DE102006041676A1 - Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels/einer Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10), welches zur katalytischen Umsetzung von NOx in einem Katalysator (16) herangezogen wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Ermittelt wird die Differenz (d_Sens) zwischen einer ermittelten und gemessenen NOx-Konzentration (NOx_nK_Sim, NOx_nK_Mes) stromabwärts nach dem Katalysator (16). Die Differenz (d_Sens) wird mit einem Differenz-Schwellenwert (d_Sens_Lim) verglichen. Bei einer Überschreitung des Differenz-Schwellenwerts (d_Sens_Lim) wird eine Maßnahme zur Absenkung oder Unterbindung der Dosierung ergriffen. Anschließend wird die Differenz (d_Sens) auf ein Maß für einen Anstieg überprüft. Falls die Differenz (d_Sens) das Maß für den Anstieg überschritten hat, wird eine Maßnahme zur Erhöhung der Dosierung ergriffen. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht insbesondere eine schnelle Reaktion auf eine Unterdosierung des Reagenzmittels bzw. der Reagenzmittel-Vorstufe.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • In der DE 199 03 439 A1 ist ein Verfahren 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 bzw. einer Reagenzmittel-Vorstufe erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der Drehzahl und der eingespritzten Kraftstoffmenge. Weiterhin erfolgt die Dosierung vorzugsweise in Abhängigkeit von wenigstens einer Abgas-Kenngröße, wie beispielsweise der Abgastemperatur oder der Betriebstemperatur des SCR-Katalysators. Als Reagenzmittel ist das Reduktionsmittel Ammoniak vorgesehen, welches aus einer Reagenzmittel-Vorstufe (Harnstoff-Wasser-Lösung) gewonnen wird.
  • Die Dosierung des Reagenzmittels oder der Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich muss sorgfältig festgelegt werden. Eine zu geringe Dosierung hat zur Folge, dass die Stickoxide im SCR-Katalysator nicht mehr vollständig reduziert werden können. Eine zu hohe Dosierung führt zu einem Reagenzmittelschlupf, der einerseits zu einem unnötig hohen Reagenzmittelverbrauch und andererseits, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Reagenzmittels, zu einer unangenehmen Geruchsbelästigung führen kann.
  • In der DE 10 2005 042 487 A1 (nicht vorveröffentlicht) ist ein Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels bzw. einer Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine beschrieben, der ebenfalls einen SCR-Katalysator enthält. Der Reagenzmittel-Füllstand im SCR-Katalysator wird auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Sollfüllstand gesteuert oder geregelt, der mindestens auf einen Maximalwert festgelegt wird, der einem vollständig mit Reagenzmittel gefüllten SCR-Katalysator entspricht. Bei auftretenden Sensorsignal-Änderungen kann immer von einer zu hohen Dosierung ausgegangen werden. Der SCR-Katalysator wird stets mit dem maximal möglichen Wirkungsgrad betrieben, bei dem die höchstmögliche NOx-Konvertierung auftritt.
  • In der DE 10 2005 042 489 A1 (nicht vorveröffentlicht) ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich wenigstens einen SCR-Katalysator angeordnet ist, der mit einem Reagenzmittel beaufschlagt wird, welches zur NOx-Konvertierung im SCR-Katalysator beiträgt. Ein Maß für die stromabwärts nach dem SCR-Katalysator auftretende NOx-Konzentration wird sowohl berechnet als auch mit einem NOx-Sensor gemessen, der eine Querempfindlichkeit gegenüber dem Reagenzmittel aufweist. Ermittelt wird eine Differenz zwischen dem berechneten Maß und dem gemessenen Maß der NOx-Konzentration stromabwärts nach dem SCR-Katalysator, die bei der Festlegung eines Dosiersignals, welches die Dosierung des Reagenzmittels bzw. der Reagenzmittel-Vorstufe festlegt, berücksichtigt wird. Vorgesehen ist eine Plausibilisierung, bei welcher die in einer vorgegebenen Zeitdauer dosierte Menge an Reagenzmittel bzw. Vorstufen-Reagenzmittel und die im SCR-Katalysator umgesetzte Reagenzmittelmenge und/oder die konvertierte NOx-Menge miteinander verglichen werden. Bei einer Abweichung wird ein Korrektursignal bereitgestellt, welches das Dosiersignal beeinflusst.
  • Eine Weiterbildung der in der DE 10 2005 042 489 A1 beschriebenen Vorgehensweise ist in der DE 10 2005 042 490 A1 (nicht vorveröffentlicht) enthalten, die vorsieht, dass die Differenzen in zeitlicher Folge ermittelt und gespeichert werden. Das Dosiersignal wird in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Anzahl und/oder vorgegebenen Reihenfolge von Bewertungsergebnissen der Differenzen festgelegt. Dadurch wird eine Langzeit-Adaption des Dosiersignals erreicht.
  • Die beschriebenen Verfahren zielen auf eine Langzeit-Adaption des Dosiersignals ab. Die Langzeit-Adaption ermöglicht bei einer Vorsteuerung eine Korrektur des Dosiersignals. Gleichzeitig kann die Langzeit-Adaption zur Diagnose des Dosiersignals herangezogen werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels bzw. einer Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine anzugeben, welches eine schnelle Adaption insbesondere bei einer Unterdosierung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs weist den Vorteil einer schnellen Reaktion insbesondere auf eine vorliegende Unterdosierung des Reagenzmittels bzw. Unterdosierung der Reagenzmittel-Vorstufe auf.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprachen.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Reagenzmittel-Füllstand im Katalysator als berechneter Reagenzmittel-Füllstand zur Verfügung gestellt wird. Damit wird eine vergleichsweise schwierige unmittelbare Erfassung des Reagenzmittel-Füllstands im Katalysator vermieden.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Maßnahme zur Absenkung/Unterbindung oder Erhöhung der Dosierung durch eine Erhöhung oder Absenkung des berechneten Reagenzmittel-Füllstands im Katalysator ergriffen wird. Dadurch kann eine bereits vorhandene Anordnung weiterhin verwendet und mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergänzt, das heißt, programmiert werden. Eine Beeinflussung der Dosierung ist mit einem Korrektursignal möglich, dass beispielsweise eine Vorsteuerung der Dosierung eingreift und dort eine Dosierventilkennlinie verschiebt.
  • Prinzipiell kann ein Eingriff in die Dosierung in jedem Betriebszustand, insbesondere auch einem instationären Betriebszustand erfolgen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass ein Eingriff in die Dosierung nur in stationären oder quasi-stationären Betriebszuständen der Brenn kraftmaschine vorgenommenen wird. Damit wird ein irrtümlicher Eingriff vermieden. Der Eingriff kann dadurch erfolgen, dass eine Bewertung der Differenz nur in stationären oder quasi-stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine durchgeführt oder eine bereits durchgeführte Bewertung weitergeleitet und verwertet wird.
  • Zum Erkennen eines stationären oder zumindest quasi-stationären Betriebszustands der Brennkraftmaschine können ein Maß für die Last der Brennkraftmaschine und/oder ein Kraftstoffsignal und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder die von der Brennkraftmaschine ausgehende Stromaufwärts-NOx-Konzentration stromaufwärts vor dem Katalysator und/oder eine Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, welches die Brennkraftmaschine als Antrieb enthält, herangezogen werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht eine Adaption vor, bei welcher beispielsweise die Anzahl der Maßnahmen zur Erhöhung der Reagenzmittel- oder Reagenzmittel-Vorstufen-Dosierung erfasst wird und nach Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl von Überschreitungen die Berechnung des Reagenzmittel-Füllstands im Katalysator mit einem Korrektursignal derart beeinflusst wird, dass der berechnete Reagenzmittel-Füllstand im Rahmen der Adaption längerfristig vermindert wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft zunächst ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtet ist.
  • Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es auf einem Computer abläuft.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm auf einem Computer oder im Steuergerät ausgeführt wird.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus der Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft und
  • 2 einen Reagenzmittel-Füllstand und eine Differenz in Abhängigkeit von der Zeit.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 ein Luftsensor 12 und in deren Abgasbereich 13, eine Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 14 mit einem Dosierventil 15, ein Katalysator 16 sowie ein NOx-Sensor 17 angeordnet sind. Im Abgasbereich 13 tritt ein Abgas-Massenstrom ms_Abg auf. Stromaufwärts vor dem Katalysator 16 tritt eine Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK und stromabwärts nach dem Katalysator 16 eine Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK auf.
  • Der Luftsensor 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n und der NOx-Sensor 17 eine stromabwärts nach dem Katalysator 16 gemessene Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Mes zur Verfügung. Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal m_K und dem Dosierventil 15, welches ein unter Druck p stehendes Reagenzmittel bzw. unter Druck p stehende Reagenzmittel-Vorstufe dosiert, ein Dosiersignal s_DV zur Verfügung.
  • Das Steuergerät 20 enthält vorzugsweise eine Größen-Ermittlung 25, welcher das Luftsignal ms_L, die Drehzahl n sowie ein Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 zur Verfügung gestellt werden und welche eine berechnete Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK_Sim, einen berechneten Abgas-Massenstrom ms_Abg_Sim sowie ein Kraftstoffsignal m_K bereitstellt.
  • Das Steuergerät 20 enthält weiterhin vorzugsweise ein Katalysatormodell 30, welchem die Katalysatortemperatur te_Kat, die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK, der Abgas-Massenstrom ms_Abg sowie die dosierte Reagenzmittel-Menge bzw. Reagenzmittel-Vorstufen- Menge m_Rea zur Verfügung gestellt werden und welches einen berechneten Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim, einen Konvertierungs-Wirkungsgrad eta_NOx sowie eine berechnete Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Sim zur Verfügung stellt. Der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim wird rückgekoppelt und steht dem Katalysatormodell 30 als weitere Eingangsgröße zur Verfügung.
  • Die ermittelte Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Sim und die gemessene Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Mes werden in einer Differenz-Ermittlung 40 verarbeitet, welche die Differenz d_Sens zwischen den beiden Signalen bereitstellt.
  • Das Steuergerät 20 enthält ferner vorzugsweise eine Differenz-Bewertung 50, welcher die Differenz d_Sens zur Verfügung gestellt wird und welche ein erstes und zweites Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW1, d_Sens_BW2 bereitstellt.
  • Das Steuergerät 20 enthält vorzugsweise weiterhin eine Reagenzmittel-Füllstand-Korrektureinrichtung 60, welcher die Differenz d_Sens, ein Freigabesignal FG, ein Differenz-Schwellenwert d_Sens_Lim, das erste Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW1 und das zweite Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW2 zur Verfügung gestellt werden und welche das Reagenzmittel-Füllstand-Erhöhungssignal +NH3_FS sowie das Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignal –NH3_FS bereitstellt.
  • Das Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignal –NH3_FS wird einer Adaptions-Anordnung 70 zur Verfügung gestellt, welche ein Korrektursignal Korr bereitstellt.
  • Das Freigabesignal FG stellt eine Freigabesignal-Ermittlung 80 bereit, welcher das Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 bzw. das Kraftstoffsignal m_K, die Drehzahl n und die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK zur Verfügung gestellt werden.
  • 2a zeigt den Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS im Katalysator 16. Eingetragen sind ein Reagenzmittel-Füllstand-Sollwert NH3_FS_Sol, der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim, ein effektiver Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_eff, das Reagenzmittel-Füllstand-Erhöhungssignal +NH3_FS und das Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignal –NH3_FS.
  • 2b zeigt die Differenz d_Sens in Abhängigkeit von der Zeit ti. Eingetragen sind 6 unterschiedliche Zeitpunkte ti1–ti6. Zum zweiten und fünften Zeitpunkt ti2, ti5 überschreitet die Differenz d_Sens den Differenz-Schwellenwert d_Sens_Lim.
  • Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:
    Beim Betreiben der Brennkraftmaschine 10 entsteht in Abhängigkeit vom Betriebszustand eine mehr oder weniger hohe Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK vor dem Katalysator 16, welche im Katalysator 16 konvertiert werden soll. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Katalysator 16 als SCR-Katalysator realisiert, welcher zur NOx-Konvertierung ein Reagenzmittel benötigt. Als Reagenzmittel ist beispielsweise Ammoniak vorgesehen, das als Reduktionsmittel wirkt. Das Reagenzmittel kann unmittelbar in den Abgasbereich 13 dosiert werden. Alternativ kann vorgesehen sein, eine Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich 13 zu dosieren. Als Reagenzmittel-Vorstufe für das Reagenzmittel Ammoniak kommt eine Harnstoff-Wasser-Lösung in Frage.
  • Das Reagenzmittel oder die Reagenzmittel-Vorstufe werden mit der Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 14 unmittelbar in den Abgasbereich 13 eingebracht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass als Reagenzmittel eine Harnstoff-Wasser-Lösung eingebracht wird, die sich auf einem vorgegebenen Betriebsdruck p befindet und vom Dosierventil 15 in Abhängigkeit vom Dosiersignal s_DV dosiert wird. Das Dosiersignal s_DV wird in einer nicht näher gezeigten Vorsteuerung anhand einer Dosierventil-Kennlinie vorgesteuert.
  • Die weitere Festlegung des Dosiersignals s_DV erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Regelung des Reagenzmittel-Füllstands NH3_FS im Katalysator 16. Details hierzu können dem eingangs genannten Stand der Technik DE 10 2005 042 487 A1 entnommen werden, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird. Dort wird auf einen maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS geregelt. Im vorliegenden Fall wird davon ausgegangen, dass auf einen Reagenzmittel-Füllstand-Sollwert NH3_FS_Sol geregelt wird, der einen Spielraum nach oben und unten zulässt.
  • Zur Sicherstellung einer korrekten Dosierung des Reagenzmittels bzw. der Reagenzmittel-Vorstufe ist der stromabwärts nach dem Katalysator 16 angeordnete NOx-Sensor 17 vorgese hen, der die Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK erfasst und dem Steuergerät 20 als gemessene Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Mes zur Verfügung stellt.
  • Eine Plausibilisierung der Dosierung kann auf der Grundlage eines Vergleichs der gemessenen Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Mes mit der ermittelten Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Sim durchgeführt werden. Eine entsprechende Vorgehensweise ist im eingangs genannten Stand der Technik gemäß DE 10 2005 042 489 A1 beschrieben, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird.
  • Prinzipiell könnte die in der Differenz-Ermittlung 40 ermittelte Differenz d_Sens unmittelbar zur Beeinflussung des Dosiersignals s_DV herangezogen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird – wie im Bezug genommenen Stand der Technik – das Dosiersignal s_DV indirekt dadurch beeinflusst, dass der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim mit dem Reagenzmittel-Füllstand-Erhöhungssignal +NH3_FS entweder erhöht oder mit dem Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignal – abgesenkt wird.
  • Zur Ermittlung des berechneten Reagenzmittel-Füllstands NH3_FS_Sim im Katalysatormodell 30 werden beispielsweise die Katalysatortemperatur te_Kat und/oder die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK und/oder der Abgas-Massenstrom ms_Abg und/oder die dosierte Reagenzmittel-Menge bzw. Reagenzmittel-Vorstufen-Menge m_Rea herangezogen.
  • Das Katalysatormodell 30 stellt neben dem berechneten, zum Eingang rückgekoppelten Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim die ermittelte Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Sim bereit. Anhand der Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK und des berechneten Konvertierungs-Wirkungsgrads eta_NOx ermittelt das Katalysatormodell 30 die Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nk_Sim.
  • Die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK könnte beispielsweise mit einem weiteren NOx-Sensor gemessen werden, welcher stromaufwärts vor dem Katalysator 16 anzuordnen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK von der Größen-Berechnung 25 beispielsweise aus dem Luftsignal 305 und dem Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 berechnet. Gegebenenfalls wird die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt.
  • Das Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 entspricht beispielsweise wenigstens näherungsweise der Stellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals, falls die Brennkraftmaschine 10 in einem Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Aus den beschriebenen Größen kann die Größen-Ermittlung 25 weiterhin den berechneten Abgas-Massenstrom ms_Abg_Sim und das Kraftstoffsignal m_K bereitstellen.
  • Sowohl bei der Größen-Ermittlung 25 als auch beim Katalysatormodell 30 können neben den genannten Eingangsgrößen jeweils weitere Eingangsgrößen berücksichtigt werden.
  • In 2a ist der Reagenzmittel-Füllstand-Sollwert NH3_FS_Sol eingetragen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel konstant sein soll und weder dem minimal noch dem maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS entsprechend soll, sodass der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim, der möglichst mit dem nicht ohne Weiteres messbaren effektiven Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_eff übereinstimmen soll, erhöht oder abgesenkt werden kann.
  • In der Reagenzmittel-Füllstand-Korrektureinrichtung 60 wird die Differenz d_Sens mit dem Differenz-Schwellenwert d_Sens_Lim verglichen, der in 2b eingetragen ist. Zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt ti1, ti2 wird davon ausgegangen, dass der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim ohne größere Abweichungen mit dem vorgegebenen Reagenzmittel-Füllstand-Sollwert NH3_FS_Sol übereinstimmt. Die Differenz d_Sens liegt unterhalb des Differenz-Schwellenwerts d_Sens_Lim.
  • Zum zweiten Zeitpunkt ti2 überschreitet die Differenz d_Sens den Differenz-Schwellenwert d_Sens_Lim. Daraufhin wird unmittelbar das Reagenzmittel-Füllstand-Erhöhungssignal +NH3_FS bereitgestellt. Dadurch wird das Dosiersignal s_DV sofort vermindert oder vollständig abgeschaltet. Zumindest ab dem zweiten Zeitpunkt ti2 bewertet die Differenz-Bewertung 50 die Differenz d_Sens und stellt in Abhängigkeit vom Ergebnis entweder das erste oder das zweite Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW1, d_Sens_BW2 bereit.
  • Die Differenz-Bewertung 50 überprüft ein Maß für den Anstieg der Differenz d_Sens. Beispielsweise könnte eine Ermittlung des Differenzialquotienten zu vorgegebenen Zeitpunkten vorgesehen sein. Besonders geeignet ist eine Ermittlung des Differenzenquotienten auf der Grundlage einer vorgegebenen Zeit, die beispielsweise im Sekundenbereich, beispielsweise bei vier Sekunden, liegen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die Ermittlung des Differenzenquotienten zwischen dem zweiten und dritten Zeitpunkt ti2, ti3 erfolgt.
  • Wenn das vorgegebene Maß für den Anstieg nicht erreicht wird, stellt die Differenz-Bewertung 50 das erste Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW1 bereit. Wenn dagegen das vorgegebene Maß für den Anstieg erreicht bzw. überschatten wurde, stellt die Differenz-Bewertung 50 das zweite Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW2 bereit.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, das die Differenz d_Sens nach dem zweiten Zeitpunkt ti2 nur geringfügig ansteigt und danach wieder abnimmt, sodass das vorgegebene Maß für den Anstieg nicht erreicht wird und die Differenz-Bewertung 50 das erste Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW1 bereitstellt. Unter den beschriebenen Annahmen kann davon ausgegangen werden, dass zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt ti1, ti2 der effektive, nicht ohne Weiteres erfassbare effektive Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_eff ansteigt, sodass der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim bis zum zweiten Zeitpunkt ti2 zunehmend vom effektivem Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_eff abweicht.
  • Zum zweiten Zeitpunkt ti2 erfolgt die Korrektur, bei welcher der berechnete Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_Sim wieder wenigstens näherungsweise mit dem effektiven Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_eff übereinstimmen soll.
  • Aufgrund der beschriebenen Verhältnisse muss davon ausgegangen werden, dass der Anstieg der vom NOx-Sensor 17 gemessenen Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Mes in Wirklichkeit nicht vorlag und dass der Anstieg aufgrund einer Querempfindlichkeit des NOx-Sensors 17 gegenüber dem Reagenzmittel beruht, der aufgrund der zunehmenden Überdosierung als Schlupf stromabwärts nach dem Katalysator 16 aufgetreten ist.
  • Die Dosierpause oder zumindest die Verminderung der Dosierung sollen im gezeigten Ausführungsbeispiel wenigstens näherungsweise zum vierten Zeitpunkt ti4 beendet sein. Danach wird wieder die Dosierung aufgenommen.
  • Zwischen dem vierten und fünften Zeitpunkt ti4, ti5 soll wieder ein Anstieg der Differenz d_Sens auftreten, wobei die Differenz d_Sens den Differenz-Schwellenwert d_Sens_Lim zum fünften Zeitpunkt ti5 erreicht bzw. überschreitet. Zum fünften Zeitpunkt ti5 wird daher sofort das Reagenzmittel-Füllstand-Erhöhungssignal +NH3_FS bereitgestellt, das zu einer Unterbrechung oder zumindest zu einer Verminderung der Dosierung führt.
  • Aufgrund der Bewertung der Differenz d_Sens zwischen dem fünften und sechsten Zeitpunkt ti5, ti6 stellt die Differenz-Bewertung 50 spätestens zum sechsten Zeitpunkt ti6 fest, dass die Differenz d_Sens das Maß für die Änderung der Differenz d_Sens überschritten hat und stellt daraufhin das zweite Differenz-Bewertungssignal d_Sens_BW2 bereit, welches die Reagenzmittel-Füllstand-Korrektureinrichtung 60 zum sechsten Zeitpunkt ti6 zur Bereitstellung des Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignals –NH3_FS veranlasst. Dadurch wird zum sechsten Zeitpunkt ti6 die Dosierung nicht nur weitergeführt, sondern aufgrund der Absenkung des Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignal –NH3_FS weit unterhalb des Reagenzmittel-Füllstand-Sollwerts NH3_FS_Sol entsprechend stark erhöht.
  • Aufgrund der beschriebenen Annahmen ist davon auszugehen, dass der effektive Reagenzmittel-Füllstand NH3_FS_eff zwischen dem vierten und fünften Zeitpunkt ti4, ti5 auf Werte unterhalb des Reagenzmittel-Füllstand-Sollwerts NH3_FS_Sol absinkt. Der Anstieg der Differenz d_Sens zwischen dem vierten und fünften Zeitpunkt ti4, ti5 beruht tatsächlich auf einer Erhöhung der Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nk, die der NOx-Sensor 17 mit dem gemessenen Stromabwärts-NOx-Konzentration NOx_nK_Mes korrekt widerspiegelt. Die starke Erhöhung der Differenz d_Sens zwischen dem fünften und sechsten Zeitpunkt ti5, ti6 ist ein Indiz dafür, das tatsächlich eine Unterdosierung des Reagenzmittels bzw. der Reagenzmittel-Vorstufe vorgelegen hat, die kurz nach dem fünften Zeitpunkt ti5, im gezeigten Ausführungsbeispiel zum sechsten Zeitpunkt ti6, schnellstmöglich nach oben korrigiert wird.
  • In die Dosierung des Reagenzmittels bzw. der Reagenzmittel-Vorstufe wird zweckmäßigerweise eingegriffen, wenn sich die Brennkraftmaschine 10 in einem stationären oder zumindest quasi-stationären Betriebszustand befindet, in welchem davon ausgegangen werden kann, dass sich die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK nicht oder nur wenig ändert. Dies ist aber nicht Voraussetzung. Prinzipiell ist ein Eingriff ohne Weiteres in transienten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 10 möglich.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Eingriff in die Dosierung nur freigegeben, wenn das Freigabesignal FG vorliegt, welches die Freigabe-Anordnung 80 bereitstellt. Der Eingriff sieht allgemein vor, dass die Differenz d_Sens in der Reagenzmittel-Füllstand-Korrektureinrichtung 60 nur unter bestimmten Voraussetzungen durchgeführt oder die bereits durchgeführte Bewertung weitergeleitet oder unterdrückt wird.
  • Der Freigabe-Anordnung 80 wird beispielsweise die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK zur Verfügung gestellt, die beispielsweise von der Größen-Ermittlung 25 als berechnete Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK_Sim zur Verfügung gestellt wird. Das Freigabesignal FG wird nur bereitgestellt, wenn die Stromaufwärts-NOx-Konzentration NOx_vK, NOx_vK_Sim eine vorgegebene maximal zulässige Änderung nicht überschreitet.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Freigabe-Anordnung 80 das Freigabesignal FG in Abhängigkeit von einer vorgegebenen maximal zulässigen Änderung der Drehzahl n, die der Freigabe-Anordnung 80 zur Verfügung steht, bereitstellen.
  • Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann die Freigabe-Anordnung 80 das Freigabesignal FG in Abhängigkeit von einer vorgegebenen maximal zulässigen Änderung des Maßes Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 bzw. dem Kraftstoffsignal m_K, die der Freigabe-Anordnung 80 ebenfalls zur Verfügung stehen, bereitstellen.
  • Die Adaptions-Anordnung 70, die beispielsweise als Zähler realisiert ist, ermittelt die Anzahl der aufgetretenen Reagenzmittel-Füllstand-Absenkungssignale – Sofern beispielsweise ein vorgegebener Schwellenwert für die Anzahl überschritten wird, stellt die Adaptions-Anordnung 70 das Korrektursignal Korr bereit, welches insbesondere in der nicht näher gezeigten Vorsteuerung des Dosiersignals s_DV beispielsweise zum Verschieben der Dosierventil-Kennlinie herangezogen wird. Die Adaption wirkt einer möglicherweise häufiger auftretenden Unterdosierung des Reagenzmittels bzw. der Reagenzmittel-Vorstufe entgegen. Einzelheiten der Adaption können dem eingangs genannten Stand der Technik gemäß DE 10 2005 042 490 A1 entnommen werden, auf die ebenfalls vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Dosieren eines Reagenzmittels/einer Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10), welches zur katalytischen Umsetzung von NOx in einem Katalysator (16) herangezogen wird, bei welchem die Differenz (d_Sens) zwischen einer ermittelten und gemessenen NOx-Konzentration (NOx_nK_Sim, NOx_nK_Mes) stromabwärts nach dem Katalysator (16) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz (d_Sens) mit einem Differenz-Schwellenwert (d_Sens_Lim) verglichen wird, dass bei einer Überschreitung des Differenz-Schwellenwerts (d_Sens_Lim) eine Maßnahme zur Absenkung oder Unterbindung der Dosierung ergriffen wird, dass die Differenz (d_Sens) anschließend auf ein Maß für einen Anstieg überprüft wird und dass dann, wenn die Differenz (d_Sens) das Maß für den Anstieg überschreitet, eine Maßnahme zur Erhöhung der Dosierung ergriffen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reagenzmittel-Füllstand (NH3_FS) im Katalysator (16) als berechneter Reagenzmittel-Füllstand (NH3_FS_Sim) zur Verfügung gestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme zur Absenkung/Unterbindung oder Erhöhung der Dosierung durch eine Erhöhung oder Absenkung des berechneten Reagenzmittel-Füllstands (NH3_FS_Sim) im Katalysator (16) ergriffen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingriff in die Dosierung in stationären oder quasi-stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine (10) vorgenommenen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung der Differenz (d_Sens) in stationären oder quasi-stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine (10) durchgeführt oder berücksichtigt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines stationären oder quasi-stationären Betriebszustands der Brennkraftmaschine (10) ein Maß (Md) für die Last der Brennkraftmaschine (10) oder ein Kraftstoffsignal (m_K) herangezogen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines stationären oder quasi-stationären Betriebszustands der Brennkraftmaschine (10) die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (10) herangezogen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen eines stationären oder quasi-stationären Betriebszustands der Brennkraftmaschine (10) die Stromaufwärts-NOx-Konzentration (NOx_vK, NOx_vK_Sim) stromaufwärts vor dem Katalysator (16) herangezogen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Maßnahmen zur Erhöhung der Dosierung erfasst wird und dass nach Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl von Überschreitungen eine Dosierventil-Kennlinie mit einem Korrektursignal (Korr) beeinflusst wird.
  10. Vorrichtung zum Dosieren eines Reagenzmittels/einer Reagenzmittel-Vorstufe in den Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
  11. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt, wenn es auf einem Computer abläuft.
  12. Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einem Computer oder im Steuergerät (20) ausgeführt wird.
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