AT522617A2 - Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine sowie Abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine sowie Abgasnachbehandlungssystem Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems (1) eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor (2), wobei das Abgasnachbehandlungssystem (1) zumindest eine SCR-Einheit (3) umfasst, wobei in den Abgasstrom ein insbesondere harnstoffhaltiges Nachbehandlungsfluid eindosiert wird, welches in der SCR-Einheit (3) mit dem Abgasstrom reagiert, wobei eine eindosierte Menge an Nachbehandlungsfluid zumindest von einer Beladungsmenge der SCR-Einheit (3) abhängig ist, wobei die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der SCR-Einheit (3) zusätzlich zum realen Betrieb in einem kinetischen Modell berechnet werden, wobei in den kinetischen Modellen für die Regelung des Abgasnachbehandlungssystems (1) eine N2O-Konzentration stromabwärts der SCREinheit (3) verwendet wird.

Description

Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine sowie
Abgasnachbehandlungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor, wobei das Abgasnachbehandlungssystem zumindest eine SCR-Einheit umfasst, wobei in den Abgasstrom ein insbesondere harnstoffhaltiges Nachbehandlungsfluid eindosiert wird, welches in der SCR-Einheit mit dem Abgasstrom reagiert, wobei eine eindosierte Menge an Nachbehandlungsfluid zumindest von einer Beladungsmenge der SCREinheit abhängig ist, wobei die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der SCR-
Einheit zusätzlich zum realen Betrieb in einem kinetischen Modell berechnet werden.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Regelung von SCRSystemen bekannt. Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen der gewünschte Wirkungsgrad des Gesamtsystems nur über den Beladungsgrad des ersten SCRKatalysators geregelt wird. Hierbei sind meist mehrere Regelkreise notwendig, um die gesetzlichen Vorgaben, beispielsweise bezüglich der NOx-Emissionen oder des Reduktionsmittelschlupfs, erfüllen zu können. Diese Betrachtung zweier SCR-Einheiten als ein Gesamtsystem, wobei bei einem entsprechenden Verfahren immer nur eine mittlere Beladung geregelt wird, weist zudem eine recht hohe Fehlerquote auf, da die Beladung einer zweiten, stromabwärtigen SCR-Einheit nicht mit ausreichender
Genauigkeit bestimmt werden kann.
Darüber hinaus reichen aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren oftmals nicht aus, um alle gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen, insbesondere dann, wenn mehrere SCR-Einheiten unterschiedliche Beschichtungen aufweisen. Zudem werden bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht alle entstehenden
Emissionen berücksichtigt.
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 von SCR-Einheiten einfach und zuverlässig geregelt werden
können, wobei unterschiedliche auftretende Emissionen berücksichtigt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art in den kinetischen Modellen für die Regelung des Abgasnachbehandlungssystems eine N2O-Konzentration stromabwärts der SCR-
Einheit verwendet wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere von Vorteil, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Füllstandsregelung der zumindest einen SCREinheit auch eine N2O-Formation berücksichtigt wird. Für die Berechnung eines Beladungssollwertes der SCR-Einheit wird die Nz2O-Konzentration stromabwärts der SCR-Einheit verwendet. N2O ist ein Treibhausgas, welches in einer Abgasnachbehandlungsanlage zum Beispiel bei einer Oxidation von NHzsz in bzw. über SCR-Einheiten und ASC-Katalysatoren entsteht. Es kann sein, dass in zukünftigen Emissionsgesetzten auch Treibhausgase mitumfasst sind bzw. durch diese reguliert sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diesen Anforderungen Rechnung getragen, weil die N2O-Formation bei der Füllstandsregelung aktiv berücksichtigt wird. Darüber hinaus können auch noch weitere Treibhausgase bei der Füllstandsregelung berücksichtigt werden. Die N2O-Formation bzw. dieser Wert fließt in die kinetischen Modelle ein; die N2O-Konzentration wird für die Regelung einer NH3-Beladungsmenge der kinetischen Modelle verwendet. In weiterer Folge ist es günstig, wenn dadurch eine gewünschte Beladungsmenge oder ein Sollbeladungsmenge der SCR-Einheit und/oder
ein aktueller Massenstrom adaptiert wird.
Weiter ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, dass bei einer Regelung
der NOx-Emissionen die N2O-Formation berücksichtigt wird.
Die N2O-Konzentration wird insbesondere über Simulationen oder einen virtuellen
Sensor bestimmt. Besonders bevorzugt wird dieser Wert berechnet.
Es ist günstigerweise vorgesehen, dass die N2O-Konzentration und zumindest ein NOx Wert miteinander kombiniert werden. Zur Bestimmung eines NOx-Wertes ist zumindest ein virtueller oder realer NOx-Sensor vorgesehen. Ein Verwenden des N20-Wertes ermöglicht, auf NOx-Rohemissionen zu reagieren, da eine Bildung von NOxRohemissionen von einer N2O Konzentration abhängig ist und umgekehrt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es also möglich, die Nz2O-Konzentration durch eine
Absenkung der NOx-Rohemissionen zu reduzieren. Sind die N2O-Emissionen zu hoch,
können alternativ auch die NOx-Rohemissionen reduziert werden. Dadurch sinkt die N2O-Konzentration ebenso ab. N2O ist somit eine aktive Regelgröße für einerseits den NH3-Füllstand der SCR-Einheit bzw. der SCR-Einheiten und andererseits auch eine Regelgröße zur Reduktion der NOx-Emission, insbesondere der NOx-Engine Out
Emissionen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Abgasnachbehandlungssystem zwei oder mehr SCR-Einheiten umfasst. Dabei kann eine N2O-Konzentration stromabwärts jeder SCRverwendet werden oder nur einzelne davon oder Werte können kombiniert werden. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auf ein Abgasnachbehandlungssystem mit mehreren SCR-Einheiten entsprechen anwendbar
ist.
Es können zwei SCR-Einheiten vorgesehen sein, wobei zwischen einer ersten SCR-
Einheit und einer zweiten SCR-Einheit eine NH3-Konzentration bestimmt wird.
Es kann für die Ermittlung der Dosiermenge die Menge an NH, die umgesetzt wird (d. h. mit NOx reagiert) und/oder die Menge an NHe, die durch Oxidation bzw. Schlupf „verschwindet“, verwendet werden. Dadurch kann auch die Dosierung des
Betriebsstoffs eingestellt, gesteuert und/oder geregelt werden.
Im Rahmen der Erfindung ist die zweite SCR-Einheit insbesondere unmittelbar stromabwärts der ersten SCR-Einheit angeordnet. Bevorzugt weisen diese eine
unterschiedliche Beschichtung auf, beispielsweise Eisen-Zeolith und Kupfer-Zeolith.
Zur Bestimmung einer NH3s-Menge oder eines NHs-Konzentrationers zwischen den SCR-Einheiten ist zwischen den SCR-Einheiten insbesondere ein virtueller Sensor vorgesehen. D. h. eine NH:-Konzentration wird an dieser Stelle simuliert. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass ein physischer Sensor zwischen den SCREinheiten angeordnet ist. Sind mehr als zwei SCR-Einheiten vorgesehen, sind NHsSensoren (virtuelle und/oder physische) wie oben beschrieben angeordnet. Im Rahmen der Erfindung werden die Bezeichnungen NH:-Menge und NHs-Konzentration
gleichwertig verwendet.
Unter einem Nachbehandlungsfluid wird im Rahmen der Erfindung ein flüssiges oder
gasförmiges oder festes Fluid verstanden. Als gasförmiges Fluid wird beispielsweise
Amminex® verwendet. Das Nachbehandlungsfluid kann auch teilweise flüssig und/oder teilweise gasförmig und/oder teilweises fest sein. Insbesondere ist dieser harnstoffhaltig. Besonders bevorzugt wir immer eine vorgegebene Menge an Ammoniak eindosiert. Erfindungsgemäß ist es günstig, wenn im Regelbetrieb, insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb, ein zur selektiven katalytischen Reduktion geeigneter Betriebsstoff, wie insbesondere ein harnstoffhaltiges Nachbehandlungsfluid, eine Harnstofflösung oder AdBlue®, vor den SCR-Einheiten eindosiert wird. Der Betriebsstoff kann ein Reduktionsmittel, wie insbesondere Ammoniak (NHs), enthalten oder in ein Reduktionsmittel, wie insbesondere NHs, umsetzbar sein. Bevorzugt wird als Betriebsstoff ein harnstoffhaltiges Gemisch, insbesondere eine Harnstoff-WasserLösung, wie beispielsweise AdBlue®, verwendet, wobei der Betriebsstoff gegebenenfalls durch nachfolgend dargestellte Reaktionen in das Reduktionsmittel,
insbesondere NH3, umgewandelt wird: Thermolyse: (NH2)2CO 3 NH3 + HNCO Hydrolyse: HNCO + H2O0 > NHs + CO2
In einem ersten Schritt kann bei der Thermolyse-Reaktion der Harnstoff (NH2)2CO in Ammoniak NHz3 und Isocyansäure HNCO umgewandelt werden. In einem zweiten Schritt kann bei der Hydrolyse-Reaktion die Isocyansäure HNCO mit Wasser H20O in
Ammoniak NHz3 und Kohlendioxid CO2 umgewandelt werden.
Das Reduktionsmittel, insbesondere NHs, ist gegebenenfalls zumindest temporär in zumindest einer SCR-Einheit speicherbar und/oder gespeichert. Gegebenenfalls lagert sich der Ammoniak an den aktiven Zentren der SCR-Einheit an. Das zumindest temporär gespeicherte Reduktionsmittel, insbesondere der Ammoniak NHes, kann anschließend Stickoxide NOx, wie insbesondere Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO2, reduzieren.
Die Dosierung des Betriebsstoffs kann über eine Dosiereinrichtung, wie insbesondere
über einen Injektor oder über eine Einspritzdüse, erfolgen.
Unter einer SCR-Einheit kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere ein sSDPF-Katalysator, ein SCR-Katalysator und/oder ein ASC-Katalysator verstanden
werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die SCR-Einheit einen SCR-
Katalysator und einen ASC-Katalysator umfasst, und/oder dass die SCR-Einheit aus einem SCR-Katalysator und einem ASC-Katalysator gebildet ist. Es können auch mehrere SCR-Einheiten vorhanden sein, beispielsweise auch zwei SCR-Einheiten mit unterschiedlicher Beschichtung, welche bevorzugt unmittelbar aufeinander folgen. Ferner kann die SCR-Einheit und/oder können die SCR-Einheiten die Vorrichtung zur Eindosierung des Betriebsstoffs und gegebenenfalls auch den Betriebsstoff und/oder das Betriebsstoffbehältnis als solchen/solches umfassen. Die SCR-Einheit kann
gegebenenfalls auch einen NHs-Sensor umfassen.
Die Verbrennungskraftmaschine ist im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Diesel-Verbrennungskraftmaschine, wenngleich auch eine Otto-
Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein kann.
Es kann vorgesehen sein, dass eine gewünschte, insbesondere vorab definierte, Gesamtbeladungsmenge der SCR-Einheit oder aller SCR-Einheiten vorgegeben wird. Unter Gesamtbeladungsmenge kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Kombination der Beladungsmenge der bzw. aller SCR-Einheiten verstanden werden. Das heißt, dass gegebenenfalls die modellierte Beladungsmenge von allen im Abgasnachbehandlungssystem vorgesehenen SCR-Einheiten gemeinsam, insbesondere als eine modellierte Gesamtbeladungsmenge, betrachtet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die modellierte Beladungsmenge aller SCREinheiten addiert werden, um die modellierte Gesamtbeladungsmenge ermitteln zu können. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Beladung jeder einzelnen SCR-
Einheit einzeln und/oder unabhängig voneinander betrachtet und bestimmt wird.
Zur Einstellung der Dosierung des Betriebsstoffs kann die gewünschte Gesamtbeladungsmenge mit der modellierten Gesamtbeladungsmenge verglichen
werden, wodurch Abweichungen ermittelt werden können.
Damit die gewünschte Gesamtbeladungsmenge erreicht werden kann, kann 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-Einheiten die Betriebsstoff-Dosierung
geregelt und/oder gesteuert wird. Zur Berechnung der modellierten
Gesamtbeladungsmenge fließt auch die Formation von einem N2O-Wert ein.
Sind zwei SCR-Einheiten vorhanden, wobei eine zweite SCR-Einheit stromabwärts einer ersten SCR-Einheit angeordnet ist, kann es darüber hinaus günstig sein, wenn zusätzlich eine gewünschte, insbesondere vorab definierte, Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit vorgegeben wird. Damit die gewünschte Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit erreicht werden kann, kann die Dosierung des Betriebsstoffs zur Erreichung der gewünschten Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit anhand der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit eingestellt werden. Das heißt, dass gegebenenfalls die Dosierung des Betriebsstoffs anhand der Abweichung zwischen der gewünschten Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit und der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit geregelt und/oder gesteuert wird. Insbesondere werden beide SCR-Einheiten modelliert und die Gesamtbeladungsmenge und die Beladung der zweiten SCR-Eineit werden geregelt und/oder eingestellt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur die Beladung der
zweiten SCR-Einheit geregelt und/oder eingestellt wird.
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 NHs, 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.
Es ist zweckmäßig, wenn die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der SCR-
Einheit zusätzlich zum realen Betrieb in einem kinetischen Modell berechnet werden,
wobei das kinetische Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der SCR-Einheit entspricht und wobei eine gewünschte Beladungsmenge der SCR-Einheit vorgegeben wird. Ist eine zweite SCR-Einheit vorgesehen, werden die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der zweiten SCREinheit 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-Einheit entspricht, und wobei eine gewünschte Gesamtbeladungsmenge der ersten SCR-Einheit und der zweiten SCR-Einheit und gegebenenfalls eine gewünschte Beladungsmenge der zweiten SCREinheit vorgegeben werden. Durch die kinetischen Modelle können die Beladungsmengen der SCR-Einheiten modelliert und/oder berechnet werden. Dadurch kann die, insbesondere modellierte, Beladungsmenge jeder einzelnen SCR-Einheit zu jedem Zeitpunkt insbesondere unabhängig von jeder anderen SCR-Einheit berechnet und/oder ermittelt werden. Es ist möglich, dass entweder nur eine Gesamtbeladungsmenge vorgegeben, berechnet und eingestellt wird, oder dass zusätzlich auch noch die Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit vorgegeben, berechnet und eingestellt wird. Es wird auch eine N2O-Formation aktiv in den Modellen berücksichtig. Wird im Rahmen der Erfindung von einer zweiten SCR-Einheit gesprochen, wird darunter bevorzugt eine zweite SCR-Einheit verstanden, welche insbesondere unmittelbar stromabwärts der SCR-Einheit angeordnet ist und bevorzugt eine andere Beschichtung als die SCR-Einheit aufweist. Die SCR-Einheit und die zweite SCR-Einheit bilden somit ein SCR-System, wobei stromabwärts der zweiten SCR-
Einheit ein ASC vorgesehen sein kann.
Dabei wird bevorzugt die Dosierung des Betriebsstoffes zur Erreichung der gewünschten Beladungsmenge anhand der modellierten Beladungsmenge der SCREinheit eingestellt und die Dosierung des Betriebsstoffes zur Erreichung der zweiten gewünschten Beladungsmenge anhand der modellierten Beladungsmenge der zweiten SCR-Einheit eingestellt und die Dosierung des Betriebsstoffes zur Erreichung der gewünschten Gesamtbeladungsmenge anhand der modellierten Beladungsmenge der
ersten und der zweiten SCR-Einheit eingestellt.
Vorteilhaft ist es, wenn als Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen
Reaktionen in den kinetischen Modellen ein Abgasmassenstrom, eine
Abgastemperatur, eine NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine und/oder eine NOx-Konzentration nach der Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere nach einem Ammoniak-Slip-Katalysator, eine NO2-Konzetration, eine NH3-Konzentration, eine N2O-Konzentration und eine Außentemperatur verwendet werden. Dadurch können in den kinetischen Modellen der Abgasmassenstrom, die Abgastemperatur, die NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine und/oder die NOx-Konzentration nach der Abgasnachbehandlungsanlage und eine NH3-Konzentration berücksichtigt werden. Wichtig ist, dass dabei auch eine N2OKonzentration berücksichtigt wird und als Regelgröße in den kinetischen Modellen verwendet wird. N2O wird insbesondere stromabwärts der SCR-Einheit, besonders bevorzugt auch stromabwärts eines ASC durch einen virtuellen Sensor bereitgestellt. Insbesondere dient der zeitliche Verlauf der Messwerte als Eingangsgröße für die kinetischen Modelle. Insbesondere ist eine Wechselwirkung zwischen einer N2OKonzentration und NOx-Werten wichtig, da dadurch jeweils auf entsprechende Emissionen reagiert werden kann. Durch die Verwendung dieser Werte können
Emissionen gering gehalten werden.
Folglich ist es möglich, die N2O-Konzentration durch eine Absenkung der NOxRohemissionen zu reduzieren. Sind die N2O-Emissionen zu hoch, können alternativ auch die NOx-Rohemissionen reduziert werden. Dadurch sinken die N2O-Emissionen ebenso ab. N20O ist somit als aktive Regelgröße für einerseits den NH3-Füllstand der SCR-Einheit(en) zu sehen, und andererseits auch dafür da, die NOx Engine Out
Emissionen zu reduzieren (weiterer Engine Mode).
Vorteilhaft ist es, wenn die Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen reale und/oder simulierte Messwerte sind, wobei die Werte von mindestens einem realen und/oder virtuellen Sensor der Abgasnachbehandlungsanlage aufgenommen werden. Als realer Sensor wird im Rahmen der Erfindung ein physischer Sensor verstanden; als virtueller Sensor werden ein oder mehrere simulierte Werte verstanden. 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 und insbesondere der
NH3-Wert. 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 modellierten Wert zusammengesetzt sein. Wenngleich der N2O-Wert bevorzugt ein modellierter Messwert ist, kann auch ein N2O-Sensor vorgesehen sein, welcher zum Beispiel stromabwärts des ASC angeordnet ist, wobei der ASC stromabwärts der
zweiten SCR-Einheit angeordnet ist.
Zweckmäßig ist es, wenn das insbesondere harnstoffhaltige Nachbehandlungsfluid über zumindest eine Einspritzvorrichtung in den Abgasstrom eindosiert wird, wobei die Einspritzvorrichtung stromaufwärts der SCR-Einheit angeordnet ist. Es kann weiter günstig sein, wenn in der Abgasnachbehandlungsanlage eine weitere Einspritzvorrichtung, stromaufwärts der ersten Einspritzvorrichtung und stromaufwärts
einer motornahen SCR-Einheit, vorgesehen ist.
Es ist von Vorteil, wenn die Einspritzvorrichtung über eine Regelungseinheit gesteuert wird, wobei über die Regelungseinheit eine einzudosierende Menge an Nachbehandlungsfluid derart vorgegeben wird, dass eine gewünschte Beladungsmenge der SCR-Einheit erreicht wird. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass über die Regeleinrichtung eine gewünschte Beladungsmenge aller SCR-Einheit sowie eine
Gesamtbeladungsmenge erreicht wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen sind nachfolgenden Ausführungsbeispiel
beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abgasnachbehandlungssystems zur
Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems 1. Das Abgasnachbehandlungssystem 1, weiches an eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor 2 ausgebildet ist, anschließt, umfasst einen ersten optionalen Dieseloxidationskatalysator 8, eine erste SCR-Einheit 3, eine zweite SCR-Einheit 4, einen NH3:-Sensor 6, eine Einspritzvorrichtung 5, eine weitere Einspritzvorrichtung 9, eine SCR-ASC-Einrichtung
10, einen zweiten Dieseloxidationskatalysator 12, mehrere Temperatursensoren 13,
einen Drucksensor 16, mehrere NOx-Sensoren 14, einen ASC 15 und ein Gehäuse 7 für die SCR-Einheiten 3, 4 und den ASC 15. Die SCR-Einheiten 3, 4 und der ASC 15 bilden ein SCR-System 17. Die Katalysatoren 8,10,13 sowie die Einspritzvorrichtung 9 sind als optional anzusehen. Die Erfindung umfasst somit auch ein klassisches DOCDPF-SCR-ASC 11, 12, 3, 4, 7 System.
Die erste SCR-Einheit 3 und die zweite SCR-Einheit 4 weisen unterschiedliche Beschichtungen auf, wobei diese in einem gemeinsamen Gehäuse 7 angeordnet sind. Besonders bevorzugt bilden diese also eine gemeinsame Einrichtung, wobei beide Einheiten unterschiedliche beschichtet sind. Zu Beschichtung kann beispielsweise eine erste Seite der SCR-Einrichtung (erste SCR-Einheit 3) in eine erste Lösung und eine zweite Seite der SCR-Einrichtung (zweite SCR-Einheit 4) in eine zweite Lösung eingetaucht werden. Im gemeinsamen Gehäuse 7 der beiden SCR-Einheiten 3, 4 ist stromabwärts der zweiten SCR-Einheit 4 ein ASC 15 angeordnet. Diese drei
Katalysatoren bilden also ein SCR-System 17.
Der NHs-Sensor 6 ist ein virtueller oder realer Sensor ist und bestimmt eine NHsKonzentration stromabwärts der ersten SCR-Einheit 3 und stromaufwärts der zweiten SCR-Einheit 4 bzw. gibt diese dem kinetischen Modell vor. Daneben wird auch ein N2OWert vorgegeben. Hierfür ist zusätzlich zum NOx-Sensor 14 und zum Temperatursensor 13 stromabwärts des ASC 15 ein virtueller N2O-Sensor vorgesehen
(in Fig. 1 nicht gezeigt).
im bestimmungsgemäßen Betrieb wird ein Betriebsstoff, wie Insbesondere AdBlue®, vor der ersten SCR-Einheit 3 über die Einspritzvorrichtung 5 eindosiert. Der Betriebsstoff enthält ein Reduktionsmittel oder ist in ein Reduktionsmittel umsetzbar. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Reduktionsmittel Ammoniak (NHa). Das Reduktionsmittel wird zumindest temporär In zumindest einer SCR-Einheiten 3, 4
gespeichert.
Für die Ermittlung der Dosiermenge wird die Menge an NHe, die umgesetzt wird (mit NOx reagiert) bzw. die Menge an NHs, die durch Oxidation bzw. Schlupf „verschwindet“
verwendet.

Claims (8)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems (1) eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor (2), wobei das Abgasnachbehandlungssystem (1) zumindest eine SCR-Einheit (3) umfasst, wobei in den Abgasstrom ein insbesondere harnstoffhaltiges Nachbehandlungsfluid eindosiert wird, welches in der SCR-Einheit (3) mit dem Abgasstrom reagiert, wobei eine eindosierte Menge an Nachbehandlungsfluid zumindest von einer Beladungsmenge der SCR-Einheit (3) abhängig ist, wobei die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der SCR-Einheit (3) zusätzlich zum realen Betrieb in einem kinetischen Modell berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in den kinetischen Modellen für die Regelung des Abgasnachbehandlungssystems (1) eine N2O-
Konzentration stromabwärts der SCR-Einheit (3) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei SCR-Einheiten (3, 4) vorgesehen sind, wobei zwischen einer ersten SCR-Einheit (3) und einer zweiten
SCR-Einheit (4) eine NHs-Konzentration bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wobei eine eindosierte Menge an Nachbehandlungsfluid von einer Gesamtbeladungsmenge der SCR-Einheiten (3, 4) und gegebenenfalls von einer Beladungsmenge der zweiten SCREinheit (4) abhängig ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der SCR-Einheit (3) zusätzlich zum realen Betrieb in einem kinetischen Modell berechnet werden, wobei das kinetische Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der SCREinheit (3) entspricht und wobei eine gewünschte eine gewünschte Beladungsmenge
der SCR-Einheit (3) vorgegeben werden.
5. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen ein Abgasmassenstrom, eine Abgastemperatur, eine NOx-Konzentration nach der Verbrennungskraftmaschine und/oder eine NOx-Konzentration nach der
Abgasnachbehandlungsanlage (1), insbesondere nach einem Ammoniak-Slip-
Katalysator (15), eine NO2-Konzentration, bevorzugt eine NHs-Konzentration, eine N2O-
Konzentration und eine Außentemperatur verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgrößen für die Berechnung der maßgeblichen Reaktionen in den kinetischen Modellen reale und/oder simulierte Messwerte sind, wobei die Werte von mindestens einem realen und/oder virtuellen Sensor (6, 13, 14) der Abgasnachbehandlungsanlage (1)
aufgenommen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das insbesondere harnstoffhaltige Nachbehandlungsfluid über zumindest eine Einspritzvorrichtung (5) in den Abgasstrom eindosiert wird, wobei die
Einspritzvorrichtung (5) stromaufwärts der SCR-Einheit (3) angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Einspritzvorrichtung (5) über eine Regelungseinheit gesteuert wird, wobei über die Regelungseinheit eine einzudosierende Menge an Nachbehandlungsfluid derart vorgegeben wird, dass eine gewünschte Beladungsmenge der SCR-Einheit (3) erreicht
wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010025382A1 (de) * 2009-06-29 2011-03-17 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren zum Überwachen von Ammoniakspeicherung in einem Abgasnachbehandlungssystem
DE102013203580A1 (de) * 2013-03-01 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
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
EP3111072A1 (de) * 2014-02-28 2017-01-04 Scania CV AB Vorrichtung und verfahren zur verdichtung der anzahl der stickoxide in abgasen eines verbrennungsmotors

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