DE102016005262A1 - Verfahren in Bezug auf ein SCR-System, und ein SCR-System - Google Patents

Verfahren in Bezug auf ein SCR-System, und ein SCR-System Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit (260) und einen der SCR-Einheit (260) nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator (265), eine der SCR-Einheit (260) vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit (250), einen zwischen der SCR-Einheit (260) und dem Ammoniakschlupf-Katalysator (265) angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor (222) und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator (265) nachgelagerten ersten NOx-Sensor (263) umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Bestimmen (s410) eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts (NOx1) des Abgases mittels des ersten NOx-Sensors (263), – Bestimmen (s420) eines Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts (NOx1) des Abgases; – Bestimmen (s430) eines aktuellen Werts (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts; und – Steuern (s440) der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz (Diff) zwischen dem Sollwert (Soll) und dem aktuellen Wert (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode (P) für einen Computer (200; 210) zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System für verbesserte Fahrzeugstabilität und ein mit dem System ausgerüstetes Fahrzeug.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode für einen Computer zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst. Sie betrifft ebenfalls ein System zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems und ein mit dem SCR-System ausgestattetes Kraftfahrzeug.
  • HINTERGRUND
  • Heutzutage verwenden Fahrzeuge beispielsweise Harnstoff als Reduktionsmittel in SCR(selektive katalytische Reduktion)-Systemen, die einen SCR-Katalysator umfassen, in dem das Reduktionsmittel und NOx-Gas reagieren und in Stickstoffgas und Wasser umgewandelt werden können. Es können verschiedene Arten von Reduktionsmitteln in SCR-Systemen verwendet werden. AdBlue ist ein Beispiel eines häufig verwendeten Reduktionsmittels.
  • Eine Art von SCR-System umfasst einen Behälter, der ein Reduktionsmittel enthält. Das System weist ebenfalls eine Pumpe auf, die dazu eingerichtet ist, das Reduktionsmittel aus dem Behälter über eine Saugleitung abzuziehen und über eine Druckleitung einer Dosiereinheit zuzuführen, die benachbart zu einer Abgasanlage des Fahrzeugs angeordnet ist, z. B. benachbart zu einem Abgasrohr der Abgasanlage. Die Dosiereinheit ist dazu eingerichtet, entsprechend von Betriebsabläufen, die in einer Steuereinheit des Fahrzeugs gespeichert sind, eine erforderliche Menge an Reduktionsmittel in das dem SCR-Katalysator vorgelagerte Abgasrohr einzuspritzen. Um die Druckregelung zu erleichtern, wenn kleine oder keine Dosiermengen vorliegen, umfasst das System ebenfalls eine Rückführleitung, die von einer Druckseite des Systems zum Behälter zurückführt.
  • In einigen SCR-Systemen ist dem SCR-System ein Ammoniakschlupf-Katalysator nachgelagert angeordnet. Hierbei kann die Zufuhr des Reduktionsmittels auf Basis des Ammoniakgehalts des Abgases gesteuert werden, wobei das Ammoniak aus dem zugeführten Reduktionsmittel stammt. Diese Steuerung kann gemäß einem Fett-Mager-Dosiervorgang ausgeführt werden. Es ist jedoch aus verschiedenen Gründen schwierig, gemäß diesem Vorgang eine Überdosierungsmenge zu bestimmen, z. B. aus Gründen der einem bereitgestellten Abgas-Ammoniakgehaltsensor innewohnenden Ungenauigkeit. Das Steuern der Reduktionsmittelzufuhr ist daher ungenau, was zu einer ineffizienten Abgasemissionssteuerung führen kann.
  • EP 2 684 597 betrifft ein Abgasemissions-Steuerungssystem, das einen SCR-Katalysator und einen Ammoniakgehaltsensor umfasst, der zwischen dem SCR-Katalysator und einem Ammoniakschlupf-Katalysator einer Abgasanlage angeordnet ist.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges und vorteilhaftes Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-System vorzuschlagen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges und vorteilhaftes System und ein neuartiges und vorteilhaftes Computerprogramm für das Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems vorzuschlagen.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren, ein System und ein Computerprogramm vorzuschlagen, die eine effiziente und genaue Steuerung der Zufuhr eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems erreichen.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, ein System und ein Computerprogramm zum Erreichen einer robusten, zuverlässigen und kostengünstigen Zufuhr eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems vorzuschlagen.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren, ein alternatives System und ein alternatives Computerprogramm für die Zufuhr eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems vorzuschlagen.
  • Einige dieser Aufgaben werden mit einem Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-System, das eine SCR-Einheit und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator nach Anspruch 1 umfasst, gelöst. Andere Aufgaben werden mit einem System nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen dargestellt. Im Wesentlichen gelten die gleichen Vorteile von Verfahrensschritten des erfinderischen Verfahrens für entsprechende Mittel des erfinderischen Systems.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines für einen Verbrennungsmotor angeordneten SCR-Systems, das eine SCR-Einheit und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator, eine der SCR-Einheit vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit, einen zwischen der SCR-Einheit und dem Ammoniakschlupf-Katalysator angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator nachgelagerten ersten NOx-Gassensor umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • – Bestimmen eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts des Abgases mittels des ersten NOx-Sensors;
    • – Bestimmen eines Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts des Abgases;
    • – Bestimmen eines aktuellen Werts des Abgas-Ammoniakgehalts; und
    • – Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert des Abgas-Ammoniakgehalts. Durch Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts des Abgases aus dem Verbrennungsmotor auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts wird eine zuverlässige, genaue und robuste Steuerung der Reduktionsmittelzufuhr erreicht. Des Weiteren ist es vorteilhaft, den Abgas-Ammoniakgehalt zwischen dem SCR-Katalysator und dem Ammoniakschlupf-Katalysator zu bestimmen.
  • Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Bestimmen eines vorherrschenden Abgasstroms;
    • – Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms. Der vorherrschende Abgasstrom kann mittels eines Abgas-Massenflusssensors und/oder mittels eines Modells zum Schätzen/Berechnen/Modellieren des vorherrschenden Abgasstroms gemessen werden. Der Abgas-Massenfluss kann bezüglich einer dem Verbrennungsmotor nachgelagerten und dem SCR-Katalysator vorgelagerten Position bestimmt werden. Hierdurch wird ein vielseitiges Verfahren erreicht. Durch Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts des Abgases aus dem Verbrennungsmotor auf Basis des vorherrschenden Abgasstroms wird eine zuverlässige, genaue und robuste Steuerung des Reduktionsmittels erreicht.
  • Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Bestimmen eines vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts des der SCR-Einheit vorgelagerten Abgases;
    • – Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts. Durch Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts aus dem Verbrennungsmotor auf Basis des der SCR-Einheit vorgelagerten vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts wird eine zuverlässige, genaue und robuste Steuerung der Reduktionsmittelzufuhr erreicht.
  • Durch Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts des Abgases aus dem Verbrennungsmotor auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts, des zweiten NOx-Gehalts und des vorherrschenden Abgasstroms wird ein hochgenaues Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Reduktionsmittel erreicht.
  • Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Bestimmen einer vorherrschenden Temperatur der SCR-Einheit;
    • – Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis der bestimmten vorherrschenden Temperatur der SCR-Einheit. Die vorherrschende Temperatur der SCR-Einheit kann direkt mittels eines Temperatursensors bestimmt werden. Die vorherrschende Temperatur der SCR-Einheit kann indirekt mittels eines geeigneten Modells bestimmt werden, z. B. auf Basis von Informationen über einen vorherrschenden Abgasstroms und/oder einer vorherrschenden Temperatur des Abgases. Dies stellt vorteilhafterweise Einsatzflexibilität bereit. Durch Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts des Abgases aus dem Verbrennungsmotor auf Basis der vorherrschenden Temperatur der SCR-Einheit wird eine zuverlässige, genaue und robuste Steuerung der Reduktionsmittelzufuhr erreicht.
  • Durch Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts des Abgases aus dem Verbrennungsmotor auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts, des zweiten NOx-Gehalts, des vorherrschenden Abgasstroms und der vorherrschenden Temperatur der SCR-Einheit wird ein hochgenaues Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Reduktionsmittel erreicht.
  • Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Steuern der Reduktionsmittelzufuhr durch Alternieren der Zufuhr in einem festgelegten Intervall um einen Nenn-Zufuhrwert. Hierdurch wird eine robuste und genaue Funktion des Steuerns erreicht, die auch mit einem relativ kleinen Rechenaufwand einer Steuereinheit des SCR-Systems zusammenhängt.
  • Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Anpassen des Nenn-Zufuhrwerts an das SCR-System durch Ändern des Nenn-Zufuhrwerts. Hierdurch wird eine optimalere Dosierung des Reduktionsmittels erreicht, was wiederum zahlreiche vorteilhafte Vorteile bietet, nicht zuletzt unter Umweltgesichtspunkten. Hierdurch wird die Steuerung der Reduktionsmittelzufuhr vorteilhaft an das bestimmte relevante SCR-System angepasst.
  • Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Anpassen des festgelegten Intervalls für die Anpassung an die Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert des Abgas-Ammoniakgehalts, wenn eine Abgastemperatur der SCR-Einheit ein vorbestimmtes Temperaturniveau überschreitet. Hierdurch wird ein angemessenerer Fett-Mager-Dosiervorgang erreicht, insbesondere während des Betriebs, bei dem die Abgastemperatur relativ hoch ist, wie z. B. höher als 400 Grad Celsius.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein System bereitgestellt zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator, eine der SCR-Einheit vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit, einen zwischen der SCR-Einheit und dem Ammoniakschlupf-Katalysator angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator nachgelagerten ersten NOx-Sensor umfasst, wobei das System umfasst:
    • – ein Mittel zum Bestimmen eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts des Abgases;
    • – ein Mittel zum Bestimmen eines Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts des Abgases;
    • – ein Mittel zum Bestimmen eines aktuellen Werts des Abgas-Ammoniakgehalts; und
    • – ein Mittel zum Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert des Abgas-Ammoniakgehalts.
  • Das System kann umfassen:
    • – ein Mittel zum Bestimmen eines vorherrschenden Abgasstroms;
    • – ein Mittel zum Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms.
  • Das System kann umfassen:
    • – ein Mittel zum Bestimmen eines vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts des der SCR-Einheit vorgelagerten Abgases;
    • – ein Mittel zum Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten zweiten NOx-Gehalts.
  • Das System kann umfassen:
    • – ein Mittel zum Bestimmen einer vorherrschenden Temperatur der SCR-Einheit;
    • – ein Mittel zum Bestimmen des Sollwerts des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis der vorherrschenden Temperatur der SCR-Einheit.
  • Das System kann umfassen:
    • – ein Mittel zum Steuern der Reduktionsmittelzufuhr durch Alternieren der Zufuhr in einem festgelegten Intervall um einen Nenn-Zufuhrwert.
  • Das System kann umfassen:
    • – ein Mittel zum Anpassen des Nenn-Zufuhrwerts an das SCR-System durch Ändern des Nenn-Zufuhrwerts.
  • Das System kann umfassen:
    • – ein Mittel zum Anpassen des festgelegten Intervalls für die Anpassung an die Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert des Abgas-Ammoniakgehalts, wenn eine Abgastemperatur der SCR-Einheit ein vorbestimmtes Temperaturniveau überschreitet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein System gemäß dem hier vorgestellten umfasst. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein beliebiges von einem Lastkraftwagen, Bus oder Personenkraftwagen sein.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Steuern der Zufuhr eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator umfasst, bereitgestellt, wobei das Computerprogramm einen Programmcode umfasst, der bewirkt, dass eine elektronische Steuereinheit oder ein mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Computer die Schritte nach einem der Ansprüche 1–7 ausführt, wenn es auf der Steuereinheit oder dem Computer ausgeführt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Steuern der Zufuhr eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator umfasst, bereitgestellt, wobei das Computerprogramm einen Programmcode umfasst, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, um zu bewirken, dass eine elektronische Steuereinheit oder ein mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Computer die Schritte nach einem der Ansprüche 1–7 ausführt.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Steuern der Zufuhr eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator umfasst, bereitgestellt, wobei das Computerprogramm einen Programmcode umfasst, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, um zu bewirken, dass eine elektronische Steuereinheit oder ein mit der elektronischen Steuereinheit verbundener Computer die Schritte nach einem der Ansprüche 1–7 ausführt, wenn es auf der Steuereinheit oder dem Computer ausgeführt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das einen Programmcode enthält, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, um Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1–7 auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer elektronischen Steuereinheit oder einem mit der elektronischen Steuereinheit verbundenen Computer ausgeführt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das nichtflüchtig auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, um die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1–7 auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer elektronischen Steuereinheit oder einem mit der elektronischen Steuereinheit verbundenen Computer ausgeführt wird.
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus den folgenden Einzelheiten und auch durch Umsetzen der Erfindung in die Praxis ersichtlich werden. Obwohl die Erfindung nachfolgend beschrieben wird, sollte angemerkt werden, dass sie nicht auf die beschriebenen spezifischen Einzelheiten beschränkt ist. Ein Fachmann mit Zugang zu den hier enthaltenen Lehren wird weitere Anwendungen, Modifikationen und Eingliederungen in andere Gebiete erkennen, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung fallen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer weiteren Aufgaben und Vorteile sollte die angeführte ausführliche Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente in den verschiedenen Schaubildern bezeichnen, und in denen
  • die 1 schematisch ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • die 2a schematisch ein Teilsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für das in 1 gezeigte Fahrzeug darstellt;
  • die 2b schematisch ein Teilsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für das in 1 dargestellte Fahrzeug darstellt;
  • die 3 schematisch ein Schaubild darstellt, das einen Ammoniaksollwert als Funktion des NOx am Abgasendrohr gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • die 4a ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • die 4b ein ausführlicheres schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; und
  • die 5 schematisch einen Computer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 stellt eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 100 dar. Das beispielhafte Fahrzeug 100 umfasst eine Zugmaschine 110 und einen Anhänger 112. Das Fahrzeug kann ein schweres Fahrzeug, z. B. ein Lastkraftwagen oder ein Bus sein. Es kann alternativ ein Auto sein.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die Erfindung für eine Anwendung in einem beliebigen SCR-System geeignet ist und daher nicht auf SCR-Systeme oder Kraftfahrzeuge beschränkt ist. Das erfinderische Verfahren und das erfinderische SCR-System in einem Aspekt der Erfindung eignen sich außer für Kraftfahrzeuge gut für andere Fahrzeugplattformen, die ein SCR-System umfassen, z. B. für ein Wasserfahrzeug. Das Wasserfahrzeug kann von beliebiger Art sein, wie z. B. Motorboote, Dampfer, Fähren oder Schiffe.
  • Das erfinderische Verfahren und das erfinderische SCR-System gemäß einem Aspekt der Erfindung sind ebenfalls beispielsweise gut geeignet für Systeme, die Industriemotoren und/oder motorgetriebene Industrieroboter umfassen.
  • Das erfinderische Verfahren und das erfinderische SCR-System gemäß einem Aspekt der Erfindung sind ebenfalls gut geeignet für verschiedene Arten von Kraftwerken, z. B. ein Elektrizitätswerk, das einen motorgetriebenen Generator umfasst.
  • Das erfinderische Verfahren und das erfinderische SCR-System sind ebenfalls gut für ein beliebiges Motorsystem geeignet, das einen Motor und ein SCR-System umfasst, z. B. in einer Lokomotive oder irgendeiner anderen Plattform.
  • Das erfinderische Verfahren und das erfinderische SCR-System sind ebenfalls gut für ein beliebiges System geeignet, das einen NOx-Generator umfasst.
  • Der Begriff „Verbindung” betrifft hierin eine Kommunikationsverbindung, die eine physische Verbindung, wie eine optoelektronische Kommunikationsleitung, oder eine nicht-physische Verbindung, wie eine drahtlose Verbindung, z. B. eine Funkverbindung oder eine Mikrowellenverbindung, sein kann.
  • Der Begriff „Leitung” betrifft hierin einen Durchgang zum Fassen und Befördern eines Fluids, z. B. ein Reduktant in flüssiger Form. Die Leitung kann ein Rohr in jeder gewünschten Größe sein und kann aus einem beliebigen geeigneten Material, z. B. Kunststoff, Gummi oder Metall, hergestellt sein.
  • Der Begriff „Reduktant” oder „Reduktionsmittel” betrifft hierein ein Mittel, das zum Reagieren mit bestimmten Emissionen in einem SCR-System verwendet wird. Diese Emissionen können beispielsweise NOx-Gas umfassen. Die Begriffe „Reduktant” und „Reduktionsmittel” werden hierin gleichbedeutend verwendet. In einer Version ist der Reduktant sogenanntes AdBlue. Selbstverständlich können andere Arten von Reduktanten verwendet werden. Adblue wird hierin als ein Beispiel eines Reduktanten angegeben, der Fachmann wird jedoch verstehen, dass das erfinderische Verfahren und das erfinderische SCR-System mit anderen Arten von Reduktanten durchführbar sind, vorbehaltlich von nötigen Anpassungen in Steueralgorithmen zum Ausführen des Programmcodes gemäß dem erfinderischen Verfahren.
  • Hierin kann der Sollwert als erwünschter Wert bezeichnet werden. Hierin kann der Sollwert alternativ als Zielwert bezeichnet werden.
  • Die 2a stellt ein Teilsystem 299 des Fahrzeugs 100 dar. Das Teilsystem 200 befindet sich in der Zugmaschine 110. Es kann Teil eines SCR-Systems sein. Es umfasst in diesem Beispiel einen Behälter 205, der zum Fassen eines Reduktanten angeordnet ist. Der Behälter 205 ist dazu angepasst, eine geeignete Menge an Reduktant zu enthalten und auch wieder aufgefüllt zu werden, falls notwendig.
  • Eine erste Leitung 271 ist dazu eingerichtet, den Reduktanten aus dem Behälter 205 zu einer Pumpe 230 zu führen. Die Pumpe 230 kann eine beliebige geeignete Pumpe sein. Sie kann dazu eingerichtet sein, durch einen Elektromotor angetrieben zu werden. Sie ist dazu eingerichtet, den Reduktanten über die erste Leitung 271 aus dem Behälter 205 zu ziehen und über die zweite Leitung 272 einer Dosiereinheit 250 zuzuführen. Die Dosiereinheit 250 kann ein elektrisch betriebenes Dosierventil umfassen, durch das ein dem Abgassystem hinzugefügter Reduktant gesteuert werden kann. Die Pumpe 230 ist dazu eingerichtet, den Reduktanten in der zweiten Leitung 272 unter Druck zu setzen. Die Dosiereinheit 250 ist mit einer Drossel versehen, gegen die der Druck des Reduktanten in dem Teilsystem 299 aufgebaut wird.
  • Die Dosiereinheit 250 ist dazu angeordnet, das Reduziermittel einem Abgassystem des Fahrzeugs 100 zuzuführen (siehe 2a). Insbesondere ist die Dosiereinheit 250 dazu angeordnet, eine geeignete Menge an Reduktionsmittel auf eine gesteuerte Weise einem Abgassystem des Fahrzeugs 100 zuzuführen. Gemäß einem Beispiel wir das Dosieren gemäß einem Fett-Mager-Dosierprozess ausgeführt, was eine bestimmte Differenz zwischen einem Sollwert Soll und einem aktuellen Wert des Abgas-Ammoniakgehalts involviert. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine SCR-Einheit 260 (siehe 2b) einer Position des Abgassystems nachgelagert, an der die Einspritzung des Reduktionsmittels durch die Dosiereinheit 250 erreicht wird.
  • Eine dritte Leitung 273 verläuft zwischen der Dosiereinheit 250 und dem Behälter 205. Die dritte Leitung 273 ist dazu angeordnet, eine bestimmte Menge an Reduktionsmittel, die der Dosiereinheit 250 zugeführt wurde, zurück in den Behälter 205 zu führen. Mit dieser Anordnung wird vorteilhafterweise eine Kühlung der Dosiereinheit 250 erreicht. Auf diese Weise wird die Dosiereinheit mittels eines Stroms von Reduktionsmittel gekühlt, während dieses von der Pumpe 230 durch die Dosiereinheit 250 zum Behälter 205 geführt wird.
  • Die erste Steuereinheit 200 ist über eine Verbindung L292 zur Kommunikation mit der Pumpe 230 angeordnet und ist dazu eingerichtet, den Betrieb der Pumpe 230 zu steuern, um beispielsweise Durchflüsse von Reduktionsmittel innerhalb des Teilsystems 299 zu regulieren. Die erste Steuereinheit 200 ist dazu eingerichtet, eine Betriebsleistung der Pumpe durch Regulieren des der Pumpe 230 zugeordneten Elektromotors zu steuern.
  • Die erste Steuereinheit 200 ist über eine Verbindung L250 zur Kommunikation mit der Dosiereinheit 250 angeordnet und ist dazu eingerichtet, den Betrieb der Dosiereinheit 250 zu steuern, um beispielsweise die Zufuhr von Reduktant an das Abgassystem des Fahrzeugs 100 zu regeln. Die erste Steuereinheit 200 ist dazu eingerichtet, den Betrieb der Dosiereinheit 250 zu steuern, um beispielsweise die Zufuhr von Reduktant zurück zum Behälter 205 zu regeln.
  • Eine zweite Steuereinheit 210 ist über eine Verbindung L210 zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 angeordnet und kann lösbar mit ihr verbunden sein. Sie kann eine Steuereinheit außerhalb des Fahrzeugs 100 sein. Sie kann dazu eingerichtet sein, die erfinderischen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung durchzuführen. Die zweite Steuereinheit 210 kann dazu angeordnet sein, die erfinderischen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung auszuführen. Sie kann dazu verwendet werden, Software zur ersten Steuereinheit 200 hinüber zu laden, insbesondere Software zum Durchführen des erfinderischen Verfahrens. Sie kann alternativ über ein internes Netzwerk an Bord des Fahrzeugs zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 angeordnet sein. Sie kann dazu eingerichtet sein, um im Wesentlichen dieselben Funktionen wie die erste Steuereinheit 200 auszuführen, wie das Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts, wobei der Sollwert Soll auf Basis eines vorherrschenden NOx-Gehalts eines Abgasendrohr des Abgassystems bestimmt wird. Dies wird nachstehend ausführlicher dargestellt. Das erfinderische Verfahren kann durch die erste Steuereinheit 200 oder die zweite Steuereinheit 210 oder durch beide durchgeführt werden.
  • Die 2b stellt schematisch ein Teilsystem 289 des in 1 gezeigten Fahrzeugs 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar. Das Teilsystem 289 kann einen Teil des erfinderischen SCR-Systems umfassen.
  • Ein Motor 231 erzeugt während des Betriebs einen Abgasstrom, der über einen ersten Durchgang 235 an eine SCR-Einheit 260 geführt wird. Der Motor 231 kann ein Verbrennungsmotor sein. Ein zweiter Durchgang 245 ist angeordnet, um Abgas von der SCR-Einheit 260 an einen Ammoniakschlupf-Katalysator 265 zu führen.
  • Das SCR-System kann auch eine DPF-Einheit (Dieselrußpartikelfilter) und/oder DOC-Einheit (Dieseloxidationskatalysator) umfassen. Diese Einheiten können an dem ersten Durchgang 235 angeordnet sein.
  • Die erste Steuereinheit 200 ist über eine Verbindung L231 zur Kommunikation mit dem Motor 231 angeordnet. Die erste Steuereinheit 200 ist dazu angeordnet, den Betrieb des Motors 231 gemäß gespeicherter Betriebsroutinen zu steuern. Die erste Steuereinheit 200 ist dazu angeordnet, den Betrieb der Dosiereinheit 250 zum Einspritzen von Reduktionsmittel in den ersten Durchgang 235 zu steuern.
  • Ein Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 ist im zweiten Durchgang 245 angeordnet. Der Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 ist über eine Verbindung L222 zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 angeordnet. Der Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 ist dazu angeordnet, um fortlaufend oder mit Unterbrechungen einen vorherrschenden Abgas-Ammoniakgehalt Am in dem zweiten Durchgang 245 zu bestimmen. Der Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen über die Verbindung L222 Signale 53, die Informationen über den vorherrschenden Abgas-Ammoniakgehalt Am umfassen, an die erste Steuereinheit 200 zu senden.
  • Ein erster NOx-Sensor 263 ist dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 an einem dritten Durchgang 225 nachgelagert angeordnet, wobei der dritte Durchgang 255 dazu angeordnet ist, gereinigtes Abgas an eine Umgebung des Teilsystems 289 zu führen. Der erste NOx-Sensor 263 ist über eine Verbindung L263 zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 angeordnet. Der erste NOx-Sensor 263 ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen einen vorherrschenden Gehalt von NOx in dem dritten Durchgang 255 zu bestimmen. Der erste NOx-Sensor 263 ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen über die Verbindung L263 Signale S1, die Informationen über den vorherrschenden NOx-Gehalt NOx1 umfassen, an die erste Steuereinheit 200 zu senden.
  • Ein zweiter NOx-Sensor 233 ist der SCR-Einheit 260 an dem ersten Durchgang 235 vorgelagert angeordnet. Der zweite NOx-Sensor 233 ist über eine Verbindung L233 zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 angeordnet. Der zweite NOx-Sensor 233 ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen einen vorherrschenden Gehalt NOx2 in dem ersten Durchgang 235 zu bestimmen. Der zweite NOx-Sensor 233 ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen über die Verbindung L233 Signale S2, die Informationen über einen vorherrschenden Gehalt von NOx umfassen, an die erste Steuereinheit 200 zu senden.
  • Die erste Steuereinheit 200 kann gemäß einer Ausführungsform dazu angeordnet sein, mittels eines gespeicherten Modells einen vorherrschenden Gehalt von NOx in dem ersten Durchgang 235 zu berechnen. Die erste Steuereinheit 200 ist dazu angeordnet, auf Basis von Informationen über beispielsweise die in den Verbrennungsmotor 231 eingespritzte Menge an Kraftstoff einen vorherrschenden Gehalt von NOx in dem ersten Durchgang 235 zu berechnen.
  • Ein Sensor (nicht gezeigt) zum Messen eines vorherrschenden Luftmassenstroms auf einer Einlassseite des Motors 231 kann vorgesehen sein. Der Luftmassenstrom-Sensor ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen einen vorherrschenden Luftmassenstrom MF zu bestimmen und fortlaufend oder mit Unterbrechungen über eine geeignete Verbindung (nicht gezeigt) Signale, die Informationen darüber umfassen, an die erste Steuereinheit 200 zu senden. Hierdurch ist die erste Steuereinheit 200 dazu angeordnet, einen vorherrschenden Abgasstrom auf Basis der Signale und Informationen über die vorherrschende Kraftstoffzufuhr an den Motor 231 zu bestimmen.
  • Die erste Steuereinheit 200 kann gemäß einer Ausführungsform dazu angeordnet sein, mittels eines gespeicherten Modells einen vorherrschenden Abgasmassenstrom MF in dem ersten Durchgang 235 zu berechnen. Die erste Steuereinheit 200 ist dazu angeordnet, auf Basis von Informationen über beispielsweise den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 231 einen vorherrschenden Abgasmassenstrom MF in dem ersten Durchgangs 235 zu berechnen.
  • Ein Temperatursensor 221 ist der SCR-Einheit 260 an dem ersten Durchgang 235 vorgelagert. Der Temperatursensor 211 ist über eine Verbindung L221 zur Kommunikation mit der ersten Steuereinheit 200 verbunden. Der Temperatursensor 221 ist dazu eingerichtet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen eine vorherrschende Temperatur des Abgases in dem ersten Durchgang 235 zu bestimmen. Diese Temperatur entspricht einer vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260. Der Temperatursensor 221 ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen Signale, die Informationen über eine vorherrschende Temperatur des Abgases umfassen, über die Verbindung L221 an die erste Steuereinheit 200 zu senden. Die erste Steuereinheit 200 ist gemäß einem Beispiel dazu angeordnet, die vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 auf Basis der vorherrschenden Temperatur des Abgases in dem ersten Durchgang 235 und dem vorherrschenden Abgasstrom MF gemäß einem in einem Speicher der ersten Steuereinheit 200 gespeicherten Modell zu bestimmen.
  • Gemäß einem Beispiel wird ein Temperatursensor (nicht gezeigt) zum Messen einer vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260 bereitgestellt, wobei der Sensor an der SCR-Einheit 260 angeordnet ist. Der Temperatursensor ist dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen eine vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 zu bestimmen und fortlaufend oder mit Unterbrechungen Signale, die Informationen darüber umfassen, über eine geeignete Verbindung (nicht gezeigt) an die erste Steuereinheit 200 zu senden.
  • Die erste Steuereinheit 200 kann gemäß einer Ausführungsform dazu angeordnet sein, mittels eines gespeicherten Modells eine vorherrschende Temperatur des Abgases in dem ersten Durchgang 235 zu berechnen.
  • Die erste Steuereinheit 200 kann dazu angeordnet sein, auf Basis von Informationen über beispielsweise die in den Motor 231 eingespritzte Kraftstoffmenge und den Abgasmassenstrom eine vorherrschende Temperatur des Abgases in dem ersten Durchgang 235 zu berechnen.
  • Die Dosiereinheit 250 ist an dem ersten Durchgang 235 angeordnet, um das Reduktionsmittel in dem Abgas in dem ersten Durchgang 235 bereitzustellen.
  • Die erste Steuereinheit 200 ist dazu angeordnet, einen Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases zu bestimmen.
  • Die erste Steuereinheit 200 ist dazu angeordnet, die Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz Diff zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts zu steuern.
  • Hierdurch ist die erste Steuereinheit 200 dazu angeordnet, fortlaufend oder mit Unterbrechungen die Differenz Diff zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts zu bestimmen und die Reduktionsmittelzufuhr an den zweiten Durchgang 245 darauf basierend zu steuern.
  • Wenn der aktuelle Wert Am größer als der Sollwert Soll ist, wird eine sogenannte magere Dosierung mittels der Dosiereinheit 250 ausgeführt. Dies wird mittels der ersten Steuereinheit 200 gesteuert.
  • Wenn der aktuelle Wert Am kleiner als der Sollwert Soll ist, wird eine sogenannte fette Dosierung mittels der Dosiereinheit 250 ausgeführt. Dies wird mittels der ersten Steuereinheit 200 gesteuert.
  • Auf diese Weise wird ein Fett-Mager-Dosierprozess während des Betriebs des Motors 231 und dem SCR-System durchgeführt.
  • Hierdurch wird ein Nennwert ANR (Ammoniak-NOx-Verhältnis) bereitgestellt, nach dem die Dosierung durchgeführt wird. Gemäß einem Beispiel beträgt der ANR-Wert 1,0. Eine Dosierkonstante Const wird hierdurch ebenfalls bereitgestellt. Die Dosierkonstante Const kann ein vorbestimmter Wert sein. Gemäß einem Beispiel ist die Konstante Const gleich 0,15.
  • Dies bedeutet, dass beim Durchführen einer fetten Dosierung die erste Steuereinheit 200 eine Dosierung durchführt, um einen ANR-Wert von 1,15 zu erreichen. Dies bedeutet, dass beim Durchführen einer mageren Dosierung die erste Steuereinheit 200 eine Dosierung durchführt, um einen ANR-Wert von 0,85 zu erreichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Nennwert gemäß von in dem Speicher der ersten Steuereinheit 200 gespeicherten Routinen angepasst werden. Dies bedeutet, dass der Nennwert auf einen beliebigen geeigneten Wert eingestellt werden kann, der für ein besonderes SCR-System und einem zugeordneten Motor 231 zweckdienlicher ist. Ein Nennwert NV kann daher beispielsweise auf 0,95 oder 1,2 eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Konstante einer Anpassung unterworfen werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die SCR-Einheit relativ warm ist und z. B. Temperaturen oberhalb von z. B. 400 Grad Celsius ausgesetzt ist. Hierbei kann die Konstante Const auf Basis der Differenz Diff angepasst werden. Gemäß einem Beispiel kann die Konstante Const als ein Wert definiert werden, der die Differenz Diff multipliziert mit einer geeigneten Konstante K darstellt, wobei sich der Wert Diff auf eine Differenz zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am bezieht.
  • Gemäß einem Beispiel wird ANR definiert durch: ANR = NV +/– Diff·K
  • Wobei hier NV ein Nennwert, z. B. 10 ist, und ein Intervall in Bezug auf den Ausdruck Diff·K niemals ein durch +/–Const definiertes Intervall überschreiten kann.
  • Die 3 zeigt schematisch ein Diagramm, in dem ein Sollwert des Abgas-Ammoniakgehalts als eine Funktion des ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases dargestellt wird. Der Sollwert Soll ist in ppm (parts per million) angegeben. Der erste NOx-Gehalt NOx1 ist in ppm angegeben.
  • Gemäß diesem Beispiel sind vier Kurven A, B, C und D dargestellt. Die vier Kurven sind vorbestimmte Kurven.
  • Die Kurve A ist einem relativ geringen Abgasmassenstrom MF und einem relativ geringen zweiten NOx-Gehalt NOx2 des Abgases zugeordnet. Hierdurch ist die Kurve A relativ niedrigen Niveaus des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts zugeordnet.
  • Die Kurve B ist einem relativ geringen Abgasmassenstrom MF und einem relativ geringen zweiten NOx-Gehalt NOx2 des Abgases zugeordnet. Hierdurch ist die Kurve B relativ niedrigen Niveaus des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts, jedoch höheren Niveaus als die Kurve A zugeordnet.
  • Die Kurve C ist einem relativ hohen Abgasmassenstrom MF und einem relativ geringen zweiten NOx-Gehalt NOx2 des Abgases zugeordnet. Hierdurch ist die Kurve C relativ hohen Niveaus des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts und höheren Niveaus als die Kurven A und B zugeordnet.
  • Die Kurve D ist einem relativ hohen Abgasmassenstrom MF und einem relativ hohen zweiten NOx-Gehalt NOx2 des Abgases zugeordnet. Hierdurch ist die Kurve D relativ hohen Niveaus des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts und höheren Niveaus als die Kurve C zugeordnet.
  • Das in Bezug auf die 3 dargestellte Diagramm zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen dem Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts und den Parametern Abgasmassenstrom MF und zweiter NOx-Gehalts NOx2.
  • Das Diagramm kann mehrere relevante Kurven in Bezug auf verschiedene Werte des Abgasmassenstroms MF beziehungsweise des zweiten NOx-Gehalts NOx-2 als Funktionen eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases umfassen. Es können auch Kurven, die sich auch auf die vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 beziehen, gemäß einer Ausführungsform bereitgestellt werden. Hierin können mehrere Kurven abhängig von vorherrschenden Werten des Abgasmassenstroms MF, des zweiten NOx-Gehalts NOx2 und der Temperatur T der SCR-Einheit 260 als eine Funktion eines ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases dargestellt werden.
  • Somit kann durch Messen des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases und beachten von mindestens einem der Parameter Abgasmassenstrom MF, zweiter NOx-Gehalt NOx2 und Temperatur T der SCR-Einheit 260 der Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts gemäß einem Aspekt der Erfindung bestimmt werden.
  • Die 4a zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit 260 und einen der der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator 265, eine der SCR-Einheit 260 vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit 250, einen zwischen der SCR-Einheit 260 und dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 nachgelagerten ersten NOx-Sensor 263 umfasst. Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt s401. Der Verfahrensschritt s401 umfasst die folgenden Schritte:
    • – Bestimmen eines vorherrschenden NOx-Gehalts NOx1 des Abgases mittels des ersten NOx-Sensors 263;
    • – Bestimmen eines Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases;
    • – Bestimmen eines aktuellen Werts Am des Abgas-Ammoniakgehalts; und
    • – Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz Diff zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts. Nach dem Verfahrensschritt s401 endet das Verfahren.
  • Die 4b zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit 260 und einen der SCR-Einheit 260 nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator 265, eine der SCR-Einheit 260 vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit 250, einen zwischen der SCR-Einheit 260 und dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 nachgelagerten ersten NOx-Sensor 263 umfasst. Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt s410.
  • Der Verfahrensschritt s410 umfasst den Verfahrensschritt des Bestimmens eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases. Der erste NOx-Gehalt NOx1 ist ein vorherrschender NOx-Gehalt des Abgases in dem dritten Durchgang 255. Der erste NOx-Gehalt NOx1 kann auch als ein Endrohr-NOx-Wert bezeichnet werden. Dies kann mittels des ersten NOx-Sensors 263 durchgeführt werden. Der erste NOx-Gehalt NOx1 des Abgass kann mit Unterbrechungen oder fortlaufend bestimmt werden. Nach dem Verfahrensschritt s410 wird ein nachfolgender Verfahrensschritt s420 durchgeführt.
  • Der Verfahrensschritt s420 umfasst den Schritt des Bestimmens eines Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases. Dies kann mittels des Abgas-Ammoniakgehaltsensors 222 durchgeführt werden.
  • Der Verfahrensschritt s420 kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Bestimmen eines vorherrschenden Abgasstroms MF;
    • – Bestimmen des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms MF. Der vorherrschende Abgasstrom MF kann durch eine Messung mittels eines Abgas-Massenflusssensors bestimmt werden. Der vorherrschende Abgasstrom MF kann mittels eines in einem Speicher der ersten Steuereinheit 200 gespeicherten Modells bestimmt werden. Der Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts kann gemäß einer Ausführungsform auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases und des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms MF bestimmt werden.
  • Der Verfahrensschritt s420 kann die folgenden Schritte umfassen:
    • – Bestimmen eines vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts NOx2 des der SCR-Einheit vorgelagerten Abgases;
    • – Bestimmen des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts NOx2. Der vorherrschende zweite NOx-Gehalt NOx2 kann durch Messung mittels des an dem ersten Durchgang angeordneten zweiten NOx-Sensors 233 bestimmt werden. Der vorherrschende zweite NOx-Gehalt NOx2 kann mittels eines in einem Speicher der ersten Steuereinheit 200 gespeicherten Modells bestimmt werden. Der Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts kann gemäß einer Ausführungsform auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases, des bestimmtem vorherrschenden Abgasstroms MF und des zweiten NOx-Gehalts NOx2 bestimmt werden. Der Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts kann gemäß einer Ausführungsform auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases und des zweiten NOx-Gehalts NOx2 bestimmt werden. Der vorherrschende erste NOx-Gehalt NOx1 des Abgases kann fortlaufend oder mit Unterbrechungen bestimmt werden.
  • Der Verfahrensschritt s420 kann die die folgenden Schritte umfassen:
    • – Bestimmen einer vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260;
    • – Bestimmen des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis der bestimmten vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260. Die vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 kann auf Basis einer Messung mittels des an dem ersten Durchgang 235 angeordneten Temperatursensors 221 bestimmt werden. Die vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 kann mittels eines an der SCR-Einheit 260 angeordneten Temperatursensors bestimmt werden. Die vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 kann mittels eines in einem Speicher der ersten Steuereinheit 200 gespeicherten Modells bestimmt werden. Der Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts kann gemäß einer Ausführungsform auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases, dem bestimmten vorherrschenden Abgasstrom MF, dem zweiten NOx-Gehalt NOx2 und der vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260 bestimmt werden. Der Sollwert Soll des Abgas-Ammoniakgehalts kann gemäß einer Ausführungsform auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases und der vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260 bestimmt werden. Die vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260 kann fortlaufend oder mit Unterbrechungen bestimmt werden.
  • Nach dem Verfahrensschritt s420 wird ein nachfolgender Schritt s430 durchgeführt.
  • Der Verfahrensschritt s430 umfasst den Schritt des Bestimmens eines aktuellen Werts Am des Abgas-Ammoniakgehalts. Dies kann mittels des in dem zweiten Durchgang 245 angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensors 222 durchgeführt werden. Der aktuelle Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts kann fortlaufend oder mit Unterbrechungen bestimmt werden.
  • Der Verfahrensschritt s430 kann den Schritt des Bestimmen einer Differenz zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts umfassen. Dies kann fortlaufend oder mit Unterbrechungen durchgeführt werden. Dies kann mittels der ersten Steuereinheit 200 durchgeführt werden.
  • Nach dem Schritt s430 wird ein nachfolgender Schritt s440 durchgeführt.
  • Der Verfahrensschritt s440 umfasst den Schritt des Steuerns der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen des Abgas-Ammoniakgehalts. Dies kann mittels der ersten Steuereinheit 200 durchgeführt werden. Das Steuern der Reduktionsmittelzufuhr an den ersten Durchgang 235 basiert gemäß einer Ausführungsform auf einem Mager-Fett-Dosierprinzip. Hierin wird das Steuern der Reduktionsmittelzufuhr durch Alternieren der Zufuhr in einem festgelegten Intervall um einen Nenn-Zufuhrwert durchgeführt. Der Nenn-Zufuhrwert kann ein vorbestimmter Wert sein, der auch als ANR bezeichnet wird. Der vorbestimmte Nennwert kann 1,0 sein. Das festgelegte Intervall kann ein vorbestimmtes Intervall sein.
  • Gemäß einem Beispiel kann der festgelegte Nennwert an einen Betrieb des Motors 231 und des SCR-Systems angepasst werden. Zudem kann während des Betriebs des SCR-Systems auch das festgelegte Intervall um den vorbestimmten Nennwert angepasst werden.
  • Nach dem Verfahrensschritt s440 endet das Verfahren.
  • Die 5 ist ein Schaubild einer Version einer Vorrichtung 500. Die mit Bezug auf die 2b beschriebenen Steuereinheiten 200 und 210 können in einer Version die Vorrichtung 500 umfassen. Die Vorrichtung 500 umfasst einen nicht-flüchtigen Speicher 520, eine Datenverarbeitungseinheit 510 und einen Lese-/Schreib-Speicher 550. Der nicht-flüchtige Speicher 520 weist ein erstes Speicherelement 530 auf, in dem ein Computerprogramm, z. B. ein Betriebssystem, gespeichert ist, um die Funktion der Vorrichtung 500 zu steuern. Die Vorrichtung 500 umfasst ferner eine Bus-Steuerung, einen seriellen Kommunikationsanschluss, ein E/A-Mittel, einen A/D-Wandler, eine Zeit- und Datumseingabe und eine Übertragungseinheit, einen Ereigniszähler und eine Unterbrechungssteuerung (nicht dargestellt). Der nicht-flüchtige Speicher 520 weist auch ein zweites Speicherelement 540 auf.
  • Das Computerprogramm umfasst Routinen zum Steuern eines Zufuhrprozesses eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, das eine SCR-Einheit 260 und einen der SCR-Einheit 260 nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator 265, eine der SCR-Einheit 260 vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit 250, einen zwischen der SCR-Einheit 260 und dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor 222 und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator 265 nachgelagerten ersten NOx-Gassensor 263 umfasst.
  • Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases mittels des ersten NOx-Sensors 263. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen eines Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Bestimmen eines aktuellen Werts Am des Abgas-Ammoniakgehalts. Das Computerprogramm P umfasst Routinen zum Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz Diff zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts.
  • Das Computerprogramm P kann Routinen zum Bestimmen eines vorherrschenden Abgasstroms MF und zum Bestimmen des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms MF umfassen.
  • Das Computerprogramm P kann Routinen zum Bestimmen eines vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts NOx2 des der SCR-Einheit 260 vorgelagerten Abgasstroms und zum Bestimmen des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts NOx2 umfassen.
  • Das Computerprogramm P kann Routinen zum Bestimmen einer vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit 260 und zum Bestimmen des Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis der bestimmten vorherrschenden Temperatur T der SCR-Einheit umfassen.
  • Das Computerprogramm P kann Routinen zum Steuern der Reduktionsmittelzufuhr durch Alternieren der Zufuhr in einem festgelegten Intervall um einen Nenn-Zufuhrwert NV umfassen.
  • Das Computerprogramm P kann Routinen zum Anpassen des Nenn-Zufuhrwerts an das SCR-System durch Ändern des Nenn-Zufuhrwerts umfassen.
  • Das Computerprogramm P kann Routinen zum Anpassen des festgelegten Intervalls für die Anpassung an die Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert des Abgas-Ammoniakgehalts, wenn eine Abgastemperatur in dem SCR-System ein vorbestimmtes Temperaturniveau, z. B. 350 oder 400 Grad Celsius, überschreitet, umfassen.
  • Das Programm P kann in einer ausführbaren Form oder in komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder in einem Lese-/Schreib-Speicher 550 gespeichert sein.
  • Wo angegeben wird, dass die Datenverarbeitungseinheit 550 eine bestimmte Funktion ausführt, bedeutet dies, dass sie einen bestimmten Teil des Programms, das in dem Speicher 560 gespeichert ist, oder einen bestimmten Teil des Programms, das in dem Lese-/Schreib-Speicher 550 gespeichert ist, ausführt.
  • Die Datenverarbeitungsvorrichtung 510 kann über einen Datenbus 515 mit einem Datenanschluss 599 kommunizieren. Der nicht-flüchtige Speicher 520 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512 vorgesehen. Der separate Speicher 560 ist zum Kommunizieren mit der Datenverarbeitungseinheit über einen Datenbus 511 vorgesehen. Der Lese-/Schreib-Speicher 550 ist zum Kommunizieren mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 514 vorgesehen. Die Verbindungen L210, L220, L221, L231, L233, L250, L263 und L292 können beispielsweise mit dem Datenanschluss 599 (siehe 2a und 2b) verbunden sein.
  • Wenn Daten an dem Datenanschluss 599 empfangen werden, werden sie im zweiten Speicherelement 540 zwischengespeichert. Wenn die empfangenen Eingabedaten zwischengespeichert wurden, ist die Datenverarbeitungseinheit 510 vorbereitet, um die wie oben beschriebene Codeausführung durchzuführen. Gemäß einer Ausführungsform umfassen am Datenanschluss 599 empfangene Signale Informationen über einen vorherrschenden ersten NOx-Gehalt NOx1, einen vorherrschenden zweiten NOx-Gehalt NOx2, einen vorherrschenden Abgas-Ammoniakgehalt Am, einen vorherrschenden Luftmassenstrom in den Motor 231, eine vorherrschende Temperatur des Abgases und/oder eine vorherrschende Temperatur T der SCR-Einheit 260.
  • Die an dem Datenanschluss 299 empfangenen Signale können durch die Vorrichtung 500 für Folgendes verwendet werden:
    • – Bestimmen eines Sollwerts Soll des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts NOx1 des Abgases;
    • – Bestimmen eines aktuellen Werts Am des Abgas-Ammoniakgehalts; und
    • – Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz Diff zwischen dem Sollwert Soll und dem aktuellen Wert Am des Abgas-Ammoniakgehalts.
  • Teile der hierin beschriebenen Verfahren können durch die Vorrichtung 500 mittels der Datenverarbeitungseinheit 510, die das in dem Speicher 560 oder dem Lese-/Schreib-Speicher 550 gespeicherte Programm ausführt, durchgeführt werden. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm ausführt, werden die hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt.
  • Die vorausgehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird für erläuternde und beschreibende Zwecke bereitgestellt. Es ist weder beabsichtigt, erschöpfend zu sein noch die Erfindung auf die beschriebenen Varianten zu beschränken. Zahlreiche Modifikationen werden sich dem Fachmann offensichtlich anbieten. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Grundgedanken der Erfindung und ihre praktische Anwendungen bestmöglich zu erklären und dadurch einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung für unterschiedliche Ausführungsformen und mit den für den Verwendungszweck angemessenen verschiedenen Modifikationen zu verstehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2684597 [0005]

Claims (18)

  1. Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, umfassend eine SCR-Einheit (260) und einen der SCR-Einheit nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator (265), eine der SCR-Einheit (260) vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit (250), einen zwischen der SCR-Einheit (260) und dem Ammoniakschlupf-Katalysator (265) angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor (222) und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator (265) nachgelagerten ersten NOx-Sensor (263), umfassend den Schritt zum: – Bestimmen (s410) eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts (NOx1) des Abgases mittels des ersten NOx-Sensors (263), gekennzeichnet durch die Schritte zum: – Bestimmen (s420) eines Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts (NOx1) des Abgases; – Bestimmen (s430) eines aktuellen Werts (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts; und – Steuern (s440) der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz (Diff) zwischen dem Sollwert (Soll) und dem aktuellen Wert (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schrittezum: – Bestimmen (s420) eines vorherrschenden Abgasstroms (MF); – Bestimmen (s420) des Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms (MF).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend die Schritte zum: – Bestimmen (s420) eines vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts (NOx2) des der SCR-Einheit (260) vorgelagerten Abgases; – Bestimmen (s420) des Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts (NOx2).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Schritte zum: – Bestimmen (s420) einer vorherrschenden Temperatur (T) der SCR-Einheit (260); – Bestimmen (s420) des Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis der bestimmten vorherrschenden Temperatur (T) der SCR-Einheit (260).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend den Schritt zum: – Steuern (s440) der Reduktionsmittelzufuhr durch Alternieren der Zufuhr in einem festgelegten Intervall um einen Nenn-Zufuhrwert.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend den Schritt zum: – Anpassen des Nenn-Zufuhrwerts an das SCR-System durch Ändern des Nenn-Zufuhrwerts.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, umfassend den Schritt zum: – Anpassen des festgelegten Intervalls für die Anpassung an die Differenz (Diff) zwischen dem Sollwert (Soll) und dem aktuellen Wert (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts, wenn eine Abgastemperatur (T) der SCR-Einheit (260) ein vorbestimmtes Temperaturniveau überschreitet.
  8. System zum Zuführen eines Reduktionsmittels eines SCR-Systems, umfassend eine SCR-Einheit (260) und einen der SCR-Einheit (260) nachgelagerten Ammoniakschlupf-Katalysator (265), eine der SCR-Einheit (260) vorgelagerte Reduktionsmittel-Dosiereinheit (250), einen zwischen der SCR-Einheit (260) und dem Ammoniakschlupf-Katalysator (265) angeordneten Abgas-Ammoniakgehaltsensor (222) und einen dem Ammoniakschlupf-Katalysator (265) nachgelagerten ersten NOx-Sensor (263), umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500; 263) zum Bestimmen eines vorherrschenden ersten NOx-Gehalts (NOx1) des Abgases, gekennzeichnet durch: – ein Mittel (200; 210; 500; 263) zum Bestimmen eines Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des vorherrschenden ersten NOx-Gehalts (NOx1) des Abgases; – ein Mittel (200; 210; 500; 222) zum Bestimmen eines aktuellen Werts (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts; und – ein Mittel (200; 210; 500; 250) zum Steuern der Reduktionsmittelzufuhr auf Basis einer Differenz (Diff) zwischen dem Sollwert (Soll) und dem aktuellen Wert (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts.
  9. System nach Anspruch 8, umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500) zum Bestimmen eines vorherrschenden Abgasstroms (MF); – ein Mittel (200; 210; 500) zum Bestimmen des Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten vorherrschenden Abgasstroms (MF).
  10. System nach Anspruch 8 oder 9, umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500; 233) zum Bestimmen eines vorherrschenden zweiten NOx-Gehalts (NOx2) des der SCR-Einheit (260) vorgelagerten Abgases; – ein Mittel (200; 210; 500) zum Bestimmen des Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis des bestimmten zweiten NOx-Gehalts (NOx2).
  11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500; 221) zum Bestimmen einer vorherrschenden Temperatur (T) der SCR-Einheit (260); – ein Mittel (200; 210; 500) zum Bestimmen des Sollwerts (Soll) des Abgas-Ammoniakgehalts auf Basis der vorherrschenden Temperatur (T) der SCR-Einheit (260).
  12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500; 250) zum Steuern der Reduktionsmittelzufuhr durch Alternieren der Zufuhr in einem festgelegten Intervall um einen Nenn-Zufuhrwert.
  13. System nach Anspruch 12, Folgendes umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500) zum Anpassen des Nenn-Zufuhrwerts an das SCR-System durch Ändern des Nenn-Zufuhrwerts.
  14. System nach Anspruch 12 oder 13, Folgendes umfassend: – ein Mittel (200; 210; 500) zum Anpassen des festgelegten Intervalls für die Anpassung an die Differenz (Diff) zwischen dem Sollwert (Soll) und dem aktuellen Wert (Am) des Abgas-Ammoniakgehalts, wenn eine Abgastemperatur (T) der SCR-Einheit (260) ein vorbestimmtes Temperaturniveau überschreitet.
  15. Kraftfahrzeug (100; 110) umfassend ein System nach einem der Ansprüche 8 bis 14.
  16. Kraftfahrzeug (100; 110) nach Anspruch 15, wobei das Kraftfahrzeug ein beliebiges Element der Gruppe umfassend einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein Personenkraftfahrzeug ist.
  17. Computerprogramm (P) in Bezug auf das Zuführen eines Reduktionsmittel eines SCR-Systems, wobei das Computerprogramm (P) einen Programmcode umfasst, um zu bewirken, dass eine elektronische Steuereinheit (200; 500) oder ein mit der elektronischen Steuereinheit (200; 500) verbundener Computer (210; 500) die Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
  18. Computerprogrammprodukt, umfassend einen auf einem computerlesbaren Medium gespeicherten Programmcode, um die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn der Programmcode auf einer elektronischen Steuereinheit (210; 500) oder einem mit der elektronischen Steuereinheit verbundenen Computer (210; 500) ausgeführt wird.
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