DE102018117354A1

DE102018117354A1 - Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung mit zwei Katalysatoreinheiten und Katalysatoranordnung hierzu

Info

Publication number: DE102018117354A1
Application number: DE102018117354.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wittka; Alexander VOVK
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2020-01-09
Also published as: DE102018116424A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung (100) und eine solche Katalysatoranordnung (100) in einem Abgasstrang (15) mit einer stromaufwärts angeordneten ersten Katalysatoreinheit (1) und mit einer stromabwärts angeordneten zweiten Katalysatoreinheit (2) zur Reduktion von NOx in einem Abgas (A), beispielsweise eines Verbrennungsmotors, wobei jede der Katalysatoreinheiten (1, 2) einen Katalysator (3, 4) und eine Einspritzeinrichtung (5, 6) aufweist, mit der vor der jeweiligen Katalysatoreinheit (1, 2) eine dosierte Menge an wässriger Harnstofflösung aus einer Quelle (7, 8) oder anderer NH3-Trägerfluide an wässriger Harnstofflösung eingespritzt wird, und wobei jede der Katalysatoreinheiten (1, 2) eine Steuerung (9, 10) aufweist, mit der die Dosierung der Menge an wässriger Harnstofflösung ausgeführt wird und die die Betriebsdaten (11, 12) der Katalysatoren (3, 4) empfängt. Erfindungsgemäß weist das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte auf:
- Einrichten eines Steuermoduls (20), das den Steuerungen (9, 10) der Katalysatoreinheiten (1, 2) übergeordnet ist,
- Aufbau einer Kommunikation zwischen dem Steuermodul (20) und der ersten Steuerung (9) der ersten Katalysatoreinheit (1) und der zweiten Steuerung (10) der zweiten Katalysatoreinheit (2) und
- Ansteuern der Steuerung (9, 10) einer der Katalysatoreinheiten (1, 2) jeweils abhängig vom Betriebszustand der anderen Katalysatoreinheit (1, 2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung in einem Abgasstrang mit einer stromaufwärts angeordneten ersten Katalysatoreinheit und mit einer stromabwärts angeordneten zweiten Katalysatoreinheit zur Reduktion von NOx in einem Abgas, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, wobei jede der Katalysatoreinheiten einen Katalysator und eine Einspritzeinrichtung aufweist, mit der vor der jeweiligen Katalysatoreinheit eine dosierte Menge an wässriger Harnstofflösung aus einer Quelle an wässriger Harnstofflösung eingespritzt wird, und wobei jede der Katalysatoreinheit eine Steuerung aufweist, mit der die Dosierung der Menge an wässriger Harnstofflösung ausgeführt wird und die die Betriebsdaten der Katalysatoren empfängt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Katalysatoranordnung zur Ausführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Die JP 06114305 B2 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung in einem Abgasstrang mit einer ersten Katalysatoreinheit und mit einer zweiten Katalysatoreinheit, und die beiden Katalysatoreinheiten befinden sich in einer aufeinander folgenden Anordnung im Abgasstrang. Die Katalysatoreinheiten dienen zur Reduktion von NOx im Abgas eines Verbrennungsmotors. Die Katalysatoren der Katalysatoreinheiten sind als SCR-Katalysatoren ausgebildet und ermöglichen eine selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction). Zum Betrieb derartiger Katalysatoren ist die Einspritzung von wässriger Harnstofflösung notwendig, und die Einspritzung erfolgt in der Regel in das Abgas stromaufwärts des jeweiligen SCR-Katalysators. Die bekannte Katalysatoranordnung ist so ausgebildet, dass der erste SCR-Katalysator kleiner ist und in kürzerer Zeit eine höhere Temperatur erreichen kann, um bereits eine kurze Zeit nach Motorstart eine gute NOx-Reduktion zu erreichen.
Aus der US 6,996,975 B2 ist eine Katalysatoranordnung mit mehreren Katalysatoreinheiten bekannt, wobei zwischen den Katalysatoreinheiten eine wässrige Harnstofflösung über entsprechende Injektoren in das Abgas eingegeben werden kann. Die Zugabe von wässriger Harnstofflösung in das Abgas erfolgt dabei vor jedem einzelnen SCR-Katalysator.
Die Steuerung der einzelnen Katalysatoren in den Katalysatoreinheiten erfolgt über eine Steuerung der Katalysatoreinheiten, wobei die Steuerung insbesondere die Dosierung der Menge an wässriger Harnstofflösung betrifft. Die Steuerung ist dabei eine einzige Einheit zur Steuerung sämtlicher Dosierungen an wässrigen Harnstofflösungen, ohne dass Zwischen-Abhängigkeiten der Betriebszustände der einzelnen Katalysatoreinheiten berücksichtigt werden.
Aufgrund verschiedener Abgastemperaturen und verschiedener NH₃-Füllstände ist es grundsätzlich das Ziel bei der Steuerung von Katalysatoranordnungen, einen konstanten Gesamt-NOx-Umsatz der gesamten Katalysatoranordnung zu erreichen. Aufgrund der verschiedenen Faktoren zum NOx-Umsatz, insbesondere Abgastemperatur, Rußbildung auf dem SCR-Katalysator und Alter des Katalysators, ergeben sich verschiedene NOx-Umsätze, die mit den bekannten Steuerungen von Katalysatoranordnungen mit mehreren Katalysatoreinheiten nicht ohne Weiteres auf ein konstantes Niveau gebracht werden können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Katalysatoranordnung mit einer ersten Katalysatoreinheit und mit einer zweiten Katalysatoreinheit, wobei eine globale Systemoptimierung bei einem konstanten Gesamt-NOx-Umsatz der Katalysatoranordnung geschaffen werden soll. Insbesondere sollen für die Alterung verantwortliche Betriebszustände der Katalysatoren möglichst vermieden werden, ferner soll ein optimaler passiver Rußabbrand erreicht werden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einer Katalysatoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Mit Bezug auf das Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Steuermodul eingerichtet wird, das den Steuerungen der Katalysatoreinheiten übergeordnet ist, und es wird eine Kommunikation zwischen dem Steuermodul und der ersten Steuerung der ersten Katalysatoreinheit und der zweiten Steuerung der zweiten Katalysatoreinheit aufgebaut und es erfolgt eine Ansteuerung der Steuerung einer der Katalysatoreinheiten wenigstens zeitweise abhängig vom Betriebszustand der anderen Katalysatoreinheit. Die Katalysatoranordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei auch mehr als zwei Katalysatoreinheiten mit einem jeweiligen Katalysator und einer jeweiligen Steuerung aufweisen, sodass die Ansteuerung der jeweiligen Steuerungen auch abhängig von den Betriebszuständen der mehreren weiteren Katalysatoreinheiten erfolgen kann.
Grundgedanke der Erfindung ist die Verwendung von einzelnen Katalysatoreinheiten, die in an sich bekannter Weise eine Steuerung aufweisen, die den Katalysator ansteuert, insbesondere NH₃-Füllstände, und den Steuerungen der Katalysatoren wird ein Steuermodul übergeordnet, mit dem eine Koordination der Einzel-Steuerungen der Katalysatoreinheiten erfolgen kann. Dabei werden die einzelnen Steuerungen mit Leitwerten oder Leitparametern so übergeordnet angesteuert, dass die Katalysatoren beider oder sämtlicher Katalysatoreinheiten insgesamt einen optimalen Umsatz an wässriger Harnstofflösung ermöglichen. Die Ansteuerung der einzelnen Steuerungen der Katalysatoreinheiten erfolgt erfindungsgemäß interdependent, und es fließen Steuerdaten und insbesondere Betriebszustände der jeweils anderen Katalysatoreinheiten in die Art der ÜberSteuerung der einzelnen Steuerungen der Katalysatoreinheiten mit ein. Im Ergebnis können der Verbrauch des UREA-Wasser-Gemisches und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
Als wesentlicher Vorteil kann ein besonders konstanter NOx-Gesamtumsatz der Katalysatoranordnung erreicht werden, und zwar unabhängig von der Abgastemperatur, dem Rußzustand der Katalysatoren und beispielsweise dem Alter der Katalysatoren.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die Ausgestaltung und die entsprechende Nutzung des Steuermoduls selbst, und im Steuermodul kann mit Vorteil ein Katalysatormodell der ersten Katalysatoreinheit und ein Katalysatormodell der zweiten Katalysatoreinheit erstellt und/oder in diesem implementiert sein, wobei die Betriebszustände der Katalysatoreinheiten wenigstens phasenweise mit den Katalysatormodellen ermittelt werden. Im Sinne der Erfindung können auch die Katalysatormodelle zu einem einzigen, gemeinsamen Katalysatormodell zusammengefasst sein, und im Katalysatormodell oder in den Katalysatormodellen wird der Betriebszustand und die sich daraus ergebenden NOx-Umsätze computernummerisch ermittelt, wobei zur Ermittlung solcher Daten auch physisch gemessene Werte, insbesondere der Katalysatoren und des Abgases, einfließen können. Beispielsweise kann eine Temperaturerfassungseinrichtung an wenigstens einer Stelle des Abgases eingerichtet sein, um Temperaturdaten des Abgases über eine Signalleitung an das Steuermodul zu übermitteln. Derartige Daten können dann im Katalysatormodell oder in den Katalysatormodellen umgesetzt werden, insbesondere um einen Soll-Ist-Vergleich der NH₃-Füllstände der Katalysatoren computernummerisch zu ermitteln. Mit den ermittelten Werten können nachfolgend die einzelnen Steuerungen der Katalysatoreinheiten so angesteuert werden, dass die NH₃-Füllstände der Katalysatoren über die nachgeordneten Steuerungen der Katalysatoreinheiten vergrößert oder verkleinert werden. Die Vergrößerung oder Verkleinerung der NH₃-Füllstände der einzelnen Katalysatoren hängen dabei vom jeweils anderen NH₃-Füllstand ab. Folglich können die Betriebszustände der Katalysatoreinheiten insbesondere auf Grundlage von NH₃-Füllständen in den Katalysatoren ermittelt werden. Insbesondere können damit die Steuerungen in Wechselwirkung mit dem übergeordneten Steuermodul ein Soll-Ist-Vergleich der NH₃-Füllstände in den Katalysatoren ausführen, um eine Einspritzung von wässriger Harnstofflösung vor der jeweiligen Katalysatoreinheit einzudosieren.
Insbesondere ist es von Vorteil, eine Temperaturinformation und/oder eine NOx-Information der Katalysatoren von der Steuerung zu erfassen, wobei der Soll-Ist-Vergleich auf Grundlage der Temperaturinformation und/oder einer NOx-lnformation ausgeführt wird.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird der NH₃-Füllstand im Katalysator reduziert, in welchem eine hohe Temperatur erfasst wird und/oder der NH₃-Füllstand wird in dem Katalysator erhöht, in welchem eine niedrige Temperatur erfasst wird. Dabei kann es bereits ausreichend sein, die Temperatur lediglich in oder vor oder nach einem Katalysator zu erfassen, und das Steuermodul steuert insbesondere über das wenigstens eine Katalysatormodell den Füllstand im anderen Katalysator dermaßen aus, dass der Gesamtumsatz an NOx konstant bleibt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird mit dem Katalysatormodell im Steuermodul ein passiver Rußabbrand des jeweiligen Katalysators simuliert, wobei der NH₃ -Füllstand im jeweiligen Katalysator so reduziert wird, dass der passive Rußabbrand ermöglicht oder gefördert wird. Somit besteht mit besonderem Vorteil die Möglichkeit, den Rußabbrand in einem der Katalysatoren phasenweise auszuführen, indem der NH₃-Füllstand entsprechend eingestellt wird, während der andere Katalysator einen höheren NOx-Umsatz ermöglicht, sodass im betreffenden Katalysator der passive Rußabbrand erfolgt. Das Propagieren des passiven Rußabbrands kann folglich nach Intervallen von Katalysator zu Katalysator vorgenommen werden, indem das Steuermodul die Steuerungen entsprechend ansteuert und den NH₃-Füllstand einregelt.
Im Ergebnis können mit besonderem Vorteil die NH₃ -Füllstande in den Katalysatoren so geregelt werden, dass ein Gesamt-Reaktions-Umsatz an NOx mit wässriger Harnstofflösung über beide Katalysatoreinheiten auch über einen längeren Betriebszeitraum konstant bleibt.
Die Erfindung richtet sich weiterhin auf eine Katalysatoranordnung zur Anordnung in einem Abgasstrang, insbesondere eines Verbrennungsmotors, mit einer stromaufwärts angeordneten ersten Katalysatoreinheit und mit einer stromabwärts angeordneten zweiten Katalysatoreinheit zur Reduktion von NOx in einem Abgas, wobei jede der Katalysatoreinheiten einen Katalysator und eine Einspritzeinrichtung aufweist, mit der vor der jeweiligen Katalysatoreinheit eine dosierte Menge an wässriger Harnstofflösung aus einer Quelle einspritzbar ist, und wobei jede der Katalysatoreinheiten eine Steuerung aufweist, mit der die Dosierung der Menge an wässriger Harnstofflösung ausführbar ist und mittels der die Betriebsdaten der Katalysatoren empfangbar ist. Erfindungsgemäß ist in der oder im Zusammenhang mit der Katalysatoranordnung ein Steuermodul eingerichtet, das den Steuerungen der Katalysatoreinheiten übergeordnet ist, wobei das Steuermodul dazu ausgebildet ist, dass eine der Steuerungen der Katalysatoreinheiten wenigstens zeitweise abhängig vom Betriebszustand der jeweils anderen Katalysatoreinheit ansteuerbar ist. Insbesondere ist im Steuermodul ein Katalysatormodell der ersten Katalysatoreinheit und ein Katalysatormodell der zweiten Katalysatoreinheit oder ein Katalysatormodell mit beiden Katalysatoreinheiten implementiert, wobei die Betriebszustände der Katalysatoreinheiten wenigstens phasenweise mit den Katalysatormodellen ermittelbar sind.
Figurenliste
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur dargestellt. Es zeigt die einzige

Figur eine schematische Darstellung einer Katalysatoranordnung mit einer ersten Katalysatoreinheit und mit einer zweiten Katalysatoreinheit, jeweils umfassend einen Katalysator und mit einem erfindungsgemäßen Steuermodul, das den Katalysatoreinheiten übergeordnet ist.

Die einzige Figur zeigt eine Katalysatoranordnung 100 mit einer ersten Katalysatoreinheit 1 und mit einer zweiten Katalysatoreinheit 2, wobei die Katalysatoreinheiten 1, 2 durch Kästen mit einem gestrichelten Rand dargestellt sind, und die Katalysatoreinheiten 1, 2 umfassen mehrere Komponenten. Insbesondere umfassen die Katalysatoreinheiten 1 und 2 jeweilige Katalysatoren 3, und 4, jeweilige Einspritzeinrichtungen 5 und 6, jeweilige Quellen 7 und 8 an wässriger Harnstofflösung, und jeweilige Steuerungen 9 und 10.
Die Katalysatoren 3 und 4 befinden sich einer aufeinanderfolgenden Anordnung in einem Abgasstrang 15, durch den Abgas A beispielsweise einer Brennkraftmaschine hindurchgeleitet wird. Der Katalysator 3 befindet sich dabei stromaufwärts und der Katalysator 4 befindet sich stromabwärts im Abgasstrang 15. Stromaufwärts vor dem ersten Katalysator 3 befindet sich eine Einspritzeinrichtung 5 und stromaufwärts vor dem zweiten Katalysator 4 befindet sich die Einspritzeinrichtung 6. Die Einspritzeinrichtung 5 dient zur Einspritzung von wässriger Harnstofflösung aus einer entsprechenden Quelle 7 und die Einspritzeinrichtung 6 dient zur Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung aus der Quelle 8. Die Einspritzung der wässrigen Harnstofflösung erfolgt in das Abgas A, das durch den Abgasstrang 15 geleitet wird. Die einzelnen Katalysatoren 3 und 4 können jeweils auch aus mehreren einzelnen Einheiten bestehen, z.B. umfassend eine Kombination aus SCR+SDPF oder SDPF+SCR.
Werden über die Einspritzeinrichtungen 5 entsprechende Mengen wässriger Harnstofflösung aus den Quellen 7 und 8 in das Abgas A eingespritzt, können sich die NH₃-Füllstände auf den Katalysatoren 3, 4 ablagern, um die NOx-Umwandlung auszuführen. Die Katalysatoren 3, 4 können vom Typ SCR-Katalysatoren aufgebaut sein und diese können eine bestimmte Beschichtung aufweisen, insbesondere können die SCR-Katalysatoren als SDPF-Katalysatoren ausgeführt sein. Zur Bestimmung der NH₃ -Füllstände in den Katalysatoren 3, 4 dient eine jeweilige Steuerung 9, 10 als Bestandteil der Katalysatoreinheiten 1, 2, und die Steuerung 9 empfängt Betriebsdaten 11 des Katalysators 3, insbesondere die Temperatur oder beispielsweise auch das Betriebsalter, und die Steuerung 10 empfängt Betriebsdaten 12 vom Katalysator 4, ebenfalls umfassend die Temperatur und/oder das Alter des Katalysators 3, 4. Die Steuerungen 9 und 10 können dann auf Grundlage der Betriebsdaten 11 und 12 die Quellen 7 und 8 an wässriger Harnstofflösung derart ansteuern, dass eine entsprechende Menge an Fluid, also beispielsweise wässriger Harnstofflösung über die Einspritzeinrichtungen 5, 6 in das Abgas A vor den jeweiligen Katalysatoren 3, 4 eingeleitet wird.
Erfindungsgemäß ist den Steuerungen 9, 10 eine Steuermodul 20 übergeordnet, und das Steuermodul 20 erhält Informationen von den Steuerungen 9, 10 und sendet Informationen an die Steuerungen 9, 10 aus, wie mit entsprechenden Pfeilen zwischen den Steuerungen 9, 10 und dem Steuermodul 20 gezeigt. Ferner kann das Steuermodul 20 eine Temperaturinformation des Abgases A über eine Temperaturerfassungseinrichtung 13 und eine Signalleitung 14 empfangen. Die Temperaturerfassungseinrichtung 13 ist beispielhaft nach den beiden Katalysatoren 3, 4 am Abgasstrang 15 angeordnet gezeigt und beispielsweise können auch weiteren Temperaturerfassungseinrichtungen 13 zwischen den Katalysatoren 3, 4 oder beispielsweise vor dem ersten Katalysator 3 an dem Abgasstrang 15 angeordnet sein, um dem Steuermodul 20 weitere Informationen über die Temperatur im Abgas A bereitzustellen.
Erfindungsgemäß ist das Steuermodul 20 zur Ausführung eines Verfahrens vorgesehen, und das Verfahren umfasst den Aufbau einer Kommunikation zwischen dem Steuermodul 20 und der ersten Steuerung 9 und der zweiten Steuerung 10 der Katalysatoreinheiten 1, 2, wobei das Steuermodul 20 insbesondere so ausgebildet ist, dass das Ansteuern der Steuerungen 9, 10 der Katalysatoreinheiten 1, 2 wenigstens zeitweise abhängig vom Betriebszustands des jeweils anderen Katalysators 3, 4 vorgenommen wird.
Mit dem Steuermodul 20 wird es ermöglicht, effektive Eingriffe zur Korrektur der Steuerungen 9, 10 zu veranlassen, sodass die in das Abgas A eindosierte Menge an wässriger Harnstofflösung überwacht wird, um eine Gesamt-NOx-Umsetzung konstant zu halten, die sich über beide Katalysatoren 3, 4 ergibt. Dies kann erreicht werden durch beispielsweise ein temporäres Anheben eines einzelnen NOx-Umsatzes in einem der beiden Katalysatoren 3, 4, während in dem jeweils anderen Katalysator 3, 4 der NOx-Umsatz gesenkt wird. Ein weiteres Ziel wird mit dem erfindungsgemäßen Steuermodul umgesetzt, nämlich dass das Gesamtsystem bei konstantem Gesamt-NOx-Umsatz optimiert ist, und einzelne Systemnachteile können minimiert werden. Dies kann durch entsprechend gezielte Verschiebung und eine variable Aufteilung des NOx-Umsatzes auf die einzelnen Katalysatoren erreicht werden. Auch kann ein optimierter passiver Rußabbrand (CRT) erreicht werden.
Wenn der Katalysator 3 der ersten Katalysatoreinheit 1 ein SDPF - Katalysator ist, kann im Fall einer aktiven Rußregeneration eine Temperaturaufheizrampe abhängig von den NH₃-Füllständen auf Katalysator 3 und 4 verbessert ausgeführt werden. Bei einer Temperaturerhöhung kann NH₃ von Katalysator 3 ungewollt desorbieren. Sofern der Katalysator 4 noch Speicherkapazität an NH₃ zur Verfügung hat, kann die desorbierte NH₃-Menge auf Katalysator 4 wieder adsorbieren. Über die Temperaturaufheizrampe kann die erwartete NH₃- Desorptionsmenge auf Katalysator 3 mit dem verfügbaren Speicherplatz auf Katalysator 4 gesteuert werden. D.h., eine langsame Temperaturerhöhung kann erfolgen bei hohem NH₃-Füllstand auf Katalysator 3 und wenig NH₃-Speicherplatz auf Katalysator 4. Dagegen ist eine schnelle Temperaturerhöhung möglich bei viel Speicherplatz auf Katalysator 4.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann genutzt werden, wenn typischerweise nach dem Katalysator 3 (SDPF) Abgas entnommen und dem Motor wieder zugeführt (AGR) wird. Dieser zusätzliche Abgasmassenstrom erhöht den Gesamtabgasmassenstrom an Katalysator 3 in nachteiliger Weise. Vorteilhaftweise würde der Katalysator 20 aus diesem Grund den NOx-Umsatz maximal von Katalysator 3 auf Katalysator 4 verschieben, um den Reduktionsmittelverbrauch zu minimieren.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

100: Katalysatoranordnung
1: Katalysatoreinheit
2: Katalysatoreinheit
3: Katalysator
4: Katalysator
5: Einspritzeinrichtung
6: Einspritzeinrichtung
7: Quelle an wässriger Harnstofflösung
8: Quelle an wässriger Harnstofflösung
9: Steuerung
10: Steuerung
11: Betriebsdaten
12: Betriebsdaten
13: Temperaturerfassungseinrichtung
14: Signalleitung
15: Abgasstrang
20: Steuermodul
A: Abgas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 06114305 B2 [0002]
US 6996975 B2 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung (100) in einem Abgasstrang (15) mit einer stromaufwärts angeordneten ersten Katalysatoreinheit (1) und mit einer stromabwärts angeordneten zweiten Katalysatoreinheit (2) zur Reduktion von NOx in einem Abgas (A), beispielsweise eines Verbrennungsmotors, wobei jede der Katalysatoreinheiten (1, 2) einen Katalysator (3, 4) und eine Einspritzeinrichtung (5, 6) aufweist, mit der vor der jeweiligen Katalysatoreinheit (1, 2) eine dosierte Menge an wässriger Harnstofflösung aus einer Quelle (7, 8) oder anderer NH₃-Trägerfluide eingespritzt wird, und wobei jede der Katalysatoreinheiten (1, 2) eine Steuerung (9, 10) aufweist, mit der die Dosierung der Menge an wässriger Harnstofflösung ausgeführt wird und die die Betriebsdaten (11, 12) der Katalysatoren (3, 4) empfängt, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: - Einrichten eines Steuermoduls (20), das den Steuerungen (9, 10) der Katalysatoreinheiten (1, 2) übergeordnet ist, - Aufbau einer Kommunikation zwischen dem Steuermodul (20) und der ersten Steuerung (9) der ersten Katalysatoreinheit (1) und der zweiten Steuerung (10) der zweiten Katalysatoreinheit (2) und - Ansteuern der Steuerung (9, 10) einer der Katalysatoreinheiten (1, 2) wenigstens zeitweise abhängig vom Betriebszustand der anderen Katalysatoreinheit (1, 2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuermodul (20) ein Katalysatormodell der ersten Katalysatoreinheit (1) und ein Katalysatormodell der zweiten Katalysatoreinheit (2) erstellt und/oder implementiert wird, wobei die Betriebszustände der Katalysatoreinheiten (1, 2) wenigstens phasenweise mit den Katalysatormodellen ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände der Katalysatoreinheiten (1, 2) auf Grundlage der Temperatur und/oder der Alterung in den Katalysatoren (3, 4) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungen (9, 10) in Wechselwirkung mit dem übergeordneten Steuermodul (20) einen Soll/Ist-Vergleich der NH₃ -Füllstände in den Katalysatoren (3, 4) ausführen, um eine Einspritzung von wässriger Harnstofflösung vor der jeweiligen Katalysatoreinheit (1, 2) einzudosieren.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturinformation und/oder eine NOx-lnformation der Katalysatoren (3, 4) von der Steuerung (9, 10) erfasst wird oder werden, wobei der Soll/Ist- Vergleich auf Grundlage der Temperaturinformation und/oder einer NOx-lnformation ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der NH₃ -Füllstand in dem Katalysator (3, 4) reduziert wird, in welchem eine hohe Temperatur erfasst wird und/oder der NH₃-Füllstand wird in dem Katalysator (3, 4) erhöht, in welchem eine niedrige Temperatur erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Katalysatormodell im Steuermodul (20) ein passiver Rußabbrand des jeweiligen Katalysators (3, 4) bewertet wird, wobei der Füllstand im jeweiligen Katalysator (3, 4) so reduziert wird, dass der passive Rußabbrand ermöglicht oder gefördert wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die NH₃-Füllstände in den Katalysatoren (3, 4) so aufgebaut und abgebaut werden, dass ein Gesamt-Reaktionsumsatz an NOx mit wässriger Harnstofflösung über beide Katalysatoreinheiten (1, 2) auch über einen längeren Betriebszeitraum konstant bleibt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die NH₃-Füllstände in den Katalysatoren (3, 4) so aufgebaut und abgebaut werden, dass im Falle einer hohen Abgasrückführentnahme stromabwärts von Katalysator 3 der absolute Reaktionsumsatz an NOx mit wässriger Harnstofflösung auf Katalysator 3 reduziert wird und auf Katalysator 4 erhöht wird.
Katalysatoranordnung (100) zur Anordnung in einem Abgasstrang (15), insbesondere eines Verbrennungsmotors, mit einer stromaufwärts angeordneten ersten Katalysatoreinheit (1) und mit einer stromabwärts angeordneten zweiten Katalysatoreinheit (2) zur Reduktion von NOx in einem Abgas (A), wobei jede der Katalysatoreinheiten (1, 2) einen Katalysator (3, 4) und eine Einspritzeinrichtung (5, 6) aufweist, mit der vor der jeweiligen Katalysatoreinheit (1, 2) eine dosierte Menge an wässriger Harnstofflösung aus einer Quelle a wässriger Harnstofflösung (7, 8) einspritzbar ist, und wobei jede der Katalysatoreinheiten (1, 2) eine Steuerung (9, 10) aufweist, mit der die Dosierung der Menge an wässriger Harnstofflösung ausführbar ist und mittels der die Betriebsdaten (11, 12) der Katalysatoren (3, 4) empfangbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuermodul (20) eingerichtet ist, das den Steuerungen (9, 10) der Katalysatoreinheiten (1, 2) übergeordnet ist, wobei das Steuermodul (20) dazu ausgebildet ist, dass eine der Steuerungen (9, 10) der Katalysatoreinheiten (1, 2) wenigstens zeitweise abhängig vom Betriebszustand der jeweils anderen Katalysatoreinheit (1, 2) ansteuerbar ist.
Katalysatoranordnung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuermodul (20) ein Katalysatormodell der ersten Katalysatoreinheit (1) und ein Katalysatormodell der zweiten Katalysatoreinheit (2) implementiert ist, wobei die Betriebszustände der Katalysatoreinheiten (1, 2) wenigstens phasenweise mit den Katalysatormodellen ermittelbar sind.