NOx-Rohmassenstrom}
Gütefaktor ■■
Int {NOx-Massenstrom} Int {NOx-Massenstrom} Gütefaktor Int {NOx-Rohmassenstrom}
Int {NOx-Rohmassenstrom}
Gütefaktor = 1 - oder Int {NOx-Massenstrom}
Int {NOx-Massenstrom}
Gütefaktor = 1 Int {NOx-Rohmassenstrom]
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, vorgeschlagen, -dass der Zustand des NOx-Speicherkatalystors aus einer Differenz der aufintegrierten Werte für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator bestimmt wird. Der Gütefaktor kann insbesondere nach einer der folgenden Gleichungen bestimmt werden:
Gütefaktor = Int (NOx-Rohmassenstrom} - Int {NOx-Massenstrom} oder Gütefaktor = Int JNOx-Massenstrom} -
Int {NOx-Rohmassenstrom} .
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfdndungsgemäßen Verfahrens in Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist'. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, bspw. ein Read-Only-Memory, ein Random-Access-Memory oder ein Flash-Memory.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von der Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät die beiden ermittelten Werte für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator jeweils über eine vorgebbare Zeitdauer aufintegriert und den Zustand des NOx-Speicherkatalystors aus den aufintegrierten Werten für αen NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator bestimmt. .
Schließlich wird zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend von dem Steuergerät der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät die beiden ermittelten Werte für den NOx-Rohmassenstrom vor- und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator jeweils über eine vorgebbare Zeitdauer aufintegriert und den Zustand des NOx-Speicherkatalystors aus den aufintegrierten Werten für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator bestimmt.
Zeichnungen
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der _ Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger- Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren
Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 ein schematisch.es Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Brennkraftrnaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 einen zeitlichen Verlauf der Integrale von NOx- Rohemission und NOx-Emission und einen entsprechenden zeitlichen Verlauf der Betriebsart der Brennkraftrnasvchine; und
Figur 3 einen Signallaufplan eines erf indungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten
Aus führungs form .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist eine direkteinspritzende Brennkraf tmaschine
1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt , bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der u.a. durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil 6 ein Abgasrohr 8 gekoppelt.
Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 ragen ein Kraftstoffeinspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 • in dem Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in dem Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden.
In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar- is . Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der die durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase reinigt . Bei dem Katalysator 12 handelt es sich um einen Stickoxid
(NOx) -Speicherkatalysator 12', der mit einem 3-Wege- Katalysator 12'' als SauerstoffSpeicher gekoppelt ist. Alternativ kann der Katalysator 12 jedoch auch nur einen NOx-Speicherkatalysator 12' umfassen.
Ein Steuergerät 15 ist von Eingangssignalen 16 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftrnaschine 1 darstellen. Das Steuergerät 15 erzeugt Ausgangssignale 17, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftrnaschine 1 beeinflusst werden kann. Unter anderem ist das Steuergerät 15 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftrnaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 15 mit einem Mikroprozessor 18 versehen, der in einem Steuerelement 19 ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen. Das Steuerelement 19 ist vorzugsweise als ein elektronisches Speichermedium, insbesondere als ein Flash-Memory, ausgebildet.
5 In einer ersten Betriebsart, einem sogenannten
Homogenbetrieb der Brennkraftrnaschine 1, wird die Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem erwünschten Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer
10 durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den
Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig über die Drosselklappe 11 angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach wird das
15 Kraftstoff-Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 10 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben. Das entstehende Drehmoment hängt im Homogenbetrieb u.a. von der Stellung der
20 Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe
Schad'stofentwicklung wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch möglichst auf Lambda = 1 eingestellt.
In einer zweiten Betriebsart, einem sogenannten 25 Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die
Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung 30. der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wir mit Hilfe der Zündkerze 10 der Kraftstoff entzündet, so dass der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment 35 hängt im Schichtbetrieb weitgehend von der eingespritzten Kraftstoffmasse ab. Im Wesentlichen ist der Schichtbetrieb für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der Brennkraftrnaschine 1 vorgesehen. Im Schichtbetrieb ist La bda üblicherweise > 1.
Während einer Einspeicherphase E (vgl. Figur 2) des NOx- Speicherkatalysators 12' wird die Brennkraftrnaschine 1 im Schichtbetrieb betrieben und der Speicherkatalysator 12' wird mit Stickoxiden und der 3 -Wege-Katalysator 12'' mit Sauerstoff beladen. In einer Regenerierphase R (vgl. Figur 2) werden der Speicherkatalysator 12' und der 3-Wege- Katalysator 12'' wieder entladen, so dass sie in einem nachfolgenden Schichtbetrieb erneut Stickoxide bzw. Sauerstoff aufnehmen können (Ausspeicherphase) . Während der Regenerierphase R wird vor dem Katalysator 12 ein Reduktionsmittel in das Abgas gegeben. Als Reduktionsmittel können bspw. Kohlenwasserstoffe (HC) , Kohlenmonoxid (CO) oder Harnstoff verwendet werden. Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid werden im Abgas durch eine fette Gemischeinstellung (Betrieb der Brennkraftrnaschine im Homogenbetrieb) erzeugt. Harnstoff kann aus einem
Vorratsbehälter dem Abgas gesteuert zudosiert werden.
Während der Regenerierphase R des Katalysators 12 laufen folgende Prozesse ab: Das Reduktionsmittel reduziert die gespeicherten Stickoxide zu Stickstoff (N) und Sauerstoff (0) . Diese Stoffe treten aus dem Katalysator 12 heraus, so dass sich hinter dem Katalysator 12 während der Regenerierphase R ein Sauerstoffüberschuss ergibt, obwohl die Brennkraftmaschine 1 mit einem fetten Kraftstoff-Luft- Gemisch (Sauerstoffmangel) betrieben wird.
Vor dem Katalysator 12 ist ein Sauerstoff (02) --Sensor 13 und nach dem Katalysator 12 ein Stickstoff (NOx) -Sensor 14 in dem Abgasrohr 8 angeordnet. Nach dem Umschalten auf Sauerstoffmangel (Betrieb der Brennkraftrnaschine 1 mit fettem Gemisch) vor dem Katalysator 12 zu Beginn der Regenerierphase R reagiert der 02 -Sensor 13 praktisch verzögerungslos. Aufgrund des während des Schichtbetriebs (mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch) vorherrschenden Sauerstoffüberschusses in dem Abgas sind die Sauerstoffspeicherplätze des Katalysators 12 zunächst nahezu alle besetzt. Nach dem Umschalten auf Sauerstoffmangel (fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch) zu Beginn der Regenerierphase R werden die SauerstoffSpeicherplätze sukzessive von Sauerstoff befreit, der dann aus dem Katalysator 12 heraustritt. Hinter dem Katalysator 12 herrscht daher nach dem Umschalten in die Regenerierphase R zunächst weiter Sauerstoffüberschuss. Nach einer von der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 12 abhängigen Zeitspanne ist das gesamte in dem Speicherkatalysator 12' eingespeicherte Stickoxid (N) reduziert und der gesamte in dem SauerstoffSpeicher 12'' eingespeicherte Sauerstoff (0) entfernt, so dass auch hinter dem Katalysator 12 Sauerstoffmangel auftritt. Durch eine Analyse des Abgases hinter dem NOx-Speicherkatalysator 12' durch geeignete Abgassensoren kann das Ende der Regenerierphase R dann eingeleitet werden, wenn der Großteil des Stickoxids (NT) aus dem NOx-Speicherkatalysator 12' ausgespeichert worden ist .
Aufgrund von Alterung oder Vergiftung des NOx- Speicherkatalysators 12' kann sich der Zustand des Katalysators 12 verändern, ^insbesondere kann die Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators 12' nachlassen. Der NOx-Speicherkatalysator 12' kann bspw. durch Schwefel im Kraftstoff vergiftet werden.
Um den Zustand des NOx-Speicherkatalysators 12' zuverlässig und genau und mit einem möglichst geringen Aufwand zu bestimmen, wird das in Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen. Das Verfahren beginnt in einem Funktionsblock 30. Anschließend wird in
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Aus den integrierten Werten wird dann in einem Funktionsblock 33 anhand eines einfachen mathematischen Algorithmus ein Gütefaktor als Mass für den Zustand des NOx-Speicherkatalysators 12' bestimmt. Als Algorithmus kommt bspw. Addition, Subtraktion, Multiplikation oder Division der integrierten Werte in Frage. Insbesondere wird vorgeschlagen, den Gütefaktor nach einer oder mehreren der nachfolgenden Gleichungen zu berechnen:
Int {msnovk}
Gütefaktor
Int {msnonk}
Int {msnonk}
Gütefaktor
Int {msnovk}
Int {msnovk}
Gütefaktor = 1 1 -
Int {msnonk}
Int {msnonk}
Gütefaktor = 11
Int {msnovk}
Gütefaktor = Int {msnovk} - Int {msnonk} oder
Gütefaktor = Int {msnonk} - Int {msnovk} .
In den obigen Gleichungen steht "Int" für die Bildung des Integrals des in den geschweiften Klammern enthaltenen Werts. In Funktionsblock 34 ist das erfindungsgemäße Verfahren beendet . ^
Die Integration des NOx-Rohmassenstroms msnovk und des NOx-
Massenstroms trägt der Tatsache Rechnung, dass der Wirkungsgrad eines NOx-Speicherkatalysators 12' mit zunehmender Dauer der Einspeicherphase E abnimmt . Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Zustand eines NOx- Speicherkatalysators 12' zuverlässig und genauen bestimmt werden. Außerdem ist die Bestimmung des Zustands mit einem geringen Aufwand (eine gemessene Größe msnonk und eine Ul
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Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Stickoxid (NOx) -Speicherkatalysators (12') einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei während einer Einspeicherphase (E) , in der von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Stickoxide (NOx) in den NOx- Speicherkatalysator (12') eingespeichert werden, ein Stickoxid (NOx) -Rohmassenstrom (msnovk) vor dem NOx- Speicherkatalysator (12') und ein NOx-Massenstrom (msnonk) hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') ermittelt wird und der Zustand des NOx-Speicherkatalysators (12') aus den beiden ermittelten Werten (msnovk, msnonk) für den NOx-
Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem IKFOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ermittelten Werte (msnovk, msnonk) für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx- Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') jeweils über eine vorgebbare Zeitdauer (t_i) aufintegriert werden und der Zustand des NOx-Speicherkatalystors (12'') aus den aufintegrierten Werten (msnovk/ msnonk) für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet r dass der NOx-Massenstrom (msnonk) hinter dem NOx- Speicherkatalysator (12') mittels eines NOx-Sensors (14) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der NOx-Rohmassenstrom (msnovk) vor dem NOx-Speicherkatalysator (12') modelliert wird.
. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Integration der Werte (msnovk, msnonk) zu Beginn der Einspeicherphase (E) eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (t_i) so gewählt wird, dass die Integration der Werte (msnovk, msnonk) spätestens mit dem Ende der Einspeicherphase (E) beendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des NOx- Speicherkatalystors (12') durch eine Division der aufintegrierten Werte (msnovk, msnonk) für den NOx- Rohmassenstrom vor und dem NOx-Massenstrom hinter dem NOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des NOx- Speicherkatalystors (12') aus einer Differenz der aufintegrierten Werte (msnovk, msnonk) für den NOx- Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem ISTOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt wird.
8. Steuerelement, insbesondere Read-Only-Memory, Random- Access-Memory oder Flash-Memory, für ein Steuergerät (15) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere—eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor (18), ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 geeignet ist.
9. Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) ein Steuergerät (15), einen Stickoxid (NOx) -Speicherkatalysator
(12'), erste Mittel zum Ermitteln eines Stickoxid (NOx) - Rohmassenstroms (msnovk) vor dem NOx-Speicherkatalysator
(12') während einer Einspeicherphase (E) , in der von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Stickoxide (NOx) in den NOx-Speicherkatalysator (12') eingespeichert werden, und zweite Mittel zum Ermitteln eines NOx-Massenstroms (msnonk)' hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') während der
Einspeicherphase (E) aufweist und wobei das Steuergerät
(18) den Zustand des NOx-Speicherkatalysators (12') aus den beiden ermittelten Werten (msnovk, msnonk) für den NOx- Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem TOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt, dadurch gekennzeich.net, dass das Steuergerät (15) die beiden ermittelten Werte
(msnovk, msnonk) für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12' ) jeweils über eine vorgebbare Zeitdauer (t_i) aufintegriert und den Zustand des NOx-Speicherkatalystors (12') aus den aufintegrierten Werten (msnovk, msnonk) für den NOx- Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt.
10. Steuergerät (15) für eine Brennkraftrnaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) das Steuergerät (15) , einen Stickoxid (NOx) -Speicherkatalysator (12'), erste Mittel zum Ermitteln eines Stickoxid (NOx) -Rohmassenstroms (msnovk) vor dem NOx-Speicherkatalysator (12') während einer
Einspeicherphase (E) , in der von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Stickoxide (NOx) in den NOx- Speicherkatalysator (12') eingespeichert werden, und zweite Mittel zum Ermitteln eines NOx-Massenstroms (msnonk) hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12') während der
Einspeicherphase (E) aufweist, wobei das Steuergerät (15) den Zustand des NOx-Speicherkatalysators (12') aus den beiden ermittelten Werten (msnovk, msnonk) für den NOx- Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (15) die beiden. ermittelten Werte (msnovk, msnonk) für den NOx-Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx-Speicherkatalysator (12' ) jeweils über eine vorgebbare Zeitdauer (t_i) aufintegriert und den Zustand des NOx-Speicherkatalystors (12') aus den aufintegrierten Werten (msnovk, msnonk) für den NOx- Rohmassenstrom vor und den NOx-Massenstrom hinter dem NOx- Speicherkatalysator (12') bestimmt.
PCT/DE2001/002715 2000-08-14 2001-07-19 VERFAHREN UND STEUERGERÄT ZUM BESTIMMEN DES ZUSTANDS EINES STICKOXID (NOx)-SPEICHERKATALYSATORS WO2002014658A1 (de)

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