DE102008052988A1 - Method for controlling exhaust gas after treatment for internal combustion engine, involves supplying coolant to reducing agent injection valve depending on temperature of reducing agent injection valve - Google Patents

Method for controlling exhaust gas after treatment for internal combustion engine, involves supplying coolant to reducing agent injection valve depending on temperature of reducing agent injection valve Download PDF

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Abstract

The method involves supplying a coolant to a reducing agent injection valve (64) depending on a temperature of the reducing agent injection valve, which is formed in an exhaust manifold (14) for cooling the reducing agent injection valve. The reducing agent injection valve is formed in the exhaust manifold upstream to the selective catalytic reduction-catalytic converter (34) of an internal combustion engine and for measuring the reducing agent in the exhaust manifold. The nitrogen oxides content in the exhaust manifold is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for controlling an exhaust aftertreatment for an internal combustion engine.

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen in Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.always stricter legal regulations regarding permissible pollutant emissions in motor vehicles, in which internal combustion engines are arranged, make it necessary to pollutant emissions in one operation Keep the internal combustion engine as low as possible. This can on the one hand done by reducing the pollutant emissions be that while the combustion of the air / fuel mixture in the respective Cylinder of the internal combustion engine arise. On the other hand are in internal combustion engines Exhaust aftertreatment systems in use, the pollutant emissions, the while the combustion process of the air / fuel mixture in the respective cylinders are generated, convert into harmless substances. To For this purpose catalysts are used, the carbon monoxide, Convert hydrocarbons and nitrogen oxides into harmless substances. Either the targeted influencing of the generation of pollutant emissions while combustion as well as the conversion of pollutant components with a high efficiency through a catalytic converter set a very precise adjusted air / fuel ratio in the respective cylinder ahead.

In diesem Zusammenhang muss sichergestellt werden, dass die Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems auch in der gewünschten Art und Weise über eine lange Betriebsdauer funktionieren und Fehler zuverlässig erkannt werden.In In this context, it must be ensured that the components the exhaust aftertreatment system also in the desired manner via a long operating time and error detected reliably become.

Bei einem mager laufenden Ottomotor und bei einer Diesel-Brennkraftmaschine können bei einem Verbrennungsprozess in einem Brennraum der entsprechenden Brennkraftmaschine Stickoxide entstehen. Die entstandenen Stickoxide sind dann Bestandteil eines Abgases der Brennkraftmaschine. Zum Reduzieren des Stickoxidgehalts des Abgases kann dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine ein Reduktionsmittel zugemessen werden, durch das die Stickoxide in einem SCR-Katalysator zu unbedenklichem Stickstoff und Wasser reagieren können. Als Reduktionsmittel wird vorzugsweise Ammoniak verwendet. Der Ammoniak kann durch Erwärmen eines Komplexsalzes gewonnen werden und gasförmig dem Abgastrakt zugemessen werden. Alternativ dazu kann dem Abgastrakt eine wässrige Harnstofflösung zugemessen werden, die dann aufgrund der Hitze im Abgastrakt zumindest teilweise zu Ammoniak hydrolysiert, der in dem SCR-Katalysator mit den Stickoxiden des Abgases reagiert. Falls die Stickoxide nicht vollständig reduziert werden, tragen sie zur Umweltverschmutzung bei. Falls ein Überschuss an Ammoniak zugemessen wird und der Ammoniak aus dem Abgastrakt austritt, so führt dies zu einer deutlichen Geruchsbelästigung in einer Umgebung der Brennkraftmaschine.at a lean-running gasoline engine and a diesel internal combustion engine can in a combustion process in a combustion chamber of the corresponding Internal combustion engine Nitrogen oxides are formed. The resulting nitrogen oxides are then part of an exhaust gas of the internal combustion engine. To the Reducing the nitrogen oxide content of the exhaust gas can the exhaust tract the engine are assigned a reducing agent, by the nitrogen oxides in an SCR catalyst to harmless nitrogen and water can react. The reducing agent used is preferably ammonia. The ammonia can by heating a complex salt are obtained and gaseous attributed to the exhaust tract become. Alternatively, an aqueous urea solution may be added to the exhaust tract then, due to the heat in the exhaust system at least partially hydrolyzed to ammonia, which in the SCR catalyst with the nitrogen oxides of the Exhaust gas reacts. If the nitrogen oxides are not completely reduced contribute to environmental pollution. If there is a surplus is added to ammonia and the ammonia from the exhaust tract exit, so leads This leads to a significant odor nuisance in an environment of the internal combustion engine.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das bzw. die zu einer besonders vorteilhaften Reduzierung eines Schadstoffgehalts eines Abgases der Brennkraftmaschine beitragen und durch das bzw. die ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb der Abgasnachbehandlung erreicht wird.The The object of the invention is based, a method and an apparatus for controlling an exhaust aftertreatment for an internal combustion engine to create, the or to a particularly advantageous reduction Contribute a pollutant content of an exhaust gas of the internal combustion engine and by the one or more permanently reliable operation of the exhaust aftertreatment is reached.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder mit einem Brennraum und einem Abgastrakt, in dem ein SCR-Katalysator angeordnet ist, und einem Reduktionsmittelzuführsystem mit einem Reduktionsmitteleinspritzventil. Das Reduktionsmitteleinspritzventil ist in dem Abgastrakt stromaufwärts des SCR-Katalysators der Brennkraftmaschine angeordnet und zum Zumessen von Reduktionsmittel in den Abgastrakt ausgebildet. Dem Reduktionsmitteleinspritzventil wird abhängig von einer Temperatur des Reduktionsmitteleinspritzventils ein Kühlmedium zugeführt, das zum Kühlen des Reduktionsmitteleinspritzventils in dem Abgastrakt ausgebildet ist.The Invention is characterized by a method and an apparatus for controlling an exhaust aftertreatment for an internal combustion engine with at least one cylinder with a combustion chamber and an exhaust gas tract, in which an SCR catalyst is arranged, and a Reduktionsmittelzuführsystem with a reducing agent injection valve. The reducing agent injection valve is upstream in the exhaust tract arranged the SCR catalytic converter of the internal combustion engine and for metering Reductant formed in the exhaust system. The reducing agent injection valve becomes dependent on a temperature of the reducing agent injection valve, a cooling medium supplied that for cooling the Reductant injection valve is formed in the exhaust system.

Das Kühlmedium wird insbesondere den Teilen des Reduktionsmitteleinspritzventils zugeführt, die unmittelbar in dem Abgastrakt angeordnet sind. Insbesondere ist nicht erforderlich, den Teilen des Reduktionsmitteleinspritzventils Kühlmedium zuzuführen, die außerhalb des Abgastrakts angeordnet sind.The cooling medium in particular, the parts of the reducing agent injection valve fed to the are arranged directly in the exhaust tract. In particular not required, the parts of the reducing agent injection valve cooling medium supply, the outside the exhaust tract are arranged.

Dies hat den Vorteil, dass das Reduktionsmitteleinspritzventil geschützt werden kann. Insbesondere können die Teile des Reduktionsmitteleinspritzventils, die unmittelbar in dem Abgastrakt angeordnet sind, vor Überhitzung geschützt werden. Damit ist eine lange Lebenszeit des Reduktionsmitteleinspritzventils erreichbar. Neben der Vorrichtung zur Zufuhr von Kühlmedium sind keine Änderungen an der bestehenden Konfiguration des Reduktionsmittelzuführsystems, insbesondere nicht an dem Reduktionsmitteleinspritzventil, erforderlich. Somit ist auch ein Einsatz des Reduktionsmittelzuführsystems mit Zufuhr von Kühlmedium in bestehenden Serien einsetzbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Reduktionsmittel aufgrund der niedrigeren Temperaturen an dem Reduktionsmitteleinspritzventil eine hohe Stabilität im Hinblick auf thermische Beanspruchung haben kann.This has the advantage that the reducing agent injection valve can be protected. In particular, the parts of the reducing agent injection valve, which are arranged directly in the exhaust tract, can be protected against overheating. This achieves a long lifetime of the reducing agent injection valve. In addition to the device for supplying cooling medium, no changes to the existing configuration of the reducing agent supply system, in particular not to the reducing agent injection valve, are required. Thus, it is also possible to use the reducing agent supply system with the supply of cooling medium in existing series. Another advantage is that the reducing agent due to the lower temperatures at the reducing agent injection valve a high stability in terms of thermal stress can have.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Kenngröße für eine Temperatur des Reduktionsmitteleinspritzventils in dem Abgastrakt ermittelt, und ein Stellsignal für ein Stellglied zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil abhängig von der Kenngröße für die Temperatur des Reduktionsmitteleinspritzventils in dem Abgastrakt ermittelt. Damit ist ein bedarfsgerechtes Eindüsen von Kühlmittel möglich. Der Kühlmittelverbrauch kann gering gehalten werden.In an advantageous embodiment is a parameter for a temperature of the reducing agent injection valve in the exhaust gas tract, and a control signal for an actuator for feeding of the cooling medium to the reducing agent injection valve depending on the characteristic of the temperature of the reducing agent injection valve in the exhaust tract. Thus, a demand-based injection of coolant is possible. The coolant consumption can be kept low.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil in einem vorgegebenen Zeitraum mit einer zeitlich konstanten Kühlmediumzufuhrrate. Damit ist eine einfache Steuerung des Zuführens des Kühlmittels möglich.In In a further advantageous embodiment, the feeding of the cooling medium to the reducing agent injection valve in a predetermined period of time with a time constant cooling medium feed rate. For a simple control of the supply of the coolant is possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine Kenngröße für einen NOx-Gehalt in dem Abgastrakt ermittelt, und das Stellsignal für das Stellglied zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil wird abhängig von der Kenngröße für den NOx-Gehalt in dem Abgastrakt ermittelt. Damit kann ein Durchbruch von Ammoniak am SCR-Katalysator vermieden werden.In In another advantageous embodiment, a parameter for a NOx content in the exhaust tract determined, and the actuating signal for the actuator for feeding of the cooling medium to the reducing agent injection valve becomes dependent on the NO x content characteristic determined in the exhaust system. This can be a breakthrough of ammonia on the SCR catalyst be avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Kühlmedium in den Abgastrakt eingebracht. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmittel im Hinblick auf eine Kühlung besonders effizient auf das Reduktionsmitteleinspritzventil aufgebracht werden kann.In In a further advantageous embodiment, the cooling medium introduced into the exhaust tract. This has the advantage of having the coolant with a view to cooling particularly efficiently applied to the reducing agent injection valve can be.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Kühlmedium das Reduktionsmittel. Damit kann ein einziges Medium sowohl als Kühlmittel als auch als Reduktionsmittel eingesetzt werden.In A further advantageous embodiment is the cooling medium the reducing agent. This allows a single medium both as Coolant as also be used as a reducing agent.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Kühlmedium dem Reduktionsmitteleinspritzventil bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine zugeführt. Dies hat den Vorteil, dass ein nachträgliches Überhitzen des Reduktionsmittelventils auch nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine vermieden werden kann.In In a further advantageous embodiment, the cooling medium the reducing agent injection valve at a standstill of the internal combustion engine fed. This has the advantage that a subsequent overheating of the reducing agent valve also can be avoided after switching off the internal combustion engine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Kühlmedium aus dem Reduktionsmittelzuführsystem abgeführt, wenn dem Reduktionsmitteleinspritzventil kein Kühlmedium zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass durch Abführen von warmem Kühlmedium und späterem erneuten Zuführen von kühlem Kühlmedium zu dem Reduktionsmittelzuführsystem eine sehr gute Kühlung des Reduktionsmitteleinspritzventils möglich ist, sobald das Reduktionsmitteleinspritzventil wieder mit Kühlmedium beaufschlagt wird.In In a further advantageous embodiment, the cooling medium from the reductant delivery system dissipated if no cooling medium is supplied to the reducing agent injection valve. This has the advantage that by discharging of warm cooling medium and later re-feeding from cool cooling medium to the reductant delivery system a very good cooling of the reducing agent injection valve is possible as soon as the reducing agent injection valve again with cooling medium is charged.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wirkt sich eine Stellung des Stellglieds zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil auf eine Ammoniakmasse aus, die dem SCR-Katalysator zugeführt wird. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, die Ammoniakmasse in geeigneter Weise zuzumessen.In a further advantageous embodiment, a affects Position of the actuator for feeding of the cooling medium to the reducing agent injection valve to an ammonia mass, fed to the SCR catalyst becomes. This is a simple way, the ammonia mass to measure appropriately.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung, 1 an internal combustion engine with a control device,

2 eine weitere Darstellung der Brennkraftmaschine mit einem Reduktionsmittelzuführsystem, und 2 a further illustration of the internal combustion engine with a Reduktionsmittelzuführsystem, and

3 ein Blockschildschaltbild zu einem Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für die Brennkraftmaschine. 3 a block diagram of a method for controlling an exhaust aftertreatment for the internal combustion engine.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction or function are cross-figurative with the same Reference number marked.

In 1 ist eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 10, einem Motorblock 12, einem Zylinderkopf 13 und einem Abgastrakt 14. Der Ansaugtrakt 10 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 15, einen Sammler 16, und ein Saugrohr 17. Das Saugrohr 17 ist hin zu einem Zylinder Z1 beim Einlasskanal in einen Brennraum 26 des Motorblocks 12 geführt. Der Motorblock 12 umfasst eine Kurbelwelle 18, welche über eine Pleuelstange 20 mit einem Kolben 21 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.In 1 An internal combustion engine of a motor vehicle is shown with an intake tract 10 , an engine block 12 a cylinder head 13 and an exhaust tract 14 , The intake tract 10 preferably includes a throttle 15 , a collector 16 , and a suction tube 17 , The suction tube 17 is toward a cylinder Z1 at the inlet port into a combustion chamber 26 of the engine block 12 guided. The engine block 12 includes a crankshaft 18 , which has a connecting rod 20 with a piston 21 of the cylinder Z1 is coupled.

Der Zylinderkopf 13 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 22 und einem Gasauslassventil 24. Der Zylinderkopf 13 umfasst ferner ein Einspritzventil 28 und eine Zündkerze 30. Alternativ kann das Einspritzventil 28 auch in dem Saugrohr 17 angeordnet sein.The cylinder head 13 includes a valvetrain with a gas inlet valve 22 and a gas outlet valve 24 , The cylinder head 13 further comprises an injection valve 28 and a spark plug 30 , Alternatively, the injection valve 28 also in the intake manifold 17 be arranged.

In dem Abgastrakt 14 ist ein Partikelfilter 32 angeordnet. Ferner ist in dem Abgastrakt ein Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) angeordnet. Ein stromabwärts des SCR-Katalysators 34 angeordneter Oxidations katalysator 65 kann aus dem SCR-Katalysator 34 austretendes NO zu NO2 oxidieren.In the exhaust tract 14 is a particle filter 32 arranged. Further, in the exhaust tract is a catalyst 34 for selective catalytic reduction (SCR catalyst) arranged. A downstream of the SCR catalyst 34 arranged oxidation catalyst 65 can from the SCR catalyst 34 Oxidize outgoing NO to NO 2 .

Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Steuervorrichtung 35 auf, mit Sensoren, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgrößen ermitteln können. Die Steuervorrichtung 35 ermittelt in Abhängigkeit von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden können. Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 15, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 22, 24, das Einspritzventil 28 oder die Zündkerze 30.The internal combustion engine also has a control device 35 on, with sensors that vary capture the measured quantities and in each case determine the value of the measured quantities. The control device 35 determined in response to at least one of the measured variables manipulated variables, which can then be converted into one or more actuating signals for controlling actuators by means of corresponding actuators. The actuators are, for example, the throttle 15 , the gas inlet and outlet valves 22 . 24 , the injection valve 28 or the spark plug 30 ,

Die Sensoren umfassen einen Pedalstellungsgeber 36, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 38 erfasst. Weiter weist die Brennkraftmaschine einen Luftmassensensor 40 auf, der stromaufwärts der Drosselklappe 15 angeordnet ist und dort einen Luftmassenstrom erfasst. Ein Temperatursensor 42 stromaufwärts der Drosselklappe 15 erfasst eine Ansauglufttemperatur. Ein Saugrohrdrucksensor 44 stromabwärts der Drosselklappe 15 ist in dem Sammler 16 angeordnet und erfasst einen Saugrohrdruck in dem Sammler 16.The sensors include a pedal position transmitter 36 , the accelerator pedal position of an accelerator pedal 38 detected. Furthermore, the internal combustion engine has an air mass sensor 40 on, the upstream of the throttle 15 is arranged and detected there a mass air flow. A temperature sensor 42 upstream of the throttle 15 detects an intake air temperature. An intake manifold pressure sensor 44 downstream of the throttle 15 is in the collector 16 arranged and detects an intake manifold pressure in the collector 16 ,

Stromaufwärts des Partikelfilters 32 ist eine Abgassonde 52 angeordnet, die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1.Upstream of the particulate filter 32 is an exhaust gas probe 52 arranged, which detects a residual oxygen content of the exhaust gas and whose measurement signal is characteristic of the air / fuel ratio in the combustion chamber of the cylinder Z1.

Ferner ist ein Stickoxidsensor 54 vorgesehen, der stromabwärts des SCR-Katalysators 34 angeordnet ist und der einerseits einen Stickoxidgehalt des Abgases erfasst und andererseits eine Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak aufweist.Further, a nitrogen oxide sensor 54 provided downstream of the SCR catalyst 34 is arranged and on the one hand detects a nitrogen oxide content of the exhaust gas and on the other hand has a cross-sensitivity to ammonia.

Ferner ist dem Abgastrakt 14 vorzugsweise ein Reduktionsmittelzuführsystem 55 zugeordnet (2). Das Reduktionsmittelzuführsystem 55 umfasst einen Reduktionsmitteltank 56 zum Aufnehmen des Reduktionsmittels. Das Reduktionsmittelzuführsystem 55 hat weiter verschiedene hydraulische Aggregate wie eine Reduktionsmittelpumpe 60, ein Druckregelventil 62 und ein Reduktionsmitteleinspritzventil 64. Mittels der Reduktionsmittelpumpe 60 kann das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 56 über eine Reduktionsmittelleitung 58 zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 geleitet werden. Durch entsprechendes Ansteuern des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 kann dann das Reduktionsmittel dem Abgastrakt 14 zugemessen werden, wobei die Einspritzrichtung sowohl in Richtung des Abgasstroms als auch in Richtung entgegen dem Abgasstrom erfolgen kann. Das Pumpen des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmitteltank 56 hin zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 trägt zu einem vorteilhaften Zumessen des Reduktionsmittels bei.Furthermore, the exhaust tract 14 preferably a reductant delivery system 55 assigned ( 2 ). The reductant delivery system 55 includes a reducing agent tank 56 for receiving the reducing agent. The reductant delivery system 55 also has various hydraulic units such as a reducing agent pump 60 , a pressure control valve 62 and a reducing agent injection valve 64 , By means of the reducing agent pump 60 the reducing agent can be removed from the reducing agent tank 56 via a reducing agent line 58 to the reducing agent injection valve 64 be directed. By appropriate activation of the reducing agent injection valve 64 can then the reducing agent the exhaust tract 14 be metered, wherein the injection direction can be carried out both in the direction of the exhaust gas flow and in the direction opposite to the exhaust gas flow. The pumping of the reducing agent from the reducing agent tank 56 towards the reducing agent injection valve 64 contributes to an advantageous metering of the reducing agent.

Zum Zuführen von Reduktionsmittel ragt das Reduktionsmitteleinspritzventil 64 in den Abgastrakt 14 stromabwärts des Partikelfilters 32 und stromaufwärts des SCR-Katalysators 34 hinein. Somit ist Reduktionsmitteleinspritzventil 64 wenigstens teilweise in dem Abgastrakt 14 angeordnet und damit heißem Abgas ausgesetzt. Weitere Teile des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 können außerhalb des Abgastrakts angeordnet sein. Stromabwärts des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 und stromaufwärts des SCR-Katalysators 34 ist vorzugsweise eine Mischvorrichtung zum Mischen des zugemessenen Reduktionsmittels mit dem Abgas angeordnet.For supplying reducing agent, the reducing agent injection valve protrudes 64 in the exhaust tract 14 downstream of the particulate filter 32 and upstream of the SCR catalyst 34 into it. Thus, reducing agent injection valve 64 at least partially in the exhaust tract 14 arranged and thus exposed to hot exhaust gas. Other parts of the reducing agent injection valve 64 can be arranged outside the exhaust tract. Downstream of the reducing agent injection valve 64 and upstream of the SCR catalyst 34 Preferably, a mixing device for mixing the metered reducing agent with the exhaust gas is arranged.

Stromabwärts des Brennraums 26 zweigt eine Abgasrückführleitung 66 von dem Abgastrakt 14 ab, die stromaufwärts des Brennraums 26 in den Ansaugtrakt 10 mündet. In der Abgasrück führleitung 66 ist ein Abgasrückführventil 68 angeordnet, mittels dem die zurückgeleitete Abgasmenge gesteuert werden kann. Mittels der Abgasrückführleitung 66 kann Abgas in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden, um so den Sauerstoffgehalt in dem angesaugten, für den Brennraum 26 bestimmten Gasgemisch zu senken, und so die Emission von Stickoxiden zu senken.Downstream of the combustion chamber 26 branches an exhaust gas recirculation line 66 from the exhaust tract 14 off, the upstream of the combustion chamber 26 in the intake tract 10 empties. In the exhaust gas recirculation line 66 is an exhaust gas recirculation valve 68 arranged, by means of which the returned amount of exhaust gas can be controlled. By means of the exhaust gas recirculation line 66 can exhaust gas into the combustion chamber 26 the internal combustion engine are returned, so as to the oxygen content in the sucked, for the combustion chamber 26 to reduce certain gas mixture, thus reducing the emission of nitrogen oxides.

Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen ebenfalls entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind.Next the cylinder Z1 are preferably further cylinders Z2 to Z4 provided which also corresponding actuators and optionally sensors assigned.

Zum Ausführen des Verfahrens zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine kann in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 35 ein Programm gespeichert sein und während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden.For carrying out the method for controlling an exhaust gas aftertreatment for an internal combustion engine, in a program memory of the control device 35 a program stored and be executed during operation of the internal combustion engine.

Ein bevorzugter Ablauf des Programms ist in 3 schematisch dargestellt. Diese zeigt ein Temperaturmodell 100 für die Berechnung einer Temperatur TEMP_IV des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 aus einem Abgasmassenstrom EXH_MASS_FLOW der Brennkraftmaschine, einer Abgastemperatur TEMP_EXH, einer Reduktionsmitteleinspritzmenge UREA_IV und eines Ansteuerstroms CUR_IV des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 unter Berücksichtigung eines Modells 102 des Reduktionsmitteleinspritzventils 64, das insbesondere Massen und Wärmekapazitäten von Teilen des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 umfasst. Die mittels des Temperaturmodells 100 aus diesen Größen ermittelte Temperatur TEMP_IV des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 ist wahlweise bevorzugt repräsentativ für die Spitze, das Rohr oder das Innere des Reduktionsmitteleinspritzventils 64.A preferred course of the program is in 3 shown schematically. This shows a temperature model 100 for the calculation of a temperature TEMP_IV of the reducing agent injection valve 64 from an exhaust gas mass flow EXH_MASS_FLOW the internal combustion engine, an exhaust gas temperature TEMP_EXH, a reducing agent injection amount UREA_IV and a drive current CUR_IV of the reducing agent injection valve 64 considering a model 102 of the reducing agent injection valve 64 in particular masses and heat capacities of parts of the reducing agent injection valve 64 includes. The means of the temperature model 100 determined from these variables temperature TEMP_IV of the reducing agent injection valve 64 Optionally, it is preferably representative of the tip, tube or interior of the reductant injector 64 ,

In einem Schritt 104 wird aus Daten der Brennkraftmaschine wie dem Abgasmassenstrom EXH_MASS_FLOW und einer gesamten Einspritzmenge MF_TOT an Kraftstoff, der Abgastemperatur TEMP_EXH und der ermittelten Temperatur TEMP_IV des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 ein Kühlungsmodus MOD_COOL des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 ermittelt.In one step 104 is from data of the internal combustion engine such as the exhaust gas mass flow EXH_MASS_FLOW and a total injection quantity MF_TOT of fuel, the exhaust gas temperature TEMP_EXH and the determined temperature TEMP_IV of the reducing agent injection valve 64 a cooling mode MOD_COOL of the reducing agent injection valve 64 determined.

Einer der Kühlungsmodi MOD_COOL des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 ist vorzugsweise ein Kühlungsmodus während eines Stillstands der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs. Das Reduktionsmitteleinspritzventil 64 kann so während eines Stillstands der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs mittels des Kühlmediums gekühlt werden und ein nachträgliches Überhitzen des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 nach Abschalten der Brennkraftmaschine kann vermieden werden. Andererseits kann ein Durchbruch von Ammoniak am SCR-Katalysator 34 vermieden werden.One of the cooling modes MOD_COOL of the reducing agent injection valve 64 is preferably a cooling mode during a stoppage of the internal combustion engine or the vehicle. The reducing agent injection valve 64 can thus be cooled by the cooling medium during a standstill of the internal combustion engine or the vehicle and a subsequent overheating of the reducing agent injection valve 64 after switching off the internal combustion engine can be avoided. On the other hand, a breakthrough of ammonia on the SCR catalyst 34 be avoided.

Ein weiterer der Kühlungsmodi MOD_COOL des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 ist ein Kühlungsmodus während eines Regenerierens des Partikelfilters 32 oder ein Kühlungsmodus während eines Fahrbetriebs bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, insbesondere außerhalb eines Bereichs, der für die Bestimmung des Abgasverhaltens der Brennkraftmaschine gemäß Norm vorgesehen ist (so genannter Off-Cycle-Betrieb). Unter derartigen Betriebsbedingungen können ohne Kühlung des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 besonders hohe Temperaturen TEMP_IV an dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 auftreten.Another of the cooling modes MOD_COOL of the reducing agent injection valve 64 is a cooling mode during regeneration of the particulate filter 32 or a cooling mode during a driving operation at high vehicle speeds, in particular outside a range which is provided for the determination of the exhaust gas behavior of the internal combustion engine according to the standard (so-called off-cycle operation). Under such operating conditions, without cooling the reducing agent injection valve 64 particularly high temperatures TEMP_IV at the reducing agent injection valve 64 occur.

Vorzugsweise erfolgt das Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64, indem das Kühlmedium mit einer zeitlich konstanten Rate zugeführt wird. Des Weiteren wird vorzugsweise eine Kenngröße für einen NOx-Gehalt NOX in dem Abgastrakt ermittelt, und das Stellsignal für das Stell glied zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 wird abhängig von der Kenngröße für den NOx-Gehalt NOX in dem Abgastrakt 14 ermittelt, so dass ein Durchbruch von Ammoniak am SCR-Katalysator 34 vermieden werden kann. Alternativ kann unter bestimmten Betriebsbedingungen auch ein Notprogramm zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 ausgeführt werden, das eine größere Toleranz bezüglich eines Durchbruchs von Ammoniak am SCR-Katalysator 34 hat.Preferably, the feeding of the cooling medium to the reducing agent injection valve takes place 64 in that the cooling medium is supplied at a constant rate over time. Furthermore, a parameter for a NOx content NOX in the exhaust gas tract is preferably determined, and the actuating signal for the actuator for supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve 64 becomes dependent on the NOx content indicator NOX in the exhaust tract 14 determined, allowing a breakthrough of ammonia on the SCR catalyst 34 can be avoided. Alternatively, under certain operating conditions, an emergency program for supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve 64 be carried out, which has a greater tolerance for breakthrough of ammonia on the SCR catalyst 34 Has.

Ein weiterer der Kühlungsmodi MOD_COOL des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 wird vorzugsweise derart realisiert, dass aus dem Reduktionsmittelzuführsystem 55 Kühlmedium abgeführt wird, wenn das Reduktionsmitteleinspritzventil 64 kein Kühlmedium benötigt, so dass eine Absenkung eines Drucks PCOOL in dem Reduktionsmittelzuführsystem 55 stattfinden kann, und vor einer Wiederinbetriebnahme der Zufuhr von Reduktionsmittel zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 kühles Kühlmedium dem Reduktionsmittelzuführsystem 55 zugeführt wird. Damit kann die Temperatur TEMP_IV des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 sehr effizient abgesenkt werden, bevor der Betrieb des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 wieder neu einsetzt. Des Weiteren kann durch das Absenken des Drucks PCOOL in dem Reduktionsmittelzuführsystem 55 eine mechanische Belastung von Schläuchen, in denen das Kühlmedium und/oder das Reduktionsmittel transportiert werden, gering gehalten werden. Außerdem kann dadurch die mechanische Belastung des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 gering gehalten werden.Another of the cooling modes MOD_COOL of the reducing agent injection valve 64 is preferably realized in such a way that from the reducing agent supply system 55 Cooling medium is discharged when the reducing agent injection valve 64 no cooling medium is needed so that a decrease in pressure PCOOL in the Reduktionsmittelzuführsystem 55 and before restarting the supply of reductant to the reductant injector 64 cool coolant to the reductant delivery system 55 is supplied. Thus, the temperature TEMP_IV of the reducing agent injection valve 64 be lowered very efficiently before the operation of the reducing agent injection valve 64 reinstates again. Further, by lowering the pressure, PCOOL in the reductant delivery system 55 a mechanical load of hoses, in which the cooling medium and / or the reducing agent are transported, are kept low. In addition, thereby the mechanical load of the reducing agent injection valve 64 be kept low.

In einem Modell 114 einer Kühlung des Reduktionsmitteleinspritzventils 64 wird aus einem Massenstrom MF_COOL des Kühlmediums, Katalysatordaten DATA_SCR des SCR-Katalysators 34, die den Ist-Zustand des SCR-Katalysators 24 beschreiben, der Abgastemperatur TEMP_EXH, der Temperatur TEMP_IV des Redukti onsmitteleinspritzventils 64, dem aktuellen Kühlungsmodus MOD_COOL, den Daten der Brennkraftmaschine wie dem Abgasmassenstrom EXH_MASS_FLOW und der gesamten Einspritzmenge MF_TOT an Kraftstoff, sowie dem Stickoxidgehalt NOX in dem Abgastrakt 14 unter Berücksichtigung eines Modells 116 des SCR-Katalysators 34, das das Speicherverhalten des SCR-Katalysators 34 für Ammoniak beschreibt, der Druck PCOOL des Kühlmediums, eine Ansteuerung 118 des Reduktionsmitteleinspritzventil 64 mit einem Stellsignal für das Stellglied zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64 und eine Ansteuerung 120 des Druckregelventils 62 mit einem Stellsignal für das Stellglied zum Öffnen und Schließen des Druckregelventils 62 bestimmt.In a model 114 a cooling of the reducing agent injection valve 64 is calculated from a mass flow MF_COOL of the cooling medium, catalyst data DATA_SCR of the SCR catalyst 34 , which is the actual state of the SCR catalyst 24 describe, the exhaust gas temperature TEMP_EXH, the temperature TEMP_IV of Redukti onsmitteleinspritzventils 64 , the current cooling mode MOD_COOL, the data of the internal combustion engine such as the exhaust gas mass flow EXH_MASS_FLOW and the total injection quantity MF_TOT of fuel, and the nitrogen oxide content NOX in the exhaust gas tract 14 considering a model 116 of the SCR catalyst 34 that the storage behavior of the SCR catalyst 34 for ammonia, the pressure PCOOL of the cooling medium describes a control 118 of the reducing agent injection valve 64 with a control signal for the actuator for supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve 64 and a drive 120 of the pressure control valve 62 with a control signal for the actuator for opening and closing the pressure control valve 62 certainly.

Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, das Reduktionsmitteleinspritzventil 64 vor Überhitzung zu schützen. Damit kann erreicht werden, dass das Reduktionsmitteleinspritzventil 64 eine lange Lebensdauer hat. Außer Komponenten zum Zuführen von Kühlmedium sind keine Änderungen an dem bestehenden Reduktionsmittelzuführsystem 55, insbesondere nicht an dem Reduktionsmitteleinspritzventil 64, erforderlich. Des Weiteren kann ein Durchbruch von Ammoniak am SCR-Katalysator 34 vermieden werden.By means of this method it is possible to use the reducing agent injection valve 64 to protect against overheating. This can be achieved that the reducing agent injection valve 64 has a long life. Except components for supplying cooling medium are no changes to the existing Reduktionsmittelzuführsystem 55 , in particular not at the reducing agent injection valve 64 , required. Furthermore, a breakthrough of ammonia on the SCR catalyst 34 be avoided.

Claims (10)

Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Z1–Z4) mit einem Brennraum (26) und einem Abgastrakt (14), in dem ein SCR-Katalysator (34) angeordnet ist, und einem Reduktionsmittelzuführsystem (55) mit einem Reduktionsmitteleinspritzventil (64), wobei das Reduktionsmitteleinspritzventil (64) in dem Abgastrakt (14) stromaufwärts des SCR-Katalysators (34) der Brennkraftmaschine angeordnet und zum Zumessen von Reduktionsmittel in den Abgastrakt (14) ausgebildet ist, wobei dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) abhängig von einer Temperatur (TEMP_IV) des Reduktionsmitteleinspritzventils (64) ein Kühlmedium zugeführt wird, das zum Kühlen des Reduktionsmitteleinspritzventils (64) in dem Abgastrakt (14) ausgebildet ist.Method for controlling exhaust gas aftertreatment for an internal combustion engine having at least one cylinder (Z1-Z4) with a combustion chamber ( 26 ) and an exhaust tract ( 14 ) in which an SCR catalyst ( 34 ), and a reductant delivery system ( 55 ) with a reducing agent injection valve ( 64 ), wherein the reducing agent injection valve ( 64 ) in the exhaust tract ( 14 ) upstream of the SCR catalyst ( 34 ) of the internal combustion engine and for metering Redukti onsmittel in the exhaust tract ( 14 ), wherein the reducing agent injection valve ( 64 ) depending on a temperature (TEMP_IV) of the reducing agent injection valve ( 64 ) is supplied to a cooling medium, which is for cooling the reducing agent injection valve ( 64 ) in the exhaust tract ( 14 ) is trained. Verfahren nach Anspruch 1, wobei – eine Kenngröße für die Temperatur (TEMP_IV) des Reduktionsmitteleinspritzventils (64) in dem Abgastrakt (14) ermittelt wird, und – ein Stellsignal für ein Stellglied zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) abhängig von der Kenngröße für die Temperatur (TEMP_IV) des Reduktionsmitteleinspritzventils (64) in dem Abgastrakt (14) ermittelt wird.Method according to claim 1, wherein - a parameter for the temperature (TEMP_IV) of the reducing agent injection valve ( 64 ) in the exhaust tract ( 14 ), and - an actuating signal for an actuator for supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve ( 64 ) depending on the parameter for the temperature (TEMP_IV) of the reducing agent injection valve ( 64 ) in the exhaust tract ( 14 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) in einem vorgegebenen Zeitraum mit einer zeitlich konstanten Kühlmediumzufuhrrate erfolgt.The method of claim 1 or 2, wherein supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve (10). 64 ) takes place in a predetermined period of time with a constant cooling medium supply rate. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – eine Kenngröße für einen NOx-Gehalt (NOX) in dem Abgastrakt ermittelt wird, und – das Stellsignal für das Stellglied zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) abhängig von der Kenngröße für den NOx-Gehalt (NOX) in dem Abgastrakt ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein - a characteristic value for a NOx content (NOX) in the exhaust gas tract is determined, and - the actuating signal for the actuator for supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve ( 64 ) is determined as a function of the parameter for the NOx content (NOX) in the exhaust gas tract. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmedium in den Abgastrakt (14) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the cooling medium in the exhaust gas tract ( 14 ) is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmedium das Reduktionsmittel ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the cooling medium the reducing agent is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmedium dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the cooling medium to the reducing agent injection valve ( 64 ) is supplied at a standstill of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus dem Reduktionsmittelzuführsystem (55) Kühlmedium abgeführt wird, wenn dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) kein Kühlmedium zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein from the reducing agent supply system ( 55 ) Cooling medium is discharged when the reducing agent injection valve ( 64 ) no cooling medium is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei sich eine Stellung des Stellglieds zum Zuführen des Kühlmediums zu dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) auf eine Ammoniakmasse auswirkt, die dem SCR-Katalysator (34) zugeführt wird.Method according to one of claims 2 to 8, wherein a position of the actuator for supplying the cooling medium to the reducing agent injection valve ( 64 ) has an ammonia mass which is associated with the SCR catalyst ( 34 ) is supplied. Vorrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Z1–Z4) mit einem Brennraum (26) und einem Abgastrakt (14), in dem ein SCR-Katalysator (34) angeordnet ist, und einem Reduktionsmittelzuführsystem (55) mit einem Reduktionsmitteleinspritzventil (64), wobei das Reduktionsmitteleinspritzventil (64) in dem Abgastrakt (14) stromaufwärts des SCR-Katalysators (34) der Brennkraftmaschine angeordnet und zum Zumessen von Reduktionsmittel in den Abgastrakt (14) ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass dem Reduktionsmitteleinspritzventil (64) abhängig von einer Temperatur (TEMP_IV) des Reduktionsmitteleinspritzventils (64) ein Kühlmedium zuführbar ist, das zum Kühlen des Reduktionsmitteleinspritzventils (64) in dem Abgastrakt (14) ausgebildet ist.Device for controlling an exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine having at least one cylinder (Z1-Z4) with a combustion chamber ( 26 ) and an exhaust tract ( 14 ) in which an SCR catalyst ( 34 ), and a reductant delivery system ( 55 ) with a reducing agent injection valve ( 64 ), wherein the reducing agent injection valve ( 64 ) in the exhaust tract ( 14 ) upstream of the SCR catalyst ( 34 ) of the internal combustion engine and for metering of reducing agent in the exhaust gas tract ( 14 ), wherein the device is designed such that the reducing agent injection valve ( 64 ) depending on a temperature (TEMP_IV) of the reducing agent injection valve ( 64 ), a cooling medium is fed, which is for cooling the reducing agent injection valve ( 64 ) in the exhaust tract ( 14 ) is trained.
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