DE102016215386A1 - Method for optimizing NOx emissions in a combined exhaust aftertreatment system - Google Patents

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Torsten GRAHLE
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines NOx-Ausstoßes in einem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem. Dieses umfasst einen NOx-Speicherkatalysator, einen SCR-Katalysator und eine Abgasrückführung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Ein NOx-Rohemission (NOxRoh) wird stromaufwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems ermittelt (40). Unterdessen wird eine Messung (41) eines NOx-Werts (NOxBeh) stromabwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems durchgeführt. Beide NOx-Werte (NOxRoh; NOxBeh) werden miteinander verglichen (42), um einen NOx-Sollwert (NOxSoll) zu bestimmen (43). Des Weiteren wird eine Kostenfunktion (50) aus Kostenfaktoren (45, 46, 47, 48, 49) berechnet und mittels dieser Kostenfunktion (50) der NOx-Sollwert (NOxSoll) mit möglichst geringen Kosten optimiert (51).The invention relates to a method for optimizing NOx emissions in a combined exhaust aftertreatment system. This includes a NOx storage catalytic converter, an SCR catalytic converter and an exhaust gas recirculation system. The method comprises the following steps: A raw NOx emission (NOxRoh) is determined upstream of the combined exhaust aftertreatment system (40). Meanwhile, a measurement (41) of a NOx value (NOxBeh) is performed downstream of the combined exhaust aftertreatment system. Both NOx values (NOxRoh, NOxBeh) are compared (42) to determine a NOx setpoint (NOxSoll) (43). Furthermore, a cost function (50) is calculated from cost factors (45, 46, 47, 48, 49) and the NOx target value (NOx target) is optimized with the least possible cost by means of this cost function (50) (51).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines NOx-Ausstoßes in einem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn sie auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. The present invention relates to a method for optimizing NOx emissions in a combined exhaust aftertreatment system. Furthermore, the present invention relates to a computer program that executes each step of the method according to the invention, when it runs on a computing device, as well as a machine-readable storage medium, which stores the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to carry out the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Heutzutage werden zur Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs mehrere unterschiedliche Systeme eingesetzt, um den Ausstoß unerwünschter Bestandteile des Abgases zu reduzieren. Zu diesen Systemen gehören unter anderem NOx-Speicherkatalysatoren, SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction) und Abgasrückführung, durch die der Anteil der Stickoxide (NOx) im Abgas verringert wird. Die Systeme werden unabhängig voneinander betrieben und die Bestimmung der optimalen Betriebspunkte meist von Hand, anhand von Kennfeldern bestimmt, die die Verbrennungsmotorbetriebspunkte abbilden. Daher wird für jede Komponente unabhängig ein Sollwert für die Reduzierung der NOx-Emission gebildet. Nowadays, several different systems are used for the post-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine of a motor vehicle in order to reduce the emission of undesirable constituents of the exhaust gas. These systems include NOx storage catalytic converters, SCR catalysts (Selective Catalytic Reduction) and exhaust gas recirculation, which reduce the amount of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. The systems are operated independently of one another and the determination of the optimal operating points is usually determined manually by means of maps which map the engine operating points. Therefore, a setpoint for reducing the NOx emission is independently formed for each component.

Beim SCR-Verfahren wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), kommerziell auch als AdBlue® bekannt, in das sauerstoffreiche Abgas eingeführt. Im SCR-Katalysator reagiert die HWL zu Ammoniak, welches sich anschließend mit den Stickoxiden verbindet, woraus Wasser und Stickstoff entsteht. Zudem werden bei NOx-Speicherkatalysatoren Stickoxide bei magerem Abgas gespeichert, wenn ein Luftüberschuss im Abgas vorhanden ist. Die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors werden kurzzeitig so geschaltet, dass ein Luftmangel im Abgas, daher fettes Abgas, vorherrscht. Nun können die gespeicherten Stickoxide zu unschädlichem Stickstoff reduziert werden, welche dann ausgestoßen werden können. Bei der Abgasrückführung werden Teile des behandelten Abgases wieder in eine Ansaugleitung des Verbrennungsmotors geführt, in denen es sich mit dem Luft/Kraftstoffgemisch mischt.In the SCR method, a urea-water solution (HWL), commercially known as AdBlue ® introduced into the oxygen-rich exhaust gas. In the SCR catalyst, the HWL reacts to form ammonia, which then combines with the nitrogen oxides, resulting in water and nitrogen. In addition, with NOx storage catalysts, nitrogen oxides are stored in lean exhaust gas when an excess of air in the exhaust gas is present. The operating conditions of the internal combustion engine are briefly switched so that a lack of air in the exhaust gas, therefore rich exhaust prevails. Now the stored nitrogen oxides can be reduced to harmless nitrogen, which can then be ejected. In the exhaust gas recirculation parts of the treated exhaust gas are fed back into an intake pipe of the internal combustion engine, in which it mixes with the air / fuel mixture.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das Verfahren optimiert einen NOx-Ausstoß in einem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem. Das kombinierte Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen NOx-Speicherkatalysator, einen SCR-Katalysator und eine Abgasrückführung. Selbstverständlich können Komponenten von einem Fachmann auf dem Gebiet, je nach Anwendung und Kostenfaktor, hinzugefügt werden. Ein Abgas aus einem mit dem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem verbundenen Verbrennungsmotor wird durch die beiden Katalysatoren geleitet und in diesen jeweils behandelt, um den Anteil an Stickoxiden (NOx) im Abgas zu verringern. Eine Abgasrückführung ist eingerichtet, um einen Teil des Abgases in eine Ansaugleitung des Verbrennungsmotors zu leiten. The method optimizes NOx emissions in a combined exhaust aftertreatment system. The combined exhaust aftertreatment system includes a NOx storage catalyst, an SCR catalyst, and exhaust gas recirculation. Of course, components may be added by a person skilled in the art, depending on the application and cost factor. An exhaust gas from an internal combustion engine connected to the combined exhaust aftertreatment system is passed through and treated in each of the two catalysts to reduce the amount of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. Exhaust gas recirculation is arranged to direct a portion of the exhaust gas into an intake passage of the internal combustion engine.

Zu Beginn des Verfahrens wird eine NOx-Rohemission im Abgas stromaufwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems ermittelt. Vorzugsweise kann die NOx-Rohemission durch einen NOx-Sensor stromaufwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems gemessen werden. Gemäß eines weiteren Aspekts, kann die NOx-Rohemission modelliert werden, bei dem der Betriebszustand der Verbrennungsmaschine beachtet wird. Unterdessen wird in einer weiteren Messung ein NOx-Wert bestimmt, nachdem das Abgas das Abgasnachbehandlungssystem durchlaufen hat. At the beginning of the process, a raw NOx emission is detected in the exhaust gas upstream of the combined exhaust aftertreatment system. Preferably, the raw NOx emission may be measured by a NOx sensor upstream of the combined exhaust aftertreatment system. In another aspect, the raw NOx emission may be modeled taking into account the operating condition of the internal combustion engine. Meanwhile, in another measurement, an NOx value is determined after the exhaust gas has passed through the exhaust aftertreatment system.

Für die kombinierte Abgasnachbehandlung wird aus einem Vergleich zwischen der NOx-Rohemission und dem NOx-Wert nach der Abgasnachbehandlung wird ein NOx-Sollwert bestimmt. Dieser gibt eine Stickstoffmenge an, die reduziert werden soll. Vorzugsweise ist der NOx-Sollwert aus Sollwerten für die Abgasrückführung, für die NOx-Speicherkatalysators und für den SCR-Katalysators zusammengesetzt, die in einem bestimmten Verhältnis stehen. Besonders bevorzugt werden die Sollwerte für die Abgasrückführung, für die NOx-Speicherkatalysators und für den SCR-Katalysators über deren jeweiligen Wirkungsgrad berechnet. Dies bietet den Vorteil, dass aktuelle und/oder zukünftige Betriebspunkte bei der Wahl des NOx-Sollwerts berücksichtigt werden.For the combined exhaust aftertreatment, a NOx target value is determined from a comparison between the raw NOx emission and the NOx value after exhaust aftertreatment. This indicates an amount of nitrogen that should be reduced. Preferably, the NOx target value is composed of target values for the exhaust gas recirculation, for the NOx storage catalytic converter and for the SCR catalytic converter, which are in a certain ratio. The setpoint values for the exhaust gas recirculation, for the NOx storage catalytic converter and for the SCR catalytic converter are particularly preferably calculated via their respective efficiency. This offers the advantage that current and / or future operating points are taken into account in the selection of the NOx target value.

Optional können längerfristige Ereignisse, die sich auf die Reduzierung des Stickoxidanteils auswirken über Randbedingungen bei der Bestimmung des NOx-Sollwerts berücksichtigt werden. Dazu gehören beispielsweise eine planmäßige Regeneration eines Partikelfilters und/oder eine fahrzeuginterne Diagnose. Der NOx-Sollwert kann infolgedessen genauer bestimmt werden. Optionally, longer-term events that affect the reduction of nitrogen oxide content can be taken into account via boundary conditions when determining the NOx target value. These include, for example, a scheduled regeneration of a particulate filter and / or an in-vehicle diagnosis. As a result, the NOx setpoint can be determined more accurately.

Gemäß eines weiteren Schritts des Verfahrens wird eine Kostenfunktion aus Kostenfaktoren der Einzelkomponenten der Abgasnachbehandlung berechnet. Schließlich wird der NOx-Sollwert mittels der Kostenfunktion so optimiert, dass möglichst geringe Gesamtkosten während dem Betrieb entstehen. Bevorzugt wird hierbei das Verhältnis der Sollwerte der Abgasrückführung, des NOx-Speicherkatalysators und des SCR-Katalysators über die Kostenfunktion optimiert, wobei besonders bevorzugt die Kosten für die Abgasrückführung, den NOx-Speicherkatalysators und den SCR-Katalysators separat betrachtet werden können und in der Kostenfunktion kombiniert werden. Als Resultat erfolgt die Optimierung dynamisch unter Berücksichtigung der Kostenfaktoren und den Betriebsbedingungen. According to a further step of the method, a cost function is calculated from cost factors of the individual components of the exhaust aftertreatment. Finally, the NOx setpoint is optimized by means of the cost function so that the lowest possible total costs arise during operation. In this case, the ratio of the setpoint values of the exhaust gas recirculation, the NOx storage catalytic converter and the SCR catalytic converter is preferably optimized via the cost function, the costs for the exhaust gas recirculation, the NOx storage catalytic converter and the SCR catalytic converter particularly preferably being considered separately and in the cost function be combined. As a result, the optimization is done dynamically taking into account the cost factors and the operating conditions.

Die Kostenfaktoren umfassen vorzugsweise dynamische Einflussfaktoren. Dazu gehören unter anderem eine CO2-Emission und eine Partikelemission des Verbrennungsmotors, über dessen Betriebsparameter entweder eine CO2-Emission oder eine NOx-Emission begünstigt wird. Des Weiteren umfassen die dynamischen Einflussfakten eine Alterung des Systems, sowie einen Kraftstofffüllstand und einen Reduktionsmittelfüllstand des SCR-Katalysators, die direkt die Behandlung der NOx beeinflussen. Ist der Kraftstofffüllstand gering, kann das Verhältnis der Sollwerte der Abgasrückführung, des NOx-Speicherkatalysators und des SCR-Katalysators zugunsten des SCR-Katalysators verschoben werden, um den Kraftstoffverbrauch aufgrund der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators zu minimieren. Auf der anderen Seite kann Stickstoff vermehrt im NOx-Speicherkatalysator gespeichert werden, wenn der Reduktionsmittelfüllstand gering ist. The cost factors preferably include dynamic influencing factors. These include, among other things, a CO 2 emission and a particle emission of the internal combustion engine, via whose operating parameters either a CO 2 emission or a NO x emission is favored. Furthermore, the dynamic impact factors include aging of the system, as well as a fuel level and a reductant level of the SCR catalyst that directly affect the treatment of the NOx. If the fuel level is low, the ratio of the set points of the exhaust gas recirculation, the NOx storage catalytic converter and the SCR catalytic converter can be shifted in favor of the SCR catalytic converter in order to minimize the fuel consumption due to the regeneration of the NOx catalytic converter. On the other hand, nitrogen can be increasingly stored in the NOx storage catalyst when the reducing agent level is low.

Ein weiterer Aspekt des Verfahrens betrifft das Einbeziehen mehrerer Abgasnachbehandlungsstrategien in die Optimierung des NOx-Sollwerts. Das hat zur Folge, dass die Optimierung des NOx-Sollwerts mehrfach berechnet wird und daraus eine Optimierungsfunktion abbildbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine optimale Abgasnachbehandlungsstrategie für die aktuell vorliegenden Betriebsbedingungen und Kostenfaktoren gefunden werden kann. Optional kann eine zukünftige Abgasnachbehandlungsstrategie prädiziert werden, indem Streckeninformationen berücksichtigt werden. Da unterschiedliche Strecken verschiedene Betriebsbedingungen erfordern, beispielsweise Autobahn und Stadtverkehr, können die Abgasnachbehandlungsstrategien passend für die verschiedenen Betriebsbedingungen vorher eingestellt werden.Another aspect of the method involves the inclusion of multiple exhaust aftertreatment strategies in the optimization of the NOx setpoint. This has the consequence that the optimization of the NOx target value is calculated several times and from this an optimization function can be mapped. This offers the advantage that an optimal exhaust aftertreatment strategy for the currently existing operating conditions and cost factors can be found. Optionally, a future exhaust aftertreatment strategy may be predicted by taking route information into account. Since different routes require different operating conditions, such as highway and city traffic, the exhaust aftertreatment strategies may be pre-set to suit the various operating conditions.

In weiteren Verlauf des Verfahrens kann eine Kontrolle des NOx-Werts nach der kombinierten Abgasnachbehandlung durchgeführt werden. Auf Basis dieses NOx-Werts kann der NOx-Sollwert dynamisch angepasst werden. In the further course of the method, a check of the NOx value after the combined exhaust aftertreatment can be carried out. Based on this NOx value, the NOx setpoint can be dynamically adjusted.

Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. The computer program is set up to perform each step of the method, in particular when it is performed on a computing device or controller. It allows the implementation of the method in a conventional electronic control unit without having to make any structural changes. For this purpose it is stored on the machine-readable storage medium.

Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um die Positionierung der Kurbelwelle mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern. By loading the computer program on a conventional electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is arranged to control the positioning of the crankshaft by means of the method according to the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 zeigt schematisch ein kombiniertes Abgasnachbehandlungssystem, das mittels eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert werden kann. 1 schematically shows a combined exhaust aftertreatment system, which can be controlled by means of an embodiment of the method according to the invention.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiel der ErfindungEmbodiment of the invention

In 1 zeigt einen Abgasstrang 1, der mit einem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor erzeugt Abgas, das durch den Abgasstrang 1 abgeführt wird. Des Weiteren stellt die 1 ein kombiniertes Abgasnachbehandlungssystem 10 dar, welches im Abgasstrang 1 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Abgas im Abgasstrang 1 zu behandeln. Hierzu umfasst das kombinierte Abgasnachbehandlungssystem 10 einen NOx-Speicherkatalysator 11, einen SCR-Katalysator 12 und eine Abgasrückführung 13, infolge derer Stickoxide (NOx) im Abgas reduziert werden. Die genauen Funktionsweisen dieser Komponenten soll hier nicht detailliert beschrieben werden, um sich nicht vom Hauptaugenmerk dieser Erfindung zu entfernen. In 1 shows an exhaust system 1 that with an internal combustion engine 2 connected is. The internal combustion engine generates exhaust gas through the exhaust line 1 is dissipated. Furthermore, the 1 a combined exhaust aftertreatment system 10 which is in the exhaust system 1 is arranged and adapted to the exhaust gas in the exhaust system 1 to treat. This includes the combined exhaust aftertreatment system 10 a NOx storage catalyst 11 , an SCR catalyst 12 and an exhaust gas recirculation 13 , as a result of which nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are reduced. The exact modes of operation of these components will not be described in detail herein in order to avoid departing from the main focus of this invention.

Das Abgas strömt aus dem Verbrennungsmotor 2 durch das Abgasstrang 1 in das kombinierte Abgasnachbehandlungssystem 10, wo der Stickoxidanteil durch den NOx-Speicherkatalysator 11 und einen SCR-Katalysator 12 reduziert wird. Über die Abgasrückführung 13 wird ein Teil des behandelten Abgases zurück in den Verbrennungsmotor 2 geführt. Gesteuert wird dies über ein Abgasrückführungsventil 14, das an der Abgasrückführung 13 und dem Abgasstrang 1 angeordnet ist. Der übrige Teil des Abgases verlässt das Abgasnachbehandlungssystem 10 über den Abgasstrang 1.The exhaust gas flows out of the internal combustion engine 2 through the exhaust system 1 in the combined exhaust aftertreatment system 10 , where the nitrogen oxide content through the NOx storage catalyst 11 and an SCR catalyst 12 is reduced. About the exhaust gas recirculation 13 Part of the treated exhaust gas is returned to the internal combustion engine 2 guided. This is controlled by an exhaust gas recirculation valve 14 that at the exhaust gas recirculation 13 and the exhaust system 1 is arranged. The remainder of the exhaust gas leaves the exhaust aftertreatment system 10 over the exhaust system 1 ,

Es ist anzumerken, dass die Komponenten NOx-Speicherkatalysator 11, SCR-Katalysator 12 und Abgasrückführungsventil 14 nicht zwingend in angegebener Reihenfolge im Abgasstrang 1 angeordnet sein müssen. Insbesondere das Abgasrückführungsventil 14 kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) auch stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysator 11 angeordnet sein.It should be noted that the components NOx storage catalyst 11 , SCR catalyst 12 and exhaust gas recirculation valve 14 not necessarily in specified order in the exhaust system 1 must be arranged. In particular, the exhaust gas recirculation valve 14 may in another embodiment (not shown) also upstream of the NOx storage catalyst 11 be arranged.

Darüber hinaus sind zwei NOx-Sensoren 30 und 31 im Abgasstrang 1 angeordnet. Ein erster NOx-Sensor 30 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Abgasnachbehandlungssystem 10 angeordnet und ist eingerichtet, eine NOx-Rohemission NOxRoh des Verbrennungsmotors 2 zu messen. Ein zweiter NOx-Sensor 31 ist stromabwärts des Abgasnachbehandlungssystems 10 angeordnet und misst dort einen NOx-Wert NOxBeh des behandelten Abgases. Die beiden NOx-Sensoren 30 und 31 sind mit einem Steuergerät 3 verbunden und liefern diesem Informationen über den NOx-Gehalt des Abgases. Außerdem ist das Steuergerät 3 eingerichtet, das kombinierte Abgasnachbehandlungssystem 10 und den Verbrennungsmotor 2 zu steuern. W = NOxBeh / NOxRoh In addition, there are two NOx sensors 30 and 31 in the exhaust system 1 arranged. A first NOx sensor 30 is between the internal combustion engine 2 and the exhaust aftertreatment system 10 is arranged and is set up, a NOx raw emission NOxRoh the internal combustion engine 2 to eat. A second NOx sensor 31 is downstream of the exhaust aftertreatment system 10 arranged there and measures there a NOx NOxBeh of the treated exhaust gas. The two NOx sensors 30 and 31 are with a control unit 3 connected and provide this information about the NOx content of the exhaust gas. In addition, the controller 3 set up, the combined exhaust aftertreatment system 10 and the internal combustion engine 2 to control. W = NOxBeh / NOxRoh

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der erste NOx-Sensor 30 führt eine Messung 40 der NOx-Rohemission NOxRoh durch, die vom Verbrennungsmotor 2 ausgestoßen wird. In der Folge führt der zweite NOx-Sensor 31 ebenfalls eine Messung 41 des NOx-Werts NOxBeh des Abgases nach der Abgasnachbehandlung, stromabwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems 10, durch. Beide NOx-Werte NOxRoh und NOxBeh werden an das Steuergerät 3 weitergegeben, welches einen Vergleich 42 der beiden NOx-Werte NOxRoh und NOxBeh vollzieht. Über den Verglich 42 der beiden NOx-Werte NOxRoh und NOxBeh wird ein NOx-Sollwert NOxSoll bestimmt 43. Längerfristige Ereignisse 44, wie beispielsweise eine planmäßige Regeneration eines Partikelfilters bei 500 bis 1000 km und/oder eine fahrzeuginterne Diagnose bei 100 km, werden als Randbedingungen bei der Bestimmung 43 des NOx-Sollwerts NOxSoll berücksichtigt. 2 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention. The first NOx sensor 30 performs a measurement 40 the NOx raw emission NOxRoh, that of the internal combustion engine 2 is ejected. As a result, the second NOx sensor leads 31 also a measurement 41 the NOx value NOxBeh of the exhaust gas after the exhaust aftertreatment, downstream of the combined exhaust aftertreatment system 10 , by. Both NOx values NOxRoh and NOxBeh are sent to the control unit 3 which performs a comparison 42 of the two NOx values NOxRoh and NOxBeh. About the comparison 42 the two NOx values NOxRoh and NOxBeh, a NOx target value NOxSoll is determined 43 , Longer-term events 44 , such as a scheduled regeneration of a particulate filter at 500 to 1000 km and / or an in-vehicle diagnosis at 100 km, are considered boundary conditions in the determination 43 of the NOx target value NOxSoll considered.

Ein Wirkungsgrad WAGR der Abgasrückführung 13, ein Wirkungsgrad WNSC des NOx-Speicherkatalysators 11 und ein Wirkungsgrad WSCR des SCR-Katalysators 12 hängen von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors ab und können über diese berechnet werden. NOxSoll = a·AGRsoll + b·NSCsoll + c·SCRsoll (Formel 1) An efficiency W EGR of the exhaust gas recirculation 13 , an efficiency W NSC of the NOx storage catalyst 11 and an efficiency W SCR of the SCR catalyst 12 Depend on operating points of the internal combustion engine and can be calculated via this. NOxSoll = a · AGRsoll + b · NSCsoll + c · SCRsoll (Formula 1)

Der NOx-Sollwert NOxSoll ist, wie in Formel 1 gezeigt, aus dem Sollwert AGRsoll für die Abgasrückführung 13, dem Sollwert NSCsoll für den NOx-Speicherkatalysator 11 und den Sollwert SCRsoll für den SCR-Katalysator 12 zusammengesetzt. Über die Faktoren a, b und c stehen die Sollwerte AGRsoll, NSCsoll und SCRsoll im Verhältnis zueinander. Dabei sind die Sollwerte AGRsoll, NSCsoll und SCRsoll vom jeweiligen Wirkungsgrad WAGR, WNSC bzw. WSCR abhängig, wodurch aktuelle und/oder zukünftige Betriebspunkte berücksichtigt werden. Es gibt viele Möglichkeiten den NOx-Sollwert NOxSoll über die Faktoren a, b und c auf die Sollwerte AGRsoll, NSCsoll und SCRsoll zu verteilen. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine kostenoptimierte Lösung aufgezeigt. The NOx target value NOxSoll is, as shown in formula 1, from the target value AGRsoll for the exhaust gas recirculation 13 , the setpoint NSCsetpoint for the NOx storage catalytic converter 11 and the setpoint SCRsoll for the SCR catalyst 12 composed. The setpoints AGRset, NSCsetpoint and SCRsetpoint are related to one another via the factors a, b and c. The setpoint values AGRsetpoint, NSCsetpoint and SCRsetpoint are dependent on the respective efficiency W AGR , W NSC or W SCR , whereby current and / or future operating points are taken into account. There are many possibilities to distribute the NOx setpoint NOxSoll via the factors a, b and c to the setpoints AGRsoll, NSCsoll and SCRsoll. In the method according to the invention a cost-optimized solution is shown.

Dynamische Einflussfaktoren, wie eine CO2-Emission 45, eine Partikelemission 46, eine Alterung 47 des Systems, sowie ein Kraftstofffüllstand 48 und ein Reduktionsmittelfüllstand 49 werden als Kostenfaktoren in einer Kostenfunktion 50 abgebildet. Diese bildet die Summe der Kosten für die Abgasrückführung 13, für den NOx-Speicherkatalysator 11 und für den SCR-Katalysator 12 kombinierten Abgasnachbehandlung 10 ab. In einem weiteren Schritt 51 wird der NOx-Sollwert NOxSoll mittels der Kostenfunktion 50 dahingehend optimiert, dass er mit möglichst geringen Kosten realisiert werden kann. Genauer gesagt werden die Faktoren a, b und c so angepasst, dass die resultierende Kostenfunktion – und dementsprechend die Gesamtkosten – minimal wird. Dynamic influencing factors, such as a CO 2 emission 45 , a particle emission 46 , an aging 47 of the system, as well as a fuel level 48 and a reductant level 49 be considered cost factors in a cost function 50 displayed. This is the sum of the costs for exhaust gas recirculation 13 , for the NOx storage catalyst 11 and for the SCR catalyst 12 Combined exhaust aftertreatment 10 from. In a further step 51 is the NOx setpoint NOxSoll by means of the cost function 50 optimized so that it can be realized with the lowest possible cost. More specifically, the factors a, b and c are adjusted so that the resulting cost function - and accordingly the total cost - becomes minimal.

Hierfür werden unterschiedliche Abgasnachbehandlungsstrategien 52 angewendet und die Optimierung 51 des NOx-Sollwerts NOxSoll mehrmals durchgeführt bis schließlich durch einen Vergleich 53 ein optimaler NOx-Sollwert NOxSoll gefunden wird. Abschließend wird dieser in einer Optimierungsfunktion 54 abgebildet. For this purpose, different exhaust aftertreatment strategies 52 applied and the optimization 51 of the NOx target value NOxSoll is repeatedly performed until finally by comparison 53 an optimum NOx target NOxSoll is found. Finally, this is in an optimization function 54 displayed.

Die Abgasnachbehandlungsstrategien 52 können dabei über Streckeninformationen 55 vorhergesagt werden, da bei unterschiedlichen Streckenbedingungen verschiedenen Abgasnachbehandlungsstrategien 52 bevorzugt eingesetzt werden. In einer Ausführungsform kann eine Prädiktion der zukünftigen Abgasnachbehandlungsstrategien 52 über einen „elektronischen Horizont“ berechnet werden. In einer anderen Ausführungsform wird die zukünftige Abgasnachbehandlungsstrategie 52 über vergangene Betriebsparameter, wie Geschwindigkeit, Last usw. extrapoliert. The exhaust aftertreatment strategies 52 can do this via route information 55 be predicted, because at different track conditions different exhaust aftertreatment strategies 52 are preferably used. In one embodiment, a prediction of the future exhaust aftertreatment strategies may be made 52 calculated using an "electronic horizon". In another embodiment, the future exhaust aftertreatment strategy 52 Extrapolated over past operating parameters, such as speed, load, etc.

Schließlich wird eine permanente Kontrolle 56 des NOx-Werts NOxBeh des Abgases nach der Abgasnachbehandlung durchgeführt. Der NOx-Sollwert wird dann auf Basis dieses des NOx-Werts NOxBeh des Abgases nach der Abgasnachbehandlung dynamisch angepasst.Finally, a permanent control 56 of the NOx value NOxBeh of the exhaust gas after the exhaust aftertreatment. The NOx target value is then dynamically adjusted based on this of the NOx value NOxBeh of the exhaust gas after exhaust aftertreatment.

Claims (12)

Verfahren zur Optimierung eines NOx-Ausstoßes in einem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem (10), umfassend einen NOx-Speicherkatalysator (11), einen SCR-Katalysator (12) und eine Abgasrückführung (13), umfassend folgende Schritte: – Ermittlung (40) einer NOx-Rohemission (NOxRoh) stromaufwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems (10); – Messung (41) eines NOx-Wert (NOxBeh) stromabwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems (10); – Vergleich (42) zwischen der NOx-Rohemission (NOxRoh) und dem NOx-Wert (NOxBeh) nach der Abgasnachbehandlung um einen NOx-Sollwert (NOxSoll) zu bestimmen (43); – Berechnung einer Kostenfunktion (50) aus Kostenfaktoren (45, 46, 47, 48, 49); – Optimierung (51) des NOx-Sollwerts (NOxSoll) mit möglichst geringen Kosten, mittels der Kostenfunktion (50).Method for optimizing NOx emission in a combined exhaust aftertreatment system ( 10 ) comprising a NOx storage catalyst ( 11 ), an SCR catalyst ( 12 ) and an exhaust gas recirculation ( 13 ), comprising the following steps: - identification ( 40 ) of a raw NOx emission (NOxRoh) upstream of the combined exhaust aftertreatment system ( 10 ); - Measurement ( 41 ) of an NOx value (NOxBeh) downstream of the combined exhaust aftertreatment system ( 10 ); - Comparison ( 42 ) between the raw NOx emission (NOxRoh) and the NOx value (NOxBeh) after exhaust aftertreatment to determine a NOx target value (NOx target) ( 43 ); - Calculation of a cost function ( 50 ) from cost factors ( 45 . 46 . 47 . 48 . 49 ); - Optimization ( 51 ) of the NOx target value (NOxSoll) with as low a cost as possible, by means of the cost function ( 50 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung (51) des NOx-Sollwerts (NOxSoll) über ein Verhältnis des Sollwerts (AGRsoll) der Abgasrückführung (13), des Sollwerts (NCRsoll) des NOx-Speicherkatalysators und des Sollwerts (SCRsoll) des SCR-Katalysators (11) des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems (10) erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the optimization ( 51 ) of the NOx target value (NOxSoll) via a ratio of the target value (AGRsoll) of the exhaust gas recirculation ( 13 ), the desired value (NCRsoll) of the NOx storage catalytic converter and the desired value (SCRsoll) of the SCR catalytic converter ( 11 ) of the combined exhaust aftertreatment system ( 10 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (AGRsoll) der Abgasrückführung über einen Wirkungsgrad (WAGR) der Abgasrückführung, der Sollwert (NCRsoll) des NOx-Speicherkatalysators über einen Wirkungsgrad (WNSC) des NOx-Speicherkatalysators und der Sollwert (SCRsoll) des SCR-Katalysators (11) über einen Wirkungsgrad (WSCR) des SCR-Katalysators (11) ermittelt wird.A method according to claim 2, characterized in that the desired value (AGRsoll) the exhaust gas recirculation via an efficiency (W AGR ) of the exhaust gas recirculation, the target value (NCRsoll) of the NOx storage catalytic converter via an efficiency (W NSC ) of the NOx storage catalytic converter and the setpoint (SCRsoll ) of the SCR catalyst ( 11 ) on an efficiency (W SCR ) of the SCR catalyst ( 11 ) is determined. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung (40) der NOx-Rohemission (NOxRoh) über eine Messung eines ersten NOx-Sensors (30) stromaufwärts des kombinierten Abgasnachbehandlungssystems (10) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination ( 40 ) of the raw NOx emission (NOxRoh) via a measurement of a first NOx sensor ( 30 ) upstream of the combined exhaust aftertreatment system ( 10 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung (40) der NOx-Rohemission (NOxRoh) über eine Modellierung für ein mit dem kombinierten Abgasnachbehandlungssystem (1) verbundenen Verbrennungsmotor (2) realisiert wird. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the determination ( 40 ) of the raw NOx emission (NOxRoh) via modeling for one with the combined exhaust aftertreatment system ( 1 ) connected internal combustion engine ( 2 ) is realized. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kostenfaktoren folgendes umfassen: – CO2-Emission (45) eines Verbrennungsmotors (2); – Partikelemission (46) eines Verbrennungsmotors (2), – Alterung (47) des Abgasnachbehandlungssystems (10), – Kraftstofffüllstand (48); – Reduktionsmittelfüllstand (49) des SCR-Katalysators (12).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cost factors include the following: - CO 2 emission ( 45 ) of an internal combustion engine ( 2 ); - Particle emission ( 46 ) of an internal combustion engine ( 2 ), - aging ( 47 ) of the exhaust aftertreatment system ( 10 ), - fuel level ( 48 ); - Reducing agent level ( 49 ) of the SCR catalyst ( 12 ). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgasnachbehandlungsstrategien (52) in die Berechnung miteinbezogen werden, wodurch die Optimierung (51) des NOx-Sollwerts (NOxSoll) mehrfach berechnet wird bis durch einen Vergleich (53) ein optimaler NOx-Sollwert gefunden (NOxSoll) wird und daraus eine Optimierungsfunktion (54) abbildbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of exhaust gas aftertreatment strategies ( 52 ) are included in the calculation, whereby the optimization ( 51 ) of the NOx target value (NOxSoll) is calculated several times until a comparison ( 53 ) an optimal NOx target value is found (NOx target) and from this an optimization function ( 54 ) is mapped. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Streckeninformationen (55) berücksichtigt werden, um eine zukünftige Abgasnachbehandlungsstrategie (52) zu prädizieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that route information ( 55 ) are taken into account for a future exhaust aftertreatment strategy ( 52 ) to predict. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrolle (56) des NOx-Werts (NOxBeh) nach der kombinierten Abgasnachbehandlung durchgeführt wird und auf dessen Basis der NOx-Sollwert (NOxSoll) dynamisch angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a control ( 56 ) of the NOx value (NOxBeh) after the combined exhaust aftertreatment is performed and based on which the NOx target value (NOxSoll) is dynamically adjusted. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.A computer program adapted to perform each step of the method of any one of claims 1 to 9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which a computer program according to claim 10 is stored. Elektronisches Steuergerät (3), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 einen NOx-Ausstoß in einem kombinierten Abgasnachbehandlungssystems (10) zu optimieren.Electronic control unit ( 3 ) arranged to exhaust NOx by a method according to any one of claims 1 to 9 in a combined exhaust aftertreatment system ( 10 ) to optimize.
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