DE102018101651A1 - Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest einen SCR-Katalysator (30) und zumindest einen vorgeschalteten SCR-beschichteten Partikelfilter (20) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des Einspritzens von Harnstoff mittels einer ersten Dosiereinrichtung (40) stromaufwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter (20), des Einspritzens von Harnstoff mittels einer zweiten Dosiereinrichtung (50) stromabwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter (20) und stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator (30), wobei eine einzuspritzende Menge Harnstoff der ersten und zweiten Dosiereinrichtung (40, 50) und damit eine Harnstoffbeladung des SCR-beschichteten Partikelfilters (20) und des SCR-Katalysators (30) abhängig von verschiedenen Betriebsparameter (BP) anhand von Werten eines ersten Kennfelds ermittelt wird, und wobei in einem Fehlerfall einer der Dosiereinrichtungen (40, 50) für die funktionstüchtige Dosiereinrichtung (40, 50) die einzuspritzende Menge Harnstoff anhand von Werten eines zweiten Kennfelds ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
  • Aus der US 2017/0130628 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus der Abgasnachbehandlungseinrichtung zwischen zwei verschiedenen Einspritzstellen von Harnstoff umgeschaltet werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest einen SCR-Katalysator und zumindest einen vorgeschalteten SCR-beschichteten Partikelfilter aufweist, umfasst dabei die Schritte des Einspritzen von Harnstoff mittels einer ersten Dosiereinrichtung stromaufwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter, des Einspritzen von Harnstoff mittels einer zweiten Dosiereinrichtung stromabwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter und stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator, wobei eine einzuspritzende Menge Harnstoff der ersten und zweiten Dosiereinrichtung und damit eine Ammoniakbeladung des SCR-beschichteten Partikelfilters und des SCR-Katalysators abhängig von verschiedenen Betriebsparameter anhand von Werten eines ersten Kennfelds ermittelt wird, und wobei in einem Fehlerfall einer der Dosiereinrichtungen für die funktionstüchtige Dosiereinrichtung die einzuspritzende Menge Harnstoff anhand von Werten eines zweiten Kennfelds ermittelt wird.
  • Das erste Kennfeld ist dabei vorzugsweise eines maximalen NOx Umwandlungswirkungsgrads, eines minimalen Harnstoff-Schlupfs und eines minimalen Harnstoffverlusts optimiert. Dahingegen ist das zweite Kennfeld nicht bezüglich eines maximalen NOx Umwandlungswirkungsgrads, eines minimalen Harnstoff-Schlupfs und eines minimalen Harnstoffverlusts optimiert, sondern danach ausgelegt, eine möglichst hohe NOx Umwandlungsrate zu erzielen.
  • Unter Betriebsparametern gemäß der vorliegenden Erfindung werden Werte, wie z.B. die Abgastemperatur, die Beladung der Katalysatoren und/oder eine NOx-Konzentration verstanden.
  • Mögliche Vorteile der Erfindung sind, dass auch bei einem Ausfall einer der Dosiereinrichtungen eine Umwandlung des NOx weiterhin möglich ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Werte des zweiten Kennfeldes im Vergleich zu den Werten des ersten Kennfelds erhöht. Dadurch kann die fehlende Harnstoffmenge der ausgefallenen Dosiereinrichtung kompensiert werden. Dabei können sowohl lediglich einige der Werte als aber auch alle Werte erhöht sein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind bei einem Ausfall der zweiten Dosiereinrichtung die einzuspritzende Menge Harnstoff nach Werten des zweiten Kennfeldes derart erhöht, dass ein Teil des Harnstoffes über Schlupf an den SCR-Katalysator weitergegeben wird. Als Schlupf im Sinne der Erfindung wird der Vorgang bezeichnet, bei welchem ein Teil des Harnstoffes nicht von dem Katalysator aufgenommen werden kann und auch nicht zur Umwandlung des NOx in diesem Katalysator dient. Der Harnstoff passiert somit den Katalysator und kann in dem stromabwärts angeordneten Katalysator zur Umwandlung des NOx verwendet werden. Es können somit beide Katalysatoren zur Umwandlung des NOx dienen.
  • Vorzugsweise ist bei einem Ausfall der ersten Dosiereinrichtung die einzuspritzende Menge Harnstoff nach Werten des zweiten Kennfeldes derart erhöht, dass eine Umwandlungsrate des NOx im SCR-Katalysator im Vergleich zu einer Umwandlungsrate bei einer Harnstoffeinspritzung nach Werten des ersten Kennfeldes erhöht wird. Bei einem Ausfall der ersten Dosiereinrichtung ist die NOx-Konzentration im Abgas, welches in den SCR-Katalysator eingeleitet wird, aufgrund der fehlenden NOx-Umwandlung des SCR-beschichteten Partikelfilters höher. Durch eine Erhöhung der eingespritzten Harnstoffmenge kann somit zumindest ein Teil des zusätzlichen vom SCR-beschichteten Partikelfilter nicht umgewandelten NOx umgewandelt werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren der bevorzugten Ausführungsbeispiele. Dabei zeigt
  • 1 eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung 10 umfasst einen SCR-Katalysator 30 und einem dazu in Strömungsrichtung 15 vorgelagerten SCR-beschichteten Partikelfilter (SCRF) 20. Die Vorrichtung 10 umfasst zusätzlich eine erste Dosiereinrichtung 40, welche stromaufwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter 20 angeordnet ist, und eine zweite Dosiereinrichtung 50, welche stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator 30 und stromabwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter 20 angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 60, welche anhand von verschiedenen Betriebsparametern BP, wie z.B. der Abgastemperatur, der Beladung der Katalysatoren 20, 30 und/oder einer NOx-Konzentration, die einzuspritzende Menge an Harnstoff der ersten Dosiereinrichtung 40 und der zweiten Dosiereinrichtung 50 steuert. Während eines regelgerechten Betriebes beider Dosiereinrichtungen 40, 50 wählt die Steuereinrichtung 60 eine einzuspritzende Menge anhand von Werten eines ersten Kennfelds aus. Dieses erste Kennfeld ist dabei hinsichtlich eines maximalen NOx Umwandlungswirkungsgrads, eines minimalen Harnstoff-Schlupfs und eines minimalen Harnstoffverlusts optimiert. Bei einem von der Steuereinrichtung 60 detektierten Fehlerfall einer der beiden Dosiereinrichtungen 40, 50, wird die einzuspritzende Menge Harnstoff anhand von Werten eines in der Steuereinrichtung 60 hinterlegten, zweiten Kennfelds ermittelt. Die sich dabei für die funktionstüchtige Dosiereinrichtung 40, 50 ergebenden einzuspritzenden Mengen an Harnstoff sind im Vergleich zu den Werten des ersten Kennfelds höher. Das zweite Kennfeld ist im Gegensatz zu dem ersten Kennfeld nicht bezüglich eines maximalen NOx Umwandlungswirkungsgrads, eines minimalen Harnstoff-Schlupfs und eines minimalen Harnstoffverlusts optimiert, sondern danach ausgelegt eine möglichst hohe NOx Umwandlungsrate zu erzielen.
  • In einem Fehlerfall der zweiten Dosiereinrichtung 50 wird die einzuspritzende Menge Harnstoff nach den Werten des zweiten Kennfelds dabei derart erhöht, dass ein Teil des Harnstoffes über Schlupf an den SCR-Katalysator 30 weitergegeben wird. Dadurch findet in beiden Katalysatoren 20, 30 eine Umwandlung des NOx statt. Im Vergleich zu einer im Fehlerfall gleichbleibenden einzuspritzenden Harnstoffmenge oder bei einer kompletten Einstellung der Einspritzung kann somit ein höherer Umwandlungsgrad des NOx erzielt werden.
  • In einem Fehlerfall der ersten Dosiereinrichtung 40 wird die einzuspritzende Menge Harnstoff nach Werten des zweiten Kennfelds derart erhöht, dass eine Umwandlungsrate des NOx im SCR-Katalysator 30 im Vergleich zu einer Umwandlungsrate bei einer Harnstoffeinspritzung nach Werten des ersten Kennfeldes erhöht wird. Durch die Erhöhung der eingespritzten Harnstoffmenge kann somit zumindest ein Teil des zusätzlichen vom SCR-beschichteten Partikelfilter 30 nicht umgewandelten NOx umgewandelt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 10 kann stromaufwärts der ersten Dosiereinrichtung 40 ein Dieseloxidationskatalysator (nicht gezeigt) angeordnet sein.
  • 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 Patentliteratur
    • US 2017/0130628 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest einen SCR-Katalysator (30) und zumindest einen vorgeschalteten SCR-beschichteten Partikelfilter (20) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Einspritzen von Harnstoff mittels einer ersten Dosiereinrichtung (40) stromaufwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter (20), – Einspritzen von Harnstoff mittels einer zweiten Dosiereinrichtung (50) stromabwärts zu dem SCR-beschichteten Partikelfilter (20) und stromaufwärts zu dem SCR-Katalysator (30), – wobei eine einzuspritzende Menge Harnstoff der ersten und zweiten Dosiereinrichtung (40, 50) und damit eine Harnstoffbeladung des SCR-beschichteten Partikelfilters (20) und des SCR-Katalysators (30) abhängig von verschiedenen Betriebsparameter (BP) anhand von Werten eines ersten Kennfelds ermittelt wird, und – wobei in einem Fehlerfall einer der Dosiereinrichtungen (40, 50) für die funktionstüchtige Dosiereinrichtung (40, 50) die einzuspritzende Menge Harnstoff anhand von Werten eines zweiten Kennfelds ermittelt wird.
  2. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte des zweiten Kennfeldes im Vergleich zu den Werten des ersten Kennfelds erhöht sind.
  3. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der zweiten Dosiereinrichtung (50) die einzuspritzende Menge Harnstoff nach Werten des zweiten Kennfelds derart erhöht wird, dass ein Teil des Harnstoffes über Schlupf an den SCR-Katalysator (30) weitergegeben wird.
  4. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der ersten Dosiereinrichtung die einzuspritzende Menge Harnstoff nach Werten des zweiten Kennfelds derart erhöht wird, dass eine Umwandlungsrate des NOx im SCR-Katalysator (30) im Vergleich zu einer Umwandlungsrate bei einer Harnstoffeinspritzung nach Werten des ersten Kennfeldes erhöht wird.
  5. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kennfeld anhand eines maximalen NOx Umwandlungswirkungsgrads, eines minimalen Harnstoff-Schlupfs und eines minimalen Harnstoffverlusts ermittelt wird.
  6. Vorrichtung (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend wenigstens eine erste Dosiereinrichtung (40), eine zweite Dosiereinrichtung (50) und eine Steuereinrichtung (60), welche die Dosiereinrichtungen (40, 50) ansteuert, wobei die Steuereinrichtung (60) bei einem Ausfall einer Dosiereinrichtung (40, 50) die funktionstüchtige Dosiereinrichtung (40, 50) nach Werten eines in der Steuereinrichtung (60) hinterlegten zweiten Kennfelds ansteuert.
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