AT16955U1 - Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System - Google Patents

Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System Download PDF

Info

Publication number
AT16955U1
AT16955U1 ATGM50067/2018U AT500672018U AT16955U1 AT 16955 U1 AT16955 U1 AT 16955U1 AT 500672018 U AT500672018 U AT 500672018U AT 16955 U1 AT16955 U1 AT 16955U1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
nox
molar
mass flow
scr
catalytic converter
Prior art date
Application number
ATGM50067/2018U
Other languages
English (en)
Inventor
Wabnig Dipl Ing Armin
Danninger Dipl Ing Alois
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATGM50067/2018U priority Critical patent/AT16955U1/de
Priority to CN201810486493.2A priority patent/CN108798850A/zh
Publication of AT16955U1 publication Critical patent/AT16955U1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/18—Ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0418—Methods of control or diagnosing using integration or an accumulated value within an elapsed period
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System, wobei eine NOx-Emission unter Verwendung eines kinetischen Models überwacht wird, wobei ein Massenstroms von NOx stromabwärts und stromaufwärts eines SCR-Katalysators gemessen wird, umfassend sechs Schritte (S1, S2, S3, S4, S5, S6).

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM ÜBERWACHEN VON ZUMINDEST EINER ABGASNACHBEHANDLUNGSKOMPONENTE EINER MOTORANORDNUNG MIT EINEM SCR-SYSTEM
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System, wobei eine NOx-Emission unter Verwendung eines kinetischen Models überwacht wird, wobei ein Massenstrom von NOx stromabwärts und stromaufwärts eines SCR-Katalysators gemessen wird.
[0002] Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise Verbrennungskraftmaschinen von Fahrzeugen wie Personenkraftwagen oder Güterfahrzeugen umfassen in der Regel eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungsanlage. Moderne Abgasnachbehandlungsanlagen umfassen eine oder mehrere Komponenten, wie beispielsweise Oxydationskatalysator, Partikelfilter, SCR-Katalysator oder NOx-Speicherkatalysator. Manche Komponenten einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere der oder die SCR-Katalysatoren müssen überwacht werden, um eine Änderung, insbesondere eine Abnahme einer Effizienz des SCR-Katalysators erkennen zu können.
[0003] Verfahren zum Überwachen von Abgasnachbehandlungskomponenten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese basieren beispielsweise darauf, Emissionen aufzuzeichnen. Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren sind jedoch oft ungenau und nicht robust genug.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Abgasnachbehandlungskraftmaschine mit einem SCR-System bereitzustellen, welches eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist und mit welchem eine Effizienz von zumindest einer SCR-Komponente zuverlässig überwacht werden kann.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Verfahren der eingangs genannten Art folgende Schritte aufweist:
- S1: Ermitteln, ob die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind;
- Wiederholen des Schrittes S1 bei Nichterfüllung der Aktivierungsbedingungen;
- 82: Integrieren des gemessenen NOx-Massenstroms stromabwärts des SCR Katalysators, Integrieren des gemessenen NOx-Massenstroms stromaufwärts des SCR Katalysators und Integrieren des eines berechneten NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR-Katalysators;
- S3: Feststellen, ob Abschlussbedingungen für eine Integration erfüllt sind;
- Wiederholen des Schrittes S3 bei Nichterfüllung der Abschlussbedingungen;
- S4: Feststellen einer Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators anhand der Formel, wobei die Integrale aus Schritt S2 verwendet werden:
t1 t1 — Seo Mf(NOX)psact — Se Mf (NOX)psref a t1
Seo Mf (Nox) us
wobei n die Leistungsfähigkeit, S MfCNOX) Dsact die Integration des gemessenen Massen-
stroms stromabwärts des SCR-Katalysators, S Mf(NOx)psref die Integration des berechneten
Massenstroms, S Mf(Nox)uys die die Integration des gemessenen Massenstroms stromaufwärts des SCR-Katalysators und t0, t1 Zeitwerte, über welche integriert wird, sind;
- S5: Beurteilen, ob eine Abweichung der Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators größer oder kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist, wobei ein OBD-System eine Warnung ausgibt, wenn die Abweichung größer als ein Grenzwert ist und wobei das OBD-System normale Emissionen anzeigt, wenn die Abweichung kleiner ist als der Grenzwert;
- S6: Löschen der Integrationswerte und Beginnen mit Schritt S1, wenn die Abweichung kleiner als der Grenzwert ist.
[0006] Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass ein Überwachungsver-
fahren bereitgestellt ist, das eine bessere Stabilität aufweist und eine genauere Effizienz von zumindest einer SCR-Komponente und/oder eine SCR-Effizienz genauer bestimmen kann, während Fehler vermieden werden. Grundsätzlich ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, zwei oder mehr Abgasnachbehandlungskomponenten zu überwachen.
[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren ist folglich ein modellbasiertes NOxEmissionsüberwachungsverfahren. Dieses nimmt den berechneten NOx-Wert des stromabwärtigen SCR-Katalysators, welcher durch das kinetische SCR-Modell berechnet wird, als eine Eingabe zur Ermittlung des Wirkungsgrades oder einer Varianz für die NOx-Emissionsüberwachung. Es kann durch eine Zeitintegralberechnung eine stabile Feststellung des Wirkungsgrades und/oder eine Abweichung davon zur Verfügung gestellt werden. Die erfindungsgemäße Uberwachungsmethode hat eine gute Stabilität, kann genaue NOx-Emissionsgrenzfehler erkennen, während falsch positive Ergebnisse vermieden werden.
[0008] Dabei werden also insbesondere der gemessene NOx-Massenstroms stromabwärts und stromaufwärts des SCR Katalysators mit einem berechneten NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR-Katalysators bei Erfüllung der Aktivierungsbedingungen miteinander verglichen, wobei Werte des Massenstroms einzeln integriert werden. Der gemessene NOx-Massenstrom ist insbesondere von einem chemischen kinetischen Modell abhängig und die gemessenen NOx-Massenströme werden direkt bestimmt.
[0009] Die Abgasnachbehandlungskomponente ist bevorzugt in einer Motoranordnung, insbesondere nach einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Unter dem OBDSystem ist im Rahmen der Erfindung ein on-board-diagnosis System zu verstehen. Unter einem Wirkungsgrad des SCR-Katalysators ist eine Leistungsfähigkeit desselben zu verstehen. Eine zu große Abweichung von einem vordefinierten Grenzwert für eine Leistungsfähigkeit heißt, dass der SCR-Katalysator nicht mehr vorschriftsmäßig arbeitet oder als „nicht funktionstüchtig“ beurteilt wird, weshalb das OBD-System eine Warnung ausgibt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Statusinformation durch Einschalten der MILLampe („Malfunction Indicator Light - Motorkontrollleuchte“) erfolgt. Dadurch kann der Lenker des Kraftfahrzeuges über die Funktionstüchtigkeit der Abgasnachbehandlungsanlage informiert werden. Gegebenenfalls kann die Statusinformation auch in einem Speicher-System der Verbrennungskraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeugs abgespeichert werden.
[0010] Unter einem stromaufwärtigen bzw. einem stromabwärtigen Sensor ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass ein entsprechender Sensors in Fließrichtung des Abgases stromaufwärts bzw. stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist. Gemäß der Erfindung kann eine Konzentration von NOx auch stromabwärts oder stromaufwärts eines SCR-Systems gemessen werden. Ein SCR-System umfasst zwei oder mehr SCR-Komponenten.
[0011] Dabei ist es günstig, wenn der gemessene NOx-Massenstrom stromabwärts des SCRKatalysators durch folgende Formel bestimmt wird:
Mf(Exh) Molar(NOx) HELL LH 3,6 Molar(Exh)
wobei Mf(NOx)psact der gemessene NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR- Katalysators in g/s, Cas(NOx) die reale Konzentration von NOx in ppm, welche von einem Sensor stromabwärts des SCR-Katalysators gemessen wird, Mf(Exh) der reale Massenstrom von Emissionsgas in kg/h, Molar(NOx) die molare Masse von NOx und Molar(Exh) die molare Masse von Emissionsgas ist. Es ist also ein Sensor, insbesondere ein NOx-Sensor stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet, um die Konzentration von NOx stromabwärts des SCR-Katalysators zu messen.
Mf(NOX)psact = Cas(NOx) * * 107°,
[0012] Zweckmäßig ist es weiter, dass der gemessene NOx-Massenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators durch folgende Formel bestimmt wird:
Mf(Exh) Molar(NOx) 10-6 x
3,6 Molar(Exh) ) wobei Mf(NOx)ys der gemessene NOx-Massenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators in
Mf(NOX)us = Cus(NOx) *
g/s, Cys(NOx) die reale Konzentration von NOx in ppm, welche von einem Sensor stromaufwärts des SCR-Katalysators gemessen wird, Mf(Exh) der reale Massenstrom von Emissionsgas in kg/h, Molar(NOx) die molare Masse von NOx und Molar(Exh) die molare Masse von Emissionsgas ist. Es ist folglich günstig, wenn stromaufwärts des SCR-Katalysators ein Sensor, insbesondere ein NOx- Sensor, angeordnet ist. Besonders günstig ist es, wenn sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des SCR-Katalysators ein NOx-Sensor zur Messung einer NOx-Konzentration, insbesondere unmittelbar vor und nach dem SCR-Katalysators, vorgesehen ist.
[0013] Von Vorteil ist es, wenn der berechnete Massenstrom durch folgende Formel bestimmt
wird:
Mf(Exh) N Molar(NOx) 3,6 Molar(Exh)
wobei Mf(NOx)psrefr der berechnete NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR-Katalysators in
9/S, Cref (NOx) die modellierte Konzentration von NOx stromabwärts des SCR-Katalysators unter
Verwendung eines chemischen Modells in ppm, Mf(Exh) der reale Massenstrom von Emissionsgas in kg/h, Molar(NOx) die molare Masse von NOx und Molar(Exh) die molare Masse von Emissionsgas ist.
Mf(NOX)psref = Cref (NOX) * * 107°,
[0014] Darüber hinaus ist vorteilhaft vorgesehen, dass wenn die Abschlussbedingungen im Schritt S3 erfüllt sind, der Integrator eine kumulative Menge an NOx überschreitet, wobei ein Integralwert auf den gemessenen Massenstrom stromaufwärts des SCR- Katalysators eingestellt wird. Das heißt, die Abbruchbedingung ist der integrierte NOx-Massenstromwert stromaufwärts des SCR-Katalysators.
[0015] Gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die Aktivierungsbedingungen für die Effizienzdiagnose zum Uberwachen zumindest einer SCR-Komponente im Schritt S1 einen, stromaufwärtigen SCR-Temperaturbereich, einen Drehzahlbereich, einen Kraftstoffeinspritzbereich, einen Abgasmassenbereich, einen aktuellen Ammoniakspeichermengebereich, einer Kühlflüssigkeitstemperaturbereich, einen Umgebungstemperaturbereich und einen Umgebungsdruck. Unter dem Drehzahlbereich ist dabei ein Drehzahlbereich der Motoranordnung zu verstehen. Darüber hinaus können die AKtivierungsbedingungen von einer Umgebungstemperatur, einem eingestellten Druckbereich der Umgebung, einem Taupunkt eines NOx-Sensors und eine Harnstoff-Injektion abhängig sein. Dies ermöglicht, dass im Abgasstrang stromaufwärts und stromabwärts des SCR- Katalysators angeordnete NOx-Sensoren keine oder verminderte Fehler aufweisen.
[0016] Im Schritt S1 wird also insbesondere überprüft, ob folgende Parameter vorbestimmte Bedingungen erfüllen:
[0017] - Eine Temperatur des SCR-Katalysators: Diese muss zur Erfüllung in einem vorbestimmten Bereich liegen, wobei untere und obere Grenzwerte eines solchen Temperaturbereiches einstellbar und/oder kalibrierbar sind.
[0018] - Eine Änderungsrate der Temperatur des SCR-Katalysators: Die Änderungsrate muss zur Erfüllung in einem vordefinierten zeitlichem Rahmen liegen, wobei untere und obere Grenzwerte einer Anderungszeit der Temperatur einstellbar und/oder kalibrierbar sind.
[0019] - Ein NOx-Wert stromaufwärts des SCR-Katalysators: Dieser muss zur Erfüllung innerhalb vordefinierter Grenzen liegen, wobei Grenzwerte einstellbar und/oder kalibrierbar sind.
[0020] - Ein NOx-Wert stromabwärts des SCR-Katalysators: Dieser muss zur Erfüllung innerhalb vordefinierter Grenzen liegen, wobei Grenzwerte einstellbar und/oder kalibrierbar sind.
[0021] - Ein Status eines NOx-Sensors stromaufwärts und/oder eines NOx-Sensors stromabwärts des SCR-Katalysators: Der NOx-Sensor muss zur Erfüllung bereit zum Messen sein.
[0022] - Eine vordefinierte Temperatur des Motors und/oder einer Kühlflüssigkeit. [0023] - Eine vordefinierte Umgebungstemperatur und ein vordefinierter Umgebungsdruck.
[0024] Wenn alle diese Werte in einem vorbestimmten Bereich liegen, wird der Schritt S2 durchgeführt. Im Schritt S2 werden zuerst die stromaufwärtigen und die stromabwärtigen gemessenen NOX-Werte in einen jeweiligen Massenstrom umgerechnet, wonach daraus ein Wirkungsgrad berechnet wird.
[0025] Gemäß der Erfindung wird ein Temperaturbereich stromaufwärts des SCR- Katalysators auf zumindest 200 °C oder mehr eingestellt. Ein eingestellter Kühlflüssigkeitstemperaturbereich liegt zwischen etwa 70 °C und etwa 100 °C, der eingestellte Umgebungstemperaturbereich beträgt bei der Durchführung des Verfahrens in der Regel etwa -7 °C bis 35 °C; der Umgebungsdruckbereich ist größer als 840 hPa. Bei diesen Werten sind die Aktivierungsbedingungen im Schritt S1 erfüllt. Die jeweiligen angegebenen Werte können jedoch auch höher oder niedriger sein.
[0026] Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigt:
[0027] Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0028] Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren, welches folgende sechs Schritte S1, S2, S3, S4, S5, S6 aufweist:
S1: Nach einem Start des Verfahrens wird überprüft, ob die Aktivierungsbedingungen für eine Überwachung erfüllt sind, wobei dieser Schritt so lange wiederholt wird, bis die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind.
S2: Bei einer Erfüllung der Aktivierungsbedingungen werden ein berechneter Massenfluss stromabwärts und stromaufwärts eines SCR-Katalysators sowie ein berechneter Massenfluss getrennt voneinander integriert.
S3: Uberprüfen ob die Abschlussbedingungen für eine Integration erfüllt sind, wobei der Schritt S3 so lange wiederholt wird, bis die Abschlussbedingungen erfüllt sind.
S4: Berechnen einer Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators sowie eine Abweichung davon. S5: Feststellen, ob die Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators in einem vorbestimmten Rahmen ist, wobei folgende Fälle unterschieden werden: Ist die Leistungsfähigkeit im Rahmen, finden normale Emissionen statt; ist die Leistungsfähigkeit nicht im Rahmen gibt das OBD-System einen Fehler aus. S6: Löschen der Integrationswerte und Weitermachen mit Schritt S1.
[0029] Insbesondere wird in dieser Ausführungsform ein spezifisches Verfahren zum Ermitteln des berechneten Werts des NOx-Konzentrationsmodells stromabwärts des SCR-Katalysators unter Verwendung des kinetischen SCR-Reaktionsmodells in Echtzeit erstellt, um die interne chemische Reaktions-Kinetik des SCR-Katalysators festzustellen. Dabei werden insbesondere eine tatsächliche Harnstoffeinspritzmenge, eine Motorabgastemperatur und der SCR-Katalysator selbst verwendet.
[0030] Stromaufwärts des SCR-Katalysators ist ein Sensor, insbesondere ein NOx-Konzentrationssensor angeordnet, durch welcher ein tatsächlicher NOx-Konzentrationswert gemessen wird. Dieser Wert wird weiter als eine Eingabe verwendet, um die Menge von verwandten Gaskomponenten stromabwärts des SCR-Katalysators zu berechnen. Die Berechnung des chemischen kinetischen Modells in dieser Ausführungsform berücksichtigt den chemischen Reaktionsprozess wie folgt:
- NH3-Adsorption: NH3+S — NH;(S);
- NH3-Desorption: NH3(S) — NH3+S;
- standard SCR-Reaktion: 4NH3(S)+4NO+02 — 4N2+6H20+4S;
- schnelle SCR-Reaktion: 4NH3(S)+2NO+2N02 — 4N2+6H20+45S;
- langsame SCR-Reaktion: 8NH3(S)+6N02 — 7N2+6H20+8S;
- NH3-Oxidation auf der Oberfläche des Substrats des SCR-Katalysators: 4NH3(S)+302 — 2N2+6H20+4S;
- NHs3-Oxidationin im Abgas: 4NH3 302 — 2N» 6H>0;
- Oxidation von NO zu NO»: NO+0,50> — NO»;
- Reduzierung von NO,» zu NO: NO2 —> NO+0,502;
- Oxidation von NHz; auf einer Oberfläche des Substrats eines Ammoniakoxidationskatalysators: 8NH3(S)+802 —> 4NO+2N2+12H20+85S.
[0031] Dabei weist jede Reaktion eine unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeit auf. Gemäß der Arrhenius-Gleichung, welche eine Temperaturabhängigkeit bei physikalischen und chemischen Prozessen beschreibt, wird eine chemische Reaktionsgleichung eines Geschwindigkeitsmodells aufgestellt, wobei die Massenkonzentration der folgenden physikalischen Größen gemäß den oben angeführten Reaktionsgeschwindigkeiten berechnet wird, um das berechnete NOxKonzentrationsmodell stromabwärts des SCR zu erhalten.: NHs-Speicherung, NHs-Konzentration, NO-Konzentration im Abgas, NO2-Konzentration und O»-Konzentration im Abgas.
[0032] Ferner umfassen die Überwachungs- und Freigabebedingungen in dieser Ausführungsform den stromaufwärtigen Temperaturbereich des SCR-Katalysators, einen Drehzahlbereich des Motors, einen Kraftstoffeinspritzbereich, einen Abgasbereich, einen tatsächlichen Ammoniakspeicherbereich, einen SCR-nachgelagerten NOx-Konzentrationsbereich, einen eingestellten Kühlflüssigkeitstemperaturbereich. Vorzugsweise ist der Temperaturbereich stromaufwärts des SCR-Katalysators, der in dieser Ausführungsform eingestellt ist, größer als 200 °C, der eingestellte Kühlflüssigkeitstemperaturbereich liegt zwischen 70 °C und 100 °C, der Umgebungstemperaturbereich liegt -7 °C bis 35 °C; der Umgebungsdruckbereich ist größer als 840 hPa. Die Überwachung der NOx-Emissionen unter bestimmten Uberwachungs- und Freigabebedingungen verbessert die Uberwachungsgenauigkeit und vermeidet den Fehler, die NOx-Emissionen durch andere Faktoren als durch eine Alterung des SCR-Katalysators selbst zu überschreiten.

Claims (1)

  1. Ansprüche
    1. Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System, wobei eine NOx-Emission unter Verwendung eines kinetischen Models überwacht wird, wobei ein Massenstroms von NOx stromabwärts und stromaufwärts eines SCR- Katalysators gemessen wird, umfassend die Schritte:
    - S1: Ermitteln, ob die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind;
    - Wiederholen des Schrittes S1 bei Nichterfüllung der Aktivierungsbedingungen;
    - 2: Integrieren des gemessenen NOx-Massenstroms stromabwärts des SCR Katalysators, Integrieren des gemessenen NOx-Massenstroms stromaufwärts des SCR Katalysators und Integrieren des eines berechneten NOx-Massenstrom straomabwärts des SCRKatalysators;
    - $S3: Feststellen, ob Abschlussbedingungen für eine Integration erfüllt sind;
    - Wiederholen des Schrittes S3 bei Nichterfüllung der Abschlussbedingungen;
    - S4: Feststellen einer Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators anhand der Formel, wobei die Integrale aus Schritt S2 verwendet werden:
    t1 t1 — Se Mf(NOX)psact — Se Mf (NOX)psref
    Seo MfCNox)us wobei n die Leistungsfähigkeit, S Mf(Nox)psact die Integration des gemessenen Mas-
    senstroms stromabwärts des SCR-Katalysators, f in Mf(Nox)psref die Integration des be-
    rechneten Massenstroms, fe Mf(Nox)uys die die Integration des gemessenen Massen-
    stroms stromaufwärts des SCR-Katalysators und t0, t1 Zeitwerte, über welche integriert wird, sind;
    - S5: Beurteilen, ob eine Abweichung der Leistungsfähigkeit des SCR- Katalysators größer oder kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist, wobei ein OBD-System eine Warnung ausgibt, wenn die Abweichung größer als ein Grenzwert ist und wobei das OBD-System normale Emissionen anzeigt, wenn die Abweichung kleiner ist als der Grenzwert;
    - S6: Löschen der Integrationswerte und Beginnen mit Schritt S1, wenn die Abweichung kleiner als der Grenzwert ist.
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR-Katalysators durch folgende Formel bestimmt wird:
    Mf(Exh) Molar(NOx) _ Mf(NOX)psact = Cas(NOx) 367 * Molar(Exm) 107°, wobei Mf(NOx)psact der gemessene NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR- Katalysators in g/s, Cas(NOx) die reale Konzentration von NOx in ppm, welche von einem Sensor stromabwärts des SCR-Katalysators gemessen wird, Mfi(Exh) der reale Massenstrom von Emissionsgas in kg/h, Molar(NOx) die molare Masse von NOx und Molar(Exh) die molare Masse von Emissionsgas ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene NOxMassenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators durch folgende Formel bestimmt wird: _ Mf(Exh) Molar(NOx) _ Mf(NOxXx)ys = Cys(NOx) za * Molar(Exh) * 107°, wobei Mf(NOx)ys der gemessene NOx-Massenstrom stromaufwärts des SCR- Katalysators in g/s, Cys(NOx) die reale Konzentration von NOx in ppm, welche von einem Sensor stromaufwärts des SCR-Katalysators gemessen wird, Mf(Exh) der reale Massenstrom von Emissionsgas in kg/h, Molar(NOx) die molare Masse von NOx und Molar(Exh) die molare Masse von Emissionsgas ist.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Massenstrom durch folgende Formel bestimmt wird:
    Mf(Exh) Molar(NOx) _ Mf(NOX)psref = Cref (NOX) * 36 * Molar(Exh) * 107°,
    wobei Mf(NOx)psref der berechnete NOx-Massenstrom stromabwärts des SCR- Katalysators in g/s, Crer(NOx) die modellierte Konzentration von NOx stromabwärts des SCR-KataIysators unter Verwendung eines chemischen Modells in ppm, Mf(Exh) der reale Massenstrom von Emissionsgas in kg/h, Molar(NOx) die molare Masse von NOx und Molar(Exh) die molare Masse von Emissionsgas ist.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Abschlussbedingungen im Schritt S3 erfüllt sind, der Integrator eine kumulative Menge an NOx überschreitet, wobei ein Integralwert auf den gemessenen Massenstroms stromaufwärts des SCR-Katalysators eingestellt wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsbedingungen der Motoranordnung zum Überwachen im Schritt S1 einen, stromaufwärtigen SCR-Temperaturbereich, einen Drehzahlbereich, einen Kraftstoffeinspritzbereich, einen Abgasmengebereich, einen aktuellen Ammoniakspeichermengebereich, einer Kühflüssigkeitstemperaturbereich, einen Umgebungstemperaturbereich und einen Umgebungsdruckumfassen.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromaufwärtiger SCR-Temperaturbereich auf etwa 180 °C, insbesondere etwa 200 °C oder mehr vorgegeben wird, um die Aktivierungsbedingung zu erfüllen.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlflüssigkeitstemperaturbereich zwischen etwa 70 °C und 100 °C vorgegeben wird, um die Aktivierungsbedingung zu erfüllen.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umgebungstemperatur zwischen etwa -7 °C und etwa 35 °C und ein Umgebungsdruck von zumindest 840 hPa vorgegeben wird, um die Aktivierungsbedingung zu erfüllen.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ATGM50067/2018U 2018-04-09 2018-04-09 Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System AT16955U1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM50067/2018U AT16955U1 (de) 2018-04-09 2018-04-09 Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System
CN201810486493.2A CN108798850A (zh) 2018-04-09 2018-05-21 监测具有scr系统的发动机总成的至少一个尾气后处理部件的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM50067/2018U AT16955U1 (de) 2018-04-09 2018-04-09 Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT16955U1 true AT16955U1 (de) 2020-12-15

Family

ID=64091125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATGM50067/2018U AT16955U1 (de) 2018-04-09 2018-04-09 Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN108798850A (de)
AT (1) AT16955U1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037585A1 (de) * 2008-08-19 2010-04-08 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Diagnose des NOx-Konversionswirkungsgrads einer Nachbehandlungsvorrichtung unter Verwendung eines adaptiven Borddiagnosealgorithmus
US20120222404A1 (en) * 2009-11-17 2012-09-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method for controlling pollutant emissions from a combustion engine
CN106194365A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 潍柴动力股份有限公司 一种基于模型的nox排放监控方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8826644B2 (en) * 2010-01-01 2014-09-09 Cummins Intellectual Properties, Inc. Engine and exhaust aftertreatment control
US8984867B2 (en) * 2012-04-10 2015-03-24 GM Global Technology Operations LLC Nitrogen dioxide generation diagnostic for a diesel after-treatment system
CN106321206B (zh) * 2016-08-30 2018-12-14 潍柴动力股份有限公司 一种实时在线计算的NOx排放监控方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037585A1 (de) * 2008-08-19 2010-04-08 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Diagnose des NOx-Konversionswirkungsgrads einer Nachbehandlungsvorrichtung unter Verwendung eines adaptiven Borddiagnosealgorithmus
US20120222404A1 (en) * 2009-11-17 2012-09-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method for controlling pollutant emissions from a combustion engine
CN106194365A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 潍柴动力股份有限公司 一种基于模型的nox排放监控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108798850A (zh) 2018-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018117271B4 (de) Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Nachbehandlungsanordnung
DE102010060099A1 (de) Verfahren zum Anpassen eines SCR Katalysators in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs
DE102016211575A1 (de) Fehlererkennung in einem SCR-System mittels eines Ammoniak-Füllstands
DE102013203580A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102016201602A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Ammoniakmassenstroms
DE102017205361A1 (de) Verfahren und Computerprogrammprodukt zur Diagnose eines Partikelfilters
DE102013012575A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Wirkungsgrades einer Abgasreinigungsvorrichtung
DE102015100005A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer geschätzten Menge an Ruß, die sich in einem Partikelfilter eines Abgasnachbehandlungssystems angesammelt hat
DE112018007221T5 (de) Verbesserte Russbeladungsschätzung unter Verwendung von dualen Differenzdrucksensoren
DE102012211705A1 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Stickoxidsensors
DE102012220151A1 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Ammoniaksensors oder eines NH3-querempfindlichen Sensors
DE102017205322A1 (de) Verfahren zum Erkennen einer Schädigung eines SCR-Katalysators
DE102017201393A1 (de) Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System mittels eines Ammoniak-Schlupfs
DE102007063940B4 (de) Verfahren zur Diagnose eines eine Abgasbehandlungsvorrichtung enthaltenden Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102012211703A1 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Stickoxidsensors
DE102013203578A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102016211572A1 (de) Fehlererkennung in einem SCR-System mittels Wirkungsgrad
DE102017200533A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Qualitätssensors
DE102016209533A1 (de) Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators
AT16955U1 (de) Verfahren zum Überwachen von zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente einer Motoranordnung mit einem SCR-System
DE102018213380A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators
DE102008064606A1 (de) Funktionsanpassung einer Abgasreinigungsvorrichtung
AT521117B1 (de) Verfahren zur Funktionsüberprüfung von SCR-Katalysatoren eines SCR-Systems
DE102014209966B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bewerten der Funktionsfähigkeit einesSCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors
DE102013203579A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20210430