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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist und bei dem ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 018 221 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Der Reagenzmitteldruck wird in Abhängigkeit von einer Kenngröße auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Solldruck festgelegt. Als Kenngröße kann eine Betriebsgröße der Brennkrafmaschine und/oder eine Kenngröße des Abgases der Brennkraftmaschine herangezogen werden. Der vorgegebene Reagenzmittel-Solldruck wird im Rahmen einer Regelung geregelt, bei welcher der Reagenzmittel-Istdruck von einem Reagenzmittel-Drucksensor erfasst wird. Dem Reagenzmittel kann Druckluft zugemischt werden. Der Druckluftdruck kann ebenfalls in Abhängigkeit von einer Kenngröße im Rahmen einer Regelung auf einen vorgegebenen Druckluftdruck-Sollwert geregelt werden, wobei der Druckluft-Istdruck von einem Druckluft-Drucksensor erfasst wird. Ein Defekt wenigstens eines der Drucksensoren kann zu einer verminderten Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators führen mit der Folge, dass ungereinigtes Abgas in die Umgebung gelangen kann.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 044 506 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Die Druckluft wird über ein Rückschlagventil geführt, das einen Öffnungsdruck aufweist. Vorgesehen ist eine Diagnose des Druckluftdrucks, die zu einem Startzeitpunkt mit dem Schließen eines Druckluftregelventils beginnt. Wenigstens zu einem zweiten Zeitpunkt wird überprüft, ob der Druckluftdruck mindestens einem unteren Schwellenwert entspricht, der wenigstens näherungsweise dem zum Umgebungsluftdruck addierten Öffnungsdruck des Rückschlagventils entspricht. Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist.
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In der Offenlegungsschrift
DE 101 59 849 A1 sind ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Als Reagenzmittel ist Kraftstoff vorgesehen, der als Reduktionsmittel insbesondere für den NO2-Anteil im Abgas wirkt.
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In der Offenlegungsschrift
DE 101 27 834 A1 ist eine Vorgehensweise zur Dosierung eines Reduktionsmittels zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, bei dem der Druck des Reduktionsmittels zwischen einem Dosierventil und einem Rückschlagventil gemessen und zur Druckregelung des Reduktionsmittels verwendet wird.
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In der Offenlegungsschrift
DE 199 47 198 A1 ist eine der aus der bereits genannten Offenlegungsschrift
DE 101 27 834 A1 entsprechende Vorrichtung beschrieben, bei der die Dosierung des Reduktionsmittels mit Unterstützung von Druckluft erfolgt, wobei der Druck der Druckluft mit einem Drucksensor erfasst und zur Druckregelung der Druckluft verwendet wird.
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Die Offenlegungsschrift
DE 101 54 421 A1 beschreibt eine Vorgehensweise zur Verminderung von Stickoxiden eines Abgases, bei welchem eine Harnstoff-Wasser-Lösung einem Reaktor zugeführt und durch thermische, katalytische oder enzymatische Behandlung zu einem Ammoniak und Kohlendioxid umfassenden Zersetzungsprodukt umgesetzt wird und zumindest der Ammoniak dem Abgas zugegeben wird, wobei die Harnstoff-Wasser-Lösung einen Stoff zur Wärmeübertragung und Gefrierpunkt-Erniedrigung umfasst. Die Harnstoff-Wasserlösung, die den Stoff zur Wärmeübertragung und Gefrierpunkt-Erniedrigung enthält, wird unter Druck in einen Reaktor gepumpt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist und bei dem ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine hohe Sicherheit gewährleisten.
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Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, sieht vor, dass ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird. Das Reagenzmittel wird auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck gebracht. In Strömungsrichtung des Reagenzmittels sind zunächst ein schaltbares Reagenzmittel-Sicherheitsventil, dann ein kontinuierliches Reagenzmittel-Dosierventil und danach ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil angeordnet. Erfasst wird der Reagenzmitteldruck im Reagenzmittelpfad, der zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil liegt. Der erfasste Reagenzmitteldruck wird in wenigstens einem vorgegebenen Zustand des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und/oder des Reagenzmittel-Dosierventils mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen und bei einer Schwellenüberschreitung ein Fehlersignal bereitgestellt.
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Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erhöht durch die Diagnose des Reagenzmitteldrucks in erheblichem Maße die Sicherheit beim Betreiben der Brennkraftmaschine, insbesondere dann, wenn das Reagenzmittel leicht entzündlich ist, wie beispielsweise Kraftstoff. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann ein Leck im Reagenzmittelpfad entdeckt werden. Weiterhin ist eine Überprüfung der im Reagenzmittelpfad angeordneten Ventile möglich, die im Fehlerfall klemmen können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob bei geschlossenem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und geschlossenem Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck oberhalb des Abgasdrucks und unterhalb des Öffnungsdrucks des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils liegt. Damit kann ein Leck zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ermittelt werden.
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Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob nach einem anschließenden Öffnen des Reagenzmittel-Dosierventils der Reagenzmitteldruck weiterhin oberhalb des Abgasdrucks und unterhalb des Öffnungsdrucks des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils liegt. Damit kann überprüft werden, ob das Reagenzmittel-Sicherheitsventil in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand klemmt.
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Eine nochmals weiter gehende Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob nach einem anschließenden Öffnen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und einem Schließen des Reagenzmittel-Dosierventils der Reagenzmitteldruck weiterhin oberhalb des Abgasdrucks und unterhalb des Öffnungsdrucks des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils liegt. Damit kann überprüft werden, ob das Reagenzmittel-Dosierventil in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand klemmt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob, ausgehend von einem Zustand, bei dem das Reagenzmittel-Sicherheitsventil geöffnet und das Reagenzmittel-Dosierventil geschlossen ist, anschließend das Reagenzmittel-Sicherheitsventil geschlossen und danach das Reagenzmittel-Dosierventil geöffnet wird, der Reagenzmitteldruck ansteigt. Damit kann überprüft werden, ob das Reagenzmittel-Sicherheitsventil und/oder das Reagenzmittel-Dosierventil im geschlossen Zustand klemmen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob bei gleichzeitig geöffnetem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck oberhalb des Öffnungsdrucks des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils und unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks liegt. Damit kann überprüft werden, ob das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil im geschlossenen Zustand oder im zumindest teilweise geöffneten Zustand klemmt.
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Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob nach einem anschließenden Schließen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und einem gleichzeitigen oder anschließenden Schließen des Reagenzmittel-Dosierventils der Reagenzmitteldruck oberhalb des Abgasdrucks und unterhalb des Öffnungsdrucks des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils liegt. Insbesondere kann überprüft werden, ob der Reagenzmittel-Druckabfall einen vorgegebenen Druckgradienten oder Differenzenquotienten nicht überschreitet. Damit kann überprüft werden, ob das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil im zumindest teilweise geöffneten Zustand klemmt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine betrifft zunächst ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens hergerichtet ist.
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Das Steuergerät enthält insbesondere eine Diagnosesteuerung, eine Schwellenwert-Vorgabe sowie einen Vergleicher, um den Reagenzmitteldruck mit wenigstens einem Schwellenwert vergleichen zu können.
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Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in dem die Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft,
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und 2a–2c zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit.
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1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine Ansaugluft-Erfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 ein Abgas-Drucksensor 14, ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung 15 angeordnet sind. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 enthält eine erste und zweite Abgasbehandlungseinrichtung 16, 17.
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Die Ansaugluft-Erfassung 12 gibt an ein Steuergerät 20 ein Luftsignal msL, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n und der Abgas-Drucksensor 14 ein Abgas-Drucksignal pabg ab.
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Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal mK zur Verfügung.
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In einem Reagenzmittelpfad 22 wird ein Reagenzmittel von einer Reagenzmittelpumpe 23 auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck pQRea gebracht. Die Reagenzmittelpumpe 23 wird von einem Reagenzmittelpumpen-Ansteuersignal 24 angesteuert, das eine im Steuergerät 20 angeordnete Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 bereitstellt.
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Das Reagenzmittel gelangt an ein Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV, das von der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 mit einem Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 geschaltet wird. Anschließend gelangt das Reagenzmittel zu einem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV, das von der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 mit einem Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 kontinuierlich betätigt wird.
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Stromabwärts nach dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV ist ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV vorgesehen.
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Zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV ist ein Reagenzmittel-Drucksensor 30 angeordnet, der den Reagenzmitteldruck pRea einem Vergleicher 31 zur Verfügung stellt.
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Dem Vergleicher 31 ist eine Schwellenwert-Vorgabe 32 zugeordnet, die von einer Diagnosesteuerung 33 mit einem Schwellenwert-Vorgabesignal 34 angesteuert wird. Als Schwellenwerte stehen der Umgebungs-Luftdruck pU, der Abgasdruck pabg, der Öffnungsdruck dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV, der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea sowie ein Druckgradient dpRea/dt zur Verfügung.
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Die Diagnosesteuerung 33 gibt an die Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 ein Diagnosesignal 35 ab. Der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 wird ein Dosiersignal 36 zur Verfügung gestellt.
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Die Steuerung 20 enthält ein Modell 40 zur Ermittlung eines berechneten Abgasdrucks pabgm in Abhängigkeit von der Drehzahl n, dem Kraftstoffsignal mK sowie der Abgastemperatur Tabg.
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2a zeigt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 in Abhängigkeit von der Zeit t. Zwischen einem ersten und dritten Zeitpunkt t1, t3, zwischen einem vierten und sechsten Zeitpunkt t4, t6 sowie nach einem siebten Zeitpunkt t7 ist das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geschlossen. Zwischen dem dritten und vierten Zeitpunkt t3, t4 sowie zwischen dem sechsten und siebten Zeitpunkt t6, t7 ist das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geöffnet.
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2b zeigt in vereinfachter Darstellung das Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 in Abhängigkeit von der Zeit t. Zwischen dem ersten und einem zweiten Zeitpunkt t1, t2, zwischen dem dritten und einem fünften Zeitpunkt t3, t5 und nach einem achten Zeitpunkt t8 ist das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen. Zwischen dem zweiten und dritten Zeitpunkt t2, t3 und zwischen dem fünften und achten Zeitpunkt t5, t8 ist das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geöffnet. Die Vereinfachung besteht darin, dass das Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 nur als Schaltsignal eingetragen ist. Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV kann jedoch, gegebenenfalls im zeitlichen Mittel, auf einen kontinuierlich vorgebbaren Durchfluss eingestellt werden. Vorzugsweise ist ein getakteter Betrieb vorgesehen, bei dem das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV in schneller zeitlicher Folge vollständig ein- und ausgeschaltet wird.
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2c zeigt den Reagenzmitteldruck pRea in Abhängigkeit von der Zeit t. Eingetragen sind der Umgebungs-Luftdruck pU, der Abgasdruck pabg, der Öffnungsdruck dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV sowie der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea. Der Reagenzmitteldruck pRea liegt bis zum fünften Zeitpunkt t5 unterhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV. Zum fünften Zeitpunkt t5 liegt ein Startdruck 50 vor, der bis zum sechsten Zeitpunkt t6 auf einen Enddruck 51 angestiegen ist. Zwischen dem fünften und sechsten Zeitpunkt t5, t6 liegt ein erster oder zweiter Verlauf 52, 53 des Reagenzmitteldrucks pRea vor. Zum sechsten Zeitpunkt t6 steigt der Reagenzmitteldruck pRea auf einen Wert unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea an. Zum siebten Zeitpunkt t7 beginnt ein Druckabfall 54, der zum achten Zeitpunkt t8 unterhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV endet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet folgendermaßen:
Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 enthält unerwünschte Bestandteile wie beispielsweise Stickoxide und Ruß. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 hat die Aufgabe, die unerwünschten Bestandteile soweit wie möglich zu vermindern. Bei der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16, die Teil der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist, handelt es sich beispielsweise um einen Oxidations-Katalysator, der oxidierbare Abgasbestandteile soweit wie möglich oxidiert. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 vorgesehen sein, die ebenfalls Teil der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist. Bei der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 handelt es sich beispielsweise um ein Partikelfilter und/oder einen Katalysator, vorzugsweise einen NOx-Speicherkatalysator oder einen SCR-Katalysator.
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Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 kann eine Mindesttemperatur benötigen, die zur Erfüllung der Abgas-Reinigungsfunktion überschritten sein muss. Beispielsweise verläuft eine Reaktion an einer katalytisch wirkenden Oberfläche innerhalb eines bestimmten Temperaturfensters optimal ab. Weiterhin kann eine Mindesttemperatur erforderlich sein, um eine Regeneration insbesondere der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 durchführen zu können. Beispielsweise benötigt ein Partikelfilter zum Starten des Partikel-Abbrands eine Starttemperatur, die zwischen 450–650°C liegen kann. Ein NOx-Speicherkatalysator benötigt eine erhöhte Temperatur während der Regeneration. Insbesondere zur Regeneration von einer Schwefelvergiftung werden stark erhöhte Temperaturen bis 800°C benötigt.
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Zur Temperaturerhöhung des Abgases kann das Reagenzmittel in den Abgasbereich 13 eingebracht werden, das auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche exotherm reagiert. Das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV kann beispielsweise stromaufwärts vor der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16 angeordnet sein, die beispielsweise als Oxidations-Katalysator ausgestaltet ist. Alternativ kann das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV stromabwärts nach der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16 angeordnet sein, um das Reagenzmittel nur der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 zur Verfügung zu stellen.
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Insbesondere kann die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 ein Reagenzmittel zur Unterstützung und/oder zur Durchführung der Abgas-Reinigungsfunktion benötigen. Beispielsweise benötigt ein NOx-Speicherkatalysator ein sauerstoffarmes Abgas zur Durchführung der Regeneration.
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Bei dem Reagenzmittel handelt es sich insbesondere um Kraftstoff, sodass ein separates Mitführen eines Reagenzmittels in einem Kraftfahrzeug entfallen kann. Aufgrund der leichten Entzündbarkeit von Kraftstoff und insbesondere Kraftstoffdampf sind erhöhte Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
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Der Reagenzmittelpfad 22 sieht deshalb das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV vor, das vom Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 entweder vollständig geöffnet oder geschlossen wird. Die Durchflussrate des Reagenzmittels kann mit dem stromabwärts angeordneten Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV mittels des Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignals 27 eingestellt werden. Vorzugsweise wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV kontinuierlich verstellt, wobei vorzugsweise ein getakteter Betrieb vorgesehen wird, bei dem das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV in schneller zeitlicher Folge geöffnet und geschlossen wird.
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Das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV ist aus Sicherheitsgründen vorzugsweise als Rückschlagventil realisiert, das den Öffnungsdruck dpReaIV aufweist, der vom Reagenzmitteldruck zu überwinden ist. Prinzipiell könnte das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV unmittelbar im Abgasbereich 13 angeordnet sein. Aufgrund der im Abgasbereich 13 möglichen hohen Temperaturen kann es erforderlich sein, das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV vom Abgasbereich 13 getrennt anzuordnen und die Einbringung des Reagenzmittels mit dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV durchzuführen, welches kostengünstig mit einer hohen Temperaturbeständigkeit hergestellt werden kann.
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Der Reagenzmittel-Drucksensor 30 erfasst den Reagenzmitteldruck pRea im Reagenzmittelpfad 22 zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV. Eine Bewertung des vom Reagenzmittel-Drucksensor 30 bereitgestellten Reagenzmitteldrucks pRea hinsichtlich des Absolutwerts und/oder der Änderungen ermöglicht zunächst eine Überprüfung, ob die Verbindung zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV defekt ist. Ein Leck in dieser Verbindung ist mit einer erhöhten Betriebsgefahr verbunden, da sich entflammbares Reagenzmittel, beispielsweise Kraftstoff, im Abgasbereich 13 leicht entzünden kann.
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Die Diagnose des Reagenzmitteldrucks pRea erfolgt im Vergleicher 31 durch Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellenwert, der ein Absolutdruck oder eine Druckänderung oder ein Druckgradient sein kann. Durch eine Ansteuerung des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV mit dem Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 und/oder des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV mit dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 kann eine gezielte Diagnose durchgeführt werden. Die Diagnose erstreckt sich auch auf die ordnungsgemäße Funktion sowohl des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV als auch des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV als auch des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV. Weiterhin kann der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea überprüft werden.
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Während des normalen Betriebs der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 wird die Dosierung mit dem Dosiersignal 36 vorgenommen, das der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 zugeführt wird. Der normale Dosierbetrieb kann mit dem Diagnosesignal 35 unterbrochen werden, das die Diagnosesteuerung 33 bereitstellt. Mit dem Diagnosesignal 35 kann beispielsweise das Reagenzmittelpumpen-Ansteuersignal 24, das Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 und/oder das Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 beeinflusst werden.
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Gemäß den 2a–2c wird zum ersten Zeitpunkt t1 zunächst davon ausgegangen, dass keine Dosierung des Reagenzmittels erfolgt, wobei sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen ist. Bis zum zweiten Zeitpunkt t2 muss der Reagenzmitteldruck pRea zwischen dem Abgasdruck pabg und dem Öffnungsdruck dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV liegen. Der Öffnungsdruck dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV ist auf den Abgasdruck pabg zu beziehen, der selbst auf den Umgebungs-Luftdruck pU zu beziehen ist. Die Bezüge werden im Vergleicher 32 vor dem Vergleich mit dem Reagenzmitteldruck pRea hergestellt.
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Der Abgasdruck pabg liegt während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 oberhalb des Umgebungs-Luftdrucks pU, der beispielsweise von einem nicht näher gezeigten Drucksensor gemessen wird. Der Abgasdruck pabg kann beispielsweise vom Drucksensor 14 gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise für Diagnosezwecke, kann der Abgasdruck pabg mit dem Modell 40 berechnet werden. Der berechnete Abgasdruck pabgm kann in einfacher Näherung aus der Drehzahl n und dem Kraftstoffsignal mK ermittelt werden. Gegebenenfalls wird die Abgastemperatur Tabg berücksichtigt. Der Abgasdruck pabg liegt bei beispielsweise maximal 500 mbar. Er wird hauptsächlich durch den Gegendruck der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 bestimmt. Sofern die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 als Partikelfilter realisiert ist, steigt der Gegendruck mit zunehmendem Beladungszustand.
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Zunächst wird davon ausgegangen, dass sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen sind. Der Öffnungsdruck dpReaIV liegt beispielsweise zwischen 2 und 4 bar. Der Vergleicher 31 vergleicht den Reagenzmitteldruck pRea mit dem Öffnungsdruck dpReaIV, dem Abgasdruck pabg und dem Umgebungs-Luftdruck pU. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise dem Umgebungs-Luftdruck pU entspricht, hat die Verbindung zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV ein Leck. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea oberhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV liegt, klemmt das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV.
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Zum zweiten Zeitpunkt t2 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geöffnet. Das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV bleibt geschlossen. Der Reagenzmitteldruck pRea muss weiterhin unterhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV und oberhalb des Abgasdrucks pabg liegen. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea über den Öffnungsdruck dpReaIV ansteigt, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im geöffneten Zustand.
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Ab dem dritten Zeitpunkt t3 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen und das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geöffnet. Der Reagenzmitteldruck pRea darf sich daraufhin nicht ändern. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea über den Öffnungsdruck dpReaIV ansteigt, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV im geöffneten Zustand.
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Nach dem vierten Zeitpunkt t4 werden sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen. Der Reagenzmitteldruck pRea darf sich dann weiterhin nicht ändern. Inzwischen liegt der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea durch das Öffnen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV am Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV an. Ein Druckanstieg des Reagenzmitteldrucks pRea ab dem vierten Zeitpunkt t4 würde bedeuten, dass das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV ab dem vierten Zeitpunkt t4 im geöffneten Zustand klemmt.
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Ab dem fünften Zeitpunkt t5 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geöffnet, während gleichzeitig das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV weiterhin geschlossen bleibt. Aufgrund des am Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV liegenden Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea muss ab dem fünften Zeitpunkt t5 ein Druckanstieg auftreten, der mit dem Startdruck 50 beginnt und mit dem Enddruck 51 endet. Der Vergleicher 31 muss überprüfen, ob der Enddruck 51 oberhalb des Startdrucks 50 liegt. Der Vergleich kann dadurch erfolgen, dass in der Schwellenwert-Vorgabe 32 der zu Beginn des fünften Zeitpunkts t5 vorliegende Startdruck 50 gespeichert und mit dem zum sechsten Zeitpunkt t6 vorliegenden Enddruck 51 verglichen wird. Der Verlauf des Reagenzmitteldrucks pRea kann gemäß dem ersten oder zweiten Druckverlauf 52, 53 erfolgen. Sofern der Reagenzmitteldruck pRea dem ersten Druckverlauf 52 entspricht, erreicht der stromabwärts nach dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV herrschende Druck aus, den Öffnungsdruck dpReaIV zumindest kurzzeitig zu überwinden, während dies beim zweiten Signalverlauf 53 nicht der Fall ist.
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Zum sechsten Zeitpunkt t6 werden sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV gleichzeitig geöffnet. Der Reagenzmitteldruck pRea muss oberhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV und unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea liegen. Dieser Zustand entspricht dem normalen Dosierbetrieb. Wenn sich der Reagenzmitteldruck pRea nicht ändert, klemmt entweder das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV oder das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV im geschlossenen Zustand. Es können auch beide Ventile ReaCV, ReaDV im geschlossenen Zustand klemmen.
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Zum siebten Zeitpunkt t7 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geschlossen. Daraufhin muss der Druckabfall 54 auftreten. Der im Vergleicher 31 mit dem vorgegebenen Druckgradienten dpRea/dt verglichen wird. Der Druckgradient dpRea/dt kann beispielsweise als Differenzenquotient angenähert werden. Der Vergleich erfolgt zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder in einem vorgegebenen Zeitintervall innerhalb des zwischen dem siebten und achten Zeitpunkt t7, t8 liegenden Zeitintervalls.
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Das zeitlich versetzte Schließen des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV gegenüber dem Schließen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV zum achten Zeitpunkt t8 ist vorgesehen, damit das Volumen zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV und dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV nicht vorzeitig zum siebten Zeitpunkt t7 abgesperrt wird. Nach dem achten Zeitpunkt t8 kann weiterhin überprüft werden, ob der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV liegt. Bei einem zu schnellen Druckabfall 54 klemmt das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV im geöffneten Zustand.
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Sofern der Vergleicher 31 wenigstens eine Schwellenüberschreitung feststellt, wird das Fehlersignal F bereitgestellt, das in einen Fehlerspeicher hinterlegt werden und/oder zur Anzeige gebracht werden kann.
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Eine Plausibilisierung des vom Reagenzmittel-Drucksensor 30 bereitgestellten Reagenzmitteldrucks pRea kann beispielsweise mit dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea, dem Abgasdruck pabg und/oder dem Umgebungs-Luftdruck pU erfolgen.
