KR20190134488A - Method for reducing ammonia emissions in the exhaust gas of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for reducing ammonia emissions in exhaust gas from an internal combustion engine of a vehicle. In this case, the internal combustion engine is provided with an exhaust channel. Moreover, ammonia can be separated from an exhaust gas stream in the exhaust gas channel for ammonia reduction, or an ammonia-containing reducing agent can be added. The method comprises the following steps: determining a route section that lies in front of a vehicle and is likely to be driven by the vehicle; and estimating the amount of a reducing agent required in the route section based on the determination.

Description

내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법{METHOD FOR REDUCING AMMONIA EMISSIONS IN THE EXHAUST GAS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}METHOD FOR REDUCING AMMONIA EMISSIONS IN THE EXHAUST GAS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 차량의 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이며, 이 경우 내연 기관은 배기가스 채널을 구비하며, 이 경우 배기가스 채널 내의 배기가스 흐름에는 질소 산화물 환원을 위해 암모니아를 분리되어 나가게 하거나 암모니아를 포함하는 환원제가 계량 첨가될 수 있다. 본 발명은, 또한 관련 제어 장치 및 관련 자동차와도 관련이 있다.The present invention relates to a method for reducing ammonia emissions in exhaust gases of an internal combustion engine of a vehicle, in which case the internal combustion engine comprises an exhaust channel, in which case the exhaust gas flow in the exhaust gas channel is for reducing nitrogen oxides. Ammonia can be separated off or a reducing agent comprising ammonia can be metered in. The invention also relates to an associated control device and an associated vehicle.

예를 들어 디젤 엔진과 같은 내연 기관 내의 질소 산화물(NOx)을 환원시키기 위해, 소위 선택적 촉매 환원(SCR)-기술이 승용차 및 트럭과 같은 차량에 사용된다. 이 경우에는, 예를 들어 32.5 용적%의 요소 함량을 갖는 요소 수용액(HWL, 상표명 AdBlue)이 배기가스 흐름 내부로 계량 첨가된다. 그 다음에, 배기가스의 열로 인해 요소가 암모니아(NH3)로 변환된다. 암모니아는, SCR-촉매 변환기에 의해 흡수되어 표면에서 결합된다. 이와 같이 제공된 암모니아는, 예를 들어 NO 및 NO2와 같이 배기가스 내에 존재하는 원치 않는 질소 산화물(NOx)을 질소(N2) 및 물(H2O)로 변환시키기 위하여 환원제로서 이용된다. 다시 말해, HWL은 암모니아를 분리되어 나가게 하는 환원제의 일 예이다. 최적의 NOx 변환율을 위해, HWL-계량 공급은, SCR-촉매 변환기 내에 가급적 일정한 높이의 암모니아 충전 레벨이 존재하도록 그리고 이로써 SCR-촉매 변환기의 암모니아 저장 특성이 최대로 활용되도록 매칭된다. 여기에서, 암모니아 충전 레벨은, 촉매 변환기의 표면상에 결합된 암모니아의 양을 의미한다. 높은 암모니아 충전 레벨에 의해서는, 예를 들어 저-부하 작동에서의 배기가스 온도가 단기간에 강하하는 경우 또는 추가 엔진 시동의 경우에도 충분한 암모니아가 NOx-변환을 위해 제공될 수 있다. 따라서, 높은 암모니아 저장이 가능한 작동 상태에서는, SCR-촉매 변환기를 암모니아로 채우기 위하여 NOx-변환을 위해 필요한 것보다 더 많은 HWL이 계량 첨가된다.In order to reduce nitrogen oxides (NOx) in internal combustion engines, for example diesel engines, so-called selective catalytic reduction (SCR) -technology is used in vehicles such as passenger cars and trucks. In this case, an aqueous urea solution (HWL, trade name AdBlue) having, for example, a urea content of 32.5% by volume is metered into the exhaust stream. The heat of the exhaust gas then converts the urea into ammonia (NH 3 ). Ammonia is absorbed by the SCR-catalyst converter and bound at the surface. The ammonia thus provided is used as a reducing agent to convert unwanted nitrogen oxides (NOx) present in the exhaust gas, for example NO and NO 2 , to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). In other words, HWL is an example of a reducing agent that separates ammonia. For optimal NOx conversion, the HWL-metered feed is matched such that there exists a constant level of ammonia filling level in the SCR-catalyst converter and thereby maximizes utilization of the ammonia storage properties of the SCR-catalyst converter. Here, the ammonia filling level means the amount of ammonia bound on the surface of the catalytic converter. By means of a high ammonia filling level, for example, sufficient ammonia can be provided for NOx conversion even when the exhaust gas temperature in low-load operation drops for a short time or in the case of further engine start-up. Thus, in an operating state where high ammonia storage is possible, more HWL is metered than is needed for NOx conversion in order to fill the SCR-catalyst converter with ammonia.

하지만, SCR-촉매 변환기의 저장 용량은 특정 한계 온도부터 두드러지게 떨어진다. 이 한계 온도에 도달하거나 이 한계 온도를 초과하면, SCR-촉매 변환기는 비교적 급격하게 암모니아를 방출한다. 한계 온도를 초과하는 상황은, 예를 들어 오르막길을 운전할 때에, 제동 과정 중에 또는 가속 과정 중에 발생할 수 있다. 암모니아 배출(소위 암모니아 슬립)이 발생하는 상황을 방지하기 위하여, 유동 방향으로 볼 때에 SCR-촉매 변환기 뒤에는, 배기가스 내의 잔류 산소에 의해 암모니아 슬립을 산화시키는 촉매 물질이 제공되어 있다(소위 정화 촉매, CUC). 하지만, 이 경우에 특히 배기가스 온도가 높은 경우에는, 암모니아의 산화에 의해서 예를 들어 아산화질소(N2O)와 같은 2차 배출물이 형성될 수 있다. 이와 같은 2차 배출물은 잠재적인 유해 효과(CO2-당량)로 인해 위험하다고 판단된다. 또한, CUC의 통과 후에도 바람직하지 않은 잔류 암모니아 배출이 발생할 수 있다.However, the storage capacity of the SCR-catalyst converter drops significantly from a certain limit temperature. When this limit temperature is reached or exceeds this limit temperature, the SCR-catalyst converter releases ammonia relatively rapidly. Situations exceeding the limit temperature may occur during braking or during acceleration, for example when driving uphill. In order to prevent the occurrence of ammonia emissions (so-called ammonia slip), after the SCR-catalyst converter in the flow direction, a catalytic material is provided for oxidizing ammonia slip by residual oxygen in the exhaust gas (so-called purifying catalyst, CUC). However, in this case, particularly at high exhaust gas temperatures, secondary emissions such as nitrous oxide (N 2 O) can be formed by oxidation of ammonia. Such secondary emissions are considered dangerous due to potential harmful effects (CO 2 -equivalent). In addition, undesirable residual ammonia emissions may occur even after the passage of the CUC.

본 발명의 기초가 되는 문제점은, 청구항 1에 따른 방법에 의해서 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다. 본 발명을 위해 중요한 특징부들은 또한 이하의 상세한 설명 및 도면에서 발견되며, 이 경우 이들 특징부는 이들에 대하여 재차 명시적으로 언급되지 않더라도, 단독으로뿐만 아니라 다양한 조합으로도 본 발명을 위해 중요할 수 있다.The problem underlying the present invention is solved by the method according to claim 1. Preferred refinements are specified in the dependent claims. Features that are important for the present invention are also found in the following description and drawings, in which case these features may be important for the present invention in various combinations as well as alone, even if not explicitly stated again to them. have.

따라서, 차량 앞에 놓여 있고 차량에 의해서 주행될 가능성이 있는 경로 섹션이 결정되는 것이 제안되었다. 이를 토대로 하여 상기 경로 섹션 내에서 필요한 환원제 양의 예측이 실행된다. 그 다음에 차량이 예측된 경로 섹션을 또한 실제로도 주행하면, 상기 경로 섹션에서 특히 단계 b.에서 예측 방식으로 예견된 바와 같은 정확한 환원제 양이 배기가스 흐름 내부로 계량 첨가될 수 있다.Thus, it has been proposed that a route section that lies in front of the vehicle and is likely to be driven by the vehicle is determined. On this basis the prediction of the amount of reducing agent required in the route section is made. If the vehicle then also actually travels in the predicted route section, the exact amount of reducing agent as predicted in the route section, in particular in the predicted manner in step b., Can be metered into the exhaust stream.

따라서, 본 발명은, 선행 기술에 공지된 종래의 계량 공급 전략에 비하여, 특히 SCR-촉매 변환기를 최대 암모니아 충전 레벨로 채우려는 시도가 더 이상 이루어지지 않는다는 장점을 갖는다. 오히려, 차량 앞에 놓여 있는 어느 경로 섹션이 예상적으로 주행될 지가 먼저 사전에 결정된다. 그 다음에, 이 경로 섹션을 위해 어느 정도 양의 환원제가 필요한지가 예측된다. 예를 들어 연료를 덜 소모하거나 전혀 소모하지 않는 경로 섹션이 예측되면, 암모니아의 소모가 높은, 그 앞에 놓여 있는 경로 섹션에서의 SCR-촉매 변환기 내의 강하하는 암모니아 충전 레벨은 더 이상 추가 계량 공급에 의해서 최대로 보상되도록 시도되지 않는다. 오히려, 다만, 예측 후에 NOx-변환을 위해 또한 실제로도 요구되는 정도의 환원제만 추가 계량 공급된다.Thus, the present invention has the advantage that, in comparison with conventional metering feed strategies known in the prior art, no further attempts are made to fill the SCR-catalyst converter with the maximum ammonia filling level in particular. Rather, it is first determined beforehand which route section lying in front of the vehicle will be expected to travel. Then, it is predicted how much reducing agent is needed for this route section. For example, if a route section that consumes less fuel or consumes no fuel is predicted, the dropping ammonia filling level in the SCR-catalyst converter in the route section that precedes the consumption of ammonia is no longer due to additional metering feed. No attempt is made to compensate at maximum. Rather, only after metering, only the metering agent is further metered to the extent required for the NOx conversion.

전체적으로 볼 때, 본 발명에 따라 바람직하지 않은 암모니아 방출에 의한 차량의 바람직하지 않은 암모니아 배출은 감소될 수 있다. 특히, 배기가스 흐름이 CUC를 통과한 후에는, 잔류 암모니아 배출이 감소될 수 있다. 또한, 특히 아산화질소와 같은 또 다른 바람직하지 않은 2차 배출물도 감소될 수 있다. 또한, 환원제의 소모도 전체적으로 감소될 수 있다.Overall, undesirable ammonia emissions of the vehicle due to undesirable ammonia emissions can be reduced according to the invention. In particular, residual ammonia emissions can be reduced after the exhaust gas stream has passed through the CUC. In addition, other undesirable secondary emissions, in particular nitrous oxide, can also be reduced. In addition, the consumption of reducing agents can also be reduced overall.

일 실시예에서, 단계 a.에서는, 예측적으로 주행될 경로 섹션과 관련된 하나 이상의 추가 정보가 결정되는데, 특히 경로 섹션 내에서 예상되는 차량 속도 및/또는 특히 예상되는 도로 경사를 포함할 수 있는 전자 지평선이 결정된다. 특히 예측적으로 주행될 경로 섹션에서의 예상되는 경사 값은 신뢰할만한 예측에 기여할 수 있다. 전자 지평선(EH, 가상 지평선으로서도 지칭됨)은 특히 차량에 의해서 예측적으로 주행될 경로 섹션의 도로 경사 및/또는 곡선 곡률에 대한 정보를 포함할 수 있다. 하지만, 전자 지평선은 또한 법적인 속도 제한 및/또는 교차로, 신호등 시스템, 차선 수 및/또는 터널 등과 같은 추가의 속성도 포함할 수 있다. 전자 지평선의 제공은, 예를 들어 차량 내비게이션 시스템의 구성 부품일 수 있는 소위 지평선 공급자(Horizon Provider: HP)에 의해서 이루어질 수 있다. 예상되는 차량 속도 및/또는 전자 지평선을 더욱 정확하게 결정하기 위하여, 예를 들어 Car2x-방법, 특히 Car2Car-방법이 정보 결정을 위해 사용될 수 있다. 주행될 가능성이 있는 경로는, 특히 내비게이션 시스템의 목표 안내를 위한 차량 운전자의 입력 사항을 참조한 차량 운전자의 경로 선택에 기초하여 결정될 수 있다.In one embodiment, in step a. One or more additional information relating to the route section to be predicted to travel is determined, in particular an electronic which may include the expected vehicle speed and / or particularly the expected road slope within the route section. The horizon is determined. In particular, the expected slope value in the section of the route to be predictively driven can contribute to reliable prediction. The electronic horizon (also referred to as an imaginary horizon) may include information about the road slope and / or curve curvature of the route section that will be predictably driven by the vehicle, in particular. However, the electronic horizon may also include additional attributes such as legal speed limits and / or intersections, traffic light systems, lane numbers and / or tunnels, and the like. The provision of the electronic horizon can be made by a so-called Horizon Provider (HP), which can be, for example, a component of a vehicle navigation system. In order to more accurately determine the expected vehicle speed and / or electronic horizon, for example the Car2x-method, in particular the Car2Car-method, can be used for information determination. The path likely to travel may be determined based on the vehicle driver's route selection, in particular referring to the vehicle driver's input for the target guidance of the navigation system.

또 다른 일 실시예에서, 단계 b.에서의, 예상되는 환원제 수요의 예측을 위해, 먼저 경로 섹션을 위해 예상되는 하나 이상의 엔진 파라미터가 결정된다. 이를 토대로 하여, 경로 섹션 내에서 예상되는 암모니아 수요가 결정될 수 있다. 엔진 파라미터는, 예를 들어 엔진 출력, 미연소 배기가스 배출량, 배기가스 온도 또는 배기가스 질량 흐름으로서 형성될 수 있다. 특히, 차량 파워 트레인 모델 및/또는 엔진 모델, 예측적으로 주행될 경로 섹션을 위해 예상되는 엔진 출력, 미연소 배기가스 배출량, 배기가스 온도 및 질량 흐름이 결정될 수 있다. 이를 토대로 하여, 배기가스 후처리 모델은, 경로 섹션 내에서의 예상되는 암모니아 수요에 대한 (그리고/또는 또한 SCR-촉매 변환기 내에서의 암모니아 충전 레벨에 대한 그리고/또는 SCR-촉매 변환기의 최대 저장 용량에 대한) 정보를 제공할 수 있다.In another embodiment, in step b., For the prediction of the expected reducing agent demand, one or more engine parameters that are expected for the route section are first determined. Based on this, the expected ammonia demand within the route section can be determined. Engine parameters can be formed, for example, as engine power, unburned exhaust gas emissions, exhaust gas temperature or exhaust gas mass flow. In particular, the vehicle power train model and / or the engine model, the engine power, the unburned exhaust gas emissions, the exhaust gas temperature and the mass flow that are expected for the path section to be predictably traveled can be determined. Based on this, the exhaust aftertreatment model is based on the expected ammonia demand in the path section (and / or the ammonia filling level in the SCR-catalyst converter and / or the maximum storage capacity of the SCR-catalyst converter). Information).

특히 바람직한 방식에서는, 단계 b.에서의 예측을 위해, 경로 섹션 내에서 예상되는 암모니아 슬립이 결정된다. 이와 같은 관계에서, SCR-촉매 변환기의 암모니아 저장 특성은 배기가스 온도에 규칙적으로 의존한다는 사실에 주목해야만 한다. 이 경우에는, 온도가 증가함에 따라, SCR-촉매 변환기의 암모니아 저장 용량이 최대값부터 강하할 수 있음으로써, 결과적으로 더 이상 저장할 수 없는 초과량의 암모니아가 방출된다. 한계 온도부터는, 암모니아 방출이 급격하게 이루어질 수 있다. 암모니아 방출은 암모니아 슬립으로도 지칭된다. 하지만, 본 경우에 암모니아 슬립은, CUC 내에서 변환되지만 SCR-반응을 위해 상실된 암모니아 손실도 포함할 수 있다. 따라서, 암모니아 슬립 모델은, 바람직하게 예측적으로 주행될 경로 섹션 내에서 어느 암모니아 슬립이 예상될 수 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이 경우에는, 특히, 경로 섹션 내에서 차량의 코스팅 단계, 차량의 제동 단계 또는 차량의 (전)부하 단계가 예상될 수 있을지의 여부가 결정될 수 있다. 따라서, 내연 기관의 부하 예측이 전체적으로 실행될 수 있다. 특히, 전부하 오르막 주행 또는 제동 작동에 의한 전부하 내리막 주행의 경우에는, 배기가스 온도가 한계값을 초과할 수 있음으로써, 결과적으로 갑자기 암모니아 슬립이 발생할 수 있다. 이로써, 트럭은 비교적 강력한 엔진 브레이크를 갖게 되고, 이로 인해 제동 작동 중에도 내연 기관의 발화 작동의 수준에서 배기가스 온도가 생성된다.In a particularly preferred manner, for the prediction in step b., The expected ammonia slip in the route section is determined. In this relationship, it should be noted that the ammonia storage properties of the SCR-catalyst converter are regularly dependent on the exhaust gas temperature. In this case, as the temperature increases, the ammonia storage capacity of the SCR-catalyst converter can drop from the maximum value, resulting in the release of excess ammonia which can no longer be stored. From the limit temperature, ammonia release can occur rapidly. Ammonia release is also referred to as ammonia slip. In this case, however, ammonia slip may also include ammonia loss, which is converted within the CUC but lost for the SCR-reaction. Thus, the ammonia slip model can preferably provide information as to which ammonia slip can be expected in the path section to be predictively run. In this case, in particular, it can be determined whether the coasting phase of the vehicle, the braking phase of the vehicle or the (full) load phase of the vehicle can be expected in the route section. Thus, the load prediction of the internal combustion engine can be executed as a whole. In particular, in the case of a full load downhill run by a full load uphill run or a braking operation, the exhaust gas temperature may exceed the limit value, and as a result, ammonia slip may suddenly occur. This allows the truck to have a relatively strong engine brake, which produces exhaust gas temperatures at the level of the ignition operation of the internal combustion engine even during braking operation.

또 다른 일 단계 c.에서는, 예측적으로 결정된 필요한 양의 환원제가 또한 실제로도 계량 첨가될 것인지의 여부가 결정되는 것을 생각할 수 있다. 이 단계 c.에서는, 특히 예측적으로 주행될 경로 섹션 내에서의 예측적으로 필요한 암모니아 양의 예측 품질이 예견될 수 있다. 이로써, 그 사전 계산이 어려운 비교적 다이내믹한 교통 상황이 나타날 수 있는 많은 차량에 의한 러시아워(rush hour)에서는, 높은 교통 다이내믹으로 인해 예측 품질이 오히려 낮을 수 있다. 그 다음에는, 이와 같은 추정에 기초하여, 차량이 예측된 경로 섹션을 실제로도 주행하는 경우에, 예측적으로 결정된 환원제 양이 실제로도 배기가스 흐름에 계량 첨가될 것인지의 여부가 결정될 수 있다. 이로써, 특히 예측 품질이 낮은 경우에는, 심지어 이로 인해 환원제 수요가 증가하고 그리고/또는 바람직하지 않은 암모니아 배출이 암모니아 슬립에 의해 발생하더라도, 질소 산화물을 환원시키기에 충분한 암모니아가 제공된다는 것을 확실히 하기 위하여, SCR-촉매 변환기의 검출된 강하하는 암모니아-충전 레벨이 환원제의 추가 계량 공급에 의해서 보상되는 종래의 계량 공급 전략이 수행되어야만 하는 상황이 발생할 수 있다는 것을 생각할 수 있다.In another step c., It is conceivable that it is determined whether or not the predictively determined necessary amount of reducing agent will also be actually metered in. In this step c., The predicted quality of the predictively necessary amount of ammonia can be predicted, especially in the route section to be predictively run. As such, in rush hours with many vehicles where relatively dynamic traffic conditions may appear that are difficult to precompute, the predicted quality may be rather low due to high traffic dynamics. Then, based on this estimation, it can be determined whether or not the predicted determined amount of reducing agent will actually be metered into the exhaust stream if the vehicle is actually driving the predicted route section as well. This ensures that sufficient ammonia is provided to reduce the nitrogen oxides, even if the predicted quality is low, even if this leads to increased demand for reducing agent and / or undesirable ammonia emissions caused by ammonia slip. It is conceivable that a situation may arise where a conventional metering feed strategy must be carried out where the detected falling ammonia-fill level of the SCR-catalyst converter is compensated by the additional metering feed of the reducing agent.

심지어, 예측된 경로 섹션 내에서 예측적으로 결정된 환원제 양이 분사된다는 것이 결정되었더라도, 경로 섹션이 실제로도 주행되는 실시간에 이와 같은 양이 실제로 분사될 것인지의 여부가 재차 결정되는 것도 생각할 수 있다. 다시 말하자면, 특히, 하드웨어 내에서 그리고/또는 소프트웨어 내에서 오류 상황이 발생하고, 이로써 충분한 질소 산화물 환원이 가능하도록 보장하기 위하여, 종래의 계량 공급 전략을 이용하는 것이 타당할 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 특히, 또한 예를 들어 터널 내에서 또는 대지 혹은 빌딩 바닥에서 GPS-연결이 없는 상태가 발생함으로써, 결과적으로 여기에서 종래의 계량 공급 전략이 타당하게 나타날 수 있는 것도 생각할 수 있다.Even if it is determined that a predictively determined amount of reducing agent is to be injected within the predicted route section, it is conceivable to determine again whether such quantity is actually to be injected in real time as the route section is actually running. In other words, it is conceivable to use a conventional metering feed strategy, in particular in order to ensure that an error situation occurs in hardware and / or in software, whereby sufficient nitrogen oxide reduction is possible. In particular, it is also conceivable that, for example, the absence of a GPS-connection in the tunnel or on the ground or building floor may result in a conventional metering supply strategy justified as a result.

더 나아가서는, 주행될 가능성이 있는 경로 섹션이 가장 가능성 있는 경로(MPP)라는 것도 생각할 수 있다. 차량 운전자가 내비게이션 시스템을 참조해서 일 목표 안내를 설정한 경우에는, 이를 기반으로 미래에 주행될 가능성이 있는 경로가 결정될 수 있다. 그에 비하여, 목표 안내가 없으면, 가장 가능성 있는 경로(Most Probable Path, MPP)가 예측될 수 있다. MPP는, 예를 들어 기본이 되는 도로 등급을 참조해서 결정될 수 있거나, 이미 차량에 의해 주행된 경로의 평가를 참조해서 결정될 수 있다. 또한, MPP 외에 생각할 수 있는 또 다른 주행 가능한 경로 섹션 및 가능한 대체 경로가 결정되고, 이를 토대로 또한 상기 대안을 위해서도 예측적으로 필요한 환원제 양의 예측이 실행된다. MPP는, 예를 들어 차량 내비게이션 시스템, 차량 보조 시스템 및/또는 차량 제어 장치에 의해서 결정될 수 있다.Furthermore, it is also conceivable that the route section that is likely to travel is the most likely route MPP. When the vehicle driver sets the one goal guide with reference to the navigation system, a route that may be driven in the future may be determined based on this. In contrast, without target guidance, the most probable path (MPP) can be predicted. The MPP may be determined, for example, by reference to the underlying road class, or may be determined by reference to an evaluation of a route already traveled by the vehicle. In addition, another runnable route section and a possible alternative route, which may be considered in addition to the MPP, are determined, on which basis the prediction of the amount of reducing agent required for the alternative is also performed. The MPP can be determined, for example, by a vehicle navigation system, a vehicle assistance system and / or a vehicle control device.

또한, 단계 b.에서, 예상되는 배기가스 채널 내의 온도가 추가로 예측적으로 결정되어, 목표 온도와 비교되며, 이를 토대로 하여 바람직하게 동작이 개시되는 것도 제안될 수 있다. 그에 따라, 예측은 또한 열 관리로 확장될 수도 있다. 이로써, 예를 들어 내연 기관의 더 긴 저 부하 단계를 검출할 때에는, 배기가스 온도가 상승할 수 있다. 이 목적을 위해, 내연 기관이 사용될 수 있다. 이로 인해서는, 연료 소모는 증가할 수 있지만, 배기가스 온도는 바람직한 방식으로 질소 산화물의 환원을 가능하게 하기 위하여 상승할 수 있다. 그 이유는, 한계 온도 아래에서는 SCR-방식에 의한 배기가스 후처리가 전혀 불가능하거나 다만 감소된 효율로만 가능하기 때문이다. 한계 온도는 예를 들어 200℃일 수 있다. 저 부하 단계는, 예를 들어 교통 정체 상황에서 또는 도심에서 운전할 때에 발생할 수 있다. 동작은, 또한 배기가스 온도를 충분히 높게 유지하기 위하여, 엔진 냉각(예를 들어 팬, 냉각제 펌프 또는 서모스탯)을 약간 보류하는 것일 수도 있다.Further, in step b. It may also be proposed that the temperature in the expected exhaust gas channel is further predictively determined and compared with the target temperature, on which the operation is preferably initiated. As such, prediction may also be extended to thermal management. Thus, for example, when detecting a longer low load stage of the internal combustion engine, the exhaust gas temperature can rise. For this purpose, an internal combustion engine can be used. Due to this, fuel consumption may increase, but the exhaust gas temperature may rise to enable the reduction of nitrogen oxides in a preferred manner. This is because below the limit temperature the SCR-treated exhaust gas aftertreatment is either impossible or only with reduced efficiency. The limit temperature may for example be 200 ° C. The low load phase may occur, for example, when driving in a traffic jam or downtown. The operation may also be to slightly suspend engine cooling (eg a fan, coolant pump or thermostat) to maintain the exhaust gas temperature high enough.

본 발명의 기초가 되는 문제점은, 또한 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 형성되고 설계된 제어 장치에 의해서 해결된다. 따라서, 이와 같은 제어 장치는, 특히 소프트웨어 프로그램을 포함할 수 있으며, 이 경우 이 소프트웨어 프로그램은 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 형성되고 설계되어 있다. 제어 장치는, 예를 들어 환원제를 배기가스 채널 내부로 계량 첨가하기 위한 계량 공급 제어 장치일 수 있다. 다른 한 편으로는, 차량의 상위 엔진 제어 장치일 수도 있다.The problem underlying the invention is also solved by a control device which is designed and designed to carry out the method according to the invention. Thus, such a control device may in particular comprise a software program, in which case the software program is shaped and designed to carry out the method according to the invention. The control device may be, for example, a metering supply control device for metering the reducing agent into the exhaust gas channel. On the other hand, it may be an upper engine control device of the vehicle.

마지막으로, 본 발명의 기초가 되는 문제점은, 또한 배기가스 채널을 갖는 내연 기관 및 본 발명에 따른 제어 장치를 포함하는 차량에 의해서도 해결되며, 이 경우 배기가스 채널 내의 배기가스 흐름에는 질소 산화물 환원을 위해 암모니아를 분리되어 나가게 하거나 암모니아를 포함하는 환원제가 계량 첨가될 수 있다. 차량은, 예를 들어 승용차 또는 특히 트럭, 또한 특히 장거리용 트럭일 수 있다. 이 경우, 차량은, 예측적으로 주행될 경로 섹션을 예측하기 위해, 경로 섹션 자체 및 특히 또한 예를 들어 예상되는 차량 속도 및/또는 전자 지평선과 같은 경로 섹션에 대한 정보를 예측하기 위하여, 내비게이션 시스템 및/또는 운전 보조 시스템을 포함할 수 있다.Finally, the problem underlying the invention is also solved by a vehicle comprising an internal combustion engine having an exhaust gas channel and the control device according to the invention, in which case the exhaust gas flow in the exhaust gas channel is subjected to nitrogen oxide reduction. Hazardous ammonia can be separated off or a reducing agent comprising ammonia can be metered in. The vehicle may for example be a passenger car or a truck in particular and also a truck for a long distance in particular. In this case, the vehicle has a navigation system, in order to predict the route section to be predictively driven, and in particular also to predict information about the route section such as, for example, the expected vehicle speed and / or the electronic horizon. And / or driving assistance systems.

이와 같은 관계에서, 차량이 저압 배기가스 피드백 시스템을 포함하는 것을 생각할 수 있으며, 이 경우 환원제는 계량 공급 장치에 의해서 배기가스 흐름의 유동 방향으로 볼 때에 저압 배기가스 피드백 시스템용 배기가스 인출부 앞에서 계량 첨가될 수 있다. 이 경우, 저압 배기가스 피드백 시스템용 배기가스 인출부는 특히 SCR-촉매 변환기와 CUC 사이에 놓여 있을 수 있다. 본 발명에 따른 차량에 의해, 저압 배기가스 피드백 시스템 내의 암모니아 함량이 어떠한 경우에도 감소할 수 있음으로써, 결과적으로는 특히 저압 배기가스 피드백 시스템의 구성 요소들 및 예를 들어 또한 내연 기관의 추가 구성 요소들도 더욱 비용 효율적인 재료로 제조될 수 있는 가능성이 존재하게 되는데, 그 이유는 수명에 걸쳐 감소된 암모니아 부하로 인한, 어떠한 경우에도 가능성이 더 적은 부식 손상이 예상될 수 있기 때문이다. 본 발명의 또 다른 특징부들, 적용 가능성들 및 장점들은 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.In such a relationship, it is conceivable that the vehicle comprises a low pressure exhaust gas feedback system, in which case the reducing agent is metered in front of the exhaust gas outlet for the low pressure exhaust gas feedback system when viewed in the flow direction of the exhaust gas flow by the metering feeder. Can be added. In this case, the exhaust outlet for the low pressure exhaust gas feedback system may in particular lie between the SCR-catalyst converter and the CUC. By means of the vehicle according to the invention, the ammonia content in the low pressure exhaust gas feedback system can in any case be reduced, as a result of which the components of the low pressure exhaust gas feedback system and in particular also further components of the internal combustion engine There also exists the possibility that they can be made from more cost-effective materials, because in any case less likely corrosion damage can be expected due to reduced ammonia loading over its lifetime. Further features, applicability and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention described with reference to the drawings.

도면부에서,
도 1은 HWL-계량 공급 장치 및 SCR-촉매 변환기를 갖는 배기가스 채널의 개략적인 횡단면을 도시하며,
도 2는 고압 및 저압 배기가스 피드백 시스템을 갖는, 디젤 엔진으로서 형성된 내연 기관의 개략도를 도시하고,
도 3은 도 2에 따른 내연 기관의 배기가스 후처리 장치의 일 섹션을 도시하며,
도 4는 일 실시예에 따른 본 발명에 따른 방법의 처리 시퀀스를 도시하고,
도 5는 배기가스 온도에 대한 SCR-촉매 변환기의 암모니아 저장 특성의 가능한 개략적인 프로파일을 도시하며, 그리고
도 6은 도 4에 따른 방법을 이용해서 얻어진 예측 파라미터의 개략도를 도시한다.
In drawing,
1 shows a schematic cross section of an exhaust channel with an HWL-metering feeder and an SCR-catalyst converter,
2 shows a schematic diagram of an internal combustion engine formed as a diesel engine, having a high and low pressure exhaust gas feedback system,
3 shows a section of an exhaust gas aftertreatment apparatus of an internal combustion engine according to FIG. 2,
4 shows a processing sequence of a method according to the invention according to an embodiment,
5 shows a possible schematic profile of the ammonia storage characteristics of the SCR-catalyst converter with respect to the exhaust gas temperature, and
6 shows a schematic diagram of prediction parameters obtained using the method according to FIG. 4.

이하의 각각의 도면에서, 기능적으로 동등한 요소들 및 영역들은 동일한 참조 부호를 가지며, 재차 상세하게 설명되지 않는다.In each of the following figures, functionally equivalent elements and regions have the same reference numerals and are not described in detail again.

도 1에는, 디젤 엔진으로서 형성된 내연 기관의 배기가스 채널(10)이 도시되어 있다. 배기가스 채널(10) 내에서는 배기가스 흐름(화살표 12로 지시됨)이 안내된다. 내연 기관은 차량의 내연 기관이다. 도 3에는, 내연 기관의 채널(10)을 구비할 수 있는, 장거리용 트럭으로서 형성된 차량(14)이 예시적으로 도시되어 있다. 배기가스 채널(10) 내의 배기가스를 정화하기 위하여, 배기가스 채널(10)에는 계량 공급 장치(16)가 그리고 그 하류에는 SCR-촉매 변환기(18)가 배열되어 있다. SCR-촉매 변환기(18)는, 전체적으로 벌집 형태로 구성되어 있고 자체 표면에 촉매 작용하는 물질을 갖는다. 계량 공급 장치(16)의 도움으로, 예를 들어 32.5 용적%의 요소 함량을 갖는 요소 수용액(HWL, 상표명 AdBlue)이 탱크(20)로부터 배기가스 채널(10) 내부로 계량 첨가될 수 있다. HWL은 암모니아를 분리되어 나가게 하는 환원제(22)이다. 계량 공급 장치(16)는 HWL(22)을 미세한 액적 형태로 배기가스 흐름 내부로 분사하며, 이 경우 배기가스 채널 내에서는 액적을 균일하게 분배하기 위한 노력이 이루어진다. 이와 같이 배기가스 내부로 제공된 HWL(22)은, 그 다음에 요소를 암모니아로 변환시키기 위하여, 열 분해 및 가수 분해 단계를 거친다. 이와 같이 제공된 암모니아는, 배기가스 내에 존재하는 바람직하지 않은 질소 산화물(NOx, 예를 들어 NO 및 NO2)을 위한 고유한 환원제로서 이용된다. 이 경우, 암모니아는 SCR-촉매 변환기(18)에 의해 그 표면에서 결합된다. 그 다음에, 질소 산화물은 암모니아에 의해 질소(NO2)와 물(H2O)로 변환될 수 있다. SCR-촉매 변환기(18)의 하류에는, 또한 SCR-촉매 변환기(18)를 통과한 후의 질소 산화물 함량을 측정하기 위한 NOx-센서(31)가 존재한다. SCR-촉매 변환기(18)의 하류에는, 또한 특히 도시되지 않은 CUC(Clean Up Catalyst)가 제공될 수 있다. 계량 공급 장치(16)를 제어하기 위해, 제어 장치(26)가 존재한다. 이 제어 장치는, 계량 공급 장치(16)용 계량 공급 제어 장치일 수 있다. 하지만, 특히 제어 장치(26)가 차량(14)의 상위 엔진 제어부의 제어 장치인 것도 생각할 수 있다.1 shows an exhaust gas channel 10 of an internal combustion engine formed as a diesel engine. Within the exhaust channel 10 an exhaust gas flow (indicated by arrow 12) is guided. The internal combustion engine is the internal combustion engine of the vehicle. 3 shows by way of example a vehicle 14 formed as a long-range truck, which may be provided with a channel 10 of an internal combustion engine. In order to purify the exhaust gas in the exhaust gas channel 10, a metering supply device 16 is arranged in the exhaust gas channel 10 and an SCR-catalyst converter 18 downstream thereof. The SCR-catalyst converter 18 consists entirely of honeycomb and has a material that catalyzes its surface. With the aid of the metering feeder 16, an aqueous urea solution (HWL, trade name AdBlue) having a urea content of 32.5% by volume, for example, can be metered in from the tank 20 into the exhaust gas channel 10. HWL is a reducing agent 22 that separates ammonia out. The metering feeder 16 injects the HWL 22 into the exhaust stream in the form of fine droplets, in which case an effort is made to uniformly distribute the droplets in the exhaust channel. The HWL 22 thus provided inside the exhaust gas is then subjected to thermal decomposition and hydrolysis steps to convert the urea into ammonia. The ammonia thus provided is used as an inherent reducing agent for the undesirable nitrogen oxides (NOx, for example NO and NO 2 ) present in the exhaust gas. In this case, ammonia is bound at its surface by the SCR-catalyst converter 18. Nitrogen oxides can then be converted to nitrogen (NO 2 ) and water (H 2 O) by ammonia. Downstream of the SCR-catalyst converter 18, there is also a NOx-sensor 31 for measuring the nitrogen oxide content after passing through the SCR-catalyst converter 18. Downstream of the SCR-catalyst converter 18, in particular, a clean up catalyst (CUC), not shown, may be provided. In order to control the metering feeder 16, there is a control device 26. This control device may be a metering supply control device for the metering supply device 16. However, it is also conceivable that the control device 26 is in particular a control device of the upper engine control section of the vehicle 14.

도 2 및 도 3은, 내연 기관의 배기가스의 배기가스 정화의 또 다른 가능한 실시예를 개략적으로 보여준다. 도 2는, 엔진(13), 압축기(15) 및 터빈(17)을 갖는, 디젤 엔진으로서 형성된 내연 기관(11)을 전체적으로 개략적으로 보여준다. 내연 기관(11)은 재차 예를 들어 차량(14) 내에 설치될 수 있다. 이 경우, 내연 기관은 고압 배기가스 피드백 시스템(19) 및 저압 배기가스 피드백 시스템(21), 그리고 배기가스 후처리 장치(23)를 포함한다. 이 경우, 압축기(15)와 터빈(17)은 터보 차저를 형성한다. 공지된 방식으로, 엔진(13)에는 연소 공기(25)가 공급되고, 배기 가스(27)는 엔진(13) 외부로 안내된다.2 and 3 schematically show another possible embodiment of the exhaust gas purification of the exhaust gas of the internal combustion engine. 2 schematically shows an internal combustion engine 11 formed as a diesel engine, having an engine 13, a compressor 15 and a turbine 17. The internal combustion engine 11 may again be installed in the vehicle 14, for example. In this case, the internal combustion engine includes a high pressure exhaust gas feedback system 19 and a low pressure exhaust gas feedback system 21, and an exhaust gas aftertreatment device 23. In this case, the compressor 15 and the turbine 17 form a turbocharger. In a known manner, the combustion air 25 is supplied to the engine 13 and the exhaust gas 27 is guided out of the engine 13.

도 3은, 배기가스 채널(10)을 포함하는 배기가스 후처리 장치(23)의 일 섹션을 보여준다. 본 실시예에서, SCR-촉매 변환기는 디젤 입자 필터(28)(DPF) 내에 통합되어 있다. 이와 같은 배열은 SCRF로서도 언급된다. 이 경우, 계량 공급 장치(16)는 SCRF(28)의 상류에 배열되어 있다. SCRF(28)의 하류에는, 통합된 CUC(Clean Up Catalyst)(33)를 갖는 제2 SCR-촉매 변환기(30)가 배열되어 있다. SCRF(28)와 제2 SCR-촉매 변환기(30) 사이에는, 저압 배기가스 피드백 시스템(21)을 위한 인출 채널(32)이 배열되어 있다. 배기가스 채널(10)에 또는 그 내부에는, 예를 들어 람다/NOx-센서(31), 및 NOx-센서(34) 그리고 온도 센서(36)와 같은 다양한 센서들이 배열되어 있다. 계량 공급 장치(16)를 제어하기 위해, 재차 제어 장치(26)가 존재한다. 제어 장치는 재차 계량 공급 장치(16)용 계량 공급 제어 장치일 수 있다. 하지만, 특히 재차 제어 장치(26)가 차량(14)의 상위 엔진 제어부의 제어 장치인 것도 생각할 수 있다.3 shows one section of an exhaust gas aftertreatment device 23 comprising an exhaust gas channel 10. In this embodiment, the SCR-catalyst converter is integrated into the diesel particle filter 28 (DPF). This arrangement is also referred to as SCRF. In this case, the metering supply device 16 is arranged upstream of the SCRF 28. Downstream of the SCRF 28, a second SCR-catalyst converter 30 with an integrated Clean Up Catalyst (CUC) 33 is arranged. Between the SCRF 28 and the second SCR-catalyst converter 30, an outlet channel 32 for the low pressure exhaust gas feedback system 21 is arranged. In or inside the exhaust gas channel 10, various sensors are arranged, for example lambda / NOx-sensor 31, and NOx-sensor 34 and temperature sensor 36. In order to control the metering supply device 16, there is again a control device 26. The control device may again be a metering supply control device for the metering supply device 16. However, it is also conceivable that the control device 26 is again a control device of the upper engine control unit of the vehicle 14.

도 1에 따른 실시예의 그리고 도 2 및 도 3에 따른 실시예의 제어 장치(26)는 도 4 내지 도 6을 참조하여 이하에서 설명되는 방법을 실시하도록 형성 및 설계되어 있다.The control device 26 of the embodiment according to FIG. 1 and of the embodiment according to FIGS. 2 and 3 is designed and designed to carry out the method described below with reference to FIGS. 4 to 6.

먼저, 제1 처리 단계 "40"에서는, 차량(14)(도 6 참조)의 위치 데이터가 수집될 수 있다. 또한, 교통 데이터(TMC 또는 Car2X-데이터, 특히 Car2Car-데이터)가 차량(14)으로부터 특히 무선으로(도 6에 참조 부호 "42"로 상징적으로 도시되어 있음) 수신될 수 있다. 또한, 지도 데이터가 제공될 수 있다.First, in the first processing step "40", position data of the vehicle 14 (see FIG. 6) may be collected. In addition, traffic data (TMC or Car2X-data, in particular Car2Car-data) may be received from the vehicle 14 in particular wirelessly (shown symbolically at 42 in FIG. 6). In addition, map data may be provided.

또한, 단계 "42"에서는, 주행 목표가 결정될 수 있다. 이 주행 목표는, 특히 차량(14)의 내비게이션 시스템 내에 있는 목표 표시일 수 있다. 또한, 이 단계 "42"에서는, 예를 들어 차량 운전자가 원하는 차량 속도와 관련된 정보도 수집될 수 있으며, 이 경우 이 정보는 예를 들어 차량(14)의 운전 보조 시스템에 의해서 제공될 수 있다.Also, at step 42, the driving target can be determined. This driving target may in particular be a target indication in the navigation system of the vehicle 14. Also at this step 42 information may be collected, for example relating to the vehicle speed desired by the vehicle driver, in which case this information may be provided by the driving assistance system of the vehicle 14, for example.

단계 "40" 및 "42"로부터의 정보에 기초하여, 후속 단계 "44"에서는, 앞에 놓여 있고 차량(14)에 의해서 예측적으로 주행될 경로 섹션(45)(도 6 참조)에 대한 예측이 제공될 수 있다. 경로 섹션(45)은, 예를 들어 5 내지 10 킬로미터의 길이(X)를 가질 수 있다. 경로 섹션(45)은, 예를 들어 차량 운전자가 입력한 주행 목표까지의 내비게이션 시스템의 경로 안내로부터 출발해서 결정될 수 있다. 내비게이션 시스템 내에 목표 안내가 지시되어 있지 않은 경우에는, 그 대신에 단계 "44"에서, 예를 들어 기본이 되는 도로 등급 및/또는 이미 주행된 경로에 대한 통계를 참조하여, 가장 가능성이 있는 경로(Most Probable Path)도 결정될 수 있다. 또한, 주행될 가능성이 있는 다양한 대안적인 경로 섹션이 이 단계에서 MPP에 대해 추가로 또는 대안적으로 결정되는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 이하에서 설명되는 또 다른 처리 단계들은 대안적으로 예측된 전체 경로 안내를 위해 실행될 수 있다.Based on the information from steps "40" and "42", in a subsequent step "44", a prediction is made for the route section 45 (see FIG. 6) that lies ahead and will be predictably driven by the vehicle 14. Can be provided. The route section 45 may, for example, have a length X of 5 to 10 kilometers. The route section 45 may be determined starting from, for example, the route guidance of the navigation system to the driving target entered by the vehicle driver. If no target guidance is indicated in the navigation system, instead refer to the step "44" for example by referring to the basic road class and / or statistics on the route already traveled, to determine the most likely route ( Most Probable Path) may also be determined. It is also conceivable that various alternative route sections that are likely to be driven are additionally or alternatively determined for the MPP at this stage. In this case, further processing steps described below may alternatively be performed for predicted full path guidance.

단계 "44"에서는, 또한 예측적으로 주행될 경로 섹션(45)에 대한 또 다른 정보, 특히 예상되는 도로 경사가 제공될 수 있다. 이 정보는 특히 소위 전자 지평선(가상 지평선으로서도 지칭됨)일 수 있다. 전자 지평선이란, 특히 도로 경사 및 도로 곡률뿐만 아니라 법적인 속도 제한 그리고 교차로, 신호등 시스템, 차선 수 및 터널 등과 같은 추가 속성으로 이해된다. 전자 지평선의 제공은, 특히 차량(14)의 내비게이션 시스템의 구성 부품일 수 있는 소위 "지평선 공급자"에 의해서 이루어질 수 있다.In step 44, further information about the route section 45 to be predictably traveled, in particular the expected road slope, may be provided. This information may in particular be the so-called electronic horizon (also referred to as a virtual horizon). Electronic horizons are understood in particular not only as road slopes and road curvatures, but also as legal speed limits and additional properties such as intersections, traffic light systems, lane numbers and tunnels. The provision of the electronic horizon can be made in particular by a so-called "horizon supplier", which can be a component of the navigation system of the vehicle 14.

마지막으로, 단계 "44"에서는, 예측된 경로 섹션(45)에서 예상되는 속도가 결정될 수 있다. 이 목적을 위해서는, 전자 지평선의 데이터뿐만 아니라 교통 정보(TMC 또는 Car2X-데이터, 특히 Car2Car-데이터)도 사용될 수 있다.Finally, at step 44, the speed expected in the predicted path section 45 may be determined. For this purpose, traffic information (TMC or Car2X-data, in particular Car2Car-data) can be used as well as data of the electronic horizon.

단계 "40" 내지 "44"는, 차량(14)의 내비게이션 시스템에 의해서 실행될 수 있다. 다른 한 편으로는, 내비게이션 시스템이 다만 상기 차량(14)의 내비게이션 시스템의 목표 안내 또는 위치 데이터(GPS) 그리고 또 다른 카드 데이터와 관련된 정보만을 제어 장치(26)에 제공하고, 제어 장치(26)가 단계 "44"에서 예측적으로 주행될 경로 섹션(45)에 대한 예측 그리고 상기 경로 섹션(45)에서 나타날 수 있는 속도를 결정하는 것도 생각할 수 있다.Steps “40” to “44” may be executed by the navigation system of the vehicle 14. On the other hand, the navigation system merely provides the control device 26 with information relating to the target guidance or position data (GPS) of the navigation system of the vehicle 14 and another card data, and the control device 26. It is also conceivable to determine a prediction for the route section 45 to be predictively driven at step 44 and the speed that may appear in the route section 45.

단계 "46"에서는, 단계 "44"에서 얻어진 정보들, 특히 예측된 경로 섹션(45), 전자 지평선 및 경로 섹션(45) 내에서 예상되는 속도가 차량 파워 트레인 모델 및 엔진 모델에 의해서 평가된다. 따라서, 경로 섹션(45)에 대해 예상되는 엔진 파라미터, 예를 들어 엔진 출력, 미연소 배기가스 배출량(NOx), 배기가스 온도 및/또는 질량 흐름이 결정될 수 있다. 도 6에 매우 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 이 경우에 차량 섹션(45)은 7개의 세그먼트들(47, 49, 51, 53, 55, 57 및 59)을 포함한다. 상기 경로 세그먼트들(47 내지 59) 내에서는, 상이한 높이의 엔진 부하가 예상될 수 있으며, 이와 같은 상황은 도 6의 그래프의 상부 영역(61)에 개략적으로 도시되어 있다. 이로써, 섹션(47, 51 및 59)에서는 부분 부하가 예상될 수 있다. 섹션(49)에서는, 오르막 주행에서의 전부하가 예상될 수 있다. 섹션(55)에서는, 내리막 주행에서의 엔진 제동 모드가 예상될 수 있다. 섹션들(53 및 57)에서는, 점화되지 않은 코스팅 모드가 예상될 수 있다.In step 46, the information obtained in step 44, in particular the predicted path section 45, the electronic horizon and the speed expected in the path section 45, are evaluated by the vehicle power train model and the engine model. Accordingly, the engine parameters expected for the path section 45, for example engine power, unburned exhaust gas emissions NOx, exhaust gas temperature and / or mass flow can be determined. As shown very schematically in FIG. 6, in this case the vehicle section 45 comprises seven segments 47, 49, 51, 53, 55, 57 and 59. Within the path segments 47 to 59, different heights of engine load can be expected, such a situation being shown schematically in the upper region 61 of the graph of FIG. 6. As such, partial loads can be expected in sections 47, 51 and 59. In section 49, full load on uphill driving can be expected. In section 55, an engine braking mode in downhill driving can be expected. In sections 53 and 57, an unignited coasting mode can be expected.

단계 "46"에서의 결정으로부터 예측된 경로 섹션(45) 내에서의 예상되는 배기가스 온도 프로파일은 도 6에서 영역(67)에 도시되어 있다. 이 경우에는, 배기가스 온도가 경로 세그먼트(49)에서의 오르막 주행에서는 급격하게 상승하고, 그곳에서 최대값(96)에 도달한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 경로 세그먼트(55)에서의 제동 작동에서도 배기가스 온도가 급격하게 상승한다는 것, 그리고 최대값(96)에 비교한 상기 경로 세그먼트(55)의 마지막에서의 온도 차(71)가 다만 적다는 것도 알 수 있다.The expected exhaust gas temperature profile in the path section 45 predicted from the determination at step 46 is shown in region 67 in FIG. 6. In this case, it can be confirmed that the exhaust gas temperature rises sharply in the uphill running in the path segment 49 and reaches the maximum value 96 there. Further, even in the braking operation in the path segment 55, the exhaust gas temperature rises sharply, and the temperature difference 71 at the end of the path segment 55 compared to the maximum value 96 is only small. It can also be seen.

경로 섹션(45)에서의 예상되는 엔진 출력을 토대로 하여, 단계 "48"에서는 배기가스 후처리 모델을 통해, 예상된 암모니아 수요가 결정된다. 이 모델에서는, 또한 얼마나 많은 암모니아가 실제 시점에 SCR-촉매 변환기(18) 내에 저장되어 있는지도 고려될 수 있다[이와 같은 내용은, 특히 도 5에 예시적으로 그리고 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, SCR-촉매 변환기(18)의 저장 용량과 배기가스 채널(10) 내 배기가스 온도 간의 관계로부터 추론될 수 있음].Based on the expected engine power in the path section 45, in step 48 the exhaust gas aftertreatment model determines the expected ammonia demand. In this model it can also be taken into account how much ammonia is stored in the SCR-catalyst converter 18 at the actual point in time (this is particularly the case for SCR, as exemplarily and schematically shown in FIG. 5). Can be deduced from the relationship between the storage capacity of the catalytic converter 18 and the exhaust gas temperature in the exhaust channel 10.

하지만, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, SCR-촉매 변환기(18)의 암모니아 저장 용량이 온도에 따라 변한다는 사실에도 주목해야만 한다. 프로파일(63)로부터 알 수 있는 바와 같이, 최대 저장 용량을 갖는 최대값(65)이 있다. 한계 온도(TG)부터는, 저장 용량이 거의 급격하게 떨어진다. 이와 같은 내용을 고려하면서, 처리 단계 "50"에서는, 예측적으로 예상되는 경로 섹션(45) 및 이와 관련된 정보(예를 들면 경사 프로파일, 도로의 곡률, 교통 정보, Car2X-정보)를 참조하여, 차량(14)의 코스팅 단계, 제동 단계 또는 부하 단계 혹은 전부하 단계가 예상될 것인지의 여부가 결정된다{도 6의 영역(61) 참조}. 이와 같은 인지 내용을 토대로 하여, 그 다음에 단계 "52"에서는, 암모니아 슬립 모델을 이용하여 개별 세그먼트들(47 내지 59) 내에서의 경로 섹션(45)에서의 예상되는 암모니아 슬립에 대한 정보가 전달된다. 본 경우에, 암모니아 슬립은, CUC를 통과한 후의 방출된 잔류 암모니아를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, CUC 내에서 변환되지만 SCR-반응을 위해 상실된 암모니아 손실까지도 포함할 수 있다.However, as can be seen in FIG. 5, it should also be noted that the ammonia storage capacity of the SCR-catalyst converter 18 varies with temperature. As can be seen from the profile 63, there is a maximum value 65 with a maximum storage capacity. From the limit temperature T G , the storage capacity drops almost rapidly. In view of this, in the processing step "50", with reference to the predicted route section 45 and related information (e.g., slope profile, curvature of the road, traffic information, Car2X-information), It is determined whether a coasting step, a braking step or a load step or a full load step of the vehicle 14 is expected (see area 61 in FIG. 6). Based on this recognition, then at step 52, information about the expected ammonia slip in the path section 45 within the individual segments 47 to 59 is conveyed using the ammonia slip model. do. In this case, the ammonia slip can include not only the residual residual ammonia released after passing through the CUC but also the ammonia loss converted in the CUC but lost for the SCR-reaction.

단계 "52"에서 결정된 암모니아 슬립은 도 6의 영역(69)에 도시되어 있다. 이 경우에는, 오르막 주행{경로 세그먼트(49)}의 마지막에 또는 엔진 제동 모드의 제동 주행{경로 세그먼트(55)}의 마지막에는, 경로 섹션(51 또는 57)으로 넘어가는 천이부(소위 과도적인 엔진 작동)에서, 암모니아가 SCR-촉매 변환기로부터 방출되는 암모니아 슬립이 발생한다는 것을 알 수 있다. 그 이유는, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 이 경우에는 배기가스 온도 및 이로써 SCR-촉매 변환기(18)도 한계 온도(TG)를 초과하기 때문이다. 이 경우, 암모니아의 방출은, 마찬가지로 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 비교적 급격하게 이루어진다.The ammonia slip determined in step 52 is shown in region 69 in FIG. 6. In this case, at the end of the uphill run (path segment 49) or at the end of the braking run (path segment 55) in the engine braking mode, the transition to the path section 51 or 57 (so-called transient Engine operation), it can be seen that ammonia slip occurs in which ammonia is released from the SCR-catalyst converter. This is because, as can be seen in FIG. 5, in this case the exhaust gas temperature and thus the SCR-catalyst converter 18 also exceed the limit temperature T G. In this case, release of ammonia is relatively rapid, as can be seen from FIG. 5.

다음 단계인 단계 "54"에서는, 단계 "44" 내지 "52"로부터 결정된 데이터가, 필요한 HWL-양(22)을 결정하기 위해 사용될 것인지의 여부가 결정된다. 이 경우에는, 특히 단계 "44" 내지 "52"에서 얻어진 예측 정보의 품질이 평가된다. 이로써, 예를 들어 낮은 품질의 정보가 존재한다는 것을 생각할 수 있는데, 그 이유는 차량(14)이 많은 차량들에 의한 러시아워 상황에 있기 때문이며, 이로부터 그 사전 계산이 어려운 비교적 다이내믹한 교통 상황이 나타날 수 있으며, 이 경우에는 특히 차량(14)의 주변 상황, 특히 교통 밀도가 미래에 어떻게 발전할지는 다만 어렵게만 예측될 수 있다.In the next step, step 54, it is determined whether the data determined from steps 44 and 52 will be used to determine the required HWL-amount 22. In this case, in particular, the quality of the prediction information obtained in steps "44" to "52" is evaluated. Thus, for example, it is conceivable that low quality information exists, because the vehicle 14 is in a rush hour situation with many vehicles, resulting in a relatively dynamic traffic situation that is difficult to precalculate. In this case, in particular, it is only difficult to predict how the surroundings of the vehicle 14, in particular how the traffic density will develop in the future.

전체적으로, 단계 "44" 내지 "54"는, 화살표(64)에 의해 상징적으로 지시된 바와 같이, 차량(14)의 미래에 가능한 상태를 사전 계산하는 예측적인 처리 단계로서 형성되어 있다. 그에 비하여, 이하에서 상세하게 기술되는 처리 단계들 "56" 내지 "62"는, 화살표(66)에 의해 상징적으로 지시된 바와 같이, 실시간으로 진행된다.In total, steps " 44 " to " 54 " are formed as predictive processing steps to precalculate possible states of the future of the vehicle 14, symbolically indicated by arrows 64. As shown in FIG. In contrast, processing steps " 56 " through " 62 " described in detail below proceed in real time, as symbolically indicated by arrow 66.

시간적인 사전 계산, 다시 말해 단계들 "44" 내지 "52"로부터의 예측이 사용되면, 다음 단계 "56"에서는, 단계들 "44" 내지 "52"에서 얻어진 정보를 참조하여, 특정 경로 지점에서 필요한 HWL-계량 공급량이 계산되고, 이 HWL-계량 공급량은, 차량(14)이 경로 섹션(45)의 예측된 경로 지점에 실제로 도달하는 경우에 정확하게 계량 첨가된다.If a temporal precalculation, i.e., prediction from steps "44" to "52" is used, then in step 56, reference is made to the information obtained in steps "44" to "52" at a particular path point. The required HWL-measurement supply is calculated and this HWL-measurement supply is accurately metered in when the vehicle 14 actually reaches the predicted route point of the route section 45.

그 다음에, 단계 "58"에서는, 종래의 계량 공급 전략(단계 "60"에 의해 상징적으로 지시됨)이 이용되지 않을지의 여부가 재차 체크될 수 있다. 이와 같은 경우는, 특히 하드웨어 내에서 그리고/또는 제어 장치 내에서 오류 상황이 진단되는 경우에 해당한다. 단계 "60"에 따른 종래의 계량 공급 전략은, 도 6의 영역(71)에서의 분사량 프로파일에 의해서, 특히 그래프(73)에 의해서 도시되어 있다. 이때, SCR-촉매 변환기(18) 내에서의 암모니아 충전 레벨이 배기가스 흐름에 의한 높은 암모니아 전환으로 인해 그리고/또는 상승된 배기가스 온도로 인해 떨어지는 경우에는, 차량 작동 중에 SCR-촉매 변환기(18) 내의 가급적 높은 충전 레벨을 유지하기 위하여, HWL이 추가 계량 공급된다.Then, in step 58, it can be again checked whether or not the conventional metering supply strategy (symbolically indicated by step 60) is not used. This is especially the case when an error condition is diagnosed in the hardware and / or in the control device. The conventional metering supply strategy according to step "60" is shown by the injection quantity profile in the area 71 of FIG. 6, in particular by the graph 73. At this time, if the ammonia filling level in the SCR-catalyst converter 18 falls due to the high ammonia conversion by the exhaust gas flow and / or due to the elevated exhaust gas temperature, the SCR-catalyst converter 18 during vehicle operation. In order to maintain as high a filling level as possible, the HWL is further metered.

예측 계량 공급 전략이 적용되면, 처리 단계 "62"에서는, 차량이 실시간으로 경로 섹션(45)의 사전 계산된 지점에 실제로 도달하는 경우에, 단계 "56"에서 계산된 HWL-분사량을 분사하기 위하여, 하드웨어가, 다시 말해 특히 계량 공급 장치(16)가 제어 장치(26)에 의해서 제어된다. 도 4에서 결과적으로 나타나는 HWL-분사량의 프로파일은, 도 6의 그래프(75)에 의해서 영역(71)에 상징적으로 지시되어 있다.When the predicted metering feed strategy is applied, in process step 62, in order to spray the HWL-injection amount calculated in step 56, if the vehicle actually reaches the pre-calculated point of the route section 45 in real time. In other words, the hardware, in other words the metering feeder 16, is controlled by the control device 26. The resulting HWL-injection amount profile in FIG. 4 is symbolically indicated in the area 71 by the graph 75 of FIG. 6.

그래프(75)로부터 알 수 있는 바와 같이, 특히 경로 섹션(49)에서의 오르막 주행 동안, 종래의 계량 공급 전략(참조 부호 "73"을 갖는 그래프)에서보다 훨씬 더 적은 HWL이 배기가스 채널(10) 내부로 첨가되는데, 그 이유는 예측된 경로 섹션(55)에서는 엔진 제동 모드에 의한 내리막 주행이 예상될 수 있기 때문이다.As can be seen from the graph 75, in particular during uphill driving in the path section 49, much less HWL is generated in the exhaust channel 10 than in the conventional metering supply strategy (graph with reference numeral “73”). ) In the predicted path section 55 because downhill travel by the engine braking mode can be expected.

이 경우, 처리 단계들 "44" 내지 "54"은, 예측된 경로 섹션(45)에 대해 예상된 HWL-수요의 시간적인 사전 계산(예측)을 위해 이용되는 한편, 그 다음의 단계들 "56" 내지 "62"은, 특히 단계들 "44" 내지 "54"에 따른 예측의 인지 내용을 토대로 하여, 예측이 예견한 HWL-양을 일 경로 지점에서 분사하기 위해, 특히 차량(14)이 예측된 경로 지점에 실제로도 도달한 경우에 분사하기 위해 이용된다.In this case, processing steps "44" to "54" are used for the temporal pre-calculation (prediction) of the expected HWL-demand for the predicted path section 45, while the following steps "56". &Quot; 62 " means that, in particular, the vehicle 14 predicts in order to inject the HWL-quantity predicted by the prediction at one route point, in particular based on the recognition content of the prediction according to steps " 44 " It is used to spray when the actual path point is actually reached.

전체적으로 볼 때, 본 발명에 따른 방법에 의해서, CUC(도 3의 참조 부호 "33" 참조) 후의 잔류 암모니아 배출의 감소는 소위 2차 배출(암모니아, 아산화질소)의 개선에 기여할 수 있다. 또한, 이로 인해서는, 전체적으로 HWL-소모가 바람직한 방식으로 줄어들 수 있다. 마지막으로, 저압 배기가스 피드백 시스템(도 2의 참조 부호 "21" 참조)에서는, 수명에 걸친 저압 배기가스 피드백 시스템(21)의 그리고 내연 기관(11)의 추가 부분들의 암모니아 부하의 감소(도 2 참조)가 가능해질 수 있다. 이렇게 함으로써는, 암모니아 부하로 인한 부식 손상의 위험이 감소할 수 있고, 특히 비교적 저렴한 재료가 쓰여질 수 있다.Overall, by the method according to the invention, the reduction of residual ammonia emissions after CUC (see reference numeral “33” in FIG. 3) can contribute to the improvement of the so-called secondary emissions (ammonia, nitrous oxide). This also allows the overall HWL-consumption to be reduced in a desirable manner. Finally, in the low pressure exhaust gas feedback system (see reference numeral “21” in FIG. 2), the reduction of the ammonia load of the low pressure exhaust gas feedback system 21 and further parts of the internal combustion engine 11 over its lifetime (FIG. 2). May be enabled. By doing so, the risk of corrosion damage due to ammonia loading can be reduced, and relatively inexpensive materials can be used.

Claims (10)

차량(14)의 내연 기관(11)의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법이며,
내연 기관(11)은 배기가스 채널(10)을 구비하며, 배기가스 채널(10) 내의 배기가스 흐름(12)에 질소 산화물 환원을 위해 암모니아를 분리되어 나가게 하거나 암모니아를 포함하는 환원제(22)가 계량 첨가될 수 있고,
상기 방법은 다음과 같은 단계들, 즉
a. 차량(14) 앞에 놓여 있고 차량에 의해서 주행될 가능성이 있는 경로 섹션(45)을 결정하는 단계, 및
b. 이를 토대로 하여 상기 경로 섹션 내에서 필요한 환원제(22)의 양을 예측하는 단계를 포함하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.
A method for reducing ammonia emission in exhaust gas of the internal combustion engine 11 of the vehicle 14,
The internal combustion engine 11 has an exhaust gas channel 10, in which the exhaust gas stream 12 in the exhaust gas channel 10 separates ammonia for nitrogen oxide reduction or a reducing agent 22 containing ammonia is provided. Can be metered in,
The method comprises the following steps, namely
a. Determining a route section 45 lying in front of the vehicle 14 and likely to be driven by the vehicle, and
b. And based on this, estimating the amount of reducing agent (22) required in the path section.
제1항에 있어서, 단계 a.에서는, 경로 섹션(45)과 관련된 하나 이상의 추가 정보가 결정되는데, 특히 경로 섹션(45) 내에서 예상되는 차량 속도 및/또는 특히 예상되는 도로 경사를 포함할 수 있는 전자 지평선이 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.2. The method according to claim 1, wherein in step a. One or more additional information relating to the route section 45 is determined, in particular comprising the expected vehicle speed and / or in particular the expected road slope within the route section 45. A method for reducing ammonia emissions in exhaust gas of an internal combustion engine, characterized in that an electron horizon is determined. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 b.에서의 예측을 위해, 먼저 경로 섹션(45)을 위해 예상되는 하나 이상의 엔진 파라미터가 결정되며, 이를 토대로 하여, 경로 섹션(45) 내에서 예상되는 암모니아 수요가 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.3. The method according to claim 1 or 2, for the prediction in step b., One or more engine parameters that are expected for the route section 45 are first determined, on which basis the predicted in the route section 45 is determined. Ammonia demand is determined, characterized in that a method for reducing ammonia emissions in the exhaust gas of an internal combustion engine. 제3항에 있어서, 단계 b.에서의 예측을 위해, 경로 섹션(45) 내에서 예상되는 암모니아 슬립이 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.4. A method according to claim 3, characterized in that for the prediction in step b. The expected ammonia slip in the path section (45) is determined. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 또 다른 단계 c.에서는, 예측적으로 결정된 필요한 양의 환원제(22)가 사용될 것인지의 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.The exhaust gas of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in another step c. It is determined whether or not a predictively determined required amount of reducing agent 22 is to be used. Method for reducing ammonia emissions in the interior. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 주행될 가능성이 있는 경로 섹션(45)은 가장 가능성 있는 경로(Most Probable Path: MPP)인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.Ammonia emissions in the exhaust gas of an internal combustion engine according to any of the preceding claims, characterized in that the path section 45 which is likely to run is the Most Probable Path (MPP). To reduce the temperature. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b.에서, 예상되는 배기가스 채널(10) 내의 온도가 추가로 예측적으로 결정되어, 목표 온도와 비교되며, 이를 토대로 하여 바람직하게 동작이 개시되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기가스 내의 암모니아 배출을 감소시키기 위한 방법.7. The process according to any one of claims 1 to 6, wherein in step b. The temperature in the expected exhaust gas channel 10 is further predictively determined and compared with the target temperature, on which it operates preferably. A method for reducing ammonia emissions in exhaust gas of an internal combustion engine, which is disclosed. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 형성되고 설계된, 제어 장치(26).Control device (26), which is designed and designed to carry out the method according to any one of the preceding claims. 배기가스 채널(10)을 갖는 내연 기관(11) 및 제8항에 따른 제어 장치(26)를 포함하는 차량(14)이며, 배기가스 채널(10) 내의 배기가스 흐름(12)에 질소 산화물 환원을 위해 암모니아를 분리되어 나가게 하거나 암모니아를 포함하는 환원제(22)가 계량 첨가될 수 있는, 차량(14).A vehicle (14) comprising an internal combustion engine (11) with an exhaust gas channel (10) and a control device (26) according to claim 8, wherein nitrogen oxides are reduced in the exhaust gas stream (12) in the exhaust gas channel (10). The vehicle 14, into which ammonia can be separated off or a reducing agent 22 comprising ammonia can be metered in. 제9항에 있어서, 상기 차량은 저압 배기가스 피드백 시스템(21)을 포함하며, 환원제(22)는 계량 공급 장치(16)에 의해서 배기가스 흐름(12)의 유동 방향으로 볼 때에 저압 배기가스 피드백 시스템(21)용 배기가스 인출부(32) 앞에서 계량 첨가될 수 있는, 차량(14).10. The vehicle according to claim 9, wherein the vehicle comprises a low pressure exhaust gas feedback system (21), wherein the reducing agent (22) is low pressure exhaust gas feedback as viewed in the flow direction of the exhaust gas stream (12) by the metering feeder (16). The vehicle 14, which may be metered in front of the exhaust gas withdrawal 32 for the system 21.
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