DE102016209533A1 - Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators - Google Patents
Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016209533A1 DE102016209533A1 DE102016209533.1A DE102016209533A DE102016209533A1 DE 102016209533 A1 DE102016209533 A1 DE 102016209533A1 DE 102016209533 A DE102016209533 A DE 102016209533A DE 102016209533 A1 DE102016209533 A1 DE 102016209533A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- scr catalyst
- ammonia
- scr
- sensor
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/021—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting ammonia NH3
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/12—Other sensor principles, e.g. using electro conductivity of substrate or radio frequency
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1616—NH3-slip from catalyst
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
Es wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem der Alterungszustands eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion ermittelt werden kann, wobei permanent eine Ausbreitung von elektromagnetische Wellen innerhalb des Katalysators gemessen wird, die mit einer Massenbilanz ΔmNH3 des gespeicherten Ammoniaks korreliert. Weiterhin wird ein System zum Durchführen des Verfahrens bereitgestellt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Alterungszustandes eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion mittels Messen einer Absorption von elektromagnetischen Wellen.
- Stickoxide in Abgasen aus magerbetriebenen Verbrennungsmotoren werden häufig in Stickoxid-Speicherkatalysatoren (Lean NOx trap, LNT) gespeichert, um zu einem späteren Zeitpunkt während einer Regenerationsphase unter fetten Abgasbedingungen oder in Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reaktion (selective catalytic reaction, SCR) reduziert zu werden. Stromaufwärts des SCR-Katalysators wird Ammoniak in den Abgastrakt eingeleitet, der im SCR-Katalysator gespeichert zum Reduzieren der Stickoxide verwendet wird. EU-Normen erfordern eine Überwachung des Alterungszustandes von Abgasnachbehandlungssystemen, besonders von SCR-Katalysatoren.
- SCR-Katalysatoren altern im Laufe der Zeit vor allem durch die Wirkung hoher Temperaturen. Besonders während Regenerationsereignissen eines Dieselpartikelfilters oder eines stromaufwärts angeordneten LNT wird der SCR-Katalysator hohen Temperaturen ausgesetzt, die seine Alterung beschleunigen. Gealterte SCR-Katalysatoren funktionieren aber weniger effizient als nicht gealterte. Ein gealterter SCR-Katalysator ist durch nicht ausreichende Funktionen in Bezug auf ein Speichern von Ammoniak und Reduzieren von Stickoxiden gekennzeichnet.
- Es kommt deshalb darauf an, während eines laufenden Betriebes den Zustand der Katalysatoren unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu überwachen. Dabei besteht eine Herausforderung darin, unter beliebigen Betriebsbedingungen sicher zwischen intakten und gealterten Katalysatoren unterscheiden zu können. Dabei ist ein falsches Feststellen eines gealterten Systems als intakt nicht erlaubt. Ein falsches Feststellen eines intakten Systems als gealtert führt dagegen zur Unzufriedenheit beim Kunden.
- Bekannte Verfahren des Stands der Technik basieren im Wesentlichen auf dem Auswerten von Stickoxidsensor-Werten stromabwärts vom SCR-Katalysator. Stickoxidsensoren reagieren jedoch auch auf Ammoniak, weshalb Filteralgorithmen notwendig sind, um zwischen Stickoxiden und Ammoniak zu unterscheiden. Die Genauigkeit dieser Algorithmen ist jedoch begrenzt, und ihre Interpretation hängt von der Qualität der Information über eine Stickoxidkonzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators und über das gespeicherte Ammoniak ab. Es besteht daher die Aufgabe, zuverlässige Werte über den Alterungszustand eines SCR-Katalysators zu erhalten.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhaft Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.
- Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Alterungszustands eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten SCR-Katalysators durch Messen einer Absorption von elektromagnetischen Wellen innerhalb des SCR-Katalysators, mit den Schritten:
- – S1) Starten einer on-Board-Schwellenwert-Diagnose des SCR-Katalysators zum Ermitteln von Ammoniakschlupfwerten NH3Slip und von aus dem SCR-Katalysator ausströmenden Stickoxidmengen NOxSlip unter der Annahme, dass der SCR-Katalysator nicht funktioniert,
- – S2) Anordnen von mindestens einer Quelle und mindestens eines Sensors für elektromagnetische Strahlung im Bereich des SCR-Katalysators,
- – S3) Beladen des SCR-Katalysators mit einer bestimmten Ammoniakmenge,
- – S4) Unterbrechen der Ammoniakzufuhr für ein Zeitintervall Δt,
- – S5) Messen der Stickoxidkonzentration mNOxSensOut stromabwärts des SCR-Katalysators mittels eines ersten Stickoxidsensors, wobei mittels des Sensors für elektromagnetische Wellen permanent die Absorption von durch die Quelle ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen innerhalb des SCR-Katalysators gemessen wird, deren Änderung mit einer Massenbilanz des gespeicherten Ammoniaks ΔmNH3st korreliert,
- – S6) Berechnen der Masse des während des Zeitintervalls Δt aus dem SCR-Katalysator austretenden Stickoxids mNOxout mit der Formel mittels einer Recheneinheit, wobei mNOxSensOut die Masse der durch den ersten Stickoxidsensor gemessenen, aus dem SCR-Katalysator ausströmenden Stickoxide ist, wobei Stickoxidsensoren auch Ammoniak mit höherer Sensitivität erfassen, mNOxIn die Masse der in den Katalysators einströmenden Stickoxide ist, fconv ein Faktor betreffend die Zahl der Ammoniakmoleküle ist, die zum Reduzieren eines Stickoxidmoleküls benötigt werden, fNH3sens ein Faktor zum Berücksichtigen der Ammoniak-Sensitivität des Stickoxidsensors ist, MNH3 die molekulare Masse von Ammoniak und MNOx die molekulare Masse von Ammoniak Stickoxiden ist,
- – S7) Berechnen des Ammoniakschlupfes mNH3slip mit der Formel
mNH3slip = (mNOxSensOut – mNOxOut)/fNH3sens·MNH3/MNOx - – S8) Vergleichen des in Schritt S6 berechneten Wertes mNOxOut mit dem vorhergesagen Wert NOxSlip der on-Board-Schwellenwert-Diagnose und des in Schritt S7 berechneten Wertes m mit NH3slip dem vorhergesagten Wert NH3Slip der on-Board-Schwellenwert-Diagnose, wobei der SCR-Katalysator einen nicht mehr funktionsfähigen Zustand erreicht hat, wenn beide berechneten Werte größer sind als die vorhergesagten Werte.
- Das Verfahren ist vorteilhaft, weil ein Überwachen des Alterungszustandes eines SCR-Katalysators mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen eine genaue Information über den Zustand des Katalysators liefert, und verglichen mit Verfahren des Stands der Technik der Alterungszustand des Katalysators genauer bestimmt werden kann. Die Stickoxidmenge in Bezug auf die on-Board-Diagnose bezieht sich auf die Masse an Stickoxiden während eines zeitlichen Intervalls.
- Die Verwendung von elektromagnetischen Wellen zum Beobachten der Ammoniakbeladung eines SCR-Katalysators ist aus dem Stand der Technik bekannt und z.B. in der Publikation von Rauch et al. (2015, SAE International, S. 1126–1135, Ammonia Loading Detection of Zeolite SCR Catalysts using a Radio Frequency based Method) beschrieben, deren Gehalt explizit als in den Offenbarungsgehalt dieser Beschreibung aufgenommen gilt. Zusammen mit dem in Rauch et al. beschriebenen Verfahren zum Auswerten des Verhaltens elektromagnetischer Wellen werden erfindungsgemäß die Daten eines stromabwärts von dem überwachten SCR-Katalysators angeordneten Stickoxidsensors mit ausgewertet.
- Vorzugsweise werden Radiowellen als elektromagnetische Wellen verwendet. Es können auch andere Arten von elektromagnetischen Wellen verwendet werden.
- Die Stickoxidkonzentration stromaufwärts vom SCR-Katalysator kann modellbasiert bestimmt, vorzugsweise jedoch mittels eines zweiten Stickoxidsensors gemessen werden.
- Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Sensor für elektromagnetische Strahlung stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet wird.
- Zum Herleiten der oben beschriebenen Formeln kann die Massenbilanz von Ammoniak in einem SCR-Katalysator durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:
Δ(mNH3st)/Δt = mfNH3inj – mfNH3slip – mfNH3conv – mfNH3ox, mfNH3conv = (mfNOxIn – mfNOxOut)·MNH3/MNOx·fconv - Wird in Schritt S4 der Massestrom an Ammoniak gestoppt, dann ist
mfNH3inj = 0. - Die Integration der oben definierten Massenbilanz über das Zeitintervall Δt führt zur Gleichung
ΔmNH3st = –mNH3slip – (mNOxin – mNOxout)·MNH3/MNOx·fconv (1). - Das Messen des stromabwärtsangeordneten Stickoxidsensors kann ausgedrückt werden mit
cNOxsensout = cNH3slip·fNH3sens + cNOxout, (cNOxsensout – cNOxout)·mfEg/MEg·MNH3 = NH3slip·fNH3sens·mfEg/MEg·MNH3, mNH3slip = (mNOxsensout – mNOxout)/fNH3sens·MNH3/MNOx (2). -
- In dieser Gleichung sind alle Elemente auf der rechten Seite bekannt. ΔmNH3st wird dabei durch das Messen der Absorption der elektromagnetischen Wellen ermittelt. Die anderen Werte werden entweder gemessen, modelliert oder sind, im Fall der molekularen Massen, bekannt. Mittels Gleichung (2) kann nun der Ammoniakschlupf berechnet werden.
- Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Ermitteln des Alterungszustands eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten SCR-Katalysators, umfassend den SCR-Katalysator, mindestens eine Quelle von elektromagnetischen Wellen, mindestens einen Sensor für elektromagnetische Wellen, mindestens einen ersten Stickoxidsensor, der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist, eine Recheneinrichtung und eine Steuereinrichtung.
- Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.
- Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. -
2 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung
1 gemäß der Darstellung von1 weist eine Brennkraftmaschine2 auf, deren Abgas in einem Abgastrakt3 abgeleitet wird. Im Abgastrakt3 ist in einem ersten Katalysatorgehäuse4 ein erster Katalysator5 angeordnet, der eine Stickoxidspeicherfunktion aufweist. Der erste Katalysator5 ist beispielsweise ein LNT, ein Oxidationskatalysator, ein Dreiwege-Katalysator und / oder ein Partikelfilter. Im Abgastrakt ist stromabwärts von dem ersten Katalysatorgehäuse4 in einem zweiten Katalysatorgehäuse6 ein zweiter Katalysator7 angeordnet, der zur spezifischen katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet ist (SCR-Katalysator). Weitere Katalysatoren können im Abgastrakt und in den Katalysatorgehäusen angeordnet sein oder mit dem ersten und / oder zweiten Katalysator kombiniert sein. Zwischen dem ersten4 und dem zweiten Katalysatorgehäuse6 , also stromaufwärts des zweiten Katalysators7 , ist eine Zuleitungseinrichtung für ein Reduktionsmittel8 angeordnet, das zur Speicherung und Verwendung zur Reduktion von Stickoxiden in dem zweiten Katalysator7 vorgesehen ist. Als Reduktionsmittel wird herkömmlicherweise Ammoniak verwendet, das in Form einer wässrigen Harnstofflösung in den Abgastrakt eingeleitet wird. - Stromabwärts vom zweiten Katalysator
7 ist ein erster Stickoxidsensor9 im Abgastrakt3 angeordnet. Stromaufwärts vom zweiten Katalysator7 ist ein zweiter Stickoxidsensor10 im Abgastrakt3 angeordnet. Weitere Stickoxidsensoren können an weiteren Stellen im Abgastrakt3 angeordnet sein. - Auf der stromabwärts orientierten Außenseite des zweiten Katalysatorgehäuses
6 ist eine Quelle für elektromagnetische Wellen11 , d.h. für eine elektromagnetische Strahlung, angeordnet. Alternativ kann die Quelle8 auch an einer anderen Position, z.B. innerhalb des zweiten Katalysatorgehäuses6 , auf der stromaufwärts orientierten Außenseite des zweiten Katalysatorgehäuses6 , oder an einer vom zweiten Katalysatorgehäuse6 entfernten Stelle angeordnet sein. Es können auch zwei oder mehrere Quellen in, am oder in der Nähe des zweiten Katalysatorgehäuses6 angeordnet sein. Die Quelle11 oder die Quellen können auch direkt am oder im zweiten Katalysator7 angeordnet sein. - Von der Strahlungsquelle
11 entfernt ist ein erster Strahlungssensor12 auf der stromaufwärts orientierten Außenseite des zweiten Katalysatorgehäuses6 derart angeordnet, dass die Strahlung mindestens einen Teil des Katalysatorvolumens durchqueren muss, bis sie vom Strahlungssensor12 gemessen wird. Der Strahlungssensor12 kann dabei an einer der Strahlungsquelle11 gegenüberliegenden Seite angeordnet sein, oder sich auf derselben Seite befinden. Es können auch mehrere Strahlungssensoren im Bereich des zweiten Katalysatorgehäuses angeordnet sein. Der oder die Strahlungssensoren12 können auch direkt am oder im zweiten Katalysator7 angeordnet sein. - Strahlungsquelle und Strahlungssensor können auch innerhalb eines Anordnungselements gemeinsam angeordnet sein. Die Strahlungsquelle
11 und der oder die -sensoren12 sind mit einer Recheneinrichtung13 verbunden. Die Zuleitungseinrichtung für ein Reduktionsmittel8 ist mit einer Steuereinrichtung14 verbunden, die ebenfalls mit der Recheneinrichtung13 verbunden ist. - In einem Verfahren zum Ermitteln des Alterungszustands eines SCR-Katalysators wird permanent eine Absorption von elektromagnetischen Wellen innerhalb des zweiten Katalysators
7 gemessen, deren Änderung mit einer Massenbilanz des gespeicherten Ammoniaks ΔmNH3 korreliert. Dabei wird zuerst in einem ersten Schritt S1 eine on-Board-Schwellenwert-Diagnose des SCR-Katalysators7 zum Ermitteln von Ammoniakschlupfwerten NH3Slip und von Stickoxidschlupfwerten NOxSlip unter der Annahme gestartet, dass der SCR-Katalysator7 nicht funktioniert. Diese on-Board-Schwellenwert-Diagnose des SCR-Katalysators7 läuft während des gesamten Verfahrens weiter. In einem zweiten Schritt S2 werden mindestens eine Quelle11 und mindestens ein Sensor12 für elektromagnetische Strahlung am zweiten Katalysatorgehäuse6 angeordnet, so dass ein Anordnung1 gemäß der Darstellung von1 hergestellt wird. - In einem dritten Schritt S3 wird der SCR-Katalysator
7 mit einer bestimmten Ammoniakmenge beladen. Dazu wird eine wässrige Harnstofflösung aus einem dafür vorgesehenen Behälter (nicht gezeigt) mittels der Zuleitungseinrichtung8 in den Abgastrakt3 stromaufwärts des zweiten Katalysatorgehäuses6 eingeleitet. Der Harnstoff wird in gasförmiges Ammoniak umgewandelt, welches im SCR-Katalysator7 gespeichert wird, bis es zur Reduktion von Stickoxiden im Rahmen einer selektiven katalytischen Reduktion verwendet wird. - In einem vierten Schritt S4 wird die Ammoniakzufuhr für ein Zeitintervall Δt unterbrochen. Während dieses Zeitintervalls wird indem durch ein permanentes Messen der Absorption der von der Quelle
11 ausgestrahlten und vom Sensor12 gemessenen elektromagnetischen Strahlung eine Veränderung der im SCR-Katalysator7 gespeicherten Ammoniakmenge, d.h. der Massenbilanz des gespeicherten Ammoniaks ΔmNH3, ermittelt. - In einem fünften Schritt S5, der zeitgleich mit dem Schritt S4 durchgeführt wird, wird während des Zeitintervalls Δt die Stickoxidkonzentration mNOxSensOut stromabwärts des SCR-Katalysators
7 mittels des ersten Stickoxidsensors9 gemessen. -
- berechnet, wobei mNOxSensin die Masse der in den Katalysator
7 einströmenden Stickoxide ist, fconv ein Faktor betreffend die Zahl der Ammoniakmoleküle ist, die zum Reduzieren eines Stickoxidmoleküls benötigt werden, fNH3sens ein Faktor zum Berücksichtigen der Ammoniak-Sensitivität des Stickoxidsensors ist, MNH3 die molekulare Masse von Ammoniak und MNOx die molekulare Masse von Ammoniak Stickoxiden ist. - In einem siebten Schritt S7 wird der Ammoniakschlupf mNH3slip mit der Formel
mNH3slip = (mNOxSensOut – mNOxOut)/fNH3sens·MNH3/MNOx 7 einen nicht mehr funktionsfähigen Zustand erreicht hat, wenn beide berechneten Werte größer sind als die vorhergesagten Werte. In diesem Fall muss der SCR-Katalysator7 ausgetauscht werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Anordnung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Abgastrakt
- 4
- erstes Katalysatorgehäuse
- 5
- erster Katalysator
- 6
- zweites Katalysatorgehäuse
- 7
- zweiter Katalysator
- 8
- Zuleitungseinrichtung für ein Reduktionsmittel
- 9
- erster Stickoxidsensor
- 10
- zweiter Stickoxidsensor
- 11
- Quelle von elektromagnetische Wellen
- 12
- Sensor für elektromagnetische Wellen
- 13
- Recheneinrichtung
- 14
- Steuereinrichtung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Rauch et al. (2015, SAE International, S. 1126–1135, Ammonia Loading Detection of Zeolite SCR Catalysts using a Radio Frequency based Method [0009]
Claims (6)
- Verfahren zum Ermitteln des Alterungszustands eines in einem Abgastrakt (
3 ) einer Brennkraftmaschine (2 ) angeordneten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) (7 ) durch Messen einer Absorption von elektromagnetischen Wellen innerhalb des SCR-Katalysators (7 ), mit den Schritten: – S1) Starten einer on-Board-Schwellenwert-Diagnose des SCR-Katalysators (7 ) zum Ermitteln von Ammoniakschlupfwerten NH3Slip und von aus dem SCR-Katalysator ausströmenden Stickoxidmengen NOxSlip unter der Annahme, dass der SCR-Katalysator (7 ) nicht funktioniert, – S2) Anordnen von mindestens einer Quelle (11 ) und mindestens eines Sensors (12 ) für elektromagnetische Strahlung im Bereich des SCR-Katalysators (7 ), – S3) Beladen des SCR-Katalysators (7 ) mit einer bestimmten Ammoniakmenge, – S4) Unterbrechen der Ammoniakzufuhr für ein Zeitintervall Δt, – S5) Messen der Stickoxidkonzentration mNOxSensOut stromabwärts des SCR-Katalysators (7 ) mittels eines ersten Stickoxidsensors (9 ), wobei mittels des Sensors für elektromagnetische Wellen (12 ) permanent die Absorption von durch die Quelle (11 ) ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen innerhalb des SCR-Katalysators (7 ) gemessen wird, deren Änderung mit einer Massenbilanz des gespeicherten Ammoniaks ΔmNH3st korreliert, – S6) Berechnen der Masse des während des Zeitintervalls Δt aus dem SCR-Katalysator (7 ) austretenden Stickoxids mNOxout mit der Formel mittels einer Recheneinheit (13 ), wobei mNOxSensOut die Masse der durch den ersten Stickoxidsensor gemessenen, aus dem SCR-Katalysator ausströmenden Stickoxide ist, mNOxIn die Masse der in den SCR-Katalysator einströmenden Stickoxide ist, fconv ein Faktor betreffend die Zahl der Ammoniakmoleküle ist, die zum Reduzieren eines Stickoxidmoleküls benötigt werden, fNH3sens ein Faktor zum Berücksichtigen der Ammoniak-Sensitivität des Stickoxidsensors ist, MNH3 die molekulare Masse von Ammoniak und MNOx die molekulare Masse von Ammoniak Stickoxiden ist, – S7) Berechnen des Ammoniakschlupfes mNH3slip mit der FormelmNH3slip = (mNOxSensOut – mNOxOut)/fNH3sens·MNH3/MNOx 7 ) einen nicht mehr funktionsfähigen Zustand erreicht hat, wenn beide berechneten Werte größer sind als die vorhergesagten Werte. - Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei als elektromagnetische Wellen Radiowellen verwendet werden.
- Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zusätzlich die Stickoxidkonzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators (
7 ) mittels eines zweiten Stickoxidsensors (10 ) gemessen wird. - Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sensor für elektromagnetische Strahlung (
12 ) stromaufwärts des SCR-Katalysators (7 ) angeordnet wird. - Anordnung (
1 ) zum Ermitteln des Alterungszustands eines in einem Abgastrakt (3 ) einer Brennkraftmaschine (2 ) angeordneten SCR-Katalysators (7 ), umfassend den SCR-Katalysator, mindestens eine Quelle von elektromagnetischen Wellen (11 ), mindestens einen Sensor für elektromagnetische Wellen (12 ), mindestens einen ersten Stickoxidsensor (9 ), der stromabwärts des SCR-Katalysators (7 ) angeordnet ist, eine Recheneinrichtung (13 ) und eine Steuereinrichtung (14 ). - Kraftfahrzeug mit einem System gemäß Anspruch 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016209533.1A DE102016209533A1 (de) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016209533.1A DE102016209533A1 (de) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016209533A1 true DE102016209533A1 (de) | 2017-12-07 |
Family
ID=60327695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016209533.1A Pending DE102016209533A1 (de) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016209533A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3543493A1 (de) * | 2018-03-23 | 2019-09-25 | MAN Truck & Bus SE | Verfahren und vorrichtung zum überwachen einer scr-abgasnachbehandlungseinrichtung |
DE102019118526A1 (de) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungssystem |
-
2016
- 2016-06-01 DE DE102016209533.1A patent/DE102016209533A1/de active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Rauch et al. (2015, SAE International, S. 1126–1135, Ammonia Loading Detection of Zeolite SCR Catalysts using a Radio Frequency based Method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3543493A1 (de) * | 2018-03-23 | 2019-09-25 | MAN Truck & Bus SE | Verfahren und vorrichtung zum überwachen einer scr-abgasnachbehandlungseinrichtung |
US11092059B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-08-17 | Man Truck & Bus Ag | Method and device for monitoring an SCR exhaust gas after-treatment device |
DE102019118526A1 (de) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungssystem |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011077246B3 (de) | Filterungsverfahren und Filter für einen NOx Sensor eines Abgassystems | |
EP2232255B1 (de) | VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG DER RUßOXIDATIONSRATE VON IN EINEM PARTIKELFILTER ZURÜCKHALTENEM RUß | |
DE102013223993B4 (de) | Verfahren zum ermitteln einer alterung eines dieseloxidationskatalysators | |
DE102010029740A1 (de) | Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators | |
DE112014004319T5 (de) | Russbeladungsbestimmungssystem | |
DE102013203580A1 (de) | Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems | |
DE102018205132A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems | |
DE102012220151A1 (de) | Verfahren zur Überprüfung eines Ammoniaksensors oder eines NH3-querempfindlichen Sensors | |
DE102017201393A1 (de) | Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System mittels eines Ammoniak-Schlupfs | |
DE102007003547B4 (de) | Verfahren zur Diagnose eines eine Abgasbehandlungsvorrichtung enthaltenden Abgasbereichs einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102007022594A1 (de) | Diagnoseverfahren für ein in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine einzubringendes Reagenzmittel und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102017201400A1 (de) | Verfahren zur Fehlererkennung in einem SCR-System mittels eines Ammoniak-Schlupfs | |
DE102013224016A1 (de) | Ermittlung eines Alterungsniveaus eines Dieseloxidationskatalysators unter Verwendung einer NO2-Interferenz eines NOX-Sensors | |
DE102016209533A1 (de) | Erfassen des Alterungszustands eines SCR-Katalysators | |
DE102013203578A1 (de) | Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems | |
DE102012211705A1 (de) | Verfahren zur Überprüfung eines Stickoxidsensors | |
DE102014019483A1 (de) | Verfahren zum Ermitteln von Ammoniak-Schlupf einer Katalysatoreinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine | |
DE102017205322A1 (de) | Verfahren zum Erkennen einer Schädigung eines SCR-Katalysators | |
DE102016210143A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung eines Alterungszustands eines NOx-Speicherkatalysators einer Abgasnachbehandlungsanlage eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung | |
EP3430248B1 (de) | Verfahren zum anpassen der kennlinie eines stickoxidsensors in einer brennkraftmaschine | |
AT521760A1 (de) | Frequenzbasiertes NH3-Schlupferkennungverfahren | |
DE102012220152A1 (de) | Verfahren zur Überprüfung eines Ammoniaksensors oder eines NH3-querempfindlichen Sensors | |
DE102009007763B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung einer Wirkungsfähigkeit eines SCR-Katalysators | |
DE102008064606A1 (de) | Funktionsanpassung einer Abgasreinigungsvorrichtung | |
DE112017003233T5 (de) | NH3-Schlupferkennung unter Verwendung eines NOx-Sensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DOERFLER, THOMAS, DR.-ING., DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL & PARTNER, PATENTANWAEL, DE |