DE102005050709B4 - Method for operating an exhaust gas aftertreatment system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Abgasnachbehandlungssystem aufweist:einen SCR-Katalysator (10) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden,eine Reduktionsmittelzugabevorrichtung (12) stromauf des SCR-Katalysators (10),einen stromab des SCR-Katalysators (10) angeordneten, gegenüber Stickoxiden und Ammoniak empfindlichen Abgassensor (16), undeine Steuervorrichtung (14) zur Regelung der Reduktionsmittelzugabevorrichtung (12) basierend auf einem Ammoniakfüllstandsmodell des SCR-Katalysators (10) derart, dass der Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators (10) auf einen vorgebbaren Sollfüllstand eingeregelt wird,gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:- Erfassen eines Ausgangssignals (N1) des Abgassensors (16) stromab des SCR-Katalysators (10) während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine; und- falls das erfasste Ausgangssignal (N1) einen vorbestimmten Schwellenwert (T1) überschreitet, in einem Adaptionsschritt Anpassen des aktuellen modellierten Ammoniakfüllstands des SCR-Katalysators (10) an einen vorbestimmten Grenzfüllstand.Method for operating an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment system having: an SCR catalytic converter (10) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, a reducing agent addition device (12) upstream of the SCR catalytic converter (10), one downstream of the SCR catalytic converter (10) arranged exhaust gas sensor (16) which is sensitive to nitrogen oxides and ammonia, and a control device (14) for regulating the reducing agent addition device (12) based on an ammonia fill level model of the SCR catalytic converter (10) in such a way that the ammonia fill level of the SCR catalytic converter (10) is set to a predeterminable level The target filling level is regulated, characterized by the method steps: - detecting an output signal (N1) of the exhaust gas sensor (16) downstream of the SCR catalytic converter (10) during overrun operation of the internal combustion engine; and- if the detected output signal (N1) exceeds a predetermined threshold value (T1), in an adaptation step, adapting the current modeled ammonia fill level of the SCR catalytic converter (10) to a predetermined limit fill level.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a method for operating an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine according to the preamble of
Zur Verminderung schädlicher Emissionen von Kraftfahrzeugen werden im Abgasstrang Katalysatoren eingesetzt. Zu diesen gehört auch ein so genannter SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden mittels eines dem Abgasstrom zugegebenen Reduktionsmittels. Im Fall von harnstoffbasierten SCR-Katalysatoren wird dem Abgasstrom stromauf des SCR-Katalysators eine wässrige Harnstofflösung (HWL) zugegeben. Bei ausreichenden Abgastemperaturen zerfällt der Harnstoff letztlich zu Ammoniak (NH3). Der Ammoniak wird in dem SCR-Katalysator adsorbiert und reduziert die Stickoxide (NOx) im Abgasstrom an der Katalysatoroberfläche, sofern die katalytisch wirksamen Komponenten durch ausreichende Temperaturen chemisch aktiviert wurden.To reduce harmful emissions from motor vehicles, catalytic converters are used in the exhaust system. These also include a so-called SCR catalytic converter for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides using a reducing agent added to the exhaust gas stream. In the case of urea-based SCR catalysts, an aqueous urea solution (HWL) is added to the exhaust gas stream upstream of the SCR catalyst. If the exhaust gas temperatures are sufficient, the urea ultimately breaks down into ammonia (NH 3 ). The ammonia is adsorbed in the SCR catalytic converter and reduces the nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas stream on the catalyst surface, provided the catalytically active components have been chemically activated by sufficient temperatures.
Die Ammoniakdosierung sollte in einem stöchiometrischen Verhältnis zur Stickoxidemission am Katalysatoreingang stehen, um Speicherentleerungen infolge Stickoxidreduktion auszugleichen. Vor allem bei geringen Umsatzraten, die zum Beispiel durch hohe Raumgeschwindigkeiten und/oder Temperaturen auftreten, kann es vorkommen, dass der Adsorptionsspeicher bereits voll ist und der Ammoniak den SCR-Katalysator verlässt, ohne zur Stickoxidreduktion beizutragen. Dieses Phänomen führt zu einer Emission von Ammoniak am Katalysatorausgang, dem so genannten „Ammoniak-Schlupf“.The ammonia dosage should be in a stoichiometric ratio to the nitrogen oxide emission at the catalyst inlet in order to compensate for storage depletions due to nitrogen oxide reduction. Especially at low conversion rates, which occur, for example, due to high space velocities and/or temperatures, it can happen that the adsorption storage is already full and the ammonia leaves the SCR catalyst without contributing to the nitrogen oxide reduction. This phenomenon leads to an emission of ammonia at the catalyst outlet, the so-called “ammonia slip”.
Die
Wird das Abgasnachbehandlungssystem mit SCR-Katalysator und Reduktionsmittelzugabevorrichtung durch ein Steuergerät auf der Basis eines Füllstandsmodells für den SCR-Katalysator geregelt, so muss das Füllstandsmodell auf einer Abwägung zwischen einer maximalen Stickoxidreduktion und einem minimalen Ammoniak-Schlupf beruhen.If the exhaust aftertreatment system with SCR catalytic converter and reducing agent addition device is controlled by a control unit based on a fill level model for the SCR catalytic converter, the fill level model must be based on a trade-off between a maximum nitrogen oxide reduction and a minimum ammonia slip.
Aus der
Weiter beschreibt die
Die
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems mit einem SCR-Katalysator bereitzustellen, das einen Ammoniak-Schlupf durch eine entsprechende Adaption des Füllstandsmodells an tatsächliche Zustände des SCR-Katalysators minimiert. In einer Weiterführung soll diese Minimierung auch langfristig möglich sein.The object of the invention is to provide a method for operating an exhaust gas aftertreatment system with an SCR catalytic converter, which minimizes ammonia slip by appropriately adapting the fill level model to actual states of the SCR catalytic converter. In a continuation, this minimization should also be possible in the long term.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine gelöst, wobei das Abgasnachbehandlungssystem einen SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, eine Reduktionsmittelzugabevorrichtung stromauf des SCR-Katalysators, einen stromab des SCR-Katalysators angeordneten, gegenüber Stickoxiden und Ammoniak empfindlichen Abgassensor und eine Steuervorrichtung zur Regelung der Reduktionsmittelzugabevorrichtung basierend auf einem Ammoniakfüllstandsmodell des SCR-Katalysators derart, dass der Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators auf einen vorgebbaren Sollfüllstand eingeregelt wird, aufweist. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch das Erfassen eines Ausgangssignals des Abgassensors stromab des SCR-Katalysators während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine; und, falls das erfasste Ausgangssignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, in einem Adaptionsschritt das Anpassen des aktuellen modellierten Ammoniakfüllstands des SCR-Katalysators an einen vorbestimmten Grenzfüllstand.This object is achieved by a method for operating an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas aftertreatment system has an SCR catalytic converter for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, a reducing agent addition device upstream of the SCR catalytic converter, and an exhaust gas sensor which is arranged downstream of the SCR catalytic converter and is sensitive to nitrogen oxides and ammonia and a control device for regulating the reducing agent addition device based on an ammonia fill level model of the SCR catalytic converter such that the ammonia fill level of the SCR catalytic converter is adjusted to a predeterminable target fill level. The method is characterized by detecting an output signal of the exhaust gas sensor downstream of the SCR catalytic converter during overrun operation of the internal combustion engine; and, if the detected output signal exceeds a predetermined threshold value, in an adaptation step, adapting the current modeled ammonia fill level of the SCR catalytic converter to a predetermined limit fill level.
Die zum Beispiel mittels eines NOx-Sensors gemessene Stickoxidkonzentration hat bekanntermaßen eine Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak, sodass auf diese Weise mit dem Abgassensor ein Ammoniakschlupf detektiert werden kann. Das Verfahren wertet die Stickoxidkonzentration stromab des SCR-Katalysators während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine, d.h. während einer Phase, in der keine Kraftstoffeinspritzung stattfindet, aus. Zeigt die gemessene Stickstoffkonzentration im Schubbetrieb Werte größer Null, so handelt es sich eindeutig um einen Ammoniakschlupf. Dies bedeutet, dass der SCR-Katalysator seine Ammoniak-Speicherfähigkeit erreicht bzw. überschritten hat. Der aktuelle modellierte Ammoniakfüllstand wird daher an einen vorbestimmten Grenzfüllstand angepasst. Hierdurch wird die Zugabe des Reduktionsmittels unterbunden, um schließlich den Ammoniakschlupf zu reduzieren. Aufgrund der Auswertung der tatsächlichen Ammoniakkonzentrationen im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine kann ein Ammoniak-Schlupf im Vergleich zu den herkömmlichen Systemen eindeutig erkannt werden, wodurch der Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems zuverlässiger optimiert werden kann. Der Sollfüllstand des SCR-Katalysators ist dabei der größtmögliche Ammoniak-Füllstand (im Allgemeinen kleiner als der vorbestimmte Grenzfüllstand bzw. die Speicherfähigkeit des Katalysators), bei dem ein Ammoniakschlupf in jedem Fall (d.h. für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine) sicher vermieden werden kann.The nitrogen oxide concentration measured, for example, using a NO x sensor is known to have a cross-sensitivity to ammonia, so that an ammonia slip can be detected in this way with the exhaust gas sensor. The method evaluates the nitrogen oxide concentration downstream of the SCR catalytic converter during overrun operation of the internal combustion engine, ie during a phase in which no fuel injection takes place. If the measured nitrogen concentration during overrun shows values greater than zero, this is clearly ammonia slip. This means that the SCR catalytic converter has reached or exceeded its ammonia storage capacity. The current modeled ammonia level is therefore adjusted to a predetermined limit level. This prevents the addition of the reducing agent in order to ultimately reduce the ammonia slip. Due to the evaluation of the actual ammonia concentrations during overrun operation of the internal combustion engine, ammonia slip can be clearly identified in comparison to conventional systems, whereby the operation of the exhaust gas aftertreatment system can be optimized more reliably. The target fill level of the SCR catalytic converter is the highest possible ammonia fill level (generally smaller than the predetermined limit fill level or the storage capacity of the catalytic converter), at which ammonia slip can be safely avoided in any case (ie for different operating points of the internal combustion engine).
In der Erfindung wird nach dem oben beschriebenen Verfahren der aktuelle modellierte Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators an den vorbestimmten Grenzfüllstand angepasst (so genannte kurzfristige Adaption).In the invention, the current modeled ammonia level of the SCR catalytic converter is adapted to the predetermined limit level (so-called short-term adaptation) using the method described above.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich die Anzahl von Überschreitungen des Schwellenwerts durch die erfasste Stickoxidkonzentration erfasst, sodass, falls in einem vorbestimmten Fahrtstrecken- oder Zeitintervall eine Anzahl der Schubbetriebszustände mit einer Anpassung des aktuellen modellierten Ammoniakfüllstands einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, ein Korrekturfaktor zur Reduzierung der Reduktionsmittelzugabemenge und/oder des Sollfüllstands bestimmt wird (so genannte langfristige Adaption). Hierbei wird der bestimmte Korrekturfaktor vorzugsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuervorrichtung abgelegt, sodass er auch beim nächsten Starten der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird.In a further embodiment of the invention, the number of times the threshold value is exceeded is additionally recorded by the detected nitrogen oxide concentration, so that if in a predetermined route or time interval a number of overrun operating states with an adjustment of the current modeled ammonia fill level exceeds a predetermined threshold value, a correction factor for reduction the amount of reducing agent added and/or the target filling level is determined (so-called long-term adaptation). Here, the specific correction factor is preferably stored in a non-volatile memory of the control device so that it is also taken into account the next time the internal combustion engine is started.
Der obige Korrekturfaktor kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Zeit bis zum Überschreiten des Schwellenwerts durch die Anzahl der Überschreitungen und/oder von der Größe des Schwellenwerts bezüglich der erfassten Stickoxidkonzentration bestimmt werden.The above correction factor can be determined, for example, depending on a time until the threshold value is exceeded by the number of exceedances and / or on the size of the threshold value with regard to the detected nitrogen oxide concentration.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der aktuelle modellierte Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators nur dann an den Grenzfüllstand adaptiert, wenn die erfasste Stickoxidkonzentration den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer überschreitet. Durch diese Maßnahme können zufällige, nicht-signifikante Schwankungen in den Messergebnissen der Stickoxidkonzentration nicht zu einer falschen Korrektur des Füllstandsmodells führen.In a further embodiment of the invention, the current modeled ammonia fill level of the SCR catalytic converter is only adapted to the limit fill level if the detected nitrogen oxide concentration exceeds the predetermined threshold value for a predetermined minimum period of time. This measure means that random, non-significant fluctuations in the measurement results of the nitrogen oxide concentration cannot lead to an incorrect correction of the level model.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auch eine Stickoxidkonzentration stromauf des SCR-Katalysators erfasst. In diesem Fall kann der aktuelle modellierte Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators an den Grenzfüllstand angepasst werden, falls das Größenverhältnis von Ausgangssignal des Abgassensors und Stickoxidkonzentrationen stromauf des SCR-Katalysators einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Diese Maßnahme erhöht die Genauigkeit des Verfahrens weiter, da die Stickoxidemissionen der Brennkraftmaschine selbst in ihrem Schubbetrieb nicht immer exakt gleich Null sind.In a yet further embodiment of the invention, a nitrogen oxide concentration upstream of the SCR catalytic converter is also detected. In this case, the current modeled ammonia level of the SCR catalyst can be adjusted to the limit level if the size ratio of Aus output signal of the exhaust gas sensor and nitrogen oxide concentrations upstream of the SCR catalytic converter exceeds a predetermined threshold value. This measure further increases the accuracy of the method, since the nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine are not always exactly zero, even in overrun mode.
Bei dieser Ausführungsform ist es ferner möglich, den aktuellen modellierten Ammoniakfüllstand des SCR-Katalysators nur dann an den Grenzfüllstand des SCR-Katalysators anzupassen, wenn das Größenverhältnis den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer überschreitet. Hierdurch können zufällige, nicht-signifikante Schwankungen in den Messergebnissen der Stickoxidkonzentration eliminiert werden.In this embodiment, it is further possible to adapt the current modeled ammonia level of the SCR catalyst to the limit level of the SCR catalyst only if the size ratio exceeds the predetermined threshold for a predetermined minimum period of time. This allows random, non-significant fluctuations in the measurement results of the nitrogen oxide concentration to be eliminated.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
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1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Abgasnachbehandlungssystems, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann; -
2 ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs zum Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems von1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
3 ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs zum Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems von1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und -
4 ein Flussdiagramm des Verfahrensablaufs zum Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems von1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic representation of the structure of an exhaust aftertreatment system to which the present invention can be applied; -
2 a flowchart of the process sequence for operating the exhaust gas aftertreatment system1 according to a first embodiment of the invention; -
3 a flowchart of the process sequence for operating the exhaust gas aftertreatment system1 according to a second embodiment of the invention; and -
4 a flowchart of the process sequence for operating the exhaust gas aftertreatment system1 according to a third embodiment of the invention.
Bezug nehmend auf
Das Abgasnachbehandlungssystem weist insbesondere einen im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) angeordneten SCR-Katalysator 10 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NOx) im Abgasstrom auf. Stromauf dieses SCR-Katalysators 10 ist in bekannter Weise ein Harnstoffdosierventil 12 als eine Reduktionsmittelzugabevorrichtung zum Zugeben einer wässrigen Harnstofflösung (HWL) in den Abgasstrom vorgesehen. Die eingespritzte HWL wird bei ausreichend hohen Temperaturen des Abgasstroms schließlich zu Ammoniak (NH3) zerlegt, der in dem SCR-Katalysator 10 adsorbiert wird. Die Reduktion der Stickoxide findet dann mit dem adsorbierten Ammoniak an der Katalysatoroberfläche statt. The exhaust gas aftertreatment system in particular has an SCR
Stromab des SCR-Katalysators 10 ist ein erster Abgassensor 16 vorgesehen, und stromauf des Harnstoffinjektors 12 (und damit auch stromauf des SCR-Katalysators 10) ist ein zweiter Abgassensor 18 in Form eines NOx-Sensors vorgesehen. Der erste Abgassensor 16 ist zum Beispiel als amperometrischer Gassensor mit einer Empfindlichkeit gegenüber sowohl Stickoxiden als auch Ammoniak ausgebildet. Ein geeigneter Abgassensor dieser Art ist zum Beispiel in der
Ferner sind stromab und stromauf des SCR-Katalysators 10 zwei Temperatursensoren 20, 22 vorgesehen. Auf der Grundlage der durch die beiden Temperatursensoren 20, 22 gemessenen Temperaturen lässt sich die Katalysatortemperatur bestimmen. Alternativ können aber selbstverständlich auch andere Mittel zur Erfassung bzw. Bestimmung der Katalysatortemperatur eingesetzt werden.Furthermore, two
Die Messwerte der Abgassensoren 16, 18 und der Temperatursensoren 20, 22 werden einer Steuervorrichtung 14 des Abgasnachbehandlungssystems als Eingabewerte zugeführt. Diese Steuervorrichtung 14 steuert u.a. das Harnstoffdosierventil 12 des Abgasnachbehandlungssystems basierend auf diesen Eingabewerten, weiteren Eingabewerten bezüglich des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und einem Füllstandsmodell für den SCR-Katalysator 10. Das Füllstandsmodell bildet dabei einen Kompromiss zwischen einer möglichst maximalen NOx-Umsetzung im SCR-Katalysator 10 und einem möglichst minimalen Ammoniakschlupf. Da das Füllstandsmodell selbst aber nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wird hier der Kürze halber nur auf einschlägige Literatur verwiesen.The measured values of the
Obwohl in
Unter Bezugnahme auf
Bei dem Prozessablauf von
In
Dann wird in Schritt S12 die Stickoxidkonzentration N1 stromab des SCR-Katalysators 10 mittels des ersten Abgassensors 16 erfasst. In Schritt S14 wird anschließend beurteilt, ob das erfasste Ausgangssignal N1 des Abgassensors 16 einen vorbestimmten Schwellenwert T1 überschreitet oder nicht. Da idealerweise von der Brennkraftmaschine keine Stickoxide emittiert werden, wird der Schwellenwert T1 vorzugsweise relativ klein, jedoch eine Messtoleranz des Abgassensors 16 berücksichtigend, gewählt. Vorzugsweise entspricht der Schwellenwert T1 einer festgelegten Toleranzgrenze für einen Ammoniakschlupf des SCR-Katalysators 10.Then, in step S12, the nitrogen oxide concentration N1 is detected downstream of the SCR
Liegt das erfasste Ausgangssignal N1 unterhalb des Schwellenwerts T1 (NEIN in Schritt S14), so kehrt der Ablauf wieder zurück zu Schritt S12 oder kann alternativ auch direkt beendet werden. Falls die Entscheidung in Schritt S14 JA ist, d.h. wenn die erfasste Stickoxidkonzentration N1 den Schwellenwert T1 überschreitet, so wird in Schritt S16 ein Timer zur Zeiterfassung gestartet.If the detected output signal N1 is below the threshold value T1 (NO in step S14), the process returns to step S12 or, alternatively, can also be ended directly. If the decision in step S14 is YES, i.e. if the detected nitrogen oxide concentration N1 exceeds the threshold value T1, a timer for time recording is started in step S16.
Anschließend wird in Schritt S18 wieder das Ausgangssignal N1 des Abgassensors 16 erfasst und in Schritt S20 mit dem Schwellenwert T1 verglichen. Die beiden Schritte S18 und S20 werden so lange wiederholt, bis in Schritt S20 beurteilt wird, dass die erfasste Stickoxidkonzentration N1 wieder unter den Schwellenwert T1 abgesunken ist. Dann wird in Schritt S22 geprüft, ob die vom Timer gemessene Zeit t, während der die erfasste Stickoxidkonzentration N1 oberhalb des Schwellenwerts T1 lag, einen vorbestimmten Schwellenwert T2 übersteigt.The output signal N1 of the
Ist die Zeit t des Timers kleiner als der Schwellenwert T2 (NEIN in Schritt S22), so wird beurteilt, dass das erfasste erhöhte Ausgangssignal N1 des Abgassensors 16 auf nicht-signifikante Schwankungen der Stickoxidkonzentration zurückgeht. In diesem Fall kehrt der Prozessablauf zurück zu Schritt S12 oder kann alternativ auch beendet werden.If the time t of the timer is smaller than the threshold value T2 (NO in step S22), it is judged that the detected increased output signal N1 of the
Falls es sich jedoch um eine ausreichend lange, d.h. signifikante Erhöhung des Ausgangssignals N1 über den Schwellenwert T1 handelt (JA in Schritt S22), so wird ein signifikanter, durch Ammoniak im Abgas hervorgerufener Messeffekt erkannt. Dieser wird dahingehend interpretiert, dass die Ammoniak-Speicherfähigkeit des SCR-Katalysators 10 erreicht bzw. überschritten ist und daher ein Ammoniakschlupf vorliegt. Daher wird in Schritt S24 der Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems adaptiert, indem der aktuelle modellierte Ammoniakfüllstand an einen vorbestimmten Grenzfüllstand angepasst wird. Damit wird eine Zugabe der HWL durch das Harnstoffdosierventil 12 unterbunden bzw. reduziert und so der Ammoniakschlupf verhindert bzw. minimiert. Dies ist der Fall der so genannten kurzfristigen Adaption des Füllstandsmodells.However, if there is a sufficiently long, i.e. significant increase in the output signal N1 above the threshold value T1 (YES in step S22), then a significant measurement effect caused by ammonia in the exhaust gas is recognized. This is interpreted to mean that the ammonia storage capacity of the SCR
Wie oben beschrieben, wird der aktuelle modellierte Ammoniakfüllstand allgemein an einen vorbestimmten Grenzfüllstand adaptiert. Beispielsweise entspricht dieser vorbestimmte Grenzfüllstand der gemessenen Ammoniak-Speicherfähigkeit des SCR-Katalysators. Es ist jedoch auch möglich, den Grenzfüllstand abhängig von der Größe des Ausgangssignals N1, d.h. abhängig von der Größe des Ammoniakschlupfes festzulegen. In jedem Fall soll der Grenzfüllstand in Abhängigkeit von den Bedingungen am SCR-Katalysator im jeweiligen Schubbetrieb festgelegt werden, wobei die Temperatur hier den größten Einfluss hat. Bevorzugt wird der Grenzfüllstand so bestimmt, dass dieser bei den jeweils vorherrschenden Betriebsbedingungen zu einem Ammoniakschlupf von Null führen würde, d.h. dass gerade ein Ammoniakschlupf vermieden werden würde. Hierfür sind vorab geeignete Kennfelder zu ermitteln und abzuspeichern.As described above, the current modeled ammonia level is generally adapted to a predetermined limit level. For example, this predetermined limit level corresponds to the measured ammonia storage capacity of the SCR catalytic converter. However, it is also possible to set the limit level depending on the size of the output signal N1, i.e. depending on the size of the ammonia slip. In any case, the limit level should be set depending on the conditions on the SCR catalytic converter in the respective overrun mode, with the temperature having the greatest influence here. The limit filling level is preferably determined in such a way that under the prevailing operating conditions it would lead to an ammonia slip of zero, i.e. that ammonia slip would be avoided. For this purpose, suitable maps must be determined and saved in advance.
Tritt die oben beschriebene Ammoniakschlupferkennung innerhalb eines bestimmten Zeitraums mehrmals auf, so wird ein Korrekturfaktor K gebildet, der auf den Sollfüllstand des Füllstandsmodells und/oder auf die Zugabemenge des Reduktionsmittels HWL einwirkt, wie in
In
Wie in
In Schritt S30 wird dann beurteilt, ob der Zähler Z einen vorbestimmten Schwellenwert T3 überschreitet oder nicht. Wurde ein Ammoniakschlupf innerhalb eines bestimmten Zeit- oder Fahrtstreckenfensters noch nicht zu häufig erkannt (NEIN in Schritt S30), so wird der Prozessablauf beendet. Handelt es sich jedoch um eine wiederholte Erfassung eines Ammoniakschlupfes (JA in Schritt S30), so wird, wie bereits erwähnt, ein Korrekturfaktor K bestimmt und in einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuervorrichtung 14 abgelegt (Schritt S32), sodass er auch beim nächsten Start der Brennkraftmaschine wieder zur Verfügung steht. Dies wird als langfristige Adaption des Füllstandsmodells für den SCR-Katalysator 10 bezeichnet.In step S30 it is then assessed whether the counter Z exceeds a predetermined threshold value T3 progresses or not. If an ammonia slip has not yet been detected too frequently within a certain time or distance window (NO in step S30), the process flow is ended. However, if it is a repeated detection of an ammonia slip (YES in step S30), then, as already mentioned, a correction factor K is determined and stored in a non-volatile memory of the control device 14 (step S32), so that it is also the same at the next start the internal combustion engine is available again. This is referred to as long-term adaptation of the level model for the SCR
Der Korrekturfaktor K kann einen Wert zwischen 0 und 1 annehmen. Dabei wird der Wert des Korrekturfaktors K zum Beispiel basierend aus der Zeit bis zum Erreichen des Schwellenwerts T3, aus der Größe des Schwellenwerts T3, aus der Größe des Schwellenwerts T1 und dergleichen bestimmt. The correction factor K can take a value between 0 and 1. The value of the correction factor K is determined, for example, based on the time until the threshold value T3 is reached, on the size of the threshold value T3, on the size of the threshold value T1 and the like.
Anhand von
Der Prozessablauf von
Nach dem Initialisieren des Zählers Z in Schritt S26 wird mittels des zweiten NOx-Sensors 18 stromauf des Harnstoffdosierventils 12 eine Stickoxidkonzentration N2 stromauf der HWL-Injektion erfasst (Schritt S34). Dann wird in Schritt S36 beurteilt, ob diese Stickoxidkonzentration N2 kleiner als ein Schwellenwert T5 ist oder nicht.After initializing the counter Z in step S26, a nitrogen oxide concentration N2 is detected upstream of the HWL injection using the second NO x sensor 18 upstream of the urea metering valve 12 (step S34). Then, in step S36, it is judged whether or not this nitrogen oxide concentration N2 is smaller than a threshold value T5.
Überschreitet die gemessene Stickoxidkonzentration N2 den Schwellenwert T5, d.h. liegen signifikante Stickoxidemissionen der Brennkraftmaschine vor, so kehrt der Prozessablauf zurück zu Schritt S10 bzw. wird beendet, da die Voraussetzungen für die erfindungsgemäße Erkennung eines Ammoniakschlupfes nicht vorliegen, weil sich die Brennkraftmaschine zum Beispiel nicht im Schubbetrieb befindet.If the measured nitrogen oxide concentration N2 exceeds the threshold value T5, i.e. if there are significant nitrogen oxide emissions from the internal combustion engine, the process flow returns to step S10 or is ended because the prerequisites for the detection of ammonia slip according to the invention are not present, for example because the internal combustion engine is not in the overrun mode.
Liegt die erfasste Stickoxidkonzentration N2 unterhalb des Schwellenwerts T5 (JA in Schritt S36), so kann der Prozessablauf wie oben fortgesetzt werden.If the detected nitrogen oxide concentration N2 is below the threshold value T5 (YES in step S36), the process flow can be continued as above.
Vorsorglich wird aber auch in der Schleife der Schritte S18 und S20 nochmals die Stickoxidkonzentration N2 mit dem Schwellenwert T5 verglichen (Schritt S38), um gegebenenfalls die Ammoniakschlupferkennung abzubrechen (NEIN in Schritt S38). In diesem Fall wird der Schritt S18 auch durch einen Schritt S40 ersetzt, in dem neben dem Ausgangssignal N1 des ersten Abgassensors 16 stromab des SCR-Katalysators 10 auch die Stickoxidkonzentration N2 stromauf des HWL-Dosierventils 12 erfasst wird.As a precaution, the nitrogen oxide concentration N2 is also compared again with the threshold value T5 in the loop of steps S18 and S20 (step S38) in order to cancel the ammonia slip detection if necessary (NO in step S38). In this case, step S18 is also replaced by a step S40, in which, in addition to the output signal N1 of the first
Falls der zweite NOx-Sensor 18 vorhanden ist und benutzt wird, ist aber auch noch eine weitere Variation der Prozessabläufe von
Wie in
In einer noch weiteren Modifikation kann auch erwogen werden, sowohl die Stickoxidkonzentration N1 als auch den Differenzwert ΔN als Beurteilungskriterien für die Ammoniakschlupferkennung heranzuziehen.In an even further modification, it can also be considered to use both the nitrogen oxide concentration N1 and the difference value ΔN as assessment criteria for the ammonia slip detection.
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