DE102016206462A1 - Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysators einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines in einem Auslasstrakt (10) einer Brennkraftmaschine angeordneten SCR-Katalysators (20) mittels Harnstoffeinspritzung an einer Position stromaufwärts des SCR-Katalysators (20). Das offenbarte Verfahren weist ein Erfassen der Temperatur des SCR-Katalysators (20), ein Ermitteln einer maximalen Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators (20) auf der Grundlage der erfassten Temperatur des SCR-Katalysators (20), ein Ermitteln einer absoluten Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20), ein Ermitteln einer relativen Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20) auf der Grundlage der absoluten Ammoniakbeladung und der maximalen Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators (20), ein Erzeugen eines Stickoxidsensorsignals, das die Summe aus Stickoxid und Ammoniakschlupf im Auslasstrakt (10) an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators (20) anzeigt, und ein Steuern der Harnstoffeinspritzung in Abhängigkeit der relativen Ammoniakbeladung und des Stickoxidsensorsignals auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysators, insbesondere ein Verfahren zum Steuern der in den Auslasstrakt einer Brennkraftmaschine eingespritzten Harnstoffmenge in einer Brennkraftmaschine mit SCR-Katalysator zum Steuern desselben.
  • Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, ist es bekannt, sogenannte SCR(selektive katalytische Reduktion)-Katalysatoren einzusetzen, die zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen der Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Dabei ist die chemische Reaktion am SCR-Katalysator selektiv, das heißt, dass bevorzugt die Stickoxide (NO, NO2) reduziert werden, während unerwünschte Nebenreaktionen, wie die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid, weitgehend unterdrückt werden.
  • Für die chemische Reaktion wird ein Harnstoff stromaufwärts des SCR-Katalysators in das Abgas eingespritzt, der sich daraufhin zumindest teilweise in Ammoniak zersetzt, welches mit dem Abgas zu Wasser und Stickstoff innerhalb des SCR-Katalysators reagieren kann. Zur Steuerung der einzuspritzenden Harnstoffmenge werden beispielsweise Stickoxidsensoren eingesetzt, um die jeweiligen Anteile im Auslasstrakt der Brennkraftmaschine zu messen und daraufhin die korrekte Menge des einzuspritzenden Harnstoffs zu steuern.
  • Im Stand der Technik ist bekannt, Stickoxidsensoren stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators zur Regelung des SCR-Katalysators und Diagnose des SCR-Katalysators einzusetzen.
  • Dabei kann mit dem Stickoxidsensor stromabwärts des SCR-Katalysators die Stickoxidemission gemessen und in Abhängigkeit der gemessenen Stickoxidemission stromabwärts des SCR-Katalysators die Harnstoffeinspritzungsmenge stromaufwärts des SCR-Katalysators geregelt werden, damit die gesetzlichen Stickoxidemissionen eingehalten werden können. Stickoxidsensoren sind jedoch zu Ammoniak querempfindlich. Querempfindlich bedeutet, dass das von dem Stickoxidsensor erzeugte Signal die Summe aus Stickoxidmenge und Ammoniakmenge im Abgas anzeigt. Folglich ist es kaum unterscheidbar, ob ein erhöhtes Sensorsignal des Stickoxidsensors einen erhöhten Ammoniakschlupf oder eine erhöhte Stickoxidemission anzeigt. Insbesondere sollte bei einem zu hohen Ammoniakschlupf die Menge des eingespritzten Harnstoffs reduziert werden, wohingegen bei einer erhöhten Stickoxidemission die eingespritzte Harnstoffmenge erhöht werden sollte.
  • Es ist ferner bekannt, die Ammoniakbeladung im SCR-Katalysator derart zu steuern, dass diese in Abhängigkeit von der Temperatur des SCR-Katalysators auf einem Wert gehalten wird, der kleiner ist als ein Minimum des Stickoxidsensors. Mit anderen Worten ausgedrückt erfolgt die Steuerung derart, dass eine maximale Ammoniakbeladung nicht überschritten wird. Damit kann die eingespritzte Harnstoffmenge eindeutig durch den Stickoxidwert geregelt werden kann. Jedoch begründet sich ein Nachteil darin, dass der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators reduziert ist. Ferner kann der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators nur ungenau diagnostiziert werden, da der Ammoniakbeladungszustand des SCR-Katalysators mittels Modellen nicht genau bestimmbar ist.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysators mit verbesserter Steuerung der Menge an eingespritztem Harnstoff bereitzustellen, das hinsichtlich der Effizienz des SCR-Katalysators verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die aktuelle absolute Ammoniakbeladung eines SCR-Katalysators zu bestimmen und daraus eine relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators in Abhängigkeit von der maximalen Speicherkapazität des SCR-Katalysators zu ermitteln. Dabei wird ein Sollwert für die relative Ammoniakbeladung auf einen Wert festgesetzt, der ungefähr einem Messbereich entspricht, in dem ein stromabwärts des SCR-Katalysators angeordneter Stickoxidsensors ein Signal ausgibt, das ein Minimum der Summe aus Stickoxid und Ammoniak entspricht, beispielsweise in einem Bereich, der einem Ammoniakschlupf von ungefähr 10 ppm entspricht. Bei einer Abweichung von diesem Sollwert der relativen Ammoniakbeladung wird die Menge an eingespritztem Harnstoff entsprechend angepasst, so dass die erfasste und ermittelte relative Ammoniakbeladung nahe am Sollwert verbleibt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines in einem Auslasstrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten SCR-Katalysators mittels Harnstoffeinspritzung an einer Position stromaufwärts des SCR-Katalysators weist ein Erfassen der Temperatur des SCR-Katalysators, ein Bestimmen einer maximalen Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators auf der Grundlage der erfassten Temperatur des SCR-Katalysators, ein Bestimmen einer absoluten Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators, ein Bestimmen einer relativen Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators auf der Grundlage der absoluten Ammoniakbeladung und der maximalen Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators, ein Erzeugen eines Stickoxidsensorsignals, das die Summe aus Stickoxid und Ammoniak im Auslasstrakt an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators anzeigt, und ein Steuern der Menge an eingespritztem Harnstoff in Abhängigkeit der relativen Ammoniakbeladung und des Stickoxidsensorsignals auf.
  • Bei einer Feststellung einer signifikanten Änderung von der relativen Ammoniakbeladung und/oder des Stickoxidsensorsignals stromabwärts des SCR-Katalysators kann gemäß dem vorliegenden Verfahren die Menge an eingespritztem Harnstoff zum effizienten Betreiben des SCR-Katalysators optimiert angepasst werden. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sichergestellt werden, dass die relative Ammoniakbeladung nahezu am optimalen Soll-Punkt verbleibt, der SCR-Katalysator mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben wird und der Ammoniakschlupf und die Stickoxidemission minimiert sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die absolute Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators auf der Grundlage einer Resonanzfrequenz von in den SCR-Katalysator ausgesandten und empfangenen Radiowellen und der erfassten Temperatur des SCR-Katalysators ermitteln. Beispielsweise kann hierzu ein Antennensensor am SCR-Katalysator angeordnet sein, der Radiowellen in den SCR-Katalysator aussendet und wieder empfängt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Steuern der Menge an eingespritztem Harnstoff in Abhängigkeit einer Abweichung der relativen Ammoniakbeladung von einem vorbestimmten Ammoniakbeladungssollwert. Der vorbestimmte Ammoniakbeladungssollwert wird vorzugsweise derart festgelegt, dass sich dieser an einem Punkt befindet, der einem Signal des Stickoxidsensors entspricht, das einer minimalen Summe aus Stickoxidschlupf und Ammoniakschlupf entspricht. Beispielsweise wird der Ammoniakbeladungssollwert derart festgelegt, dass dieser einem Ammoniakschlupf von ungefähr 10 ppm entspricht bzw. diesen Wert nicht überschreitet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die eingespritzte Harnstoffmenge zum Reduzieren der relativen Ammoniakbeladung reduziert, wenn das Stickoxidsensorsignal und die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators jeweils steigen. Alternativ oder zusätzlich wird bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung die eingespritzte Harnstoffmenge zum Erhöhen der relativen Ammoniakbeladung erhöht, wenn das Stickoxidsensorsignal steigt und die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators sinkt.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die eingespritzte Harnstoffmenge zum Reduzieren der relativen Ammoniakbeladung solange reduziert, bis das Signal des Stickoxidsensors, welches die Summe aus Stickoxid und Ammoniakschlupf anzeigt, einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich wird bei dieser Ausgestaltung die eingespritzte Harnstoffmenge zum Erhöhen der relativen Ammoniakbeladung solange erhöht, bis das Signal des Stickoxidsensor, welches die Summe aus Stickoxid und Ammoniakschlupf anzeigt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  • Da der Stickoxidsensor querempfindlich zu Ammoniak ist, kann insbesondere der Fall eintreten, dass sich das Signal des Stickoxidsensors trotz Reduktion der eingespritzten Harnstoffmenge erhöht, da in diesem Fall die Ammoniakschlupfreduktion kleiner als die Stickoxiderhöhung ist. In ähnlicher Weise kann der Fall eintreten, dass sich das Signal des Stickoxidsensors trotz Erhöhung der eingespritzten Harnstoffmenge reduziert, da in diesem Fall die Ammoniakschlupferhöhung größer als die Stickoxidreduktion ist. Folglich wird die eingespritzte Harnstoff Menge derart gesteuert, dass es zu einer gewünschten Signaländerung des Stickoxidsensors kommt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Erfassen der aktuellen relativen Ammoniakbeladung nach dem Erhöhen oder Reduzieren der eingespritzten Harnstoffmenge und ein Festlegen der aktuell ermittelten relativen Ammoniakbeladung als neuer Ammoniakbeladungssollwert auf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verfahren ferner ein Ermitteln, dass die relative Ammoniakbeladung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und ein Feststellen auf, dass der SCR-Katalysator fehlerhaft ist, wenn der erfasste Stickoxidwert einen Stickoxidschwellenwert überschreitet und/oder ein Verhältnis zwischen erfasstem Stickoxidwert stromabwärts des SCR-Katalysators und erfasstem Stickoxidwert stromaufwärts des SCR-Katalysators einen vorbestimmten Verhältnisschwellenwert überschreitet und/oder ein aus dem Verhältnis zwischen erfasstem Stickoxidwert stromabwärts des SCR-Katalysators und erfasstem Stickoxidwert stromaufwärts des SCR-Katalysators ermittelter Wirkungsgrad des SCR-Katalysators einen vorbestimmten Wirkungsgradschwellengrad unterschreitet.
  • Dabei kann es bevorzugt sein, dass der vorbestimmte Stickoxidschwellenwert und/oder der vorbestimmte Verhältnisschwellenwert und/oder der vorbestimmte Wirkungsgradschwellenwert auf der Grundlage des Betriebspunkts des Motors ausgewählt sind, beispielsweise in Abhängigkeit des Motordrehmoments, der Temperatur des SCR-Katalysators und/oder dem Massenstrom durch die Brennkraftmaschine
  • Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beigefügten Zeichnungen und ersichtlich, in denen:
  • 1 einen Auslasstrakt einer Brennkraftmaschine mit SCR-Katalysator schematisch darstellt;
  • 2 ein schematisches Diagramm darstellt, das den Zusammenhang zwischen Ammoniakbeladung, Ammoniakwert, Stickoxidwert und SCR-Effizienz zeigt; und
  • 3 ein schematisches Diagramm darstellt, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur des SCR-Katalysators und der maximalen Ammoniakspeicherkapazität zeigt.
  • Die 1 zeigt schematisch einen Teil des Auslasstrakts 10 einer Brennkraftmaschine (nicht näher dargestellt). Der Auslasstrakt 10 weist einen SCR-Katalysator 20 auf, der dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion durchzuführen, damit die Stickoxide im Abgas reduziert werden können. Stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 ist ein Partikelfilter 30, beispielsweise ein Diesel-Partikelfilter, angeordnet. Stromabwärts des SCR-Katalysators 20 ist ein erster Stickoxidsensor 22 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, ein Stickoxidsensorsignal zu erzeugen, das die Summe aus Stickoxid und Ammoniakschlupf anzeigt. Stromaufwärts des SCR-Katalysators 20, insbesondere stromaufwärts des Partikelfilters 30, ist ein zweiter Stickoxidsensor 24 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, ein die Summe aus Stickoxid und Ammoniakschlupf anzeigendes Stickoxidsensorsignal zu erzeugen.
  • Ferner ist stromaufwärts des SCR-Katalysators 20, insbesondere stromabwärts des Partikelfilters 30, eine Harnstoffeinspritzvorrichtung 26 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, zu vorbestimmten Zeitpunkten eine vorbestimmte Harnstoffmenge in den Auslasstrakt 10 einzuspritzen. Die Harnstofflösung ist dazu ausgebildet, vom Abgas derart zersetzt zu werden, dass zumindest teilweise Ammoniak entsteht, welches im SCR-Katalysator 20 chemisch reagieren kann und somit die Stickoxide im Abgas reduzieren kann.
  • Weiterhin ist stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 ein Antennensensor 28 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Radiowellen in den SCR-Katalysator 20 auszusenden, wieder zu empfangen und eine Resonanzfrequenz zu erfassen. In Abhängigkeit der Resonanzfrequenz kann die aktuelle absolute Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators bestimmt werden. Die absolute Ammoniakbeladung bezeichnet dabei die im SCR-Katalysator gespeicherte Ammoniakmasse.
  • Eine Steuereinheit 40, die beispielsweise Bestandteil der Steuerung der Brennkraftmaschine sein kann, ist mit dem ersten Stickoxidsensor 22, dem zweiten Stickoxidsensor 24, der Harnstoffeinspritzvorrichtung 26 und dem Antennensensor 28 verbunden und dazu ausgebildet, Signale von diesen Vorrichtungen zu empfangen bzw. an diese zur Steuerung der selben zu senden. Ferner ist die Steuereinheit 40 dazu ausgebildet, die empfangenen Signale zu verarbeiten und Steuerungssignale für die Brennkraftmaschine zu erzeugen.
  • Der erste Stickoxidsensor 22 ist bezüglich Ammoniak querempfindlich. Das heißt, dass das Signal des ersten Stickoxidsensors 22 die Summe aus Stickoxidmenge und Ammoniakmenge im Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators 20 anzeigt. Unter Verweis auf die 2 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, das den Zusammenhang zwischen Stickoxidwert, Ammoniakwert, Ammoniakbeladung und SCR-Effizienz an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators 20 zeigt.
  • In der 2 stellt die gepunktete Linie 102 den Verlauf des Ammoniakwerts in Abhängigkeit der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 dar. Wie der 2 entnommen werden kann, steigt der Ammoniakschlupf mit ansteigender Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 an.
  • Ferner stellt in der 2 die durchgezogene Linie 104 den Verlauf der Stickoxidemission in Abhängigkeit der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 dar. Dabei kann gesehen werden, dass die Stickoxidemissionen mit ansteigender Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 fällt, da bei erhöhter Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 mehr Stickoxide umgewandelt werden können.
  • In der 2 zeigt ferner die gestrichelte Linie 106 den Verlauf des Summensignals des Stickoxidsensors 22 in Abhängigkeit der Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 an. Dabei kann gesehen werden, dass der Verlauf der gestrichelten Linie 106 ein Minimum aufweist, an dem ein akzeptabler Kompromiss zwischen Stickoxidemission und Ammoniakschlupf vorhanden ist und an dem die Effizienz des SCR-Katalysators optimiert ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, einen Sollwert für die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 auf einen Wert festzulegen, der einem Punkt entspricht, der sich in der Nähe des Minimums der Stickoxidsensorlinie 106 befindet und eher auf der rechten Seite dieses Minimums der 2 liegt, beispielsweise bei einem Wert von ungefähr 10 ppm Ammoniakschlupf. Die horizontale Stich-Punkt-Linie 108 zeigt dabei einen Ammoniakschlupf von 10 ppm an. Der Punkt P1 gibt den relative Ammoniakbeladungssollwert an.
  • Es wird nun vorgeschlagen, den Betrieb des SCR-Katalysators 20 in Abhängigkeit der Signale des ersten Stickoxidsensors 22 und des Antennensensors 28 wie folgt zu steuern. Dabei ist es bekannt, dass mit steigender Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 die Resonanzfrequenz des Antennensensors 28 sinkt. In Abhängigkeit von der gemessenen Resonanzfrequenz und der Temperatur des SCR-Katalysators 20 kann somit die aktuelle Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 ermittelt werden.
  • Ferner kann unter Verwendung der Beziehung des in der 3 dargestellten Diagramms die maximale Ammoniakspeicherkapazität in Abhängigkeit der Temperatur des SCR-Katalysators 20 in der Steuereinheit 40 als Kennlinie abgelegt werden. Dabei geht aus der 3 hervor, dass die maximale Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators 20 mit steigender Temperatur abnimmt. Die in der 3 gezeigte Linie 202 stellt exemplarisch die maximale Ammoniak-Speicherkapazität bei einem maximalen Ammoniakschlupf von 10 ppm dar.
  • Die mittels des Antennensensors 28 gemessene und erfasste Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 kann mit der maximalen Ammoniak-Speicherkapazität in Verhältnis gesetzt werden und daraus die relative Ammoniakbeladung bestimmt werden. Der relative Ammoniakbeladungssollwert wird dann, wie bereits oben erläutert, auf einen Wert festgelegt, der in einem Minimumbereich des Verlaufs des Stickoxidsensorsignals liegt und sich eher auf der rechten Seite des Minimums der 2 befindet, beispielsweise auf den Punkt P1, der einem Ammoniakschlupf von 10 ppm entspricht.
  • Die mittels der Harnstoffeinspritzvorrichtung 26 eingespritzte Harnstoffmenge kann wie folgt gesteuert werden. Wenn während des Betriebs der Brennkraftmaschine das vom ersten Stickoxidsensor 22 erzeugte Signal steigt und gleichzeitig die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 ebenfalls steigt, kann in diesem Fall die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 durch Reduktion der eingespritzten Harnstoffmenge auf einen niedrigeren Wert reduziert werden, solange bis das Stickoxidsensorsignal einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.
  • Wenn jedoch während des Betriebs der Brennkraftmaschine das vom ersten Stickoxidsensor 22 erzeugte Signal steigt, jedoch gleichzeitig die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 sinkt, kann in diesem Fall die relative Ammoniakbeladung durch Erhöhen der eingespritzten Harnstoffmenge auf einen höheren Wert angehoben werden, solange bis das Stickoxidsensorsignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  • Im Anschluss daran kann jeweils in beiden Fällen die aktuelle relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators für den vorliegenden Betriebspunkt als neuer Ammoniakbeladungssollwert eingespeichert und bei einem darauffolgenden Steuerungsverfahren verwendet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann folglich sichergestellt werden, dass die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 zumeist an einem optimalen Punkt verbleibt und der SCR-Katalysator 20 mit einem hohen Wirkungsgrad und einem minimalen Ammoniakschlupf betrieben werden kann.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner eine Diagnose für den SCR-Katalysator 20 verbessert werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators 20 mittels der oben beschriebenen Steuerung bei einem Stickoxidsignalminimum konstant gehalten werden kann. Dadurch kann der Einfluss von der relativen Ammoniakbeladung auf das Stickoxidsignal und somit auf die Diagnose des SCR-Katalysators 20 minimiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die Diagnose des SCR-Katalysators 20 nur dann durchgeführt werden sollte, wenn die aktuelle relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators in einem Minimumbereich des Stickoxidsignals in etwa konstant bleibt.
  • Insbesondere kann der SCR-Katalysator 20 als fehlerhaft detektiert werden, wenn beispielsweise das Stickoxidsignal stromabwärts des SCR-Katalysators 20 einen vorbestimmten Stickoxidschwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann der SCR-Katalysator 20 als fehlerhaft detektiert werden, wenn ein Verhältnis zwischen einem Stickoxidsignal stromabwärts des SCR-Katalysators 20 und einem Stickoxidsignal stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 einen vorbestimmten Verhältnisschwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann der SCR-Katalysator 20 als fehlerhaft detektiert werden, wenn der aus dem Verhältnis zwischen Stickoxidsignal stromabwärts des SCR-Katalysators und Stickoxidsignal stromaufwärts des SCR-Katalysators ermittelte Wirkungsgrad des SCR-Katalysators einen vorbestimmten Wirkungsgradschwellenwert unterschreitet. Vorzugsweise sind die genannten vorbestimmten Schwellenwerte, das heißt der Stickoxidschwellenwert, der Verhältnisschwellenwert und/oder der Wirkungsgradschwellenwert, vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängig.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben eines in einem Auslasstrakt (10) einer Brennkraftmaschine angeordneten SCR-Katalysators (20) mittels Harnstoffeinspritzung an einer Position stromaufwärts des SCR-Katalysators (20), wobei das Verfahren aufweist: – Erfassen der Temperatur des SCR-Katalysators (20), – Ermitteln einer maximalen Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators (20) auf der Grundlage der erfassten Temperatur des SCR-Katalysators (20), – Ermitteln einer absoluten Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20), – Ermitteln einer relativen Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20) auf der Grundlage der absoluten Ammoniakbeladung und der maximalen Ammoniak-Speicherkapazität des SCR-Katalysators (20), – Erzeugen eines Stickoxidsensorsignals, das die Summe aus Stickoxid und Ammoniakschlupf im Auslasstrakt (10) an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators (20) anzeigt, und – Steuern der eingespritzten Harnstoffmenge in Abhängigkeit der relativen Ammoniakbeladung und des Stickoxidsensorsignals.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die absolute Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20) auf der Grundlage einer Resonanzfrequenz von in den SCR-Katalysator (20) ausgesandten und empfangenen Radiowellen und der erfassten Temperatur des SCR-Katalysators (20) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuern der eingespritzten Harnstoffmenge in Abhängigkeit einer Abweichung der relativen Ammoniakbeladung von einem vorbestimmten Ammoniakbeladungssollwert erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eingespritzte Harnstoffmenge zum Reduzieren der relativen Ammoniakbeladung reduziert wird, wenn das Stickoxidsensorsignal und die ermittelte relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20) steigen, und/oder die eingespritzte Harnstoffmenge zum Erhöhen der relativen Ammoniakbeladung erhöht wird, wenn das Stickoxidsensorsignal steigt und die relative Ammoniakbeladung des SCR-Katalysators (20) sinkt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die eingespritzte Harnstoffmenge zum Reduzieren der relativen Ammoniakbeladung solange reduziert wird, bis das Stickoxidsensorsignal einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und/oder die eingespritzte Harnstoffmenge zum Erhöhen der relativen Ammoniakbeladung solange erhöht wird, bis das Stickoxidsensorsignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, ferner mit: – Erfassen der aktuellen relativen Ammoniakbeladung nach dem Erhöhen oder Reduzieren der eingespritzten Harnstoffmenge, und – Festlegen der aktuellen relativen Ammoniakbeladung als Ammoniakbeladungssollwert.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: – Ermitteln, dass die relative Ammoniakbeladung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und – Feststellen, dass der SCR-Katalysator (20) fehlerhaft ist, wenn: – der erfasste Stickoxidwert einen Stickoxidschwellenwert überschreitet, und/oder – ein Verhältnis zwischen erfasstem Stickoxidwert stromabwärts des SCR-Katalysators (20) und erfasstem Stickoxidwert stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) einen vorbestimmten Verhältnisschwellenwert überschreitet, und/oder – ein aus dem Verhältnis zwischen erfasstem Stickoxidwert stromabwärts des SCR-Katalysators (02) und erfasstem Stickoxidwert stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) ermittelter Wirkungsgrad des SCR-Katalysators (20) einen vorbestimmten Wirkungsgradschwellenwert unterschreitet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der vorbestimmte Stickoxidschwellenwert und/oder der vorbestimmte Verhältnisschwellenwert und/oder der vorbestimmte Wirkungsgradschwellenwert auf der Grundlage des Betriebspunkts des Motors ausgewählt sind.
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