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Title:
METHOD FOR PURIFYING EXHAUST GAS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/081887
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, which is operated under lambda control and which has an exhaust gas tract, in which a catalytic converter is located. A pre-catalytic converter lambda value of the exhaust gas is continuously detected upstream from the catalytic converter resulting in the generation of a pre-catalytic converter lambda signal, and this pre-catalytic converter lambda signal is used as a command variable of the lambda control. A post-catalytic converter lambda value of the exhaust gas is continuously detected downstream from the catalytic converter resulting in the generation of a post-catalytic converter lambda signal, which is dependent, in a monotonously decreasing manner, on the lambda value of the exhaust gas downstream from the catalytic converter. In a trim control, a correction of the lambda control is carried out using the post-catalytic converter lambda signal resulting in the generation of a measurement signal. Said measurement signal, at least less than a defined lambda value near lambda being equal to one, is dependent, in a strictly monotonously increasing or decreasing manner, on the lambda value of the exhaust gas downstream from the catalytic converter. In the event that signal levels of the post-catalytic converter lambda signal are greater than a threshold value, the additional measurement signal is used for trim control, and in the event that signal levels of the post-catalytic converter lambda signal are less than this threshold value, the post-catalytic converter lambda signal itself is used for trim control.

Inventors:
ROESEL GERD (DE)
ZHANG HONG (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/000839
Publication Date:
October 17, 2002
Filing Date:
March 08, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ROESEL GERD (DE)
ZHANG HONG (DE)
International Classes:
F02D41/14; (IPC1-7): F02D41/00
Domestic Patent References:
WO1994019593A11994-09-01
Foreign References:
EP1143132A22001-10-10
DE19819461A11999-11-04
DE19852244C11999-12-30
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Reinigung des Abgases einer mittels Lambda Regelung betriebenen Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgas trakt (4), in dem ein Katalysator (5) angeordnet ist, wobei fortlaufend ein VorkatLambdawert des Abgases stromauf des Katalysators (5) erfasst wird, wobei ein VorkatLambdasignal erzeugt wird, das VorkatLambdasignal als Führungsgröße der Lambda Regelung verwendet wird, fortlaufend ein NachkatLambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein NachkatLambdasignal (9) erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert (X) des Ab gases stromab des Katalysators (5) abhängt, und mittels des NachkatLambdasignals (9) in einer Trimmrege lung (8) eine Korrektur der LambdaRegelung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal erzeugt wird, das zumindest unterhalb eines bestimmten Lambdawertes nahe Lambda = 1 streng monoton stei gend oder fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Ka talysators (5) abhängt, und bei Signalpegeln des NachkatLambdasignals (9) oberhalb ei nes Schwellenwertes das weitere Messsignal und bei Signalpe geln des NachkatLambdasignales (9) unterhalb dieses Schwel lenwertes das NachkatLambdasignal selbst zur Trimmregelung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das NachkatLambdasignal (9) mittels einer binären Lambda sonde gewonnen wird und das Messsignal mittels einer BreitbandLambdasonde gewonnen wird und beiderseits von Lambda = 1 streng monoton steigend vom Lambdawert des Abgases abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert des NachkatLambdasignals (9) einem be stimmten Lambdawert nahe Lambda = 1 entspricht, zu dem Zeitpunkt, zu dem das NachkatLambdasignal gleich dem Schwellenwert ist, die Differenz zwischen dem vom Mess signal angezeigten Lambdawert und dem bestimmten Lambdawert ermittelt wird und diese Differenz bei der Trimmregelung (8) berücksichtigt wird, soweit bei der Trimmregelung (8) das Messsignal verwen det wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das NachkatLambdasignal (9) mittels einer binären Lambda Sonde gewonnen wird und das Messsignal mittels einer Querempfindlichkeit gegen NH3 zeigenden NOxSonde gewonnen wird und unterhalb Lambda = 1 streng monoton fallend vom Lambdawert des Abgases abhängt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert des NachkatLambdasignals (9) dem bestimmten Lambdawert nahe Lambda = 1 entspricht, unterhalb dessen das Ausgangssignal des NOxMessaufnehmers mit sinkenden Lambda werten ansteigt.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schwellenwert 0,45 V beträgt.
7. Verfahren zur Reinigung des Abgases einer mittels Lambda Regelung betriebenen Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgas trakt (4), in dem ein Katalysator (5) angeordnet ist, wobei fortlaufend ein VorkatLambdawert des Abgases stromauf des Katalysators (5) erfasst wird, wobei ein VorkatLambdasignal erzeugt wird, das VorkatLambdasignal als Führungsgröße der Lambda Regelung verwendet wird, fortlaufend mittel einer binären Lambdasonde ein Nachkat Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein binäres NachkatLambdasignal (9) erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Kata lysators (5) abhängt und zweipunktartigen Verlauf um Lambda = 1 herum aufweist, und mittels in einer Trimmregelung (8) eine Korrektur der Lamb daRegelung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittel einer BreitbandLambdasonde ein lineares Nachkat Lambdasignal (9) erzeugt wird, das streng monoton steigend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators (5) ab hängt, das lineare NachkatLambdasignal (9) zur Trimmregelung ver wendet wird und bei Vorliegen eines bestimmten Signalpegels des binären NachkatLambdasignals gleichzeitig ein IstSignalpegel des linearen NachkatLambdasignals ermittelt wird, aus dem Lamb dawert, der dem bestimmten Signalpegels des binären Nachkat Lambdasignals zugeordnet ist, ein entsprechender Soll Signalpegel des linearen NachkatLambdasignals bestimmt wird und eine Differenz zwischen IstSignalpegel und Soll Signalpegel bei der Trimmregelung als Korrekturfaktor berück sichtigt wird.
Description:
Beschreibung Verfahren zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung des Abgases einer mittels Lambda-Regelung betriebenen Brenn- kraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem ein Katalysator angeordnet ist, wobei fortlaufend ein Vorkat-Lambdawert des Abgases stromauf des Katalysators erfasst wird, wobei ein Vorkat-Lambdasignal erzeugt wird, das Vorkat-Lambdasignal als Führungsgröße der Lambda-Regelung verwendet wird, fortlaufend ein Nachkat-Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein Nachkat-Lambdasignal erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, und mittels des Nachkat-Lambdasignals in einer Trimmregelung eine Korrektur der Lambda-Regelung durchgeführt wird.

Zur Reinigung des Abgases ist bei Brennkraftmaschinen, die nach dem Otto-Prinzip arbeiten, üblicherweise ein Drei-Wege- Katalysator im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet.

Stromauf dieses Katalysators befindet sich eine Lambda-Sonde, die ein Signal abgibt, das abhängig vom im Abgas enthaltenen Restsauerstoffanteil ist. Dieser Restsauerstoffanteil wieder- um hängt vom Gemisch ab, das der Brennkraftmaschine zugeführt wurde. Bei Kraftstoffüberschuss (fettes Gemisch bzw. Luftzah- len mit Lambda < 1) ist der Sauerstoffanteil im Rohabgas nie- derer, bei Luftüberschuss während der Verbrennung (mageres Gemisch bzw. Luftzahlen mit Lambda > 1) höher.

Bei den üblicherweise stromauf des Katalysators verwendeten Lambda-Sonden, die aufgrund ihrer Lage auch als Vorkat- Lambdasonden bezeichnet werden, handelt es sich um sogenannte binäre oder Sprung-Sonden. Bei diesen liegt bei magerem Ge- misch (Lambda > 1) die Ausgangsspannung üblicherweise unter 100 mV, steigt bei einer stöchiometrischen Verbrennung mit Lambda = 1 fast sprunghaft und erreicht bei fettem Gemisch

(Lambda < 1) Werte über 0,6 V ; dies wird als Zweipunkt- Verhalten bezeichnet. Charakteristisch für dieses Zweipunkt- Verhalten von binären Lambda-Sonden ist es, dass im Bereich, in dem die Kennlinie eine starke Steigung aufweist, mithin das von der Lambda-Sonde abgegebene Signal sehr stark vom Lambdawert des Abgases abhängt. Zu fetterem Gemisch hin flacht die Steigung der Kennlinie dann ab einem Lambdawert nahe 1 deutlich ab. Bei gegenwärtig verfügbaren binären Lamb- da-Sonden liegt der dadurch bedingte Knick der Kennlinie etwa bei Lambda = 0,998.

Es sind auch Lambda-Sonden bekannt, die in einem weiten Lamb- da-Bereich (zwischen etwa 0,7 und 4) ein eindeutiges, streng monoton steigendes Signal liefern. Diese Lambda-Sonden werden als lineare Lambda-Sonden oder Breitband-Lambdasonden be- zeichnet.

Der Betrieb einer Lambda-geregelten Brennkraftmaschine er- folgt nun so, dass das den Lambdawert des Rohabgases wieder- gebende Ausgangssignal der Lambda-Sonde um einen vorbestimm- ten Mittelwert schwingt, der in etwa Lambda = 1 zugeordnet ist. Da ein Drei-Wege-Katalysator beim Rohabgas mit einem be- stimmten Lambdawert optimale katalytische Eigenschaften zeigt, sollte dieser vorbestimmte Mittelwert auch tatsächlich entsprechen. Je nach Katalysator kann der Lambdawert o, bei dem optimale katalytische Wirkung vorliegt, leicht von Lambda = 1 abweichen, beispielsweise bei Lambda = 0,99, ins- besondere Lambda = 0,998 liegen.

Die dynamischen und statischen Eigenschaften jeder Lambda- Sonde werden durch Alterung und Vergiftung der Sonde verän- dert. Dadurch wird die Lage des o entsprechenden Signalpe- gels verschoben. Um diesem abzuhelfen, ist es bekannt, strom- ab des Drei-Wege-Katalysators eine weitere Lambda-Sonde anzu- ordnen, die aufgrund ihrer größeren Entfernung zur Brenn- kraftmaschine geringeren thermischen Belastungen und aufgrund ihrer Lage stromab des Katalysators einer geringeren Beauf-

schlagung mit chemisch aggressiven Substanzen ausgesetzt ist.

Diese Lambda-Sonde, die aufgrund der Lage stromab des Kataly- sators auch als Nachkat-Lambdasonde bezeichnet wird, dient als Monitorsonde zur Überwachung der katalytischen Umwandlung und ermöglicht eine Feinregulierung des Gemisches, indem der o zugeordnete Signalpegel der Vorkat-Lambdasonde so korri- giert wird, dass der für die Konvertierung günstigste Lambda- wert Xo im Mittel immer eingehalten werden kann. Dieses Ver- fahren wird als Führungs-oder Trimmregelung bezeichnet.

Aus der DE 198 19 461 AI ist ein Trimmregelungsverfahren be- kannt, bei dem statt eines Nachkat-Lambdasondensignals das Signal eines stromab eines Drei-Wege-Katalysators angeordne- ten NOx-sensitiven Messaufnehmers verwendet wird. Ein ähnli- ches Trimmregelungsverfahren unter Einsatz eines NOX- empfindlichen Messaufnehmers ist in der DE 198 52 244 Cl be- schrieben.

Im Zuge der fortschreitenden Reduzierung der von einer Brenn- kraftmaschine emittierten Schadstoffe, sind mittlerweile Drei-Wege-Katalysatoren verfügbar, die eine deutlich gestei- gerte Konvertierungsrate für Kohlenwasserstoffe, Kohlenmono- xid und Stickoxide aufweisen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass solche hochwirksamen Katalysatoren das Verhalten der Nachkat-Lambdasonde dahingehend verändern, dass die Steigung der Sondenkennlinie im fetten Gemischbereich, d. h. bei Lamb- dawerten < 1, als deutlich flacher verläuft, als bei fabrik- neuen Sonden oder bei gealterten Sonden, die mit herkömmli- chen Drei-Wege-Katalysatoren betrieben wurden. Darüber hinaus führt die Alterung meist auch zu einer Verschiebung des Sig- nalpegels, d. h. zu einer Veränderung des Offsets, wodurch im fetten Gemischbereich das Signal Pegel annimmt, die keine si- chere Auswertung des Signals mehr erlauben, da sie außerhalb der Herstellerspezifikationen liegen. Diese Offsetverschie- bung verschärft die Problematik der Kurvenabflachung zusätz- lich. Mit derart gealterten Sonden ist eine Trimmregelung nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit möglich, bzw.

die gewünschte Langlebigkeit der Nachkat-Lambdasonde wird nicht erreicht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung des Abgases einer in Lambda-Regelung betriebe- nen Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem mit hocheffizienten Drei-Wege-Katalysatoren eine Trimmregelung bei längerer Standzeit der Nachkat-Lambdasonde möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs geschilderten Verfahren dadurch gelöst, dass ein Messsignal erzeugt wird, das zumin- dest unterhalb eines bestimmten Lambdawertes nahe Lambda = 1 streng monoton steigend oder fallend vom Lambdawert des Abga- ses stromab des Katalysators abhängt, und bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals oberhalb eines Schwellenwertes das weitere Messsignal und bei Signalpegeln des Nachkat- Lambdasignales unterhalb dieses Schwellenwertes das Nachkat- Lambdasignal selbst zur Trimmregelung verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird also zur Trimmregelung weiterhin das Signal einer Nachkat-Lambdasonde verwendet. Allerdings wird in dem Lambdabereich, in dem das Signal dieser Sonde nicht mehr zur Trimmregelung tauglich ist, ein anderes erzeugtes Messsignal zur Trimmregelung eingesetzt. Wann dieser Bereich, in dem das Signal der Nachkat-Lambdasonde nicht mehr ausrei- chend genau ist, vorliegt, wird anhand des Signalpegels des Nachkat-Lambdasignals entschieden. Liegt dieser Signalpegel oberhalb eines Schwellenwertes, wird das Messsignal zur Trimmregelung eingesetzt. Liegt der Signalpegel des Nachkat- Lambdasignals unterhalb des Schwellenwertes, wird wie bekannt das Nachkat-Lambdasignal zur Trimmregelung verwendet.

Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Trimmregelung auf Basis des herkömmlichen Nachkat-Lambdasignals in den Berei- chen, in denen sie weiterhin die bekannt guten Ergebnisse zeigt, unverändert bleibt. Lediglich in den Bereichen, in de- nen sie durch die hochkonvertierenden Katalysatoreigenschaf-

ten das Nachkat-Lambdasignal nicht mehr über die gesamte Nutzlebensdauer tauglich ist, wird dieses durch das Messsig- nal ersetzt.

Die Anforderungen an dieses Messsignal sind relativ gering.

Es muss lediglich im fraglichen Bereich, d. h. dann, wenn das Nachkat-Lambdasignal oberhalb des Schwellenwertes liegt, eine präzisere Aussage über den Lambdawert erlauben, als das Nach- kat-Lambdasignal. Dies impliziert, dass es eine eindeutige Zuordnung zwischen Messsignal und Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators gibt, weshalb das Messsignal streng monoton steigend oder fallend vom Lambdawert abhängen muss.

Der Schwellenwert sollte so liegen, dass bei Pegeln des Nach- kat-Lambdasignals unterhalb des Schwellenwertes eine für die Trimmregelung ausreichende Genauigkeit des Nachkat- Lambdasignals gegeben ist. Da oberhalb des Schwellenwertes zur Trimmregelung nicht mehr das Nachkat-Lambdasignal verwen- det wird, sondern das Messsignal, ist es besonders zweckmä- ßig, den Schwellenwert so zu wählen, dass alle Signalpegel o- berhalb des Schwellenwertes für die Trimmregelung keine aus- reichende Auflösung des Lambdawertes mehr ermöglichen. Der Schwellenwert ergibt sich also aus den Präzisionsanforderun- gen, die die Trimmregelung an das Nachkat-Lambdasignal stellt, sowie aus der Messgenauigkeit, die das Nachkat- Lambdasignal in Abhängigkeit vom Lambdawert des Abgases ge- währleisten kann.

Aufgrund des zweipunktartigen Verlaufes hat das Sondensignal im Bereich Lambda = 1 eine sehr große Steigung. Diese ermög- licht ist, den Schwellenwert exakt so zu definieren, dass er Lambda = 1 entspricht. Die große Steigung gewährleistet zugleich eine hohe Genauigkeit dieser Zuordnung.

Ein mögliches, als Messsignal in der Erfindung taugliches Signal ist das Ausgangssignal einer Breitband-Lambdasonde.

Eine solche Breitband-Lambdasonde ist deshalb vorteilhaft, da

ihre Kennlinie über einen weiten Lambda-Bereich, insbesondere über den bei der Trimmregelung einer mit stöchiometrischem Gemisch betriebenen, Lambda-geregelten Brennkraftmaschine in Betracht kommt, eine relativ konstante Steigung aufweist. Das Wechseln auf das Messsignal der Breitband-Lambdasonde, wenn das Nachkat-Lambdasondensignal oberhalb des Schwellenwertes liegt, ist damit besonders einfach.

Breitband-Lambdasonden haben jedoch den Nachteil, dass mitun- ter bei Sondenalterung eine starke Verschiebung des Signalpe- gels auftritt. Ein solches, insbesondere bei kostengünstige- ren Breitband-Lambdasonden auftretendes Verhalten, schloss bislang den Einsatz als alleiniger Messaufnehmer stromab ei- nes Drei-Wege-Katalysators in einer Trimmregelung aus. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah- rens ist vorgesehen, dass der Schwellenwert des Nachkat- Lambdasignals einem bestimmten Lambdawert nahe Lambda = 1 entspricht, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Nachkat-Lambdasignal gleich dem Schwellenwert ist, die Differenz zwischen dem vom Messsignal angezeigten Lambdawert und dem bestimmten Lambda- wert ermittelt wird und dem bestimmten Lambdawert ermittelt wird und diese Differenz bei der Trimmregelung berücksichtigt wird, soweit dabei das Messsignal verwendet wird (Patentan- spruch 3).

Damit wird erreicht, dass eine alterungsbedingte Veränderung des Signalpegels, insbesondere ein geänderter Offset, der das Messsignal bereitstellenden Breitband-Lambdasonde ausgegli- chen wird.

Erreicht das Nachkat-Lambdasondensignal der binären Nachkat- Lambdasonde den Schwellenwert, so liegt zu diesem Zeitpunkt eine Abgaszusammensetzung mit einem bestimmten Lambdawert vor ; man kennt also zu diesem Zeitpunkt den Lambdawert des Abgases. Durch die Kenntnis des Lambdawertes kann das Mess- signal der Breitband-Lambdasonde hinsichtlich eventueller ad-

ditiver Fehler durch die bevorzugte Weiterbildung des Verfah- rens korrigiert werden. Es findet somit ein Fehlerabgleich des Messsignals der Breitband-Lambdasonde am Schwellenwert statt.

Im Abgas einer Brennkraftmaschine, die mit fettem Gemisch be- trieben wird, findet sich aufgrund des Kraftstoffüberangebo- tes bei der Verbrennung relativ wenig Stickoxid, verglichen mit magerer Verbrennung, bei der Luftüberschuss besteht. Man würde deshalb bei einem NOx-Sensor im mageren Bereich, d. h. bei Lambdawerten < 1, keine merkliche Abhängigkeit des Sen- sorsignals vom Lambdawert erwarten. Jedoch entsteht bei Verbrennung von fettem Kraftstoffgemisch NH3. Es ist deshalb vorteilhaft möglich, das für die Erfindung notwendige Mess- signal mittels eines NOx-Messaufnehmer zu erzeugen, der eine Querempfindlichkeit gegen NH3 zeigt. Diese Weiterbildung ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die einen NOx- Messaufnehmer, beispielsweise zur Steuerung eines NOx- Katalysators aufweisen, vorteilhaft. Bei dieser Weiterbil- dung, bei der das Nachkat-Lambdasignal mittels einem binären Lambda-Sondensignal gewonnen wird und das Messsignal mittels einer eine NH3-Querempfindlichkeit zeigenden NOx-Sonde gewon- nen wird und unterhalb Lambda = 1 streng monoton fallend vom Lambdawert des Abgases abhängt, kann auf ohnehin bereits vor- gesehene Messaufnehmer zurückgegriffen werden (Patentanspruch 4). Zusätzliche Messaufnehmer sind damit nicht erforderlich.

Durch dieses Verfahren kann eine Eigenschaft von NOX- Messaufnehmern positiv ausgenutzt werden, die bislang an und für sich eher als störend empfunden und deshalb möglichst re- duziert wurde.

Setzt man zur Gewinnung des Nachkat-Lambdasignals eine binäre Lambdasonde ein, ist es zu bevorzugen, dass der Schwellenwert 0,45 V beträgt (Patentanspruch 6).

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in einer al- ternativen Ausbildung dadurch gelöst, dass mittels einer

Breitband-Lambdasonde ein lineares Nachkat-Lambdasignal er- zeugt wird, das streng monoton steigend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, das lineare Nach- kat-Lambdasignal Trimmregelung verwendet wird und bei Vorlie- gen eines bestimmten Signalpegels des binären Nachkat- Lambdasignals gleichzeitig ein Ist-Signalpegel des linearen Nachkat-Lambdasignals ermittelt wird, aus dem Lambdawert, der dem bestimmten Signalpegels des binären Nachkat-Lambdasignals zugeordnet ist, ein entsprechender Soll-Signalpegel des line- aren Nachkat-Lambdasignals bestimmt wird und eine Differenz zwischen Ist-Signalpegel und Soll-Signalpegel bei der Trimm- regelung als Korrekturfaktor, insbesondere als additiver Fak- tor zur Offsetkorrektur, berücksichtigt wird (Patentanspruch 7).

In dieser Ausbildung wird fortwährend zur Trimmregelung das Signal einer Breitband-Lambdasonde verwendet. Um alterungsbe- dingte Verschiebungen des Signalpegels eines solchen Nachkat- Lambdasignals auszugleichen, wird zusätzlich das Ausgangssig- nal einer binären Nachkat-Lambdasonde ausgewertet, um auf be- reits beschriebene Art einen Abgleich des Versatzes des für die Trimmregelung verwendeten Nachkat-Lambdasignals zu ermög- lichen. Diese erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erlaubt es, für die Trimmregelung durchgehend ein Nachkat-Lambdasignal zu verwenden. Ein Umschalten ist nicht nötig.

Der Abgleich des Versatzes kann intermittierend in gewissen Zeitabständen erfolgen. Diese sollten so gewählt sein, dass sich zwischen den Abgleichzeitpunkten keine Änderung des Ver- satzes einstellt, die zu einer unzulässigen Verfälschung der Trimmregelung führen könnten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiel- haft noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Brenn- kraftmaschine mit einer Abgasreinigungsanlage,

Fig. 2 die Abhängigkeit eines Nachkat-Lambdasignals einer binären Lambda-Sonde sowie eines NOx-Messsignals eines NOx-Messaufnehmers vom Lambdawert, und Fig. 3 die Abhängigkeit eines Nachkat-Lambdasignals einer binären Lambda-Sonde sowie einer Breitband-Lambda- sonde.

Die Erfindung betrifft die Reinigung des Abgases einer Brenn- kraftmaschine mittels einer Abgasreinigungsanlage, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Es kann sich dabei um eine mit Gemischansaugung oder mit Kraftstoffdirekteinsprit- zung arbeitende Brennkraftmaschine handeln. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 der Fig. 1 wird von einem Betriebssteu- ergerät 2 gesteuert. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 3, das z. B. als Einspritzanlage ausgebildet sein kann, wird über nicht näher bezeichnete Leitungen vom Betriebssteuergerät 2 ange- steuert und besorgt die Kraftstoffzuteilung für die Brenn- kraftmaschine 1. In deren Abgastrakt 4 befindet sich ein Ka- talysator 5, der Drei-Wege-Eigenschaften hat. Er weist dar- über hinaus eine NOx-reduzierende Funktion auf, für deren Re- gelung ein NOx-Messaufnehmer 6 stromab des Katalysators 5 vorgesehen ist. Auf die NO-reduzierende Arbeitsweise der Ab- gasreinigungsanlage kommt es jedoch im folgenden nicht an.

Der Katalysator 5 hat aufgrund seiner Drei-Wege-Eigenschaften bei einem Lambdawert S0 optimale Wirkung. Xo kann je nach Ka- talysator zwischen 0,99 und 1 liegen.

Zum Lambda-geregelten Betrieb der Brennkraftmaschine 1, der für optimale Drei-Wege-Wirkung des Katalysators 5 erforder- lich ist, ist stromauf des Katalysators 5 eine Vorkat-Lambda- Sonde 7 vorgesehen, die ebenso wie der NOx-Messaufnehmer 6 ihre Messwerte über nicht näher bezeichnete Leitungen an das Betriebssteuergerät 2 abgibt. Dem Betriebssteuergerät 2 wer- den ferner die Messwerte weiterer Messaufnehmer, insbesondere für die Drehzahl, Last, Katalysatortemperatur usw. zugeführt.

Mit Hilfe dieser Messwerte steuert das Betriebssteuergerät 2 den Betrieb der Brennkraftmaschine 1.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erfolgt dabei in einer Lambdaregelung so, dass das den Sauerstoffgehalt im Rohabgas anzeigende Signal der Lambda-Sonde 7 im Mittelwert einem vor- bestimmten Signalpegel entspricht. Bei einer normalen, voll funktionsfähigen, insbesondere nicht Alterungseinflüssen un- terworfenen Vorkat-Lambdasonde 7 entspricht dieser Signalpe- gel im Abgas A0, also dem Lambdawert, bei dem der Katalysator 5 optimale Drei-Wege-Eigenschaften aufweist.

Um diesen, A0-zugeordneten Signalpegel der Vorkat-Lambdasonde 7 fein zu justieren und damit Veränderungen der Vorkat- Lambdasonde auszugleichen, überprüft ein im Betriebssteuerge- rät 2 vorgesehener Trimmregler 8 durch ein Nachkat- Lambdasignal, auf dessen Erzeugung noch eingegangen wird und das den Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators 5 wiedergibt, ob der Lambda = 1 zugeordnete Signalpegel der Vorkat-Lambdasonde 7 einer z. B. alterungsbedingten Verschie- bung unterworfen ist. Der Trimmregler 8 erzeugt dann einen Stellwert, der eine solche Verschiebung ausgleicht, so dass sichergestellt ist, dass die Brennkraftmaschine 1 vom Be- triebssteuergerät 2 so geregelt wird, dass der Lambdawert des Rohabgases im Abgastrakt 4 stromauf des Katalysators 5 mög- lichst genau dem gewünschten Lambdawert, bei dem der Kataly- sator 5 optimale Eigenschaften aufweist, entspricht, mithin im sogenannten Katalysatorfenster liegt.

Der Trimmregler 8 benötigt für diese Trimmregelung ein Nach- kat-Lambdasignal, das den Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators 5 mit ausreichender Präzision wiedergibt. Im vorliegenden Fall ist zur Gewinnung dieses Signals ein NOx- Messaufnehmer 6 verwendet, der nicht nur ein NOx-abhängiges Signal sondern auch ein binäres Lambdasignal abgibt. Natür- lich kann auch eine separate binäre Lambdasonde stromab des Katalysators 5 Verwendung finden.

Der Verlauf des Nachkat-Lambdasignals als Funktion des Lamb- dawertes ist in Kurve 9 der Fig. 2 dargestellt. Wie zu sehen ist, steigt die Ausgangsspannung U mit fallenden Lambdawerten an. Im mageren Bereich, bei Lambdawerten deutlich über 1, ist die Steigung der Kurve 9 des Nachkat-Lambdasignals relativ flach. In einem Abschnitt 10, der bei Lambdawerten etwas o- berhalb Lambda = 1 beginnt, hat die Kurve 9 dagegen eine sehr große Steigung. Bei Lambda 0,998 schließt sich daran zu nie- deren Lambdawerten ein Abschnitt 11 mit sehr geringer Stei- gung an. Die genaue Lage des dadurch gebildeten Knickes zwi- schen den Abschnitten 10 und 11 hängt vom Typ der binären Lambda-Sonde ab, er liegt jedoch regelmäßig nahe Lambda = 1.

Die durchgezogen in Fig. 2 eingezeichnete Kurve 9 entspricht dem Ausgangssignal einer neuwertigen, binären Lambda-Sonde bei herkömmlichen Drei-Wege-Katalysatoren. Beim Einsatz stromab von Katalysatoren, die hohe statische Konvertierungs- raten zeigen, und insbesondere einen erhöhten H2-Anteil im Abgasstrom stromab des Katalysators zur Folge haben, verläuft der Abschnitt 11 dagegen deutlich flacher. Dies ist als ge- strichelter Abschnitt 12 in Fig. 2 eingetragen. Ein derart flacher Kurvenverlauf erlaubt nicht die für die Trimmregelung nötige genaue Bestimmung des Lambdawertes aus dem Nachkat- Lambdasignal.

Deshalb wird, sobald das Nachkat-Lambdasignal den Schwellen- wert übersteigt, beispielsweise den in Fig. 2 eingezeichneten Wert von Lambda = 0,998, vom Trimmregler 8 nicht mehr das Nachkat-Lambdasignal verwendet, das in Kurve 9 eingezeichnet ist, sondern ein die NOx-Konzentration anzeigendes Signal des NOx-Messaufnehmers 6. Dieses Signal ist als Kurve 13 in Fig.

2 wiedergegeben.

Aufgrund einer Querempfindlichkeit gegen NH3 (Ammoniak) steigt dieses Signal unterhalb eines bestimmten Lambdawertes nahe Lambda = 1 mit sinkenden Lambdawerten an. In diesem Ab- schnitt 13 verwendet der Trimmregler 8 das Signal des NOx-

Messaufnehmers zur Trimmregelung anstelle des Nachkat- Lambdasignals. In der Trimmregelung schaltet der Trimmregler 8 also bei einem ansteigenden Signalpegel des Nachkat- Lambdasignals vom Nachkat-Lambdasignal auf das Messsignal des NOx-Messaufnehmers 6 um, wenn der Signalpegel des Nachkat- Lambdasignals über einen bestimmten Schwellenwert, in diesem Fall dem Lambda = 0,998 entsprechenden Signalpegel steigt.

Anstelle des Signals des NOx-Messaufnehmers 6 kann auch eine Breitband-Lambdasonde verwendet werden. Deren Signal ist in Fig. 3 dargestellt, wobei wiederum die Kurve 9 des Nachkat- Lambdasignals eingezeichnet ist. Das Breitband-Lambdasignal 15 hängt streng monoton steigend vom Lambdawert ab. Es ist allerdings Alterungseinflüssen unterworfen, die zu einer Ver- schiebung um einen Versatz V führen können, so dass das Breitband-Lambdasignal 15 auch den mit Bezugszeichen 16 be- zeichneten Verlauf haben kann. Tritt eine solche Alterungsab- hängigkeit auf, so ist das Breitband-Lambdasignal 15 nicht ohne weiteres zur Trimmregelung geeignet. Der Trimmregler 8 korrigiert dann den Versatz V auf folgende Weise : Zeigt das Nachkat-Lambdasignal (vgl. Kurve 9) einen dem Schwellenwert entsprechenden Signalpegel (Lambda = 0,998 in Fig. 3) so wird der gleichzeitig anliegende Signalpegel des Breitband-Lambdasignals bestimmt. Da gleichzeitig der Lambda- wert bekannt ist, kann daraus der aktuelle Versatz V des Breitband-Lambdasignals ermittelt werden. Dieser Wert für den Versatz wird bei der Bestimmung des Lambda-Wertes aus dem Breitband-Lambdasignal 15 fortlaufend berücksichtigt, wenn der Trimmregler 8 bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals oberhalb des Schwellenwertes zur Trimmregelung das Breitband- Lambdasignal verwendet und nicht das Nachkat-Lambdasignal.

Alternativ kann auch fortwährend das Breitband-Lambdasignal zur Trimmregelung herangezogen werden, wobei jedes Mal dann, wenn der Signalpegel des Nachkat-Lambdasignals einen vorbe- stimmten Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators 5 anzeigt, der Versatz V bestimmt wird und dadurch ein Abgleich des Breitband-Lambdasignals erreicht wird.