AT521127B1 - Verfahren zur Beladungsregelung von mindestens zwei SCR-Anlagen einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft, ein Verfahren zur Beladungsregelung von mindestens zwei SCR-Anlagen (4, 5) einer Abgasnachbehandlungsanlage, wobei, im bestimmungsgemäßen Betrieb, ein Betriebsstoff vor der ersten SCR-Anlage (4) eindosiert wird, wobei die Reaktionen der ersten SCR-Anlage (4) in einem ersten kinetischen Modell (8) berechnet werden, wobei die Reaktionen der zweiten SCR-Anlage (5) in einem zweiten kinetischen Modell (9) berechnet werden, wobei eine zweite gewünschte Beladungsmenge (20) der zweiten SCR-Anlage (5) vorgegeben wird und die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der zweiten gewünschten Beladungsmenge (20) anhand der modellierten Beladungsmenge (11) der zweiten SCR-Anlage (5) eingestellt wird.
Description
VERFAHREN ZUR BELADUNGSREGELUNG VON MINDESTENS ZWEI SCR-ANLAGEN ElNER ABGASNACHBEHANDLUNGSANLAGE EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Beladungsregelung von SCR-Anlagen bekannt. Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen der gewünschte Wirkungsgrad des Gesamtsystems nur über den Beladungsgrad des ersten SCR-Katalysators geregelt wird. Hierbei sind meist mehrere Regelkreise notwendig, um die gesetzlichen Vorgaben, beispielsweise bezüglich der NOx-Emissionen oder des Reduktionsmittelschlupfs, erfüllen zu können.
[0003] Aus der DE 102017101785 A1 ist ein Regenerationsverfahren für einen Partikelfilter bekannt, welches eine Beladungsregelung von SCR-Anlagen
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem die Beladungsmengen der SCR-Anlagen einfach und zuverlässig geregelt werden können. Ferner ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, höhere NOx-Umsatzraten zu ermöglichen, den Reduktionsmittelverbrauch zu verringern und/oder den Reduktionsmittelschlupf zu reduzieren, wodurch gesetzliche Vorgaben einfacher eingehalten werden können.
[0005] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
[0006] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beladungsregelung von mindestens zwei SCRAnlagen einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine,
wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Betriebsstoff vor der ersten SCR-Anlage eindosiert wird, wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist, und wobei das Reduktionsmittel zumindest temporär in zumindest einer der SCR-Anlagen gespeichert wird,
wobei die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der ersten SCR-Anlage zusätzlich zum realen Betrieb in einem ersten kinetischen Modell berechnet werden,
wobei das erste kinetische Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der ersten SCR-Anlage entspricht, dass die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der zweiten SCR-Anlage zusätzlich zum realen Betrieb in einem zweiten kinetischen Modell berechnet werden, wobei das zweite kinetische Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der zweiten SCR-Anlage entspricht.
[0007] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine zweite gewünschte Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage vorgegeben wird und die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der zweiten gewünschten Beladungsmenge anhand der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage eingestellt wird.
[0008] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im Regelbetrieb, insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb, ein zur selektiven katalytischen Reduktion geeigneter Betriebsstoff, wie insbesondere ein harnstoffhaltiges Gemisch, eine Harnstofflösung oder AdBlue®, vor den SCR-Anlagen eindosiert wird. Der Betriebsstoff kann ein Reduktionsmittel, wie insbesondere Ammoniak NH, enthalten oder in ein Reduktionsmittel, wie insbesondere NH3, umsetzbar sein. Bevorzugt wird als Betriebsstoff ein harnstoffhaltiges Gemisch, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, wie beispielsweise AdBlue®, verwendet, wobei der Betriebsstoff gegebenenfalls durch nachfolgend dargestellte Reaktionen in das Reduktionsmittel, insbesondere NH3, umgewandelt wird:
[0009] Thermolyse: (NH2)2CO —> NH3 + HNCO [0010] Hydrolyse: HNCO + H2O — NH3 + CO»
[0011] In einem ersten Schritt kann bei der Thermolyse-Reaktion der Harnstoff (NH2)2CO in Ammoniak NHs und Isocyansäure HNCO umgewandelt werden. In einem zweiten Schritt kann bei der Hydrolyse-Reaktion die Isocyansäure HNCO mit Wasser H;O in Ammoniak NH; und Kohlendioxid CO» umgewandelt werden.
[0012] Das Reduktionsmittel, insbesondere NH, ist gegebenenfalls zumindest temporär in zumindest einer SCR-Anlage speicherbar und/oder gespeichert. Gegebenenfalls lagert sich der Ammoniak an den aktiven Zentren der SCR-Anlage an. Das zumindest temporär gespeicherte Reduktionsmittel, insbesondere der Ammoniak NHs, kann anschließend Stickoxide NOx, wie insbesondere Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO», reduzieren.
[0013] Die Dosierung des Betriebsstoffs kann über eine Dosiereinrichtung, wie insbesondere über einen Injektor oder über eine Einspritzdüse, erfolgen.
[0014] Die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen können in einem mathematischen und/oder physikalischen Modell berechnet werden. Beispielsweise ist ein solches kinetisches Modell in „Hollauf, Bernd: Model-Based Closed-Loop Control of SCR Based DeNOx Systems. Master’s thesis, University of Applied Science Technikum Kärnten, 2009.“offenbart. Bevorzugt ist vorgesehen, dass durch die kinetischen Modelle die maßgeblichen Reaktionen mathematisch-physikalisch abgebildet werden. Die Reaktionen können somit auf physikalischen Gegebenheiten beruhen, wodurch Schätzungen und/oder Unsicherheiten verringert werden können und wodurch die Genauigkeit der modellierten Werte erhöht werden kann. Beispielsweise können mit den kinetischen Modellen auch die Oxidation des Reduktionsmittels, insbesondere die Oxidation von NH, abgebildet werden. Bei herkömmlichen Verfahren ohne kinetische Modelle kann die Oxidation von Reduktionsmittel, falls diese überhaupt berücksichtigt wird, meist nur abgeschätzt werden, was mit großen Unsicherheiten einhergeht bzw. ungenau ist.
[0015] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die erste SCR-Anlage durch ein erstes kinetisches Modell modelliert wird, und dass die zweite SCR-Anlage durch ein zweites kinetisches Modell modelliert wird. Durch die kinetischen Modelle können die Beladungsmengen der SCR-Anlagen modelliert und/oder berechnet werden. Dadurch kann die, insbesondere modellierte, Beladungsmenge jeder einzelnen SCR-Anlage zu jedem Zeitpunkt berechnet und/oder ermittelt werden.
[0016] Gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform ist gegebenenfalls vorgesehen, dass eine gewünschte, insbesondere vorab definierte, Gesamtbeladungsmenge der ersten und der zweiten SCR-Anlage vorgegeben wird. Unter Gesamtbeladungsmenge kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Kombination der Beladungsmenge der bzw. aller SCRAnlagen verstanden werden. Das heißt, dass gegebenenfalls die modellierte Beladungsmenge der ersten SCR-Anlage und der zweiten SCR-Anlage gemeinsam, insbesondere als eine modellierte Gesamtbeladungsmenge, betrachtet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die modellierte Beladungsmenge der ersten SCR-Anlage und der zweiten SCR-Anlage addiert werden, um die modellierte Gesamtbeladungsmenge ermitteln zu können.
[0017] Zur Einstellung der Dosierung des Betriebsstoffs kann die gewünschte Gesamtbeladungsmenge mit der modellierten Gesamtbeladungsmenge verglichen werden, wodurch Abweichungen ermittelbar sind.
[0018] Damit die gewünschte Gesamtbeladungsmenge erreicht werden kann, kann gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Dosierung des Betriebsstoffs anhand der modellierten Gesamtbeladungsmenge eingestellt werden. Das heißt, dass gegebenenfalls basierend auf der ermittelten Abweichung zwischen der gewünschten modellierten Gesamtbeladungsmenge und der modellierten Gesamtbeladungsmenge der SCR-Anlagen die Betriebsstoff-Dosierung geregelt und/oder gesteuert wird.
[0019] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist gegebenenfalls vorgesehen, dass eine gewünschte, insbesondere vorab definierte, Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage vorgege-
ben wird. Damit die gewünschte Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage erreicht werden kann, kann gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der gewünschten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage anhand der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage eingestellt werden. Das heißt, dass gegebenenfalls die Dosierung des Betriebsstoffs anhand der Abweichung zwischen der gewünschten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage und der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR- Anlage geregelt und/oder gesteuert wird. Auch bei dieser Ausführungsform werden insbesondere beide SCR-Anlagen modelliert, wobei jedoch nur die Beladung der zweiten SCR-Anlage geregelt und/oder eingestellt wird.
[0020] Es können gesetzliche Vorgaben, wie beispielsweise Vorgaben bezüglich des Reduktionsmittelschlupfs, der NOx-Emissionen oder dergleichen, mittels nur eines einzigen Regelkreises erfüllt und/oder eingehalten werden. Dadurch kann die Komplexität des Verfahrens, im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, maßgeblich reduziert werden. Das bedeutet, dass mithilfe des Verfahrens synergetisch einerseits der Aufwand für die Kalibration, insbesondere für die Kalibration eines Steuergeräts einer Verbrennungskraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeugs, reduziert und andererseits die Regelungsgenauigkeit erhöht werden können.
[0021] Unter einer SCR-Anlage kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere ein sDPF-Katalysator, ein SCR-Katalysator und/oder ein ASC-Katalysator verstanden werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite SCR-Anlage einen SCR- Katalysator und einen ASC-Katalysator umfasst, und/oder dass die zweite SCR-Anlage aus einem SCR-Katalysator und einem ASC-Katalysator gebildet ist.
[0022] Unter Gesamtbeladungsmenge kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch die Kombination und/oder Addition von mehreren Beladungsmengen von SCR-Anlagen, insbesondere von drei, vier, fünf und/oder sechs SCR-Anlagen, verstanden werden.
[0023] Die Gesamtbeladungsmenge und die Beladungsmengen können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise in Milligramm [mg] NH3 angegeben werden.
[0024] Ferner kann die SCR-Anlage und/oder können die SCR-Anlagen die Vorrichtung zur Eindosierung des Betriebsstoffs und gegebenenfalls auch den Betriebsstoff und/oder das Betriebsstoffbehältnis als solchen/solches umfassen.
[0025] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass, wenn die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der gewünschten Gesamtbeladungsmenge anhand der modellierten Beladungsmengen der ersten und der zweiten SCR-Anlage, insbesondere der modellierten Gesamtbeladungsmenge, eingestellt wird, der Regelparameter zur Dosierung des Betriebsstoffs die Abweichung zwischen der modellierten Gesamtbeladungsmenge und der gewünschten Gesamtbeladungsmenge der ersten und der zweiten SCR-Anlage ist.
[0026] Dadurch kann, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, die modellierte Gesamtbeladungsmenge als Regelparameter zur Dosierung des Betriebsstoffs verwendet werden. Das heißt, dass gegebenenfalls zuerst die Abweichung zwischen der gewünschten Gesamtbeladungsmenge und der modellierten Gesamtbeladungsmenge berechnet wird und anschließend, basierend auf der Gesamtbeladungsabweichung, die Dosierung des Betriebsstoffs eingestellt, gesteuert und/oder geregelt wird.
[0027] Für die Ermittlung der Dosiermenge kann grundsätzlich wie oben beschrieben die Abweichung zwischen Soll-Beladung und Ist-Beladung verwendet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass hierfür die Menge an NH3, die umgesetzt wird (d. h. mit NOx reagiert) und/oder die Menge an NH3, die durch Oxidation bzw. Schlupf „verschwindet“, verwendet wird. Dadurch kann auch die Dosierung des Betriebsstoffs eingestellt, gesteuert und/oder geregelt werden.
[0028] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass, wenn die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der zweiten gewünschten Beladungsmenge anhand der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage eingestellt wird, der Regelparameter für die Dosierung des Betriebsstoffs der modellierte Reduktionsmittelschlupf der ersten SCR-Anlage und/oder die Abweichung
zwischen der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage und der gewünschten Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage ist.
[0029] Dadurch kann, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, der modellierte Reduktionsmittelschlupf der ersten SCR-Anlage als Regelparameter zur Dosierung des Betriebsstoffs verwendet werden. Das heißt gegebenenfalls, dass zuerst die Abweichung zwischen der gewünschten modellierten Beladungsmenge und der vorliegenden Beladungsmenge der zweiten SCR-Anlage berechnet wird und anschließend, basierend auf der Abweichung und/oder basierend auf dem modellierten Reduktionsmittelschlupf der ersten SCR-Anlage, die Dosierung des Betriebsstoffs eingestellt, gesteuert und/oder geregelt wird.
[0030] Durch die Modellierung der ersten und der zweiten SCR-Anlage kann der modellierte Reduktionsmittelschlupf zu jedem Zeitpunkt berechnet und/oder ermittelt werden. Dadurch, dass der modellierte Reduktionsmittelschlupf als Regelparameter in der zweiten Ausführungsform dient, kann ein Durchbruch des Reduktionsmittels durch die zweite SCR-Anlage verhindert werden.
[0031] Hierbei kann, um die Zeit zwischen dem Beginn der Dosierung und dem Aufbau der Beladung der zweiten SCR-Anlage zu verringern, eine sogenannte Kaskadenregelung verwendet werden. Die Kaskadenregelung verwendet zwei kaskardierte Regler. Der erste (äußere) Regler wird dazu verwendet, die Beladung der zweiten SCR- Komponente zu regeln. Dazu wird ein Beladungssollwert vorgegeben, mit welchem ein Beladungsistwert verglichen wird. Als Stellgröße gibt dieser Regler eine gewünschte NH3-Menge stromaufwärts der zweiten SCR-Komponente aus, das heißt in Strömungsrichtung zwischen der ersten SCR-Komponente und der zweiten SCR- Komponente. Dies entspricht einem gewünschten NH3-Schlupf der ersten SCR- Komponente. Dieser gewünschte NH3-Schlupf der ersten SCR-Komponente dient als Sollwert für den zweiten (inneren) Regler. Der zweite Regler vergleicht dann den gewünschten NH3-Schlupf mit dem tatsächlichen NH3-Schlupf und gibt als Stellgröße eine NH3-Dosierung (vor der ersten SCR Komponente) aus.
[0032] Der modellierte Reduktionsmittelschlupf der ersten SCR-Anlage wird insbesondere nur in Kombination mit der Kaskadenregelung verwendet.
[0033] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der modellierte Reduktionsmittelschlupf der zweiten SCR-Anlage mit dem NOx-Messwert des zweiten NOx-Sensors verglichen wird, wodurch eine Abweichung ermittelt wird, und dass die Abweichung ein weiterer Regelparameter für die Dosierung des Betriebsstoffs ist.
[0034] Es kann vorgesehen sein, dass der modellierte Reduktionsmittelschlupf der zweiten SCRAnlage bei der Regelung der Dosierung des Betriebsstoffs, insbesondere durch eine Adaptionslogik, berücksichtigt wird. Das bedeutet, dass gegebenenfalls die Dosierung des Betriebsstoffs reduziert wird oder grundsätzlich eine Möglichkeit einer Anpassung besteht.
[0035] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen Werte, insbesondere reale Messwerte, sind, und dass die Werte, insbesondere die realen Messwerte, von mindestens einem Sensor der Verbrennungskraftmaschine und/oder von mindestens einem Sensor der Abgasnachbehandlungsanlage aufgenommen werden.
[0036] Dadurch können Werte, insbesondere reale Messwerte, bevorzugt über die Zeit aufgenommenen Werte, in die Berechnung der kinetischen Modelle eingehen bzw. berücksichtigt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass einige oder alle Werte zusätzlich oder alternativ auch modelliert sind, beispielsweise der NOx-Wert stromabwärts des Motors. Das heißt, Werte können entweder ausschließlich reale Messwerte oder ausschließlich modellierte Werte oder eine Kombination aus realen und modellierten Werten sein. Dabei kann auch ein einziger Wert aus gemessenem Wert und modeliierten Wert zusammengesetzt sein.
[0037] Die Werte können Werte von einem Steuergerät, insbesondere von einem Motorsteuergerät und/oder einem Abgasnachbehandlungssteuergerät, und/oder von Sensoren sein. Ferner können die als Eingangsgrößen dienenden Werte auch aus anderen kinetischen Modellen, wie
insbesondere aus kinetischen Modellen des Motors, erhalten werden.
[0038] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Abgasmassenstrom, die Abgastemperatur, die NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine und/oder die NOx- Konzentration nach der Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere nach einem Ammoniak-Slip-Katalysator, die Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen sind.
[0039] Dadurch können in den kinetischen Modellen der Abgasmassenstrom, die Abgastemperatur, die NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine und/oder die NOx-Konzentration nach der Abgasnachbehandlungsanlage berücksichtigt werden. Insbesondere dient der zeitliche Verlauf der Messwerte als Eingangsgröße für die kinetischen Modelle.
[0040] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass entlang der Abgasnachbehandlungsanlage zwei, insbesondere maximal zwei, NOx-Sensoren vorgesehen sind, dass der erste NOx-Sensor zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Dieseloxidationskatalysator angeordnet ist, und dass der zweite NOx-Sensor nach der zweiten und/oder der letzten SCR-Anlage, insbesondere nach einem Ammoniak-Slip-Katalysator, der Abgasnachbehandlungsanlage angeordnet ist.
[0041] Bevorzugt kann das Verfahren anhand von maximal zwei NOx-Sensoren die Beladung der SCR-Anlagen steuern und/oder regeln. Die von den NOx-Sensoren aufgenommenen Messwerte können als Eingangsgrößen für die kinetischen Modelle dienen. Dadurch können die kinetischen Modelle reale Daten berücksichtigen, wodurch die Genauigkeit erhöht und die Abweichung zwischen den modellierten Werten und den realen Werten reduziert werden können. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine zusätzlich oder alternativ zum Messen auch modelliert wird.
[0042] Der Reduktionsmittelschlupf, insbesondere der NHs-Schlupf, kann durch mindestens einen Sensor, insbesondere einen NOx-Sensor und/oder einen NHs:-Sensor, detektiert werden. Der mindestens eine Sensor kann nach der zweiten SCR-Anlage angeordnet sein. Gegebenenfalls wird der NH3-Schlupf durch einen erhöhten Messwert des NOx- Sensors detektiert, da die Konzentration von NH;s Einfluss auf einen NOx-Sensor haben kann.
[0043] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass entlang der Abgasnachbehandlungsanlage eine, insbesondere maximal eine, Dosiereinrichtung vorgesehen ist, und dass die Dosiereinrichtung zwischen dem Dieseloxidationskatalysator und der ersten SCR- Anlage vorgesehen ist.
[0044] Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher, Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
[0045] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Regelkreises gemäß der ersten Ausführungsform, und
[0046] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Regelkreises gemäß der zweiten Ausführungsform.
[0047] Wenn nicht anders angegeben, entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten: Erster NOx-Sensor 1, Verbrennungsmotor 2, Dieseloxidationskatalysator 3, erste SCR-Anlage 4, zweite SCR-Anlage 5, Dosiereinrichtung 6, Adaptionslogik 7, erstes kinetisches Modell 8, zweites kinetisches Modell 9, erste modellierte Beladungsmenge 10, zweite modellierte Beladungsmenge 11, gewünschte Gesamtbeladungsmenge 12, zweiter modellierter Reduktionsmittelschlupf 13, Dosierungsregler 14, erster NOx-Messwert 15, Abgastemperatur 16, Abgasmassenstrom 17, NO2/NOx-Verhältnis 18, zweiter NOx-Sensor 19, zweite gewünschte Beladungsmenge 20, erster modellierter Reduktionsmittelschlupf 21, Abgasnachbehandlungsanlage 22, zweiter NOx-Messwert 23, Gesamtbeladungsabweichung 24 und Beladungsabweichung 25.
[0048] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Regelkreises gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 22, welche an einen Verbrennungsmotor 2 anschließt, einen Dieseloxidationskatalysator 3, eine erste SCR-Anlage 4, eine zweite SCR-Anlage 5, einen ersten NOx-Sensor 1, eine Dosiereinrichtung 6 und einen zweiten NOx-Sensor 19. Die erste SCR-Anlage 4 umfasst
in dieser Ausführungsform einen sDPF oder ist als sSDPF ausgebildet. Die zweite SCR-Anlage 5 umfasst in dieser Ausführungsform einen SCR und einen ASC oder ist als SCR und ASC ausgebildet.
[0049] Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird ein Betriebsstoff, wie insbesondere AdBlue®, vor der ersten SCR-Anlage 4 über die Dosiereinrichtung 6 eindosiert. Der Betriebsstoff enthält ein Reduktionsmittel oder ist in ein Reduktionsmittel umsetzbar. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Reduktionsmittel Ammoniak NHs. Das Reduktionsmittel wird zumindest temporär in zumindest einer SCR-Anlage 4, 5 gespeichert.
[0050] Gemäß dieser Ausführungsform werden die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der ersten SCR-Anlage 4 in einem ersten kinetischen Modell 8 und die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der zweiten SCR-Anlage 5 in einem zweiten kinetischen Modell 9 zusätzlich zum realen Betrieb berechnet. Als Eingangsgrößen für das erste und das zweite kinetische Modell 8, 9 dienen Messwerte, wie der erste NOx-Messwert 15 des ersten NOx-Sensors 1, die Abgastemperatur 16, der Abgasmassenstrom 17 und das NO»/NOx-Verhältnis 18.
[0051] Durch die Modellierung der ersten 4 und der zweiten SCR-Anlage 5 können die maßgeblichen Reaktionen mathematisch abgebildet werden und die Beladungsmenge der jeweiligen SCR-Anlagen 4, 5 zu jeder Zeit bestimmt und/oder berechnet werden. Gemäß dieser Ausführungsform werden die beiden modellierten Beladungsmengen 10, 11 der SCR-Anlagen 4, 5 addiert und mit einer gewünschten Gesamtbeladungsmenge 12 verglichen, wodurch eine Gesamtbeladungsabweichung 24 ermittelbar ist.
[0052] Basierend auf der Gesamtbeladungsabweichung 24 zwischen der gewünschten Gesamtbeladungsmenge 12 und den derzeit vorliegenden modellierten Beladungsmengen 10, 11 der SCR-Anlagen 4, 5 wird die Betriebsstoff-Dosierung in einem Dosierungsregler 14 geregelt und/oder gesteuert. Das heißt, dass gemäß dieser Ausführungsform der Regelparameter für die Betriebsstoff-Dosierung die Gesamtbeladungsabweichung 24 ist.
[0053] Für die Ermittlung der Dosiermenge kann sowohl die Abweichung zwischen Soll und Istbeladung als auch die Menge an NH3, die umgesetzt wird (mit NOx reagiert) bzw. die Menge an NH3, die durch Oxidation bzw. Schlupf „verschwindet“ verwendet werden.
[0054] Gemäß dieser Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der zweite modellierte Reduktionsmittelschlupf 13 mit dem zweiten NOx-Messwert 23 des zweiten NOx-Sensors 19 verglichen wird. Falls eine Abweichung zwischen diesen beiden Werten 13, 23 auftritt, wird diese über eine Adaptionslogik 7 bei der Dosierung des Betriebsstoffs berücksichtigt.
[0055] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Regelkreises gemäß der Erfindung. Die Komponenten der Ausführungsform gemäß Fig. 2 können bevorzugt den Komponenten der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entsprechen.
[0056] Im Gegensatz zur Fig. 1 wird aber statt einer gewünschten Gesamtbeladungsmenge 12 nur eine zweite gewünschte Beladungsmenge 20 der zweiten SCR-Anlage 5 vorgegeben. Das heißt, dass gemäß dieser Ausführungsform die zweite modellierte Beladungsmenge 11 der zweiten SCR-Anlage 5 mit einer zweiten gewünschten Beladungsmenge 20 der zweiten SCR-Anlage 5 verglichen wird, wodurch eine Beladungsabweichung 25 ermittelbar ist. Basierend auf dieser Beladungsabweichung 25 wird die Dosierung des Betriebsstoffs durch einen Dosierungsregler 14 eingestellt.
[0057] Als Regelparameter für die Dosierung des Betriebsstoffs dient gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auch der erste modellierte Reduktionsmittelschlupf 21 der ersten SCR-Anlage 4 bzw. des ersten kinetischen Modells 8. Das heißt, dass gemäß dieser Ausführungsform der Dosierungsregler 14 die Dosierung des Betriebsstoffs basierend auf der Beladungsabweichung 25 zwischen der zweiten modellierten Beladungsmenge 11 und der zweiten gewünschten Beladungsmenge 20 der zweiten SCR-Anlage 5 und dem ersten Reduktionsmittelschlupf 21 der ersten SCR-Anlage 4 geregelt und/oder gesteuert wird.
Claims (7)
1. Verfahren zur Beladungsregelung von mindestens zwei SCR-Anlagen (4, 5) einer Abgasnachbehandlungsanlage (22) einer Verbrennungskraftmaschine,
- wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Betriebsstoff vor der ersten SCR- Anlage (4) eindosiert wird,
- wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist,
- und wobei das Reduktionsmittel zumindest temporär in zumindest einer der SCR-Anlagen (4, 5) gespeichert wird,
- wobei die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der ersten SCR- Anlage (4) zusätzlich zum realen Betrieb in einem ersten kinetischen Modell (8) berechnet werden, wobei das erste kinetische Modell (8) insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der ersten SCR- Anlage (4) entspricht,
- wobei die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der zweiten SCR- Anlage (5) zusätzlich zum realen Betrieb in einem zweiten kinetischen Modell (9) berechnet werden, wobei das zweite kinetische Modell (9) insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der zweiten SCR-Anlage (5) entspricht,
- dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite gewünschte Beladungsmenge (20) der zweiten SCR-Anlage (5) vorgegeben wird und die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der zweiten gewünschten Beladungsmenge (20) anhand der modellierten Beladungsmenge (11) der zweiten SCR-Anlage (5) eingestellt wird.
2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Regelparameter für die Dosierung des Betriebsstoffs der modellierte Reduktionsmittelschlupf (21) der ersten SCRAnlage (4) und/oder die Abweichung zwischen der modellierten Beladungsmenge (11) der zweiten SCR-Anlage (5) und der gewünschten Beladungsmenge (20) der zweiten SCR-Anlage (5) ist.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der modellierte Reduktionsmittelschlupf (13) der zweiten SCR-Anlage (5) mit dem NOx-Messwert (23) des zweiten NOx-Sensors (19) verglichen wird, wodurch eine AbweiChung ermittelt wird, - und dass die Abweichung ein weiterer Regelparameter für die Dosierung des Betriebsstoffs ist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen Werte, insbesondere reale Messwerte, sind, - und dass die Werte, insbesondere die realen Messwerte, von mindestens einem Sensor der Verbrennungskraftmaschine und/oder von mindestens einem Sensor der Abgasnachbehandlungsanlage (22) aufgenommen werden.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasmassenstrom (17), die Abgastemperatur (16), die NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine und/oder die NOx-Konzentration nach der Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere nach einem Ammoniak-Slip-Katalysator, die Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen sind.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass entlang der Abgasnachbehandlungsanlage (22) zwei, insbesondere maximal zwei, NOx-Sensoren (1, 19) vorgesehen sind,
- dass der erste NOx-Sensor (1) zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Dieseloxidationskatalysator (3) angeordnet ist,
- und dass der zweite NOx-Sensor (19) nach der zweiten und/oder der letzten SCR-Anlage (5), insbesondere nach einem Ammoniak-Slip-Katalysator, der Abgasnachbehandlungsanlage angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass entlang der Abgasnachbehandlungsanlage (22) eine, insbesondere maximal eine, Dosiereinrichtung (6) vorgesehen ist, - und dass die Dosiereinrichtung (6) zwischen dem Dieseloxidationskatalysator (3) und der ersten SCR-Anlage (4) vorgesehen ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
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| ATA50279/2018A AT521127B1 (de) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Verfahren zur Beladungsregelung von mindestens zwei SCR-Anlagen einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine |
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Publications (2)
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|---|---|
| AT521127A1 AT521127A1 (de) | 2019-10-15 |
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ID=68159820
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| ATA50279/2018A AT521127B1 (de) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Verfahren zur Beladungsregelung von mindestens zwei SCR-Anlagen einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine |
Country Status (1)
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| AT (1) | AT521127B1 (de) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011139969A1 (en) * | 2010-05-03 | 2011-11-10 | Cummins Inc. | Ammonia sensor control of an scr aftertreatment system |
| EP2947293A1 (de) * | 2014-05-22 | 2015-11-25 | MAN Truck & Bus AG | Verfahren zur kalibrierung eines steuergerätes, das einen durch reaktionskinetische gleichungen beschreibbaren technischen prozess steuert oder regelt, insbesondere zur kalibrierung eines eine abgasnachbehandlung in einem abgasstrom einer brennkraftmaschine steuernden oder regelnden steuergerätes |
| DE102017101785A1 (de) * | 2016-02-11 | 2017-08-17 | GM Global Technology Operations LLC | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors in Verbindung mit einem Abgasnachbehandlungssystem |
-
2018
- 2018-04-05 AT ATA50279/2018A patent/AT521127B1/de not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT521127A1 (de) | 2019-10-15 |
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