Es ist bekannt, in Abgaskanälen von Verbrennungskraftmaschinen NOx- Speicherkatalysatoren anzuordnen, die in mageren Betriebsphasen, in denen die Verbrennungskraftmaschine mit einem stöchiometrischen Sauerstoffüberschuss betrieben wird, Stickoxide NOx absorbieren. In wiederkehrenden Intervallen wird der NOx-Speicherkatalysator einer NOx-Regeneration unterworfen, um seine ursprüngliche NOx-Speicherkapazität wieder herzustellen. Dabei wird der Katalysator bei einer Mindesttemperatur, die eine NOx-Desorptionstemperatur überschreitet, mit einer fetten (unterstöchiometrischen), also kraftstoffreichen Abgasatmosphäre mit Lambda < 1 beaufschlagt. Unter katalytischer Unterstützung des NOx-Speicherkatalysators wird das bei diesem Prozess desorbierte NOx durch unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe HC, Kohlenmonoxid CO und Wasserstoff H2 des Abgases zu Stickstoff N2 reduziert.

Gleichzeitig wird bei der NOx-Regeneration Sauerstoff, der ebenfalls in den NOx- Speicherkatalysator, aber auch in einen häufig vorgeschalteten Vorkatalysator einlagert, entfernt. Nach Beendigung der NOx-Regeneration wird die Verbrennungskraftmaschine üblicherweise wieder in den häufig als Schichtmodus durchgeführten Magerbetrieb umgeschaltet.

Ein Problem stellen Betriebssituationen dar, in denen betriebspunktabhängig eine Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine unmittelbar nach der NOx-Regeneration in einen stöchiometrischen Betrieb mit Lambda = 1 erforderlich ist. Dieses Erfordernis ist beispielsweise bei einer hohen Lastanforderung, wie etwa Beschleunigung oder Vollgas, gegeben. Die stöchiometrischen Betriebsbedingungen werden in der Regel in einem Homogenmodus realisiert, bei dem in einem gesamten Verbrennungsraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine eine gleichmäßige Aufbereitung eines Luft- Kraftstoff-Gemisches erzeugt wird. Der nach der NOx-Regeneration vollkommen entleerte Sauerstoffspeicher des Vorkatalysators und des NOx-Speicherkatalysators bewirkt, dass geringste Abweichungen des Luft-Kraftstoff-Gemisches in Richtung Lambda < 1 zu unmittelbaren Schadstoffdurchbrüchen, insbesondere von HC und CO, führen, da die Katalysatoren in Ermangelung von nennenswerten Oxidationsmittelmengen im Abgas oder in ihren Sauerstoffspeichern keine Oxidation dieser Schadstoffe bewirken können. Abweichungen von dem Lambda-Sollwert von 1 treten insbesondere während einer Einregelungsdauer aufgrund einer gewissen Trägheit der Lambdaregelung auf. Die Trägheit der Regelung wird einerseits bedingt durch die Trägheit eines Reglers selbst sowie durch Laufzeiten des Abgases von der Verbrennungskraftmaschine bis zu einer ersten Lambdasonde, die den Ist-Lambdawert im Abgas erfasst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur NOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators zu entwickeln, mit welchem eine Schadstoffemission von HC und CO in einer unmittelbar an eine NOx-Regeneration anschließenden stöchiometrischen Betriebsphase einer Verbrennungskraftmaschine gesenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.

Erfindungsgemäß. ist vorgesehen, dass in einem Anschluss an die NOx-Regeneration und bei Vorliegen einer homogenen Betriebsartenanforderung mit Lambda = 1 ein Magerschub durchgeführt wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine für eine Dauer mit einem zumindest leicht mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Lambda > 1 betrieben wird, ehe sie in einen im wesentlichen stöchiometrischen Betriebsmodus umgeschaltet wird. Der Magerschub bewirkt, dass der NOx-Speicherkatalysator und diesem eventuell vorgeschaltete weitere Katalysatoren für die Dauer des Magerschubs mit einem wenigstens leichten Sauerstoffüberschuss beaufschlagt werden. Der Magerschub reicht aus, um eine Einlagerung zumindest geringer Mengen von Sauerstoff in die Katalysatoren zu bewirken. Nachfolgende Lambdaamplituden in Richtung einer fetten Abgaszusammensetzung können dann kompensiert werden, indem unvollständig oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe HC und Kohlenmonoxid CO durch den eingelagerten Sauerstoff konvertiert werden.

Die Durchführung des Verfahrens kann entweder gesteuert oder geregelt erfolgen. Für die Steuerung werden feste Werte für die Dauer und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Magerschubs vorgegeben. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des gesteuert durchgeführten Verfahrens beträgt die Dauer des Magerschubs 0,2 bis 5 Sekunden, vorteilhafterweise 0,7 bis 2,5 Sekunden. Gleichzeitig hat sich hierbei eine Vorgabe für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Magerschubs von 1,01 bis 1,1, insbesondere von 1,02 bis 1,05, als vorteilhaft erwiesen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Magerschub geregelt durchgeführt. Dafür wird die Dauer des Magerschubs mittels eines stromab des Vorkatalysators gemessenen Lambda-oder Spannungswertes geregelt, wobei die Verbrennungskraftmaschine solange mit einem vorgebbaren Luft-Kraftstoff- Verhältnis > 1 betrieben wird, bis der stromab des Vorkatalysators gemessene Lambda- oder Spannungswert eine vorgebbare Lambdaschwelle überschreitet oder eine vorgebbare Spannungsschwelle unterschreitet. Vorzugsweise entspricht die vorgebbare Lambdaschwelle einem gemessenen Lambdawert von 1,005 bis 1,02. Hierbei kann außerdem eine Mindestdauer vorgegeben werden, während der die Lambdaschwelle überschritten werden muss, ehe der Magerschub beendet wird. Diese Mindestdauer beträgt vorteilhafterweise 0 bis 1500 ms, insbesondere 500 bis 1000 ms. Durch die Vorgabe der Mindestdauer wird sichergestellt, dass eine Abgaslaufzeit zwischen einer Messstelle des Lambdawertes stromab des Vorkatalysators und nachgeschalteter Katalysatoren, insbesondere dem NOx-Speicherkatalysator, berücksichtigt wird. Der Lambda-oder Spannungswert stromab des Vorkatalysators wird vorzugsweise mit einer hier angeordneten Lambdasonde, insbesondere einer Sprungantwort-Lambdasonde, gemessen. Sprungantwort-Lambdasonden haben den Vorteil einer sehr hohen Auflösung von Lambdawerten nahe 1.

Nach einer alternativen Ausgestaltung der Regelung des Magerschubs wird die Dauer des Magerschubs mittels eines stromab des NOx-Speicherkatalysators gemessenen Lambdawertes geregelt. Hierbei wird die Verbrennungskraftmaschine solange mit einem vorgebbaren Luft-Kraftstoff-Verhältnis > 1 betrieben, bis der stromab des NOX- Speicherkatalysators gemessene Lambda-oder Spannungswert eine vorgebbare Lambdaschwelle überschreitet oder eine vorgebbare Spannungsschwelle unterschreitet.

Der Lambda-oder Spannungswert kann entweder wiederum mit einer Lambdasonde, insbesondere einer Sprungantwort-Lambdasonde oder aber mit einem NOx-Sensor gemessen werden, der stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist und der zusätzlich über eine Lambdasignalausgabe verfügt. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist besonders dann vorteilhaft, wenn ohnehin eine Lambdasonde oder ein NOx-Sensor dem Speicherkatalysator nachgeschaltet ist, beispielsweise um diesen zu überwachen. Die Lambdaschwelle wird auch hier vorteilhaft zwischen 1,005 bis 1,02 gewähit. Entsprechend der vorhergehend erläuterten Ausführung kann auch hier eine Mindestdauer vorgegeben werden, für die die Lambdaschwelle stromab des NOX- Speicherkatalysators überschritten werden muss, ehe die Verbrennungskraftmaschine in den stöchiometrischen Betriebsmodus umgeschaltet wird. Aufgrund der hinsichtlich des Abgasweges späten Messung des Lambdawertes sollte hier die Mindestdauer kürzer als in der vorherigen Ausführung gewählt werden. Sie beträgt vorzugsweise 0 bis 1000 ms, insbesondere 100 bis 500 ms.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 schematisch einen typischen Aufbau einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine ; Figur 2 Verlauf des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine und einer HC-Emission während und nach einer Entschwefelung und Figur 3 Verlauf der Lambdavorgabe und des Lambdawertes stromab des NOX- Speicherkatalysators während eines Magerschubs nach einer Ausgestaltung der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine vierzylindrige Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer nachgeschalteten Abgasanlage 12. Aus den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine 10 kommende Abgase münden in einen Krümmer 14 und werden anschließend in einen gemeinsamen Abgaskanal 16 vereinigt. Ein der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführendes Luft-Kraftstoff-Gemisch wird mittels einer ersten im Abgaskanal angeordneten Lambdasonde 18, insbesondere einer Breitband-Lambdasonde, und einer Regeleinrichtung 20 geregelt. Die Breitband-Lambdasonde 18 erfasst eine Sauerstoffkonzentration im Abgas und übermittelt ein der Sauerstoffkonzentration proportionales Spannungssignal an die Regeleinrichtung 20. Diese vergleicht den gemessenen Lambdawert (ist-Lambda) mit einer Lambdavorgabe (Soll-Lambda) und beeinflusst das der Verbrennungskraftmaschine 10 zuzuführende Luft-Kraftstoff- Gemisch solange, bis der gemessene Wert mit der Vorgabe übereinstimmt. Diese Lambdaregelung ist bekannt und soll hier nicht näher erläutert werden. Stromab von der Breitband-Lambdasonde 18 ist an einer relativ motornahen Position ein kleinvolumiger Vorkatalysator 22, der besonders vorteilhaft als Drei-Wege-Katalysator ausgestaltet ist, in dem Abgaskanal 16 angeordnet. Der Vorkatalysator 22 fördert gleichzeitig die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO sowie die Reduktion von Stickoxiden NOX. Stromab von dem Vorkatalysator 22, üblicherweise an einer Unterbodenposition eines Kraftfahrzeuges, befindet sich ein NOx- Speicherkatalysator 24. Der NOx-Speicherkatalysator 24 lagert in Magerphasen der Verbrennungskraftmaschine 10 in einem Überschuss vorhandenes NOX ein und reduziert dieses während NOx-Regenerationsintervalle des NOx-Speicherkatalysators 24, in denen die Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem fetten (unterstöchiometrischen) Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, zu N2. Eine dem Vorkatalysator 22 nachgeschaltete Sprungantwort-Lambdasonde 26 dient einerseits einer Feinregulierung des Luff-Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennungskraftmaschine 10 und kann andererseits der noch zu erläuternden Regelung des erfindungsgemäß. en Verfahrens dienen. Dem NOx-Speicherkatalysator 24 ist ein NOx-Sensor 28 nachgeschaltet und dient der Überwachung des NOx-Speicherkatalysators 24.

Beispielsweise erkennt er anhand eines NOx-Durchbruches eine Regenerations- notwendigkeit des NOx-Speicherkatalysators 24. Auch ein von dem NOx-Sensor 28 ausgegebenes Lambda-Signal kann zur Regelung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann dem NOx-Speicherkatalysator 24 auch eine Sprungantwort-Lambdasonde nachgeschaltet werden.

Im oberen Teil der Figur 2 ist ein vereinfachter Verlauf einer Lambdavorgabe der Verbrennungskraftmaschine 10 vor, während und nach einer NOx-Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 24 dargestellt. Dabei entspricht die gepunktete Linie dem Lambdaverlauf gemäß dem Stand der Technik, während die durchgezogene Linie den Verlauf gemäß, dem erfindungsgemäßen Verfahren wiedergibt. Zur besseren Unterscheidung der beiden Verläufe sind diese beabstandet zueinander dargestellt. Im unteren Teil der Figur 2 ist auf der gleichen Zeitachse t ein stromab des NOx- Speicherkatalysators 24 gemessener HC-Konzentrationsverlauf gemäß dem Stand der Technik und der Erfindung abgebildet. Zu einem Zeitpunkt t1 wird beispielsweise mittels des NOx-Sensors 28 eine NOx-Regenerationsnotwendigkeit des NOx- Speicherkatalysators 24 ermittelt. Infolgedessen wird die Verbrennungskraftmaschine 10 von einem mageren Lambdawert > 1 in einen fetten Betriebsmodus mit Lambda < 1 umgeschaltet (Figur 2, oberer Teii). Voraussetzung hierfür ist außerdem eine hinreichend hohe Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 24, die über einer NOx- Desorptionstemperatur liegt. Unter diesen Bedingungen wird während einer NOx- Regenerationsdauer DENOX NOx aus dem NOx-Speicher des NOx- Speicherkatalysators 24 freigesetzt und gleichzeitig mittels der im Abgas im Überschuss vorhandenen Reduktionsmittel (HC, CO, H2) konvertiert. An einem Zeitpunkt t2 wird die NOx-Regeneration beendet. Liegt zu diesem Zeitpunkt ein Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 10 vor, der einen stöchiometrischen (Lambda = 1) Homogenbetrieb erfordert (homogene Betriebsartenanforderung), war es bislang üblich, die Verbrennungskraftmaschine 10 unmittelbar im Anschluss der NOx-Regeneration in den stöchiometrischen Betrieb bei Lambda = 1 umzustellen (vergleiche gestrichelte Linie). Da infolge der NOx-Regeneration die Sauerstoffspeicher des NOx- Speicherkatalysators 24 und auch des Vorkatalysators 22 zumindest nahezu vollständig aufgebraucht sind, steigt das Risiko, dass während einer Einregelungsdauer auf Lambda = 1 Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen HC und Kohlenmonoxid CO nicht abgefangen werden und durchbrechen.

Die gepunktete Linie im unteren Teil der Abbildung zeigt typische HC-Emissionsspitzen im Anschluss einer NOx-Regeneration gemäß dem Stand der Technik. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch überwunden, dass nach Beendigung der NOX- Regeneration zum Zeitpunkt t2 während einer kurzen Dauer die Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem zumindest leicht mageren Luft-Kraftstoff- Gemisch mit km > 1 betrieben wird. Der während dieses Magerschubs im Abgas vorhandene Sauerstoff lagert sich bereitwillig in die Sauerstoffspeicher des Vorkatalysators 22 und des NOx-Speicherkatalysators 24 ein. Wird die Verbrennungskraftmaschine 10 dann nach Beendigung des Magerschubs zum Zeitpunkt t3 in den stöchiometrischen Homogenbetrieb umgestellt, so reicht die Sauerstoffreserve in den Katalysatoren 22,24 aus, um Lambdaamplituden in Richtung < 1 abzufangen, indem HC und CO durch den eingespeicherten Sauerstoff zu C02 und H2O umgesetzt werden. Der im unteren Teil der Figur 2 beispielhaft dargestellte Verlauf der HC- Emission gemäß der vorliegenden Erfindung (durchgezogene Linie) zeigt demgemäß nur sehr geringe Schwankungen auf insgesamt niedrigem Niveau.

Im einfachsten Fall der Durchführung des Verfahrens kann die Dauer T und das Luft- Kraftstoff-Verhältnis km des Magerschubs fest vorgegeben werden. Dabei beträgt r vorzugsweise 0,7 bis 2,5 Sekunden und km 1, 02 bis 1,05. Besonders vorteilhaft wird die Dauer i des Magerschubs jedoch mittels eines Lambdasignals entweder der stromab des Vorkatalysators 22 angeordneten Sprungantwort-Lambdasonde 26 oder des dem NOx-Speicherkatalysator 24 nachgeschalteten NOx-Sensor 28 geregelt. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine 10 solange mit einem vorgebbaren Luft-Kraftstoff- Verhältnis XM > 1 betrieben, bis die Lambdasonde 26 beziehungsweise der NOx-Sensor 28 einen Lambdawert registriert, der eine vorgebbare Lambdaschwelle überschreitet.

Die Regelung des erfindungsgemäß. en Lambdaschubs anhand des Lambdasignals des NOx-Sensors 28 ist in Figur 3 visualisiert. Hier zeigt die durchgezogene Linie die Lambdavorgabe, auf die die Verbrennungskraftmaschine 10 vor, während und nach dem Magerschub mit Hilfe der Lambdasonde 18 eingeregelt wird. Nach Beendigung der NOX- Regeneration zum Zeitpunkt t2 wird die Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer mageren Lambdavorgabe kM betrieben. Ab diesem Zeitpunkt wird das Lambdasignal des NOx-Sensors 28 verfolgt. Aufgrund der Verzögerung, mit der das magere Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 den NOx-Sensor 28 erreicht, verharrt das Signal zunächst noch für eine kurze Weile bei dem fetten Lambdawert der NOx-Regeneration', ehe er einen steilen Anstieg in Richtung magerer Werte zeigt. Zu einem Zeitpunkt t3 erreicht das Lambdasignal des NOx-Sensors 28 eine vorgebbare Lambdaschwelle As.

Die Lambdaschwelle Bs liegt vorzugsweise bei einem Wert von 1,005 bis 1,02, beziehungsweise eine Sondenspannung liegt bei 200 bis 400 mV. Das Überschreiten von 7bs beziehungsweise das Unterschreiten der entsprechenden Sondenspannung löst die Beendigung des Magerschubs aus. Infolgedessen wird zum Zeitpunkt t3 die Verbrennungskraftmaschine 10 durch die Betriebssituation auf den angeforderten stöchiometrischen Homogenbetrieb umgestellt. Um eine ausreichende Sauerstoffeiniagerung während des Magerschubs zu gewährleisten, kann vorteilhafterweise eine Mindestdauer vorgegeben werden, für die die Lambdaschwelle ks überschritten werden muss, ehe die Verbrennungskraftmaschine 10 in den stöchiometrischen Betrieb umgeschaltet wird (hier nicht dargestellt). Im dargestellten Beispiel, in dem die Dauer des Magerschubs mittels des Lambdasignals des NOx- Sensors 28 geregelt wird, beträgt die Mindestdauer vorzugsweise 100 bis 500 ms. Im Falle der Regelung über das Signal der Sprungantwort-Lambdasonde 26 wird die Mindestdauer auf 500 bis 1000 ms gewählt. Die Regelung des Magerschubs mit einem der Sensoren 26,28 empfiehlt sich besonders dann, wenn ohnehin entsprechende Sensoren in dem Abgaskanal 16 installiert sind. In diesem Fall ist die Regelung der einfachen Steuerung vorzuziehen, da die Dauer des Magerschubs auf die tatsächlich im Abgas vorhandene Sauerstoffkonzentration abgestimmt werden kann und somit nur so lang wie erforderlich gehalten werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE 10 Verbrennungskraftmaschine 12 Abgasanlage 14 Krümmer 16 Abgaskanal 18 Breitband-Lambdasonde 20 Regeleinrichtung 22 Vorkatalysator 24 NOx-Speicherkatalysator 26 Sprungantwort-Lambdasonde 28 NOx-Sensor T Dauer <BR> ksLambdaschwelle<BR> Luft-Kraftstoff-Verhaitnis t, t1, t2, t3 Zeitpunkte DENOX NOx-Regeneration