DE102018104444B4

DE102018104444B4 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines Nachbehandlungssystems mit einer Nachbehandlungsvorrichtung und ein entsprechendes Nachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE102018104444B4
Application number: DE102018104444.5A
Authority: DE
Inventors: Salvatore Trimboli; Davide GESSAROLI; Valerio Formica
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: US10337383B2; CN108571364A; DE102018104444A1; CN108571364B; US20180258885A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (12) unter Verwendung eines Nachbehandlungs (AN)-Systems (30) mit einer AN-Vorrichtung (32, 34), die dazu konfiguriert ist, ein durch den Verbrennungsmotor (12) erzeugtes Abgas (26) zu behandeln, umfassend:das Zuführen eines Ansaugluftstroms (16) zum Verbrennungsmotor über einen Ansaugkanal (38), um dadurch den Verbrennungsmotor (12) zu betreiben und das Abgas (26) zu erzeugen;das Erfassen einer tatsächlichen ersten Konzentration eines Schadstoffs im Abgas (26) stromaufwärts der AN-Vorrichtung (32, 34) über einen Sensor (40) und das Übermitteln eines Signals, das die erfasste tatsächliche erste Schadstoffkonzentration (40-1) anzeigt, an eine Steuerung (52), die zum Regeln des AN-Systems (30) konfiguriert ist;das Behandeln des Abgases (26) über die AN-Vorrichtung (32, 34), um die Konzentration des darin enthaltenen Schadstoffs zu verringern, und Ausleiten des behandelten Abgases in einen Abgaskanal (42);das Rückführen eines Teils des behandelten Abgases (26) aus dem Abgaskanal (42) in den Ansaugkanal (38) über einen Abgasrückführungs (AGR)-Kanal (44); das Ermitteln eines theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung (32, 34) über die Steuerung (52) nach dem Rückführen des Teils des behandelten Abgases (26) unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Schadstoffkonzentration (40-1);das Aufrechterhalten des Betriebs des AN-Systems (30) über die Steuerung (52), wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt; unddas Aktivieren eines sensorischen Signals über die Steuerung (52), das auf eine Fehlfunktion der AN-Vorrichtung (32, 34) hinweist, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) unter dem vorbestimmten Wert liegt;wobei die AN-Vorrichtung (32, 34) ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator ist, und wobei der Schadstoff Stickoxid (NOx) ist und der Sensor (40) ein NOx Sensor ist, wobei das Verfahren ferner das Einspritzen eines Reduktionsmittels (48) in das Abgas (26) stromaufwärts des SCR-Katalysators umfasst, wobei das Behandeln des Abgases (26) das Verwenden des eingespritzten Reduktionsmittels (48) durch den SCR-Katalysator umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:das Erfassen einer Menge des dem Verbrennungsmotor (12) zugeführten Luftstroms über einen Luftmassensensor (39), wenn der Teil des behandelten Abgases (26) rückgeführt wird, und das Übermitteln eines Signals an die Steuerung (52), das die erfasste Menge des Luftstroms anzeigt;das Ermitteln einer theoretischen ersten NOx Konzentration im Abgas (26) zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und der AN-Vorrichtung (32, 34) über die Steuerung (52) unter Verwendung einer mathematischen Beziehung nach dem Rückführen des Teils des behandelten Abgases (26); unddas Ermitteln einer theoretischen zweiten NOx Konzentration im Abgaskanal (42) stromabwärts der AN-Vorrichtung (32, 34) über die Steuerung (52) unter Verwendung der ermittelten tatsächlichen ersten NOx Konzentration, der ermittelten theoretischen ersten NOx Konzentration und der erfassten Menge des Luftstroms;wobei das Ermitteln des theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung (32, 34) zusätzlich über die Steuerung (52) unter Verwendung der ermittelten theoretischen zweiten NOx Konzentration in der mathematischen Beziehung durchgeführt wird.

Description

Einleitung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines Nachbehandlungs (AN)-Systems mit einer AN-Vorrichtung sowie auf ein Abgasnachbehandlungs (AN)-System, das in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden kann, wie beispielsweise Partikelfilter und andere Vorrichtungen, um die Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren wirksam zu begrenzen. Eine der häufig verwendeten AN-Vorrichtungen bei einem modernen magerlauffähigen Verbrennungsmotor, wie etwa einem Selbstzünder- oder Dieselmotor, ist ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator.
Der SCR ist dazu konfiguriert, Stickoxide (NOx) in zweiatomigen Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) mithilfe der NO₂, die durch eine weitere Abgas-AN-Vorrichtung erzeugt wird, umzuwandeln, typischerweise dem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC). Zur effektiven Entfernung von NOx erfordert der SCR-Umwandlungsprozess zudem eine vorgegebene Menge von Ammoniak (NH₃) im Abgasstrom.
Der SCR-Umwandlungsprozess kann zudem eine gesteuerte oder gemessene Menge eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom erfordern, das allgemein den Namen „Diesel-Abgas-Fluid“ (DEF) hat, wenn das Reduktionsmittel in Dieselmotoren verwendet wird. Diese Art Reduktionsmittel kann eine wässrige Harnstofflösung sein, die Wasser und Ammoniak beinhaltet.
DE 10 2012 025 002 A1 beschreibt ein Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgaskatalysators zur katalytischen Umsetzung einer Abgaskomponente der Brennkraftmaschine, welche eine Abgasrückführung aufweist, mit welcher ein Teilstrom des Abgases stromab des Abgaskatalysators entnommen und der Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine zugeführt wird, umfassend die Maßnahmen: Bestimmung einer aktuellen Rohemission (NOx_roh) der Brennkraftmaschine bezüglich der Abgaskomponente, Messung einer aktuellen Konzentration der Abgaskomponente (NOx_mes) im Abgas stromauf des Abgaskatalysators, und Bestimmung eines Diagnosewerts des Abgaskatalysators bezüglich der Umsetzung der Abgaskomponente in Abhängigkeit von der modellierten Rohemission (NOx_roh) der Brennkraftmaschine und der gemessenen Konzentration der Abgaskomponente (NOx_mes).
Es kann als Aufgabe betrachtet werden, bestehende Systeme der Abgasnachbehandlung zu verbessern.
Darstellung der Erfindung
Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines Nachbehandlungs (AN)-Systems mit einer AN-Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein vom Verbrennungsmotor erzeugtes Abgas zu behandeln, beinhaltet erfindungsgemäß das Zuführen eines Ansaugluftstroms zum Verbrennungsmotor über einen Ansaugkanal, um dadurch den Verbrennungsmotor zu betreiben und das Abgas zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen einer tatsächlichen ersten Konzentration eines Schadstoffs im Abgas stromaufwärts der AN-Vorrichtung über einen Sensor und das Übermitteln eines Signals, das die erfasste tatsächliche erste Schadstoffkonzentration anzeigt, an eine Steuerung, die zum Regeln des AN-Systems konfiguriert ist. Das Verfahren beinhaltet auch das Behandeln des Abgases über die AN-Vorrichtung und das Ausleiten des behandelten Abgases in einen Abgaskanal. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich die Rückführung eines Teils des behandelten Abgases über einen Abgasrückführungs (AGR)-Kanal aus dem Abgaskanal in den Ansaugkanal. Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln eines theoretischen Wirkungsgrades der AN-Vorrichtung über die Steuerung unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Schadstoffkonzentration nach Rückführung des Abschnitts des behandelten Abgases. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren das Aufrechterhalten des Betriebs des AN-Systems über die Steuerung, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt. Weiterhin beinhaltet das Verfahren das Aktivieren eines sensorischen Signals über die Steuerung, das auf eine Fehlfunktion der AN-Vorrichtung hinweist, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung unter dem vorbestimmten Wert liegt.
Die AN-Vorrichtung ist erfindungsgemäß ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator, während der Verbrennungsmotor ein Selbstzündungsmotor sein kann.
Der Schadstoff ist erfindungsgemäß Stickoxid (NOx) und der Sensor ist erfindungsgemäß ein NOx Sensor. Weiterhin beinhaltet das Verfahren erfindungsgemäß das Einspritzen von Harnstoff in das Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators und das Behandeln des Abgases beinhaltet erfindungsgemäß das Verwenden des eingespritzten Harnstoffs durch den SCR-Katalysator.
Der SCR-Katalysator kann in einem gemeinsamen Gehäuse mit und stromabwärts eines Diesel-Oxidationskatalysators (DOC) eingeschlossen sein.
Das Verfahren beinhaltet erfindungsgemäß das Erfassen einer Menge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Luftstroms über einen Luftmassensensor, wenn der Abschnitt des behandelten Abgases rückgeführt wird, und das Übermitteln eines Signals an die Steuerung, das die erfasste Menge des Luftstroms anzeigt. Das Verfahren beinhaltet erfindungsgemäß darüber hinaus das Ermitteln einer theoretischen ersten NOx Konzentration im Abgas nach Rückführung des Teils des behandelten Abgases über die Steuerung unter Verwendung einer mathematischen Beziehung, d. h. im Abgaskanal zwischen Verbrennungsmotor und AN-Vorrichtung.
Das Verfahren beinhaltet erfindungsgemäß ferner das Ermitteln einer theoretischen zweiten NOx Konzentration im Abgaskanal stromabwärts der AN-Vorrichtung über die Steuerung unter Verwendung der ermittelten tatsächlichen ersten NOx Konzentration, der ermittelten theoretischen ersten NOx Konzentration und der erfassten Menge des Luftstroms. Der Vorgang des Ermittelns des theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung wird über die Steuerung unter Verwendung der ermittelten theoretischen zweiten NOx Konzentration in der mathematischen Beziehung durchgeführt.
Das Verfahren kann darüber hinaus das Ermitteln einer Menge des im rückgeführten Abschnitt des behandelten Abgases enthaltenen Abgases und das Verwenden der ermittelten Menge des Abgases in der mathematischen Beziehung zum Ermitteln der theoretischen ersten NOx Konzentration beinhalten
Das AN-System kann zusätzlich ein Abgasdruckmodulations (EPM)-Ventil beinhalten, das zum Regulieren des AGR-Kanals konfiguriert ist, wobei das EPM-Ventil in elektronischer Verbindung mit der Steuerung steht. Das AN-System kann ferner einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) beinhalten, der zum Antreiben des Abgases und zur Druckbeaufschlagung des Ansaugluftstroms konfiguriert ist. In einer derartigen Ausführungsform kann die Rückführung des Abschnitts des behandelten Abgases das Umleiten des behandelten Abgases vom Abgaskanal zum VGT beinhalten.
Die Rückführung des Abschnitts des behandelten Abgases kann als Niederdruck-Abgasrückführung (LPEGR) erreicht werden.
Der Vorgang zum Aktivieren des sensorischen Signals kann zumindest das Aktivieren einer Störungsanzeigeleuchte (MIL) und das Einstellen eines elektronischen Störungscodes beinhalten, der im Speicher der Steuerung eingebettet ist.
Das Verfahren kann darüber hinaus das Aktivieren eines Notbetriebsmodus für den Betrieb des Verbrennungsmotors über die Steuerung beinhalten, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung unter dem vorgegebenen Wert liegt.
Erfindungsgemäß ist ein Nachbehandlungs (AN)-System für ein Abgas, das von einem Verbrennungsmotor unter Verwendung einer Steuerung erzeugt wird, die zum Ausführen des vorstehenden Verfahrens konfiguriert ist, offenbart.
Beispielsweise kann ein Fahrzeug das beschriebene AN-Systems anwenden.
Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Umsetzung der Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Abgassystem verbunden ist, das ein Nachbehandlungs (AN)-System mit einer Anzahl an AN-Vorrichtungen zur Reduzierung der Abgasemissionen aufweist.
2 ist eine schematische Darstellung des Verbrennungsmotors, der mit dem Abgassystem mit der in 1 dargestellten AN verbunden ist.
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verwendung des in 1 und 2 dargestellten AN-Systems.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei in mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten verweisen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Motorfahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, der zum Antreiben des Fahrzeugs über angetriebene Räder 14 konfiguriert ist. Obwohl der Verbrennungsmotor 12 eine Art von Fremdzündung sein kann, die somit in den Geltungsbereich der vorliegenden Beschreibung fällt, wird in der gesamten darauf folgenden Beschreibung ausdrücklich auf einen Selbstzündungs- oder Dieselmotortyp Bezug genommen. Eine interne Verbrennung in einer Dieselmotorausführung des Verbrennungsmotors 12 tritt auf, wenn eine ermittelte Menge der Umgebungsluftströmung 16 mit einer abgemessenen Menge Kraftstoff 18 gemischt wird, der aus einem Kraftstoffbehälter 20 zugeführt wird, und das resultierende Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder des Verbrennungsmotors komprimiert wird (nicht dargestellt).
Wie dargestellt, beinhaltet der Verbrennungsmotor 12 einen Abgaskrümmer 22 und einen Turbolader 24. Der Turbolader 24 wird durch einen Abgasstrom gespeist oder angetrieben, insbesondere durch das Abgas 26, das von den einzelnen Zylindern des Verbrennungsmotors 12 durch den Abgaskrümmer 22 nach jedem Verbrennungsvorgang freigesetzt wird. Der Turbolader 24 ist mit einem Abgassystem 28 verbunden, welches das Abgas 26 aufnimmt und schließlich das Abgas an die Umgebung abgibt, typischerweise auf einer Seite oder auf der Rückseite des Fahrzeugs 10. Der Turbolader 24 nutzt auch den Abgas 26-Strom, um den Ansaugluftstrom 16 unter Druck zu setzen. Der Turbolader 24 kann als Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) konfiguriert sein. Ein VGT ist typischerweise so gestaltet, dass das effektive Seitenverhältnis (A:R) des Turboladers abhängig von der Motordrehzahl verändert werden kann und somit eine höhere Wirtschaftlichkeit des Verbrennungsmotors ermöglicht wird.
Die variable Geometrie eines derartigen VGT wird häufig über einen variablen Schaufelmechanismus erreicht (nicht dargestellt). VGTs sind bei Selbstzündungs- oder Dieselmotoren tendenziell häufiger anzutreffen als bei Fremdzündungs- oder Benzinmotoren, da niedrigere Abgastemperaturen eines Dieselmotors eine weniger extreme Umgebung für die beweglichen Komponenten des VGTs darstellen. Obwohl der Verbrennungsmotor 12 dargestellt ist, als sei der Abgaskrümmer 22 am Motoraufbau befestigt, kann der Verbrennungsmotor Abgaskanäle (nicht dargestellt) beinhalten, wie sie im Allgemeinen in Abgaskrümmern gebildet sind. In einem solchen Fall können die oberen Kanäle in den Motoraufbau integriert sein, wie zum Beispiel im Zylinderkopf bzw. den Zylinderköpfen des Verbrennungsmotors. Weiterhin, obwohl der Turbolader 24 dargestellt ist, schließt dies nicht aus, dass der Verbrennungsmotor 12 ohne eine solche Leistungserhöhungsvorrichtung konfiguriert und betrieben wird.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet zudem ein Motorabgas-Nachbehandlungs (AN)-System 30. Das AN-System 30 beinhaltet eine Anzahl von Abgasnachbehandlungs-Vorrichtungen, die methodisch große Kohlenstoffpartikel-Nebenprodukte und Emissionsbestandteile der Motorverbrennung aus dem Abgasstrom 26 entfernen. Wie in 1 und 2 gezeigt, arbeitet das AN-System 30 als Teil des Abgassystems 28. Das AN-System 30 beinhaltet mindestens eine AN-Vorrichtung, wie beispielsweise eine erste AN-Vorrichtung 32, die stromabwärts des Turboladers 24 angeordnet ist, und eine zweite AN-Vorrichtung 34, die stromabwärts der ersten AN-Vorrichtung angeordnet ist. Die erste AN-Vorrichtung 32 kann eng an den Turbolader 24 angekoppelt und in einem Motorraum 11 des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, sodass sie in unmittelbarer Nähe zum Verbrennungsmotor 12 liegt. Eine derartige enge Kopplung der ersten AN-Vorrichtung 32 zum Verbrennungsmotor 12 kann eine kompakte Verpackungsanordnung bereitstellen, welche die Zeit zum Aktivieren, d. h. das Aktivieren des AN-Systems 30 in der Nachbehandlung des Abgases 26 nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 12, minimiert. Das AN-System kann auch zusätzliche AN-Vorrichtungen (nicht dargestellt) beinhalten, die im Abgasstrom stromabwärts der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34 angeordnet sind.
Wie gezeigt, kann die erste AN-Vorrichtung 32 ein Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) sein, während die zweite AN-Vorrichtung 34 ein selektiver katalytischer Reduktions (SCRF)-Katalysator sein kann. Die primäre Funktion des DOC ist die Verringerung von Kohlenmonoxid (CO) und von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC). Wenn vorhanden, ist der DOC weiterhin zur Erzeugung von Stickstoffdioxid (NO₂) konfiguriert, das vom SCRF verwendet werden kann, der entfernt stromabwärts vom DOC angeordnet ist und unten ausführlicher beschrieben wird. Der DOC enthält typischerweise eine Katalysatorsubstanz aus Edelmetallen, wie Platin und/oder Palladium, deren Funktion zu den oben genannten Zielen führt. Im Allgemeinen wird der DOC bezüglich der Erzeugung von NO₂) bei erhöhten Temperaturen aktiviert und erreicht seine betriebliche Leistungsfähigkeit. Daher kann der DOC, wie in den 1 und 2 dargestellt, eng gekoppelt zum Turbolader 24 angeordnet sein, um den Verlust von Wärmeenergie aus dem Abgas-26-Strom vor dem Erreichen des DOC zu reduzieren.
Die primäre Funktion des SCR ist es, Stickoxide (NOx) in zweiatomigen Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) zu überführen, zum Beispiel mit Hilfe des von der ersten als DOC konfigurierten AN-Vorrichtung 32 erzeugten NO₂. Der SCR kann ein Einwegfilter sein, welcher Partikelmaterial oder Ruß filtert, oder ein Zweiwegefilter mit einer katalysierten Wash-Coat, der zwei Funktionen ausführt - Partikelmaterial filtert und NOx reduziert. Zum effektiven Entfernen von NOx erfordert der SCR-Umwandlungsprozess zudem eine vorgegebene Menge von Ammoniak (NH₃), um im kraftstoffreichen Abgas 26 vorhanden zu sein. Das SCR kann eng an die DOC gekoppelt und in einem gemeinsamen Gehäuse eingeschlossen sein, um einen Verlust an Wärmeenergie zu verringern, wenn der Abgas-26-Strom vom DOC zum SCR strömt.
Das AN-System 30 beinhaltet auch einen Abgaskanal 36 für den Transport des Abgasstroms 26 vom Turbolader 24 zur ersten AN-Vorrichtung 32. Der Ansaugluftstrom 16 wird dem Verbrennungsmotor 12 über einen Ansaugkanal 38 zugeführt, um mit dem Kraftstoff zu vermischen, die Verbrennung zu erzeugen, den Verbrennungsmotor zu betreiben und einen Abgasstrom 26 zu erzeugen. Ein Luftmassensensor 39 kann im Ansaugkanal 38 angeordnet und so konfiguriert sein, dass er eine Menge des dem Verbrennungsmotor 12 während seines Betriebs zugeführten Luftstroms 16 erfasst. Das AN-System 30 beinhaltet zusätzlich einen Sensor 40, der dazu konfiguriert ist, eine tatsächliche erste Konzentration 40-1 eines Schadstoffs im Abgas stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 zu erfassen und ein Signal zu erzeugen, das die erfasste erste Schadstoffkonzentration anzeigt. Ein Abgaskanal 42 ist dazu konfiguriert, behandeltes Abgas 26A aufzunehmen und das behandelte Abgas durch den Rest des Abgassystems 28 und den Rest des AN-Systems 30 zu leiten.
Das AN-System 30 beinhaltet auch einen Abgasrückführungs (AGR)-Kanal 44. Der AGR-Kanal 44 ist dazu konfiguriert, einen Abschnitt 26A-1 des behandelten Abgases 26A aus dem Abgaskanal 42 in den Ansaugkanal 38 zurückzuleiten, während der Rest 26-2 des behandelten Abgases durch den Rest des Abgassystems 28 geleitet wird. In der Ausführungsform des AN-Systems 30, wobei die zweite AN-Vorrichtung 34 der vorstehend beschriebene SCR-Katalysator ist, kann der betreffende Schadstoff NOx sein. In einer derartigen Ausführungsform kann der Sensor 40 ein NOx Sensor sein, der entsprechend dazu konfiguriert ist, eine tatsächliche erste NOx-Konzentration (tatsächliche erste Konzentration 40-1) im Abgas 26 stromaufwärts des SCR-Katalysators zu erfassen. Auch als Teil des AN-Systems 30 kann eine Einspritzdüse 46 so konfiguriert sein, dass es ein Reduktionsmittel 48 in das Abgas 26 stromaufwärts des SCR-Katalysators einspritzt. In Dieselmotoranwendungen enthält das Reduktionsmittel 48 typischerweise Ammoniak (NH₃), wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, a.k.a., Diesel-Abgas-Fluid (DEF). Wie in 1 gezeigt, kann die Einspritzdüse 46 das Reduktionsmittel 48 aus einem nachfüllbaren Behälter 50 empfangen. Dementsprechend ist in einer derartigen Ausführungsform die Ausführungsform des SCR der zweiten AN-Vorrichtung 34 so konfiguriert, dass sie das Abgas 26 mit dem eingespritzten Reduktionsmittel 48 behandelt.
Das Fahrzeug 12 beinhaltet zusätzlich eine elektronische Steuerung 52, die dazu konfiguriert ist, das AN-System 30 zu regeln, und somit kann die Steuerung Teil des AN-Systems sein. Die Steuerung 52 kann eine eigenständige Einheit oder Teil einer elektronischen Steuerung (ECU) sein, die den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 regelt. Die Steuerung 52 ist auf dem Fahrzeug 10 und beinhaltet einen Prozessor und einen gut zugänglichen nichtflüchtigen Speicher. Anweisungen zur Steuerung des Betriebs des AN-Systems 30 sind programmiert oder im Speicher der Steuerung 52 und der Prozessor ist zur Ausführung der Anweisungen aus dem Speicher während des Betriebs des Fahrzeuges 10 konfiguriert. Die Steuerung 52 ist im Allgemeinen so programmiert, dass sie die Einspritzdüse 46 zum Einleiten des Reduktionsmittels 48 stromaufwärts der zweiten SCR AN-Vorrichtung 32, d. h. zwischen den ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34, während des Betriebs des Verbrennungsmotors 12, regelt. Die Steuerung 52 steht auch mit dem Sensor 40 zur Regelung der Einspritzdüse 46 als Reaktion auf die erfasste Konzentration des jeweiligen Schadstoffes sowie zur Regelung anderer Motorsysteme in Verbindung. Dementsprechend ist der Sensor 40 dazu konfiguriert, die erfasste tatsächliche erste Konzentration 40-1 des betreffenden Schadstoffs, wie beispielsweise NOx, zu übermitteln und ein Signal, das die erfasste tatsächliche erste Konzentration des Schadstoffs anzeigt, an die Steuerung 52 zu übermitteln.
Die Steuerung 52 ist ebenfalls dazu konfiguriert, einen theoretischen Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 zu ermitteln oder zu berechnen, nachdem der Anteil des behandelten Abgases 26A unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Konzentration 40-1 des Schadstoffs rezirkuliert wurde. Der theoretische Wirkungsgrad 54, dargestellt durch den griechischen Buchstaben „η“, der zweiten AN-Vorrichtung 34, z.B. SCR, kann gemäß der allgemeinen mathematischen Beziehung 55 berechnet werden: $η_{(C a l c)} = I - (\int N O_{X (S t r o m a b w \ddot{a} r t s C a l c)} / \int N O_{X (S t r o m a b w \ddot{a} r t s)})$
In der obigen Beziehung 55 können die Faktoren NO_{X(Stromabwärts Calc)} und NOx _{(Stromaufwärts)} durch entsprechende Werte der Konzentration NOx stromabwärts und stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 dargestellt werden. Derartige nachgeschaltete und vorgelagerte Konzentrationen von NOx können tatsächlich erfasst oder abgetastet oder alternativ mit geeigneten Verfahren oder mathematischen Modellen ermittelt werden.
Die Steuerung 52 ist zusätzlich dazu konfiguriert, den Betrieb des AN-Systems 30 aufrechtzuerhalten, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 einen vorgegebenen Wert 56 erreicht oder überschreitet. Darüber hinaus ist die Steuerung 52 dazu konfiguriert, ein sensorisches Signal 58 zu aktivieren, das auf eine Fehlfunktion der zweiten AN-Vorrichtung 34 hinweist, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung unter den vorgegebenen Wert 56 gesunken ist. Das sensorische Signal 58 kann das Aktivieren einer Störungsanzeigeleuchte (MIL) und/oder das Einstellen eines elektronischen Störungscodes, der in den Speicher der Steuerung 52 eingebettet ist und für den späteren Abruf durch eine autorisierte Stelle, z. B. einen Techniker in einem Fahrzeugwartungs- und Reparaturbetrieb, zur Verfügung gestellt wird, beinhalten. Die Steuerung 52 kann auch konfiguriert sein, um einen begrenzten Betriebsbereich, Notbetrieb, z.B. reduzierte Leistung, Notbetrieb für den Verbrennungsmotor 12 zu aktivieren, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 unter dem vorgegebenen Wert 56 liegt.
Der Luftmassensensor 39 erfasst die Menge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Luftstroms 16 während des gesamten Betriebs des Verbrennungsmotors 12 und insbesondere dann, wenn der Abschnitt 26A-1 des behandelten Abgases 26 rückgeführt wird. Der Luftmassensensor 39 ist in Verbindung mit der Steuerung 52 und übermittelt daher der Steuerung ein Signal, das die erfasste Menge des Luftstroms 16 anzeigt. Der Controller 52 kann programmiert sein mit, wie aus einem mathematischen Modell ermittelt, oder konfiguriert werden, um eine theoretische erste Konzentration 60 zu ermitteln (z. B. theoretische erste NOx Konzentration). Die Steuerung 52 kann ferner konfiguriert werden, um eine theoretische zweite Konzentration 62 des Schadstoffs, wie beispielsweise NOx, im Abgaskanal 42 stromabwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Konzentration 40-1 (z. B. tatsächliche erste NOx Konzentration), die ermittelte theoretische erste Konzentration 60 (z. B. theoretische erste NOx Konzentration) und die erfasste Menge des Luftstroms 16 zu ermitteln. Des Weiteren kann die vorstehend erwähnte Ermittlung des theoretischen Wirkungsgrads der zweiten AN-Vorrichtung 34 durch die Steuerung 52 unter Verwendung der ermittelten theoretischen zweiten Konzentration 62 des Schadstoffs (z. B. theoretische zweite NOx Konzentration) in der mathematischen Beziehung 55 durchgeführt werden.
Unter Verwendung der vorstehenden Faktoren kann die Steuerung 52 zusätzlich konfiguriert werden, um eine mathematische Beziehung 64 zu verwenden, um eine theoretische erste Konzentration 62 des Schadstoffs, wie NOx, im Abgaskanal zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und der zweiten AN-Vorrichtung 34, wie beispielsweise dem SCR, zu ermitteln, nachdem der Abschnitt 26A-1 des behandelten Abgases 26A durch den AGR-Kanal 44 rückgeführt wurde.
Die mathematische Beziehung 64 bezieht sich auf die vorgenannten Faktoren wie folgt: $\begin{array}{l} N O_{X (S t r o m a b w \ddot{a} r t s C a l c)} = \\ N O_{X (S t r o m a b w \ddot{a} r t s S n s)} - {[N O}_{X (S t r o m a b w \ddot{a} r t s M o d e l l)} - N O_{X (S t r o m a b w \ddot{a} r t s S n s)} * (A i r_H F M + \\ L R_F l o w) / L R_F l o w)] \end{array}$
In der vorgenannten Beziehung 64, sowie wo immer in der Beziehung 55 anwendbar, stellt der Faktor NOx _{(Stromabwärts Calc)} die theoretische zweite Konzentration 62 des Schadstoffs stromabwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 dar; der Faktor NO_{X (Stromaufwärts Sns)} stellt die erfasste oder erfasste tatsächliche erste Konzentration 40-1 des Schadstoffs stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 dar; der Faktor NO_{X(Stromaufwärts Modell)} repräsentiert die theoretische erste Konzentration 60 des Schadstoffs, die unter Verwendung eines mathematischen Modells erhalten und in die Steuerung 52 programmiert werden kann; Air HFM repräsentiert die Menge des Luftstroms 16, die vom Luftmassensensor 39 erfasst wird; und der Faktor LR_Flow stellt die Menge des Abgases dar, das in dem behandelten Abschnitt 26A-1 enthalten ist, der durch den AGR-Kanal 44 rückgeführt wird. Der Faktor LR_Flow kann entweder über ein mathematisches Modell ermittelt oder von einem Abgasmassenstromsensor 66 erfasst werden. Des Weiteren kann der Faktor LR_Flow entsprechend entweder in die Steuerung 52 einprogrammiert oder ihr mitgeteilt werden, d. h. von der Steuerung allgemein identifiziert werden, zur Verwendung in der mathematischen Beziehung 64 und zum Ermitteln des theoretischen Werts der zweiten Konzentration 62. Der theoretische Wert der zweiten Konzentration 62 kann dann als Faktor NOx_{(Stromabwärts Calc)} in der Beziehung 55 verwendet werden, um den theoretischen Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 zu ermitteln.
Das AN-System 30 kann auch ein Abgasdruckmodulations (EPM)-Ventil 68 beinhalten, das zum Regulieren des AGR-Kanals 44 konfiguriert ist und in elektronischer Verbindung mit der Steuerung 52 steht. In einer derartigen Ausführungsform regelt das EPM-Ventil 68 den AGR-Kanal 44 zum Rückführen des Abschnitts 26A-1 des behandelten Abgases 26A durch Umleiten des Abgases 26 aus dem Abgaskanal 42 in den VGT. Um die Lebensdauer des Turboladers 24 zu erhöhen, kann der rückgeführte Abschnitt 26A-1 des behandelten Abgas-26-Stroms als Niederdruck-Abgasrückführung (LPEGR) ausgeführt werden.
Insgesamt, wie beschrieben, verwendet das AN-System 30 die Steuerung 52, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 kontinuierlich zu überwachen, und das AN-System, um einen Benutzer des Fahrzeugs 10 über die erforderliche Wartung des AN-Systems 30 zu informieren, basierend auf dem ermittelten theoretischen Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34. Zusätzlich kann das AN-System 30 eingesetzt werden, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 auf einen Notlaufbetrieb zu begrenzen, falls der ermittelte zweite AN-Vorrichtungswirkungsgrad 54 unter den vorgegebenen Wert 56 gesunken ist. Darüber hinaus ist das AN-System 30 dazu konfiguriert, einen einzelnen Sensor, d.h. den Sensor 40, zum Erfassen der tatsächlichen Schadstoffkonzentration, wie beispielsweise NOx, stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34, wie beispielsweise SCR, zu verwenden, ohne dass ein zweiter Sensor zum Erfassen der Konzentration des betreffenden Schadstoffs stromabwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 eingesetzt werden muss.
3 bildet ein Verfahren 70 zum Betreiben des Verbrennungsmotors 12 unter Verwendung des Nachbehandlungs (AN)-Systems 30 ab, das unter anderem die zweite Nachbehandlungs (AN)-Vorrichtung 34 aufweist, die beispielsweise als Katalysator für die selektive katalytische Reduktion (SCR) konfiguriert ist, wie vorstehend in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist. Obwohl das Verfahren 70 hierin primär mit Bezug auf den Selbstzündungsmotor unter Verwendung des SCR-Katalysators beschrieben wird, kann im Allgemeinen dasselbe Verfahren auf einen Fremdzündungsmotor mit verschiedenen AN-Vorrichtungen angewendet werden, wie vorstehend ausgeführt. Das Verfahren 70 beginnt im Rahmen 72, wobei der Ansaugluftstrom 16 über den Ansaugkanal 38 dem Verbrennungsmotor 12 zugeführt wird, um so den Verbrennungsmotor zu betreiben und das Abgas 26 zu erzeugen. Während des gesamten Verfahrens und beginnend mit Rahmen 72 kann das Verfahren das Erfassen einer Menge des dem Verbrennungsmotor 12 zugeführten Luftstroms 16 über den Luftmassensensor 39 beinhalten.
Im Anschluss an den Rahmen 72 fährt das Verfahren mit dem Rahmen 74 fort, wobei das Verfahren das Erfassen der tatsächlichen ersten Konzentration 40-1 eines Schadstoffs, wie beispielsweise des Stickoxids (NOx), über den Sensor 40, z. B. NOx Sensor, im Abgas 26 stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 beinhaltet. Im Rahmen 74 beinhaltet das Verfahren auch den Sensor 40, der ein Signal an die Steuerung 52 überträgt, das die erfasste tatsächliche erste Konzentration 40-1 des Schadstoffs anzeigt. Nach dem Rahmen 74 fährt das Verfahren mit dem Rahmen 76 fort. In Rahmen 76 beinhaltet das Verfahren das Behandeln des Abgases 26 über die zweite AN-Vorrichtung 34, um die Konzentration des darin enthaltenen Schadstoffs zu reduzieren. Im Rahmen 74 beinhaltet das Verfahren auch das Leiten des behandelten Abgases 26A in den Abgaskanal 42. In der Ausführungsform, in der die zweite AN-Vorrichtung 34 als SCR-Katalysator konfiguriert ist, ist der Schadstoff NOx, und der Sensor 40 ist ein NOx Sensor, wie vorstehend in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, wobei im Rahmen 76 das Verfahren zusätzlich das Einspritzen des Reduktionsmittels 48 in das Abgas 26 stromaufwärts des SCR-Katalysators beinhalten kann. Im Rahmen 76 kann der Schritt zum Behandeln des Abgases 26 den SCR-Katalysator unter Verwendung des eingespritzten Reduktionsmittels 48 beinhalten.
Im Anschluss an den Rahmen 76 fährt das Verfahren mit dem Rahmen 78 fort, wobei das Verfahren die Rückführung des Abschnitts 26A-1 des behandelten Abgases 26A über den AGR-Kanal 44 vom Abgaskanal 42 zum Ansaugkanal 38 beinhaltet. Wie vorstehend in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, kann in der Ausführungsform des AN-Systems 30 zusätzlich das EPM-Ventil 68 zusammen mit dem Verbrennungsmotor 12, der den Turbolader 24 verwendet, wie zum Beispiel das VGT, der Schritt des Rückführens des Abschnitts 26A-1 des behandelten Abgases 26A das Umleiten des behandelten Abgases 26A vom Abgaskanal 42 zum Turbolader 24 beinhalten. In Rahmen 78 kann das Verfahren auch das Erfassen einer Menge des dem Verbrennungsmotor 12 zugeführten Luftstroms 16 über den Luftmassensensor 39 beinhalten, wenn der Abschnitt 26A-1 des behandelten Abgases 26A rückgeführt wird. Zusätzlich kann das Verfahren in Rahmen 78 einer derartigen Ausführungsform das Übermitteln eines Signals, das die erfasste Menge des Luftstroms 16 anzeigt, an die Steuerung 52 und ferner das Ermitteln der theoretischen ersten Konzentration 60 des Schadstoffs, wie beispielsweise NOx, im Abgas 26 zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und der zweiten AN-Vorrichtung 34, wie dem SCR, über die Steuerung 52 unter Verwendung der mathematischen Beziehung 64 beinhalten. Ebenfalls kann das Verfahren in einer derartigen Ausführungsform das Ermitteln der theoretischen zweiten Konzentration 62 des Schadstoffs im Abgaskanal 42 stromabwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 über die Steuerung 52 unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Konzentration 40-1 des Schadstoffs, der ermittelten theoretischen ersten Konzentration 60 des betreffenden Schadstoffs und der erfassten Menge an Luftstrom 16 beinhalten.
Nach dem Rahmen 78 fährt das Verfahren mit dem Rahmen 80 fort. Im Rahmen 80 beinhaltet das Verfahren das Ermitteln, wie beispielsweise das Berechnen, über die Steuerung 52, des theoretischen Wirkungsgrads 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 unter Verwendung der erfassten ersten Konzentration 40-1 des Schadstoffs. Darüber hinaus kann der Schritt zum Ermitteln des theoretischen Wirkungsgrads 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 im Rahmen 78 über die Steuerung 52 unter Verwendung der ermittelten theoretischen zweiten Konzentration 62 des Schadstoffs in der mathematischen Beziehung 64 durchgeführt werden. Im Anschluss an den Rahmen 80, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 auf oder über dem vorgegebenen Wert 56 liegt, fährt das Verfahren mit dem Rahmen 82 fort. Im Rahmen 82 beinhaltet das Verfahren das Aufrechterhalten des Betriebs des AN-Systems 30 über die Steuerung 52 und den regelmäßigen, ungehinderten Betrieb des Verbrennungsmotors 12. Andererseits, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 30 unter dem vorgegebenen Wert 56 liegt, fährt das Verfahren mit dem Rahmen 84 fort. Im Rahmen 84 beinhaltet das Verfahren das Aktivieren, über die Steuerung 52, des sensorischen Signals 58, das auf eine Fehlfunktion der zweiten AN-Vorrichtung 34 hinweist.
Nach entweder dem Rahmen 82 oder 84 kann das Verfahren zum Rahmen 74 zurückgeschleift werden, um die tatsächliche erste Konzentration 40-1 des betreffenden Schadstoffs zu erfassen. Dementsprechend kann die Steuerung 52 programmiert werden, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 und des AN-Systems 30 basierend auf dem Ermitteln des theoretischen Wirkungsgrads 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34 kontinuierlich zu überwachen. Zusätzlich kann das Verfahren 70 verwendet werden, um einen Benutzer des Fahrzeugs 10 über die erforderliche Wartung des AN-Systems 30 als Reaktion auf den ermittelten theoretischen Wirkungsgrad 54 der zweiten AN-Vorrichtung 34, der unter den vorgegebenen Wert 56 gesunken ist, zu informieren und den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 auf einen vorgeschriebenen Notlaufbetrieb zu begrenzen. Kritisch ist, dass das Verfahren 70 die Verwendung eines einzelnen Sensors, d. h. des Sensors 40, zum Erfassen der tatsächlichen Schadstoffkonzentration stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 ermöglicht, ohne dass ein zweiter Sensor zum Erfassen der Konzentration des betreffenden Schadstoffs stromabwärts der zweiten AN-Vorrichtung eingesetzt werden muss.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (12) unter Verwendung eines Nachbehandlungs (AN)-Systems (30) mit einer AN-Vorrichtung (32, 34), die dazu konfiguriert ist, ein durch den Verbrennungsmotor (12) erzeugtes Abgas (26) zu behandeln, umfassend: das Zuführen eines Ansaugluftstroms (16) zum Verbrennungsmotor über einen Ansaugkanal (38), um dadurch den Verbrennungsmotor (12) zu betreiben und das Abgas (26) zu erzeugen; das Erfassen einer tatsächlichen ersten Konzentration eines Schadstoffs im Abgas (26) stromaufwärts der AN-Vorrichtung (32, 34) über einen Sensor (40) und das Übermitteln eines Signals, das die erfasste tatsächliche erste Schadstoffkonzentration (40-1) anzeigt, an eine Steuerung (52), die zum Regeln des AN-Systems (30) konfiguriert ist; das Behandeln des Abgases (26) über die AN-Vorrichtung (32, 34), um die Konzentration des darin enthaltenen Schadstoffs zu verringern, und Ausleiten des behandelten Abgases in einen Abgaskanal (42); das Rückführen eines Teils des behandelten Abgases (26) aus dem Abgaskanal (42) in den Ansaugkanal (38) über einen Abgasrückführungs (AGR)-Kanal (44); das Ermitteln eines theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung (32, 34) über die Steuerung (52) nach dem Rückführen des Teils des behandelten Abgases (26) unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Schadstoffkonzentration (40-1); das Aufrechterhalten des Betriebs des AN-Systems (30) über die Steuerung (52), wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt; und das Aktivieren eines sensorischen Signals über die Steuerung (52), das auf eine Fehlfunktion der AN-Vorrichtung (32, 34) hinweist, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) unter dem vorbestimmten Wert liegt; wobei die AN-Vorrichtung (32, 34) ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator ist, und wobei der Schadstoff Stickoxid (NOx) ist und der Sensor (40) ein NOx Sensor ist, wobei das Verfahren ferner das Einspritzen eines Reduktionsmittels (48) in das Abgas (26) stromaufwärts des SCR-Katalysators umfasst, wobei das Behandeln des Abgases (26) das Verwenden des eingespritzten Reduktionsmittels (48) durch den SCR-Katalysator umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: das Erfassen einer Menge des dem Verbrennungsmotor (12) zugeführten Luftstroms über einen Luftmassensensor (39), wenn der Teil des behandelten Abgases (26) rückgeführt wird, und das Übermitteln eines Signals an die Steuerung (52), das die erfasste Menge des Luftstroms anzeigt; das Ermitteln einer theoretischen ersten NOx Konzentration im Abgas (26) zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und der AN-Vorrichtung (32, 34) über die Steuerung (52) unter Verwendung einer mathematischen Beziehung nach dem Rückführen des Teils des behandelten Abgases (26); und das Ermitteln einer theoretischen zweiten NOx Konzentration im Abgaskanal (42) stromabwärts der AN-Vorrichtung (32, 34) über die Steuerung (52) unter Verwendung der ermittelten tatsächlichen ersten NOx Konzentration, der ermittelten theoretischen ersten NOx Konzentration und der erfassten Menge des Luftstroms; wobei das Ermitteln des theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung (32, 34) zusätzlich über die Steuerung (52) unter Verwendung der ermittelten theoretischen zweiten NOx Konzentration in der mathematischen Beziehung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Ermitteln einer Menge des im rückgeführten Teil des behandelten Abgases (26) enthaltenen Abgases und das Verwenden der ermittelten Menge des Abgases in der mathematischen Beziehung zum Ermitteln der theoretischen ersten NOx Konzentration.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das AN-System (30) darüber hinaus beinhaltet: ein Abgasdruckmodulations (EPM)-Ventil (68), das zum Regulieren des AGR-Kanals (44) konfiguriert ist und in elektronischer Verbindung mit der Steuerung (52) steht, und ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) (24), der zum Antreiben des Abgases (26) und zur Druckbeaufschlagung des Ansaugluftstroms (16) konfiguriert ist; und wobei das Rückführen des Teils des behandelten Abgases (26) das Umleiten des behandelten Abgases vom Abgaskanal (42) zum VGT (24) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aktivieren des sensorischen Signals zumindest das Aktivieren einer Störungsanzeigeleuchte (MIL) und das Einstellen eines elektronischen Störungscodes beinhaltet, der im Speicher der Steuerung (52) eingebettet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: das Aktivieren eines Notbetriebsmodus für den Betrieb des Verbrennungsmotors (12) über die Steuerung (52), wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) unter dem vorgegebenen Wert liegt.
Nachbehandlungs (AN)-System (30) für ein von einem Verbrennungsmotor (12) erzeugtes Abgas (26) mit einem Ansaugkanal (38), der dazu konfiguriert ist, dem Verbrennungsmotor (12) einen Ansaugluftstrom (16) zuzuführen, das AN-System (30) umfassend: eine AN-Vorrichtung (32, 34), die zum Behandeln des Abgases (26) konfiguriert ist; einen Sensor (40), der dazu konfiguriert ist, eine tatsächliche erste Schadstoffkonzentration (40-1) im Abgas (26) vor der AN-Vorrichtung zu erfassen und ein Signal zu erzeugen, das die erfasste erste Schadstoffkonzentration anzeigt; einen Abgaskanal (42), der zum Aufnehmen des behandelten Abgases (26) konfiguriert ist; einen Abgasrückführungs (AGR)-Kanal (44), der dazu konfiguriert ist, einen Teil des behandelten Abgases (26) aus dem Abgaskanal (42) in den Ansaugkanal (38) zurückzuleiten; und eine elektronische Steuerung (52), die zum Regeln des AN-Systems (30) konfiguriert ist, und weiter konfiguriert ist zum: Empfangen des Signals, das auf die erfasste tatsächliche erste NOx Konzentration hinweist; Ermitteln eines theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung (32, 34) nach dem Rückführen des Teils des behandelten Abgases (26) unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten Schadstoffkonzentration (40-1); Aufrechterhalten des Betriebs des AN-Systems (30), wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt; und Aktivieren eines sensorischen Signals, das auf eine Fehlfunktion der AN-Vorrichtung (32, 34) hinweist, wenn der ermittelte theoretische Wirkungsgrad der AN-Vorrichtung (32, 34) unter den vorgegebenen Wert gesunken ist; wobei die AN-Vorrichtung (32, 34) ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator ist, und wobei der Schadstoff Stickoxid (NOx) ist und der Sensor (40) ein NOx Sensor ist, wobei das AN-System (30) ferner eine Einspritzdüse (46) umfasst, die dazu konfiguriert ist, ein Reduktionsmittel (48) in das Abgas (26) stromaufwärts des SCR-Katalysators einzuspritzen, wobei der SCR-Katalysator dazu konfiguriert ist, das Abgas (26) unter Verwendung des eingespritzten Reduktionsmittels (48) zu behandeln, und die Steuerung (52) dazu konfiguriert ist, die Einspritzdüse (46) zu regulieren; dadurch gekennzeichnet, dass das AN-System (30) ferner umfasst: einen Luftmassensensor (39), der dazu konfiguriert ist, eine Menge des Luftstroms zu erfassen, der dem Verbrennungsmotor (12) zugeführt wird, wenn der Teil des behandelten Abgases (26) zurückgeführt wird, und der Steuerung (52) ein Signal zu übermitteln, das die erfasste Menge des Luftstroms anzeigt, wobei die Steuerung (52) weiterhin konfiguriert ist, Folgendes auszuführen: eine mathematische Beziehung zum Ermitteln einer theoretischen ersten NOx-Konzentration im Abgaskanal (42) zwischen dem Verbrennungsmotor (12) und der AN-Vorrichtung (32, 34) zu verwenden, nachdem der Teil des Abgases (26) durch den AGR-Kanal (44) rückgeführt wurde; und eine theoretische zweite NOx-Konzentration im Abgaskanal (42) stromabwärts der AN-Vorrichtung (32, 34) unter Verwendung der erfassten tatsächlichen ersten NOx Konzentration, der ermittelten theoretischen ersten NOx Konzentration und der erfassten Menge des Luftstroms zu ermitteln; wobei das Ermitteln des theoretischen Wirkungsgrads der AN-Vorrichtung (32, 34) zusätzlich über die Steuerung (52) unter Verwendung der ermittelten theoretischen zweiten NOx Konzentration in der mathematischen Beziehung durchgeführt wird.