NOx-Speicherkatalysatoren bestehen aus einer üblichen 3-Wege-Beschichtung, die um eine NOx-Speicherkomponente erweitert wird. Sie lagern Stickoxide durch Nitratbildung im mageren Abgas ein und setzen diese unter reduzierenden Bedingungen im fetten Abgas in unschädliches N2 um.

Durch den im Kraftstoff enthaltenen Schwefel kommt es jedoch neben der erwünschten Nitratbildung an den katalytisch wirksamen Oberflächen stets auch zur unerwünschten Bildung stabiler Sulfate, die zu einer schleichenden Vergiftung des Katalysators führen und dessen NOx-Einiagerungsfähigkeit allmählich bis zur völligen Desaktivierung des Katalysators verringern. Im Unterschied zu einer Bleivergiftung bei 3-Wege- Katalysatoren ist eine solche Sulfatvergiftung eines NOx-Speicherkatalysators jedoch vollstandig oder zumindest überwiegend reversibel, sofern hinreichend hohe Katalysatortemperaturen von etwas mehr als etwa 550 °C und ein hinreichend hohes Schadstoffangebot bei geringem Restsauerstoffgehalt vorliegen.

Bei NOx-Speicherkatalysatoren wird daher in der Praxis durch Einstellung einer geeigneten Temperatur und Absenkung des Sauerstoffgehaltes bis in den Fetten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, d. h. Verringerung des Lambda-Wertes auf weniger als 1, in periodischen Abständen eine Entschwefelung oder De-Sulfatierung durchgeführt. Da Dieselmotoren üblicherweise nicht mit , < 1 laufen, sind bei dieser Art von Brennkraftmaschinen besondere motorische Maßnahmen (u. a. Androsselung ohne Drehmomenteneinbruch) zur De-Sulfatierung erforderlich, die zu einer unerwünschten Veränderung des Fahrverhaltens führen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur De-Sulfatierung eines einer mager betriebenen Brennkraftmaschine, insbesondere einem Common-Rail-Dieselmotor, nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysators, das durch eine rechtzeitige und wirkungsvolle De-Sulfatierung eine ordnungsgemäße Funktionsweise des Katalysators gewährleistet ohne daß es hierbei zu einer spürbaren Veränderung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine kommt. Die Aufgabe besteht zudem in der Schaffung einer einen NOx-Speicherkatalysator umfassenden Abgasreinigungsvorrichtung und eines zugehörigen Common-Rail-Dieselmotors zur Durchführung dieses Verfahrens.

Diese Aufgabe wird durch ein De-Sulfatierungsverfahren gelöst, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt (Verfahrensschritt a) der Beladungszustand des NOx- Speicherkatalysators mit Schwefel bestimmt und mit einer einer gerade noch zulässigen minimalen Katalysatoraktivität entsprechenden vorbestimmten maximal zulassigen Schwefelbeladung verglichen wird, um den optimalen Zeitpunkt zur Entgiftung des Katalysators zu ermitteln.

Zur Feststellung einer Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität erfolgt zudem eine OBD- Kontrolle (OBD = On-Board-Diagnose) des NOx-Speicherkatalysators (Verfahrensschritt b.).

Bei Feststellung einer Unregelmäßigkeit oder bei Überschreitung der zulässigen Katalysatorbeladung erfolgt dann zunächst eine Überprüfung der Zulässigkeit einer De- Sulfatierung, um unerwünschte oder gar gefährliche Betriebsbedingungen oder Fahrsituationen zu vermeiden. Hierbei werden sicherheitsrelevante Bauteile auf ordnungsgemäße Funktionsweise und/oder die aktuelle Fahrsituation auf Einhaltung vorbestimmter Fahrparameter überprüft (Verfahrensschritt c).

Gleichzeitig mit der Zulässigkeitsüberprüfung oder im Anschluß daran erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt (Verfahrensschritt d) eine Überprüfung, ob durch Einhaltung vorbestimmter De-Sulfatierungsparameter aktuellerweise eine Möglichkeit zur Durchführung einer De-Sulfatierung gegeben ist. Diese Überprüfung kann auch bereits vor der Zulässigkeitsüberprüfung erfolgen.

Gegebenenfalls werden die erforderlichen De-Sulfatierungsparameter eingestellt und die De-Sulfatierung wird eingeleitet. Ansonsten erfolgt eine Wiederholung des Verfahrensschrittes c.) bis zur Zuiässigkeit einer De-Sulfatierung. Gegebenenfalls wird auch eine die Durchführung einer De-Sulfatierung behindernde festgestellte Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile angezeigt.

Wenn die De-Sulfatierung sowohl zulässig als auch möglich ist, wird der Noix Speicherkatalysator schließlich in einem letzten Verfahrensschritt e.) bis zum Erreichen eines vorbestimmten De-Sulfatierungsgrades regeneriert. Im Anschluß hieran werden die normalen Betriebsbedingungen wieder eingestellt und es erfolgt eine Rückkehr zum dem Verfahrensschritt a.).

Falls die aktuellen Ergebnisse der auch bei Durchführung der Verfahrensschritte d.) und e.) andauernden Zulässigkeitsüberprüfung des Verfahrensschrittes c.) dies erfordern, erfolgt bei erkannter Unzulässigkeit des De-Sulfatierungsvorgangs jedoch ein vorzeitiger Abbruch oder zumindest eine Unterbrechung der De-Sulfatierung und eine Rückkehr zum Verfahrensschritt a.) oder c.). Gegebenenfalls wird auch eine festgestellte Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile angezeigt.

Die Entscheidung über eine Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) oder einer Rückkehr zu dem Verfahrensschritt c.) erfolgt vorzugsweise anhand des aktuellerweise bereits erreichten De-Sulfatierungsgrades, der mit einem vorbestimmten De-Sulfatierungsgrad verglichen wird. Bei Unterschreitung dieses Wertes wird von einer nicht ausreichenden Funktionsfähigkeit des Katalysators ausgegangen und es wird durch Rückkehr zu der Zulässigkeitsüberprüfung des Verfahrensschrittes c.) eine Fortsetzung des De- Sulfatierungsvorgangs eingeleitet. Beim Erreichen oder beim Überschreiten des vorbestimmten De-Sulfatierungsgrades hingegen ist bereits eine ausreichen hohe kataiytische Aktivität gewährleistet und es erfolgt eine Rückkehr zu dem Verfahrensschritt a.) zur Ermittlung des optimalen Zeitpunktes für die nächste De- Sulfatierung. Der erreichte De-Sulfatierungsgrad wird über den Beladungszustand des Katalysators mit Schwefel bestimmt.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt die Einstellung der erforderlichen De- Sulfatierungsparameter in dem Verfahrensschritt d.) erst nach Ablauf einer vorbestimmten ersten Zeitspanne und/oder nach Überschreitung zumindest eines zweiten Schwellenwertes für die Schwefelbeladung, um möglichst wenig in das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine eingreifen zu müssen.

Weitere bevorzugte Verfahrensvarianten sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Um das Verfahren bei einem Common-Rail-Dieselmotor anwenden zu können, wird dieser erfindungsgemäß zusätzlich mit einer vor dem Ansaugkrümmer angeordneten Drosselklappe versehen.

Eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt einen NOx-Speicherkatalysator, dem zur Bestimmung der optimalen De- Sulfatierungstemperatur zumindest je ein Temperaturfühler vorgeschaltet bzw. nachgeschaltet ist, aus deren Meßwerten die eigentlich gewünschte Katalysatortemperatur bestimmt wird. Dem NOx-Speicherkatalysator kann zudem eine Breitbandlambdasonde zur Bestimmung des Lambda-Wertes vorgeschaltet und ein NOX- Sensor zur Bestimmung der NOx-Emission nachgeschaltet sein.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen-für sich und/oder in Kombination-sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 : ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 : eine schematische Darstellung einer einem Common-Rail-Dieselmotor nachgeschalteten erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung.

Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Verfahren ist die kontinuierliche Bestimmung des Beladungszustandes eines NOx-Speicherkatalysators mit Schwefel, der sich einfach über den kumulierten Kraftstoffverbrauch seit der letzten De-Sulfatierung berechnen täßt.

Vereinfachend kann nämlich mit einer für die Praxis hinreichenden Genauigkeit von einer hundertprozentigen Effizienz bei der Schwefeleinlagerung und einem zu vernachlässigenden Abbau des eingelagerten Schwefels bei einer NOx-Regeneration ausgegangen werden Es sind jedoch auch andere Bestimmungsmöglichkeiten denkbar.

Da die katalytische Aktivität und damit die Funktionstüchtigkeit des Katalysators, wie bereits erwähnt wurde, mit steigender Schwefelbeladung allmahlich absinkt, wird zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Funktionsweise des Katalysators bei Überschreitung eines einer maximal zulässigen Schwefelbeladung bzw. Unterschreiten einer minimal zulässigen Katalysatoraktivität entsprechenden vorbestimmten Schwellenwertes eine De-Sulfatierung als erforderlich erachtet und es werden die hierfür erforderlichen Maßnahmen in Form der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte ergriffen.

Zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Betriebsweise des NOx- Speicherkatalysators findet zudem ergänzend zu der Bestimmung des Beladungszustandes eine OBD-Kontrolle (OBD = On-Board-Diagnose) des Katalysators statt, die im wesentlichen aus einer Überwachung der NOx-Speicheraktivität zur Feststellung eventuell auftretender Unregelmäßigkeiten besteht.

Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität machen sich im wesentlichen durch zwei Schädigungsbilder bemerkbar, die auch gemeinsam auftreten können : N Nach einer NOx-Regeneration wird zunächst eine gute NOx-Einlagerung gemessen, die Sättigung setzt jedoch schneller und stärker als berechnet ein.

Nach einer NOx-Regeneration wird ein stärkerer NOx-Durchbruch gemessen als nach den Berechnungen zu erwarten ist.

Bei Belegung oder Zerstörung der Edelmetalikomponenten des Katalysators ist neben der abnehmenden NOx-Aktivität auch mit einer Minderung der HC', CO'und Partikelkonvertierung zu rechnen, so daß ein Abgleich der berechneten mit der gemessenen NOx-Speichereffizienz zur Kat-Diagnose ausreicht. Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität werden daher durch Bestimmung von NOx-Durchbrüchen ermittelt, die in einem vorbestimmten Zeitfenster einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten müssen, der bis zu einer NOx-Rohemission von etwa 10 g/h einer Abweichung von etwa 2 g/h zwischen Istwert und Sollwert entspricht, währen der bei höheren NOx-Rohemissionen einer Abweichung von 20 % entspricht.

Nach Feststellung einer solchen Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität wird zunächst zumindest eine vorgezogene NOx-Regeneration durchgeführt. Bei Fortbestehen der Unregelmäßigkeiten wird zudem, wie bei einer zu hohen Schwefelbeladung auch, unter Durchführung der nachfolgenden beschriebenen Verfahrensschritte eine De-Sulfatierung eingeleitet.

Hierzu wird zunächst die aktuelle Fahrsituation auf Einhaltung vorbestimmter Fahrparameter überprüft, da eine De-Sulfatierung nicht bei allen Fahr-oder Betriebssituationen zulässig ist. Zur Durchführung einer De-Sulfatierung müssen insbesondere die Drehzahl, die Last, die Laständerung und die Fahrgeschwindigkeit innerhalb vorgegebener Zulässigkeitsgrenzen liegen, die eingehalten werden müssen, damit eine De-Sulfatierung erfolgen kann oder eine bereits begonnene De-Sulfatierung nicht unterbrochen oder abgebrochen wird.

Bei sehr hohen Drehzahlen und Lasten ist eine Anfettung des insbesondere bei Turbomotoren sehr hohen Abgasmassenstroms auf einen Lambda-Wert von weniger als 1, wie er zur Durchführung einer De-Sulfatierung erforderlich ist, nur in Verbindung mit hoher Exothermie im Abgas möglich, so daß bei Drehzahlen von mehr als etwa 3600 min-1 keine De-Sulfatierung erfolgt. Auch bei Drehzahlen von weniger als etwa 1200 min-'wird eine De-Sulfatierung unterdrückt, da diese nur während des Fahrbetriebs mit entsprechend hohen Drehzahlen erfolgen soll, um akustische Einflüsse durch die erforderliche Teilandrosselung in Fahrphasen mit höheren Abroll-und Windgeräuschen, d. h. höhere Geschwindigkeiten, zu verlagern und um eventuell auftretende, unerwünschte geruchsintensive Reaktionsprodukte nicht im Stillstand oder bei zu geringer Fahrgeschwindigkeit zu emittieren. Aus diesem Grund wird auch die zulässige Mindestgeschwindigkeit zur Durchführung einer De-Sulfatierung auf etwa 30 km/h begrenzt.

Zur Vermeidung gefahrlicher Fahrsituationen wird auch bei abrupten Laständerungswünschen keine De-Sulfatierung zugelassen. Als Maß für die Lastãnderungswünsche dient hierbei eine zeitliche Veränderung des Pedalwertgebers PWG oder die PWG-Geschwindigkeit, die beispielsweise einen Wert von etwa 100 %/s nicht überschreiten darf.

Die Zulässigkeit einer De-Suffatierung bei einer vorgegebenen Fahrsituation kann auch aus Schwellenwerten für die Einspritzmenge den Drehzahlgradienten oder ein Schuberkennungs-oder Bremssignal abgeleitet werden, wobei beispielsweise die Einspritzmenge in Abhängigkeit vom verwendeten Motortyp 10-90 % des Maximalwertes betragen sollten. Falls eine oder mehrere dieser Möglichkeiten nicht benötigt werden, so können diese durch entsprechende Wahl der Schwellenwerte oder Zulässigkeitsgrenzen oder durch soft-oder hardwaremäßige Schalter außer Betrieb genommen werden.

Der NOx-Speicherkatalysator benötigt nach einer vottständig verlautenen oder aus den nachstehend noch dargelegten Gründen unterbrochenen oder vorzeitig abgebrochenen De-Sulfatierung stets eine Abkühl-oder Erholungspause bis zu einer erneuten De- Sulfatierung, deren Dauer abhängig ist von der zum Erreichen des De- Sulfatierungszustandes erforderlichen Vorbereitungszeit und der eigentlichen De- Sulfatierungsdauer. Typische Zeiten liegen zwischen 10 und 170 min, insbesondere jedoch zwischen 30 und 100 min. Nach Beendigung einer De-Sulfatierung wird daher durch ein entsprechendes Abbruch-oder Endsignal eine Zeiffunktion gestartet, die in Abhängigkeit von der Vorbereitungs-und De-Sulfatierungszeit eine variable Erholungszeit errechnet, in der keine De-Sulfatierung zugelassen wird. Vor dem Einleiten einer De-Sulfatierung wird daher als weitere Zulassigkeitsvoraussetzung auch die Einhaltung der erforderlichen Erholungsdauer überprüft.

Da die erforderliche Anfettung des Abgasstroms auf k < 1 zu einer Anhebung der gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge und damit zu einer Leistungszunahme führen kann, werden zudem die sicherheitsrelevanten Bauteile, wie das Einspritzsystem, die Drosselklappe und der EGR-/Ladedrucksteller, auf ordnungsgemäße Funktionsweise überprüft und eine Regeneration nur zugelassen, wenn von diesen Bauteilen keine Fehlermeldungen kommen.

Gleichzeitig mit dieser Zulässigkeitsprüfung oder im Anschluß daran wird geprüft, ob durch Einhaltung vorbestimmter De-Sulfatierungsparameter die Möglichkeit zur Durchführung einer De-Sulfatierung gegeben ist. Gegebenenfalls kann diese Überprüfung auch bereits vor der Zulässigkeitsüberprüfung erfolgen.

Zur Gewährleistung einer erfolgreichen De-Sulfatierung muß insbesondere die Katalysatortemperatur zwischen 500 und 850 °C, vorzugsweise jedoch zwischen 600 und 700°C liegen. Die Einhaltung dieser Grenzen wird über die gemessenen oder berechneten Abgastemperaturen vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator überwacht, wobei gegebenenfalls auch bereits einer dieser beiden Werte ausreicht.

Bei Zulässigkeit einer De-Sulfatierung werden nun gegebenenfalls die erforderlichen De- Sulfatierungsparameter eingestellt und die De-Sulfatierung des Katalysators wird eingeleitet. Da die Katalysatortemperatur insbesondere bei Dieselfahrzeugen, üblicherweise erheblich zu niedrig für die Durchführung einer De-Sulfatierung ist, bedeutet dies insbesondere, daß zunächst die Katalysatortemperatur durch motorische Maßnahmen und durch eine Nacheinspritzung angehoben werden muß. Zur Begrenzung der Katalysatortemperatur nach oben oder unten können hierbei die EGR-Rate (Abgasrückführungsrate) die Stellung der Drosselklappe, der Ladedrucksteller, die Nacheinspritzmenge, der Nacheinspritzzeitpunkt und der Spritzbeginn der Haupteinspritzung variiert werden.

Als Haupteingangsdaten für die kennfeldmäßige Berechnung der Parameteränderungen dient der Betriebspunkt (Drehzahl n, aktuelle Einspritzmenge M_E). Die Abgastemperaturen vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator, die Kühimitteltemperatur und der Atmosphärendruck bilden hierbei über Kennlinien Korrekturwerte, die multiplikativ in die Berechnung der Parameteränderungen eingehen.

Bei der Nacheinspritzmenge als Hauptenergielieferant ist zur beschleunigten Aufheizung eine zweistufige Vorgehensweise erforderlich. Zunächst wird dem Abgas eine hohe Energiemenge zugesetzt, um nach der Konvertierung an einem Vorkatalysator mit der über der Mindest-Desulfatierungstemperatur liegenden Abgastemperatur den Katalysator schnell hochzuheizen. Bei Annäherung der Temperatur nach dem Katalysator an die Mindest-Desulfatierungstemperatur kann die Nacheinspritzmenge zur Vermeidung von Überhitzungsschäden zurückgenommen werden, so daß die mittlere Temperatur des NOx-Speicherkatalysators etwa auf dem Niveau der Mindest-Desulfatierungstemperatur gehalten wird und nicht mehr nennenswert zunimmt. Die Kennlinien sollten so ausgelegt sein, daß bei stationärer Ansteuerung des Systems ein Sicherheitsabstand von zumindest 30 °C zur maximal zulässigen De-Sulfatierungstemperatur eingehalten wird.

Die Nacheinspritzmenge wird hierbei für 20-200 s, insbesondere jedoch für 30-60 s, auf einem reduzierten Wert"eingefroren", der 20-70 %, vorzugsweise jedoch 50 %, der zum Halten der Mindest-Abgastemperatur von etwa 220 °C erforderlichen Nacheinspritzmenge entspricht.

Eine zusätzliche Kontrolle erfolgt über ein Lambdasignal, das zur Gewährleistung einer hinreichend schnellen Oxidationsreaktion auf dem Vorkatalysator und dem NOx- Speicherkatalysator einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreiten darf, die dem durch motorische Maßnahmen einzustellenden Lambda-Wert bei der De- Sulfatierung entspricht.

In Abhangigkeit von dem vor Einleitung der motorischen Maßnahmen vorliegenden Lambda-Wert kann die Vorbereitung der De-Sulfatierung zunächst bis zu einer Lambdaschwelle von etwa 1,3-1,6 schnell eingeleitet werden. Mit Annäherung an den De-Sulfatierugs-Lambda-Wert von etwa 0,95-0,99 wird dann die Verstellgeschwindigkeit der Aktuatoren zunehmend verlangsamt, um eine annähernd drehmomentneutrale Anpassung der Haupteinspritzung zu ermöglichen. Der Lambda- Wert bei der De-Sulfatierung wird über die PWG-Geschwindigkeit dynamikkorrigiert und kann zusätzlich über den zeitlichen Verlauf der De-Sulfatierung moduliert werden.

Da die De-Sulfatierung überwiegend mit CO als Regenerationsmittel abläuft, wird in der dritten Stufe die Voreinspritzmenge betriebspunktabhängig und gedämpft angehoben und gleichzeitig die Haupteinspritzmenge betriebspunktabhängig und gedämpft zurückgenommen. Der Voreinspritzzeitpunkt liegt hierbei vor Zündbeginn im Ansaugtakt oder in der ersten Phase des Verdichtungstaktes.

Um das Fahrverhalten möglichst wenig zu beeinflussen, kann die Einstellung der erforderlichen De-Sulfatierungsparameter auch erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne oder nach Überschreitung eines zweiten Schwellenwertes für die Schwefelbeladung erfolgen, der beispielsweise einer Beladung entspricht, bei der eine De-Sulfatierung oder Regeneration dringend erforderlich ist. In diesem Fall wird der Beladungszustand des NOx-Speicherkatalysators durch die Schwellenwerte in drei charakteristische Bereiche unterteilt, in denen eine De-Sulfatierung nicht nötig", eine "De-Sulfatierung nötig"oder eine"De-Sulfatierung dringend nötig"ist. Es ist auch eine Kombination beider Verfahren oder auch eine feinere Unterteilung des Beladungszustandes durch Verwendung weitere Schwellenwerte denkbar.

Im Zustand"De-Sulfatierung nötig"findet dann eine De-Sulfatierung des NOx- Speicherkatalysators nur statt, wenn sowohl die Betriebssituation eine De-Sulfatierung erlaubt, d. h., wenn die angegebenen Zulassigkeitsvoraussetzungen erfüllt sind, als auch die erforderlichen Betriebsparameter eingestellt sind und eine De-Sulfatierung ermöglichen. Andernfalls wird mit einer De-Sulfatierung so lange gewartet, bis der Zustand"De-Sulfatierung dringend nötig"erreicht ist. Dann wird jedoch beim Vorliegen der Zulassigkeitsvoraussetzungen durch verschiedene motorische Maßnahmen der genannten Art, die einzeln oder in Kombination erfolgen, auf die Betriebsparameter derart Einfluf3 genommen, daß eine De-Sulfatierung durchgeführt werden kann. Durch diese zweistufige Vorgehensweise wird das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine so wenig wie möglich beeinflußt.

Vor Einsetzen der De-Sulfatierung muß zunächst der im NOx-Speicherkatalysator lagernde Restsauerstoff verbraucht werden. Anschließend werden die gespeicherten Stickoxide mit dem Reduktionsmittelüberschuß umgesetzt. Die Reaktion lauft nicht volikommen stöchiometrisch ab, sondern wird über den Lambda-Wert, den Abgasmassenstrom und die Abgastemperatur vor und nach dem NOx- Speicherkatalysator korrigiert.

Die eigentliche De-Sulfatierung wird durch eine Teilandrosselung des Motors, eine Erhöhung der EGR-Rate, eine Senkung des Ladedrucks, eine Anhebung der Voreinspritzmenge, eine Anhebung der Nacheinspritzmenge und/oder eine Senkung der Haupteinspritzmenge gesteuert.

Vorteilhaft wird zunächst ein Brennverlauf mit X = 1,2-1,5 eingestellt und die Abgasanfettung auf X < 1 erfolgt über die Nacheinspritzung. Zusätzlich wird vorzugsweise die Voreinspritzmenge mit dem Ziel der CO-Bildung als Haupt- Desulfatierungs-Reagens angehoben und die Haupteinspritzmenge abgesenkt. insbesondere durch die Teilandrosselung ist mit einer Momentenänderung zu rechnen, die durch Anpassung der Haupteinspritzmenge korrigiert werden muß, ohne daß der Fahrer eine Änderung des Fahrverhaltens bemerkt. Die Korrektur der Momentenänderung kann hierbei auch erst nach Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes erfolgen.

Zur Korrektur wird zunächst per Kennfeld ein Sollmoment abgerufen.

Momentenänderungen als Folge eines Motoreingriffs ergeben sich durch Abweichungen bei der Ladungswechselarbeit und durch eine Verbrennungsverschleppung infolge anderer Drosselklappen-und EGR-und Ladedruckeinstellungen. Daneben führt eine unvollständige Verbrennung bei sehr niedrigen Lambda-Werten als Folge von Androsselung/Ladedrucksenkung/Anhebung der EGR-Rate zu einer Korrektur des Sollmomentes. Bei sehr hohen Nacheinspritzmengen verbleiben Kraftstoffreste im Zylinder, die erst im nächsten Takt mit verbrennen und somit ebenfalls momentenbeeinflussend sind. Nur zur Applikationserleichterung wird abschließend bei der Ermittlung des tatsächlichen Momentes ein weiteres Korrekturfeld additiv eingeschleift.

Eine Änderung der Haupteinspritzmenge wird erst freigegeben, wenn ein vorbestimmter Schwellenwert der Momentenabweichung überschritten wird.

Im Unterschied zu einer NOx-Regeneration ist die im fetten Abgas ( ?, < 1) anschließend pro Zeiteinheit mögliche absolute Schwefelentladung des NOx-Speicherkatalysators nur in geringem Maße vom verfügbaren Reduktionsmittelangebot abhängig. In diesem Fall ist eine deutlich überstöchiometrische Reduktionsmitteizugabe erforderiich. Sofern eine durch die Voreinspritz-Verstellung sichergestellte Mindest-CO-Menge zur Verfügung steht, läßt sich die Schwefelentladung formelmäßig aus der Katalysatortemperatur, dem Lambda-Wert und dem Rest-Beladungszustand bestimmten. Die Entschwefelung wird jedoch nur bei einer bestimmten CO-Mindestdurchströmung berechnet, die mindestens 50 g/h CO, vorzugsweise jedoch 300 g/h CO beträgt. Wegen der langen De- Sulfatierungszeiten im Vergleich zu einer NOx-Regeneration kann auf die Berücksichtigung des 02-Restgehaltes verzichtet werden.

Die De-Sulfatierung wird üblicherweise bis zum Erreichen eines vorbestimmten De- Sulfatierungsgrades durchgeführt. Anschließend werden wieder normale Betriebsbedingungen eingestellt und es wird erneut mit der eingangs beschriebenen Bestimmung des Beladungszustandes begonnen, um den Zeitpunkt für die nächste De- Sulfatierung zu ermitteln.

Bei dieser regulären Beendigung der De-Sulfatierung werden zunächst die Nacheinspritzmenge und der Zeitpunkt der Nacheinspritzung sofort wieder auf den regulären Wert eingestellt. Anschließend wird die Voreinspritzmenge zeitgesteuert rampenförmig auf den Normalwert zurückgeführt, wobei jedoch die Änderungsgeschwindigkeit größer ist als bei der Durchführung der De-Sulfatierung.

Zudem werden die Drosselklappe, der EGR-Steller und der Ladedruckregler mit einer vom Lambda-Wert und vom Betriebspunkt (Drehzahl n, aktuelle Einspritzmenge ME) abhängiger Versteligeschwindigkeit auf die Normalwerte zurückgeführt.

In manchen Fällen kann es jedoch auch zu einem vorzeitigen Abbruch oder zumindest zu einer Unterbrechung eines bereits begonnenen De-Sulfatierungsvorgangs kommen, falls dieser aufgrund der aktuellen Ergebnisse der bereits beschriebenen Zulässigkeitsüberprüfung unzulässig sein sollte.

Eine andere Möglichkeit für eine plötzliche Unzulässigkeit des De-Sulfatierungsvorgangs besteht in einer zu hohen thermischen Belastung des NOx-Speicherkatalysators durch Überschreitung eines Schwellenwertes für die De-Sulfatierungs-Gesamtzeit, die sich aus der zum Umschalten vom normalen Betriebszustand in den De-Sulfatierungszustand erforderlichen Vorbereitungs-oder Aufheizzeit und aus der zur Durchführung einer De- Sulfatierung erforderlichen eigentlichen De-Sulfatierungszeit zusammensetzt. Alternativ hierzu können auch Schwellenwerte für die Einzeizeiten verwendet werden. Die zulässige Vorbereitungszeit zur Durchführung einer De-Sulfatierung und die zulässige De-Sulfatierungsdauer betragen hierbei jeweils maximal 200-300 s, wobei jeweils der untere Wert zu bevorzugen ist.

In diesen Fällen ist ein vollständiger Abbruch des De-Sulfatierungsvorgangs, obgleich er prinzipiell möglich ist, üblicherweise nicht sinnvoll, da dann die zum Aufheizen des Katalysators eingesetzte Energie verloren wäre. Sinnvoller ist es vielmehr die Katalysatortemperatur innerhalb eines vorbestimmten Beobachtungszeitraums durch abgeschwächte temperaturerhaltende Maßnahmen zunächst beizubehalten und erst nach Fortbestehen der Unzulässigkeit nach Ablauf dieses Zeitraums auf normale Betriebswerte abzusenken. In dem Beobachtungszeitraum werden daher zunächst die motorischen Maßnahmen wie bei einer regulären Beendigung der De-Sulfatierung auf die Normalfunktion zurückgeführt, während man die Nacheinspritzung zum Halten der Katalysatortemperatur weiterlaufen läßt. Hierdurch wird die De-Sulfatierung sozusagen "eingefroren". Erst wenn innerhalb des Beobachtungszeitraums der Status"De- Sulfatierung zulässig"nicht wieder erreicht wird, wird auch die Nacheinspritzung auf die Normalfunktion gesetzt. Zudem wird gegebenenfalls eine festgestellte Funktionsstörung eines der sicherheitsrelevanten Bauteile angezeigt.

Im Falle einer zu geringen Fahrgeschwindigkeit erfolgt das"Einfrieren"für etwa 60-600 s, insbesondere jedoch für etwa 300 s, mit einer Begrenzung der Nacheinspritzmenge auf etwa 0,2-0,3 kg/h, wobei ein Wert von etwa 0,25 kg/h zu bevorzugen ist. Aus sonstigen Gründen erfolgt das"Einfrieren"für etwa 30-300 s, insbesondere jedoch für etwa 150 s.

Auch nach Ablauf des Beobachtungszeitraums wird kontinuierlich die Zulässigkeit einer De-Sulfatierung, sowie die Möglichkeit zu deren Durchführung weiter überprüft, um den abgebrochenen De-Sulfatierungsvorgang durch Weiterführung so bald wie möglich zu beenden und damit die volle Funktionsfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators wieder herstellen zu können.

Ein sofortiger vollständiger Abbruch des De-Sulfatierungsvorgangs erfolgt jedoch dann, wenn der bis zu diesem Zeitpunkt bereits erreichte De-Sulfatierungsgrad einen vorbestimmten De-Sulfatierungsgrad überschreitet, d. h. eine vorbestimmte Schwefelbeladung unterschreitet, die etwa einer Restbeladung von 5-15 % bezogen auf den Beladungszustand bei Einleitung der De-Sulfatierung entspricht. In diesem Fall ist der NOx-Speicherkatalysator durch die vorangegangene De-Sulfatierung bereits ausreichend gut regeneriert, um eine ordnungsgemäße Funktionsweise gewährleisten zu können.

Nach dem vorzeitigen Abbruch oder einer Unterbrechung eines De- Sulfatierungsvorgangs wird daher die Schwefelbeladung des NOx-Speicherkatalysators und damit dessen De-Sulfatierungsgrad bestimmt und mit der angegebenen maximal zulässigen Restbeladung verglichen. Bei Unterschreitung dieses Wertes wird der De- Sulfatierungsvorgang wegen ausreichender Funktionstüchtigkeit des Katalysators ohne Durchführung der oben erwähnten temperaturerhaltenden Maßnahmen endgültig abgebrochen und es wird statt dessen durch Rückkehr zu der Anfangs beschriebenen kontinuierlichen Bestimmung des Beladungszustandes der Zeitpunkt für die nächste reguläre De-Sulfatierung bestimmt. Beim Erreichen oder Überschreiten dieses Wertes hingegen wird die De-Sulfatierung innerhalb des Beobachtungszeitraums auf die beschriebene Art und Weise"eingefroren", um die zum Aufheizen des Katalysators eingesetzte Energie möglichst optimal nutzen zu können. Die De-Sulfatierung gilt als beendet, wenn die Abweichung des Ist-Lambda-Wertes vom Normal-Lambda-Wert unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegt, wobei der Lambda-Wert sowohl durch eine Messung mittels eines Lambda-Sensors als auch über eine Berechnung bestimmt werden kann.

Zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Funktionsweise des NOx- Speicherkatalysators wird nach einer vorgezogenen De-Sulfatierung auf Grund einer durch die OBD-Kontrolle ermittelten Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität die Anzahl der nachfolgend durchgeführten NOx-Regenerationen bestimmt und mit einer vorbestimmten Mindestanzahl aufeinanderfolgender NOx-Regenerationen verglichen, die 10-100, vorzugsweise jedoch etwa 20 beträgt. Beim Auftreten einer erneuten Unregelmäßigkeit der Katalysatoraktivität vor Erreichung dieser Mindestanzahl wird von einem Katalysatordefekt ausgegangen, der durch eine ansprechende Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Common-Rail-Dieselmotor 10 mit einem vorgeschalteten Saugrohr 12 und einer darin eingebauten Drosselklappe 14, die hinter nicht dargestellten Ladedruck-und Temperatursensoren aber vor einer EGR-Einleitung 16 angeordnet ist und zur Reduzierung des Luft-Kraftstoffverhaltnisses Lambda ohne Drehmomenteneinbrüche dient. Die Ansteuerung der Drosselklappe 14 erfolgt entweder durch ein pulweitenmoduliertes Signal mit fester Frequenz, welches sich aus dem Tastverhältnis der Ansteuerung ergibt, oder durch eine CAN-Botschaft, die prozentual die Stellung der Drosselklappe 14 beschreibt. Die Ruhestellung der Drosselklappe 14 ist grundsätzlich in Stellung"offen". Die Definition, welcher Wert des Ansteuersignals welcher Drosselklappenstellung entspricht, ist per Software einstellbar.

Das Abgas des Dieselmotors 10 gelangt über eine Abgasleitung 18 mit einem Abgasturbolader 20 in eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Vorkatalysator 22 und einem NOx-Speicherkatalysator 24. Dem Vorkatalysator 22 ist eine Breitbandlambdasonde 26 zur Messung des Lambda-Wertes vorgeschaltet, die zusätzlich oder alternativ zu einer Berechnung des Lambda-Wertes erfolgt.

Vor dem NOx-Speicherkatalysator 24 und nach dem NOx-Speicherkatalysator 24 ist jeweils ein Temperaturfühler 28 bzw. 30 zur Überwachung der minimal bzw. maximal zulässigen De-Sulfatierungstemperatur angeordnet. Die Temperaturfühler 28,30 dienen zudem zur Überwachung der für eine NOx-Regeneration erforderlichen Mindesttemperatur sowie zur Steuerung der optimalen NOx-Einlagerung. Durch Vergleich der Ausgangstemperatur mit der Eingangstemperatur kann die katalytische Aktivität des NOx-Speicherkatalysators 24 überwacht werden.

Dem NOx-Speicherkatalysator 24 ist ein NOx-Sensor 38 zur Messung der Stickoxidemission nachgeschaltet, der zur Bestimmung von Unregelmäßigkeiten der Katalysatoraktivität dient.

Die Meßsignale der Breitbandlambdasonde 26, der Temperaturfühler 28,30 und des NOx-Sensors 38 ! iegen über Leitungen 32,34,40 an einer zugehörigen Steuereinrichtung 36 zur Steuerung des Motors 10 an.