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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels
in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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In
der
DE 199 03 439
A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich ein
SCR-Katalysator (Selective-Catalytic-Reduction) angeordnet
ist, der die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxide
mit einem Reagenzmittel zu Stickstoff reduziert. Die Dosierung des
Reagenzmittels erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der
Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der Drehzahl und der eingespritzten Kraftstoffmenge.
Weiterhin erfolgt die Dosierung vorzugsweise in Abhängigkeit
von Abgas-Kenngrößen, wie
beispielsweise der Abgastemperatur oder der Betriebstemperatur des
SCR-Katalysators.
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Als
Reagenzmittel ist beispielsweise das Reduktionsmittel Ammoniak vorgesehen,
das aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung
gewonnen werden kann. Die Dosierung des Reagenzmittels oder von
Ausgangsstoffen des Reagenzmittels muss sorgfältig festgelegt werden. Eine
zu geringe Dosierung hat zur Folge, dass Stickoxide im SCR-Katalysator
nicht mehr vollständig
reduziert werden können.
Eine zu hohe Dosierung führt
zu einem Reagenzmittelschlupf, der einerseits zu ei nem unnötig hohen
Reagenzmittelverbrauch und andererseits, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit
des Reagenzmittels, zu einer unangenehmen Geruchsbelästigung
führen kann.
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In
der
DE 101 39 142
A1 ist ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine
beschrieben, bei dem zur Verringerung der NOx-Emissionen ebenfalls
ein SCR-Katalysator eingesetzt ist. Das Ammoniak wird in einem stromaufwärts vor
dem SCR-Katalysator angeordneten Hydrolyse-Katalysator aus einer
Harnstoff-Wasser-Lösung
gewonnen, der den in der Harnstoff-Wasser-Lösung enthaltenen Harnstoff
mit Wasser zu Ammoniak und Kohlendioxid umsetzt. Zum Sicherstellen
einer exakten Dosierung ist vorgesehen, die Konzentration der Harnstoff-Wasser-Lösung zu
ermitteln. Die Harnstoff-Wasser-Lösung wird
mit einer Pumpe auf einen vorgegebenen Druck gebracht. Ein Dosierventil
legt einen vorgegebenen Durchfluss fest.
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Die
Festlegung des Soll-Durchflusses bzw. der Dosiermenge kann gemäß der
EP 1 024 254 A2 ausgehend
von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine,
beispielsweise der Kraftstoff-Einspritzmenge und/oder der Drehzahl
und gegebenenfalls wenigstens einer Kenngröße des Abgases, beispielsweise
der Abgastemperatur, erfolgen.
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In
der
DE 10 2004
031 624 A1 (nicht vorveröffentlicht) ist ein Verfahren
zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendeten
SCR-Katalysators beschrieben, bei dem eine Steuerung oder Regelung
des Reagenzmittel-Füllstands
im SCR-Katalysator auf einen vorgegebenen Speichersollwert vorgesehen
ist. Die gezielte Vorgabe des Speichersollwerts stellt einerseits sicher,
dass in instationären
Zuständen
der Brennkraftmaschine eine ausreichende Reagenzmittelmenge zur
möglichst
vollständigen
Beseitigung der NOx-Rohemissionen
der Brennkraftmaschine zur Verfügung
steht und dass andererseits ein Reagenzmittelschlupf minimiert oder
ganz vermieden wird.
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Der
Reagenzmittel-Füllstand
des SCR-Katalysators wird anhand eines Katalysatormodells ermittelt,
das den in den SCR-Katalysator einströmenden NOx-Massenstrom, den
den SCR-Katalysator
verlassenden NOx-Massenstrom, die Katalysatortemperatur sowie gegebenenfalls
den Reagenzmittelschlupf berücksichtigt.
Der maximal mögliche
Reagenzmittel-Füllstand
des SCR-Katalysators hängt
insbesondere von der Betriebstemperatur des SCR-Katalysators ab,
welcher bei geringen Betriebstemperaturen am höchsten ist und mit zunehmender
Betriebstemperatur zu kleineren Werten abfällt. Der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators
hängt von
der ka talytischen Aktivität
ab, die bei geringen Betriebstemperaturen gering ist, mit steigender
Betriebstemperatur ein Maximum durchläuft und mit weiter zunehmender Betriebstemperatur
wieder absinkt.
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In
der
DE 100 65 125
A1 ist gemäß einem Teilaspekt
die Berechnung eines Maßes
für die
Abgastemperatur auf der Grundlage der Drehzahl der Brennkraftmaschine
und eines in einem Luft-Ansaugbereich der Brennkraftmaschine erfassten
Luftsignals beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen
eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine
und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens anzugeben, die eine möglichst exakte Dosierung eines
Reagenzmittels ermöglichen.
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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 Verfahren
zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer
Brennkraftmaschine, bei welchem das unter einem Reagenzmitteldruck
stehende Reagenzmittel von einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung
dosiert wird, wobei die Dosierung des Reagenzmittels in Abhängigkeit
von einem Reagenzmittelsignal vorgebbar ist, sieht vor, dass die
Druckdifferenz zwischen dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck
ermittelt wird und dass das Reagenzmittelsignal in Abhängigkeit
von der Druckdifferenz beeinflusst wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
ermöglicht
die Einbeziehung der während
der Dosierung vorliegenden Druckverhältnisse im Abgasbereich, die
durch die Beeinflussung des Reagenzmittelsignals in Abhängigkeit
von der Druckdifferenz zwischen dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck
berücksichtigt
werden können.
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Die
Beeinflussung des Reagenzmittelsignals entspricht einem Eingriff
oder einer Korrektur einer Kennlinie der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung,
welche den Zusammenhang zwischen dem Reagenzmittelsignal und der
Dosiermenge des Reagenzmittels herstellt.
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Damit
kann die Dosiermenge mit der ermittelten Druckdifferenz variiert
werden. Der Eingriff in die Dosierung über das Reagenzmittelsignal
ermöglicht
eine schnellere Reaktion auf eine gegebenenfalls auftretende Änderung
der Druckdifferenz gegenüber
beispielsweise einem Eingriff in die Festlegung des Reagenzmitteldrucks.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
ermöglicht
eine exakte Dosierung des Reagenzmittels, sodass eine unwirtschaftliche Überdosierung
und eine Unterdosierung, verbunden mit einer mangelhaften Reinigung
des Abgases, vermieden werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen.
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Eine
Ausgestaltung sieht die Beeinflussung des Reagenzmittelsignals in
Abhängigkeit
von der Druckdifferenz derart vor, dass die dosierte Reagenzmittelmenge
wenigstens näherungsweise
unabhängig
von der Druckdifferenz wird. Diese Maßnahme stellt sicher, dass
die tatsächlich
dosierte Reagenzmittelmenge mit der vorgegebenen Reagenzmittelmenge übereinstimmt.
Fehldosierungen können
vermieden werden. Neben einem minimalen Reagenzmittelverbrauch wird
ein optimales Reinigungsergebnis erzielt.
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Eine
Ausgestaltung sieht eine Messung des Reagenzmitteldrucks vor. Anstelle
einer Messung kann der Abgasdruck auch in Abhängigkeit von wenigstens einer
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
berechnet werden. Der Abgasdruck kann weiterhin in Abhängigkeit
von einem Gegendruck berechnet werden, der stromaufwärts vor
einer stromabwärts
nach dem Reagenzmittel-Einbringbereich angeordneten Abgasbehandlungsvorrichtung
auftritt. Vorzugsweise wird der an der Abgasbehandlungsvorrichtung
auftretende Differenzdruck erfasst. Eine andere Ausgestaltung sieht
einen Differenzdrucksensor vor, der die Druckdifferenz zwischen
dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck erfasst.
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Eine
andere Maßnahme
sieht vor, dass das Reagenzmittelsignal in Abhängigkeit von wenigstens einer
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine und/oder
in Abhängigkeit
von wenigstens einer Kenngröße des Abgases
beeinflusst wird. Damit kann die zu dosierende Reagenzmittelmenge
in Abhängigkeit
von zur Verfügung
stehenden Größen festgelegt
werden. Als Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
können
beispielsweise die Drehzahl, ein im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine
auftretender Luftstrom und/oder die Last der Brennkraftmaschine
berücksichtigt
werden. Als Kenngröße des Abgases
ist insbesondere die Abgastemperatur geeignet, die sowohl die katalytische
Wirkung eines im Abgasbereich der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators,
dem das Reagenzmittel zur Konvertierung einer unerwünschten
Abgaskomponente zur Verfügung
gestellt wird, als auch gegebenenfalls das Reagenzmittel-Speichervermögen beeinflusst.
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Das
Reagenzmittelsignal kann aus einem Reagenzmittel-Grundsignal bereitgestellt
werden, das mit einem aus der Druckdifferenz gewonnenen Korrektursignal
korrigiert wird.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Reagenzmittelsignal ein Schaltsignal
ist, mit welchem die Reagenzmittel-Dosiervorrichtung getaktet angesteuert
wird, wobei die Impulsdauer und/oder die Impulswiederhol-Periodendauer
des Schaltsignals variiert werden. Das Schaltsignal legt beispielsweise
einen mittleren Öffnungsquerschnitt
eines Ventils fest. Das Schaltsignal kann gegenüber einem Analogsignal mit einfachen
schaltungstechnischen Mitteln und insbesondere mit einer geringeren
Verlustleistung bereitgestellt werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer
Brennkraftmaschine sieht ein zur Durchführung des Verfahrens speziell
hergerichtetes Steuergerät vor.
Insbesondere kann das Steuergerät
einen Impulsbreiten-Modulator
enthalten, der das als Schaltsignal ausgestaltete Reagenzmittelsignal
bereitstellt.
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Eine
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, dass stromabwärts
nach dem Reagenzmittel-Einbringbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung
angeordnet ist.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung enthält vorzugsweise
wenigstens einen Katalysator, beispielsweise einen SCR-Katalysator,
der das Reagenzmittel zur Konvertierung wenigstens einer unerwünschten
Abgaskomponente benötigt.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung enthält alternativ
oder zusätzlich
wenigstens ein Partikelfilter. Das Reagenzmittel kann in diesem
Fall vorgesehen sein, um eine erforderliche Temperaturerhöhung bereitstellen
zu können,
die zum Einleiten eines Regenerationsvor gangs des Partikelfilters
benötigt
wird.
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Eine
andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht einen
Reagenzmittel-Drucksensor zur Erfassung des Reagenzmitteldrucks
und gegebenenfalls einen Abgas-Drucksensor oder einen Abgas-Differenzdrucksensor
zur Erfassung des Abgasdrucks vor.
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Der
Abgas-Differenzdrucksensor misst den an der Abgasbehandlungsvorrichtung
auftretenden Differenzdruck, der insbesondere einen Einfluss auf den
stromaufwärts
vor der Abgasbehandlungsvorrichtung auftretenden Abgasdruck hat,
wenn die Abgasbehandlungsvorrichtung ein Partikelfilter enthält.
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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,
und ein Blockschaltbild eines Steuergeräts.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine
Lufterfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 eine
Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14, ein Abgas-Temperatursensor 15,
ein Abgas-Drucksensor 16 sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung 17 angeordnet
sind.
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Stromabwärts nach
der Brennkraftmaschine 10 treten ein Abgasstrom ms_abg
sowie NOx-Rohemissionen
ms_NOx auf. Im Abgasbereich 13, insbesondere in einem Reagenzmittel-Einbringbereich 18, treten
ein Abgasdruck p_abg sowie eine Abgastemperatur te_abg auf.
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Die
Lufterfassung 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal
ms_L, die Brennkraftmaschine 10 ein Drehzahlsignal n, der
Abgas-Temperatursensor 15 ein Abgastemperatur-Messsignal te_abg_mess
und der Abgas-Drucksensor 16 ein Abgasdruck-Messsignal
p_abg_mess zur Verfügung.
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Das
Steuergerät 20 enthält eine
Signal-Ermittlung 29, welcher ein Drehmoment-Sollwert Md_Soll,
das Luftsignal ms_L sowie das Drehzahlsignal n zur Verfügung gestellt
werden und welche das Kraftstoffsignal m_K, einen berechneten Abgasdruck p_abg_mod
und eine berechnete Abgastemperatur te_abg_mod bereitstellt.
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Das
Steuergerät 20 stellt
einer der Brennkraftmaschine 10 zugeordneten Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 das
Kraftstoffsignal m_K sowie der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 ein
Reagenzmittelsignal S_Rea zur Verfügung. Der vor der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 auftretende
Druck des Reagenzmittels erfasst ein Reagenzmittel-Drucksensor 22,
der einen Reagenzmitteldruck p_Rea dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
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Das
Steuergerät 20 enthält eine
NOx-Rohemissions-Ermittlung 30, der das Drehzahlsignal
n, das Kraftstoffsignal m_K und das Luftsignal ms_L zur Verfügung gestellt
werden und welche die berechneten NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod bereitstellt.
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Die
berechneten NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod werden einem Kennlinienglied 31 zur Verfügung gestellt,
welches ein Reagenzmittel-Grundsignal GS_Rea bereitstellt, das einer
Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur Verfügung gestellt
wird.
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Die
Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 stellt ein korrigiertes
Reagenzmittelsignal S_Rea_korr bereit, das einem Impulsbreitenmodulator 33 zur
Verfügung
gestellt wird, welcher das Reagenzmittelsignal S_Rea bereitstellt.
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Das
Reagenzmittelsignal S_Rea ist ein impulsbreitenmoduliertes Schaltsignal,
das den logischen Pegel 0 oder 1 aufweist, wobei eine Impulsdauer
tiD und eine Impulswiederhol-Periodendauer tiP
variabel festgelegt werden.
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Eine
Differenz-Ermittlung 34 ermittelt eine Druckdifferenz dp
zwischen dem Reagenzmitteldruck p_Rea und dem Abgasdruck p_abg und
stellt die Druckdifferenz dp einer Korrektur-Ermittlung 35 zur Verfügung, die
ein erstes Korrektursignal K1 ermittelt und der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur
Verfügung
stellt. Die Abgastemperatur te_abg wird einer Abgastemperatur-Korrekturermittlung 36 zur
Verfügung
gestellt, die ein zweites Korrektursignal K2 ermittelt und ebenfalls
der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur Verfügung stellt.
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Erfindungsgemäß wird folgendermaßen vorgegangen:
Die
im Steuergerät 20 angeordnete
Signal-Ermittlung 29 ermittelt das Kraftstoffsignal m_K
zumindest aus dem Drehmoment-Sollwert Md_Soll, der beispielsweise
von der Fahrpedalstellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals abgeleitet
ist, das in einem ebenfalls nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug
angeordnet ist, in welchem die Brennkraftmaschine 10 als
Antriebsmotor vorgesehen ist. Vorzugsweise wird zusätzlich das
Luftsignal ms_L berücksichtigt.
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Gegebenenfalls
kann das Drehzahlsignal n Eingang finden, das beispielsweise ein
Maß für die Drehzahl
der Brennkraftmaschine 10 und/oder ein Maß für einen
Drehwinkel einer in der Brennkraftmaschine 10 angeordneten
Welle ist.
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Das
von der Signal-Ermittlung 29 bereitgestellte Kraftstoffsignal
m_K legt einen Zeitpunkt und eine Kraftstoffmenge des den einzelnen
Zylindern der Brennkraftmaschine 10 zuzuführenden
Kraftstoffs fest.
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Der
in der Brennkraftmaschine 10 verbrannte Kraftstoff führt zum
Abgasstrom ms_abg, der in Abhängigkeit
vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 die unerwünschten
mehr oder weniger hohen NOx-Rohemissionen ms_NOx enthalten kann.
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Zur
möglichst
weitgehenden Beseitigung der NOx-Rohemissionen ms_NOx ist die Abgasbehandlungsvorrichtung 17 vorgesehen,
die beispielsweise wenigstens einen Katalysator und/oder ein Partikelfilter
enthält.
Vorgesehen sein kann beispielsweise ein SCR-Katalysator oder ein
NOx-Speicherkatalysator. Im Folgenden wird insbesondere auf einen
SCR-Katalysator Bezug genommen, welcher die Reduktionsreaktion der
NOx-Emissionen ms_NOx mit einem Reagenzmittel unterstützt, das
entweder in den Abgasbereich 13 mit der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 eindosiert
oder gegebenenfalls innermotorisch bereitgestellt wird.
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Anstelle
des Reagenzmittels kann ein Ausgangsstoff vorgesehen sein. Im Fall
des Reagenzmittels Ammoniak kann anstelle des Ammoniaks als Ausgangsstoff
beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung oder
beispielsweise Ammoniumcarbamat vorgesehen sein. Die Dosierung wird
mit dem Reagenzmittelsignal S_Rea festgelegt, das im gezeigten Ausführungsbeispiel
der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 zur Verfügung gestellt
wird.
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Nach
dem Start des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Reagenzmittel-Grundsignal GS_Rea in Abhängigkeit von den berechneten NOx-Rohemissionen
ms_NOx_mod festgelegt. Das Kennlinienglied 31 enthält einen
funktionalen Zusammenhang zwischen den berechneten NOx-Rohemissionen
ms_NOx_mod und einem Öffnungsquerschnitt
eines in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 enthaltenen
Dosierventils. Der Zusammenhang entspricht der Ventilkennlinie.
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Sofern
keine Korrektursignale K1, K2 vorliegen, gibt die Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 das Reagenzmittel-Grundsignal
GS_Rea unverändert
als korrigiertes Reagenzmittelsignal S_Rea_korr an den Impulsbreitenmodulator 33 weiter,
der das Reagenzmittelsignal S_Rea als impulsbreitenmoduliertes Schaltsignal
mit der Impulsdauer tiD und der Impulswiederhol-Periodendauer tiP festlegt und der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 zur
Verfügung
stellt.
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Das
Tastverhältnis
des impulsbreitenmodulierten Reagenzmittelsignals S_Rea gibt einen
Mittelwert vor, der dem Öffnungsquerschnitt
des in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 enthaltenen
Ventils entspricht. Anstelle eines Ventils kann in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 ein
anderes Bauteil enthalten sein, das zumindest im zeitlichen Mittel eine
Reagenzmittel-Dosierung
vornimmt, die vom Reagenzmittelsignal S_Rea abhängt.
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Bei
der Ermittlung der NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod in der NOx-Rohemissions-Ermittlung 30 werden
zumindest das Luftsignal ms_L und ein Maß für die Last der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt.
Als Maß für die Last
wird im gezeigten Ausführungsbeispiel
das Kraftstoffsignal m_K herangezogen. Als Maß für die Last ist auch der Drehmoment-Sollwert
Md_Soll geeignet. Zusätzlich
berücksichtigt
werden kann das Drehzahlsignal n.
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Die
Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 dosiert eine Reagenzmittelmenge
in den Abgasbereich 13, die einerseits vom Reagenzmittelsignal
S_Rea und andererseits vom Reagenzmitteldruck p_Rea abhängt, welchen
der Reagenzmittel-Drucksensor 22 erfasst und dem Steuergerät 20 zur
Verfügung stellt.
Der Reagenzmitteldruck p_Rea liegt beispielsweise bei 4 bar.
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Der
im Abgasbereich 13 auftretende Abgasdruck p_abg hängt von
den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 10 ab. Im
Leerlauf der Brennkraftmaschine 10 kann ein Abgasdruck
p_abg erwartet werden, der beispielsweise zwischen 10 und 50 mbar
liegt. Bei hoher Last der Brennkraftmaschine 10 kann der
Abgasdruck p_abg bei einer Saug-Brennkraftmaschine 10 beispiels weise
zwischen 50 und 400 mbar liegen, während der Abgasdruck p_abg
bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine 10 bis zu 800 mbar betragen
kann. Hierbei handelt es sich um Mittelwerte, wobei ein Spitzendruck
bis zu 2 bar kurzzeitig auftreten kann.
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Gegebenenfalls
tritt an der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 eine Druckdifferenz
auf, die ebenfalls zu berücksichtigen
ist. Eine solche Druckdifferenz tritt insbesondere auf, wenn die
Abgasbehandlungsvorrichtung 17 ein Partikelfilter enthält. Die Druckdifferenz
wird vorzugsweise mit einem nicht näher gezeigten Differenzdrucksensor
oder Absolutdrucksensor ermittelt.
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Obwohl
der Abgasdruck p_abg, zumindest im zeitlichen Mittel, erheblich
geringer als der Reagenzmitteldruck p_Rea ist, wurden in Versuchsreihen Abweichungen
zwischen einer Soll-Dosierung
und einer Ist-Dosierung des Reagenzmittels festgestellt. Die Druckdifferenz
dp dürfte
einen nicht vernachlässigbaren
Einfluss auf den Durchsatz des Reagenzmittels in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 haben.
Weiterhin dürfte
die Druckdifferenz dp die Zerstäubung
des Reagenzmittels im Reagenzmittel-Einbringbereich 18 beeinflussen,
wobei sich insbesondere die Größe der eingesprühten Tröpfchen ändern dürfte. Die
Zerstäubung
bzw. die Tröpfchengröße hat einen
Einfluss auf die Umsetzung beispielsweise einer Harnstoff-Wasser-Lösung in
das effektiv als Reagenzmittel wirkende Ammoniak und/oder einen
Einfluss auf die Einlagerung oder Konvertierung innerhalb des in
der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 gegebenenfalls enthaltenen SCR-Katalysators.
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Erfindungsgemäß ist deshalb
vorgesehen, dass die Druckdifferenz dp zwischen dem Reagenzmitteldruck
p_Rea und dem Abgasdruck p_abg ermittelt wird und dass das Reagenzmittelsignal
S_Rea in Abhängigkeit
von der Druckdifferenz dp beeinflusst wird.
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Zweckmäßigerweise
ist der erfasste Abgasdruck p_abg, p_abg_mess wenigstens näherungsweise
ein Maß für den im
Reagenzmittel-Einbringbereich 18 herrschenden Abgasdruck
p_abg.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann eine separate Ermittlung des Reagenzmitteldrucks
p_Rea und des Abgasdrucks p_abg zur Ermittlung der Druckdifferenz
dp vorgesehen sein.
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Der
Abgasdruck p_abg kann beispielsweise mit dem im Abgasbereich 13 angeordneten
Drucksensor 16 gemessen werden, der das Drucksignal p_abg_mess
ermittelt und dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann der Abgasdruck p_abg berechnet werden. Die Signal-Ermittlung 29 kann
den berechneten Abgasdruck p_abg_mod beispielsweise aus der Last
der Brennkraftmaschine 10 und dem Luftsignal ms_L ermitteln. Der
Drehmoment-Sollwert Md_Soll oder das Kraftstoffsignal m_K können als
Maß für die Last
der Brennkraftmaschine 10 herangezogen werden.
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Eine
andere Möglichkeit
der Berechnung des Abgasdrucks p_abg geht vom Abgasstrom ms_abg aus,
der ebenfalls berechnet werden kann. Die Berechnung des Abgasstroms
ms_abg greift hauptsächlich
auf das Luftsignal ms_L zurück,
wobei gegebenenfalls wieder die Last der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt
wird, die beispielsweise durch den Drehmoment-Sollwert Md_Soll oder
das Kraftstoffsignal m_K widergespiegelt wird.
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Gegebenenfalls
kann der an der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 auftretende
Differenzdruck berücksichtigt
werden, der beispielsweise mit dem nicht näher gezeigten Differenzdrucksensor
gemessen werden kann. In Abhängigkeit
vom Bezugsdruck kann der Luftdruck der Umgebungsluft berücksichtigt werden.
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Sofern
der Abgasstrom ms_abg auf der Grundlage eines Abgas-Massenstroms
ermittelt wird, kann die Abgastemperatur te_abg berücksichtigt werden,
um den Abgasdruck p_abg zu ermitteln.
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Die
Abgastemperatur te_abg kann beispielsweise mit dem im Abgasbereich 13 angeordneten Temperatursensor 15 gemessen
werden, der das Abgas-Temperatursignal te_abg_mess dem Steuergerät 20 zur
Verfügung
stellt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Signalermittlung 29 die berechnete Abgastemperatur te_abg_mod
bereitstellen, die ebenfalls auf der Grundlage insbesondere des
Luftsignals ms_L und der Last der Brennkraftmaschine 10 ermittelt
werden kann, wobei die Last der Brennkraftmaschine 10 wieder
beispielsweise durch den Drehmoment-Sollwert Md_Soll oder das Kraftstoffsignal
m_K repräsentiert werden
kann.
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Die
Differenz-Ermittlung 34 bildet die Differenz zwischen dem
Reagenzmitteldruck p_Rea und dem Abgasdruck p_abg und stellt als
Ergebnis die Druckdifferenz dp bereit, welche der Korrektur-Ermittlung 35 zur
Verfügung
gestellt wird.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung kann die Druckdifferenz dp mit einem Differenzdrucksensor
unmittelbar gemessen werden. In diesem Fall sind der Abgas-Drucksensor 16 und
der Reagenzmittel-Drucksensor 22 konstruktiv zu einem Differenzdrucksensor 16, 22 vereinigt.
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Die
Korrektur-Ermittlung 35 enthält beispielsweise eine Kennlinie
oder eine Tabelle, wobei der funktionale Zusammenhang zwischen der
Druckdifferenz dp und dem daraus resultierenden ersten Korrekturwert
K1 experimentell oder anhand von Berechnungen gefunden werden kann.
Die Berechnung kann auf der Grundlage des Satzes von Bernoulli erfolgen,
wobei die erste Strömung
der Reagenzmittelstrom beim Verlassen der Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 14 und
die zweite Strömung
der Abgasstrom ms_abg ist. Bei der Berechnung der erforderlichen
Druckkorrektur für
den Reagenzmitteldruck p_Rea kann von einem inkompressiblen Reagenzmittel,
von Reibungsfreiheit und von quasistationären Strömungsverhältnissen ausgegangen werden.
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Das
erste Korrektursignal K1 beeinflusst das Reagenzmittel-Grundsignal
GS_Rea in der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32, sodass
als Ergebnis das korrigierte Reagenzmittelsignal S_Rea_korr bereitgestellt
wird.
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Gemäß einer
Weiterbildung ist die Abgastemperatur-Korrekturermittlung 36 vorgesehen,
welche das zweite Korrektursignal K2 in Abhängigkeit zumindest von der
Abgastemperatur te_abg ermittelt und der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur
Verfügung
stellt.
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Die
Abgastemperatur te_abg kann zumindest näherungsweise als ein Maß für die Temperatur der
Abgasbehandlungsvorrichtung 17 bzw. eines in der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 enthaltenen SCR-Katalysators
angesehen werden.
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Mit
dem zweiten Korrektursignal K2 soll das Reagenzmittelsignal S_Rea
insbesondere in Abhängigkeit
zumindest von einem Maß für die Temperatur der
Abgasbehandlungsvorrichtung 17 korrigiert werden, da der
Wirkungsgrad beispielsweise eines SCR-Katalysators sowie das Reagenzmittel-Speichervermögen von
der Temperatur abhängen.
Das Speichervermögen
ist bei niedrigen Temperaturen am höchsten und nimmt mit steigender
Temperatur ab. Der Wirkungs grad ist dagegen bei niedrigen Temperaturen,
beispielsweise unterhalb von 150 °C,
gering, steigt mit zunehmender Temperatur an, weist bei beispielsweise
250 °C ein
Maximum auf und fällt mit
weiter zunehmender Temperatur wieder ab.
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Sofern
eine Erhöhung
der Genauigkeit der Temperaturerfassung der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 vorgesehen
sein soll, kann die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 mit
einem nicht näher
gezeigten Temperatursensor erfasst werden, der an zumindest einem
Bauteil oder zwischen einem Bauteil der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 oder
stromabwärts
nach der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 angeordnet sein
kann.