DE102018216094B3 - Method for regulating an exhaust gas aftertreatment system and internal combustion engine, set up to carry out such a method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Abgasnachbehandlungssystems (7) zur Reduktion von Stickoxiden in einem mit dem Abgasnachbehandlungssystem (7) behandelten Abgasstrom, wobei eine Dosiereinrichtung (13) zur Zumessung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom stromaufwärts eines Katalysators (9) angesteuert wird, wobei die Dosiereinrichtung (13) in Abhängigkeit von einer Sollbeladungsgröße des Katalysators (9) angesteuert wird, wobei die Sollbeladungsgröße anhand eines phänomenologischen Modells eines Zusammenhang zwischen einer relativen Beladung des Katalysators (9) und einer Umsatzrate des Katalysators (9) bestimmt wird, und wobei zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung (13) eine physikalische Speicherbilanz verwendet wird.

Figure DE102018216094B3_0000
The invention relates to a method for regulating an exhaust gas aftertreatment system (7) for reducing nitrogen oxides in an exhaust gas stream treated with the exhaust gas aftertreatment system (7), a metering device (13) for metering a reducing agent into the exhaust gas stream upstream of a catalytic converter (9) being activated, wherein the metering device (13) is controlled as a function of a target loading size of the catalyst (9), the target loading size being determined on the basis of a phenomenological model of a relationship between a relative loading of the catalyst (9) and a conversion rate of the catalyst (9), and wherein Control of the metering device (13) a physical memory balance is used.
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Abgasnachbehandlungssystems zur Reduktion von Stickoxiden, sowie eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for regulating an exhaust gas aftertreatment system for reducing nitrogen oxides, and to an internal combustion engine which is set up to carry out such a method.

Verfahren zum Regeln eines Abgasnachbehandlungssystems zur Reduktion von Stickoxiden, kurz auch als SCR-Systeme bezeichnet, beruhen typischerweise entweder auf vereinfachten, regelungstechnischen Ersatzmodellen, zum Beispiel Proportionalgliedern mit oder ohne Totzeit und/oder Verzögerungsgliedern, oder - alternativ - auf detaillierten physikalischen Modellen. Beide Ansätze weisen Schwierigkeiten auf. Regelungstechnische Ersatzmodelle können einfach bestimmt werden, beispielsweise durch sogenannte Sprungversuche, beschreiben aber aufgrund ihrer Einfachheit das dynamische Verhalten eines SCR-Systems nur näherungsweise. Insbesondere finden sie ihre Grenzen in transienten Betriebszuständen des SCR-Systems. Demgegenüber beschreiben detaillierte physikalische Modelle generell das Systemverhalten korrekt. Sie beruhen allerdings auf einer Vielzahl von Systemparametern, die nur schwierig und mit hohem Aufwand bestimmt werden können. Die Nutzung solcher Modelle in Seriensteuergeräten für Brennkraftmaschinen ist aufgrund der erforderlichen Rechenzeiten gegebenenfalls nicht möglich. Teilweise werden deshalb wiederum vereinfachende Annahmen getroffen; beispielsweise wird eine räumliche Ausdehnung eines SCR-Katalysators in Strömungsrichtung bei der Umsetzung vernachlässigt. In diesem Fall büßen die physikalischen Modelle allerdings an Genauigkeit ein. Problematisch ist weiterhin, dass sich physikalische Modelle nur sehr schlecht an ein verändertes reales Systemverhalten adaptieren lassen, da insbesondere aufgrund der Vielzahl von Modellparametern unklar bleibt, durch welche Parameter sinnvoll eine Anpassung an das geänderte, reale Verhalten des SCR-Systems erfolgen kann.Methods for regulating an exhaust gas aftertreatment system for reducing nitrogen oxides, also referred to as SCR systems for short, are typically based either on simplified, control engineering replacement models, for example proportional elements with or without dead time and / or delay elements, or - alternatively - on detailed physical models. Both approaches have difficulties. Control engineering replacement models can be easily determined, for example by so-called jump tests, but due to their simplicity only describe the dynamic behavior of an SCR system approximately. In particular, they find their limits in transient operating states of the SCR system. In contrast, detailed physical models generally describe the system behavior correctly. However, they are based on a large number of system parameters that can only be determined with difficulty and with great effort. The use of such models in series control units for internal combustion engines may not be possible due to the required computing times. Therefore, simplifying assumptions are made in part; For example, a spatial expansion of an SCR catalytic converter in the flow direction is neglected during the implementation. In this case, however, the physical models lose accuracy. It is also problematic that physical models are very difficult to adapt to a changed real system behavior, since, in particular due to the large number of model parameters, it remains unclear which parameters can be meaningfully adapted to the changed, real behavior of the SCR system.

Letztlich ist es insbesondere nicht möglich, mittels der hier diskutierten Ansätze die Speicherbeladung eines SCR-Katalysators mit einem Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak, gezielt zu beeinflussen. Im Fall der vereinfachten, regelungstechnischen Ersatzmodelle scheitert dies an der mangelnden Dynamik oder an der zu geringen physikalischen Genauigkeit, bei der Vorgänge der Ammoniak-Speicherung nicht abgebildet sind; im Fall physikalischer Modelle an der hohen Komplexität und der fehlenden Kenntnis, welche Parameter als wesentlich zu betrachten sind, weiterhin am Rechen- und Speicheraufwand auf einem Steuergerät. Die gezielte Beeinflussung der Speicherbeladung ist aber wünschenswert, da das Systemverhalten eines SCR-Katalysators stark von der Beladung der Katalysatoroberfläche mit Reduktionsmittel beeinflusst ist.Ultimately, it is in particular not possible to use the approaches discussed here to specifically influence the storage loading of an SCR catalytic converter with a reducing agent, in particular ammonia. In the case of the simplified, control-technical replacement models, this fails due to the lack of dynamics or the insufficient physical accuracy, in which processes of ammonia storage are not shown; in the case of physical models due to the high level of complexity and the lack of knowledge as to which parameters are to be regarded as essential, the computing and storage effort on a control unit. The targeted influencing of the storage loading is desirable, however, since the system behavior of an SCR catalytic converter is strongly influenced by the loading of the catalytic converter surface with reducing agent.

Aus DE 10 2012 203 539 A1 geht ein Verfahren zur Korrektur einer geschätzten Menge an im SCR gespeicherten NH3 hervor. In einem Beispiel wird der SCR-Wirkungsgrad anhand einer NOx-Sensorausgabe bestimmt, und die geschätzte NH3-Menge wird auf Grundlage des SCR-Wirkungsgrads korrigiert. Motoremissionen können durch Verbessern der geschätzten NH3-Speicherungshöhe, zumindest unter einigen Bedingungen, reduziert werden.Out DE 10 2012 203 539 A1 shows a method for correcting an estimated amount of NH 3 stored in the SCR. In one example, the SCR efficiency is determined based on a NO x sensor output, and the estimated amount of NH 3 is corrected based on the SCR efficiency. Engine emissions can be reduced by improving the estimated NH 3 storage level, at least under some conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln eines Abgasnachbehandlungssystem zur Reduktion von Stickoxiden sowie eine Brennkraftmaschine, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens, zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The object of the invention is to create a method for regulating an exhaust gas aftertreatment system for reducing nitrogen oxides and an internal combustion engine set up to carry out such a method, the disadvantages mentioned not occurring.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by creating the subject matter of the independent claims. Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Regeln eines Abgasnachbehandlungssystem zur Reduktion von Stickoxiden in einem mit dem Abgasnachbehandlungssystem nachbehandelten Abgasstrom geschaffen wird, wobei eine Dosiereinrichtung zur Zumessung eines Reduktionsmittels - worunter auch die Zumessung eines Reduktionsmittel-Vorläuferprodukts, welches im Abgasstrom zu dem Reduktionsmittel umgesetzt wird, zu verstehen ist - in den Abgasstrom stromaufwärts eines Katalysators, der insbesondere eingerichtet ist zur katalytischen Reduktion von Stickoxiden, insbesondere zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, insbesondere als SCR-Katalysator, angesteuert wird, wobei die Dosiereinrichtung in Abhängigkeit von einer Sollbeladungsgröße des Katalysators angesteuert wird. Die Sollbeladungsgröße wird anhand eines phänomenologischen Modells eines Zusammenhangs zwischen einer relativen Beladung des Katalysators und einer Umsatzrate des Katalysators bestimmt. Zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung wird eine physikalische Speicherbilanzrechnung verwendet. Auf diese Weise werden insbesondere eine physikalische Modellierung und eine phänomenologische Modellierung des Katalysatorverhaltens geschickt verknüpft, wobei die Vorteile der phänomenologischen Betrachtung einerseits und der physikalischen Betrachtung andererseits miteinander kombiniert werden, wobei sich die jeweiligen Nachteile quasi gegenseitig aufheben. The object is achieved in particular by creating a method for regulating an exhaust gas aftertreatment system for reducing nitrogen oxides in an exhaust gas stream aftertreated with the exhaust gas aftertreatment system, with a metering device for metering a reducing agent - including the metering of a reducing agent precursor product which is in the exhaust gas stream to the reducing agent is implemented - is to be understood - in the exhaust gas stream upstream of a catalytic converter, which is set up in particular for the catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular as an SCR catalytic converter, the metering device being controlled as a function of a desired load size of the Catalyst is controlled. The target loading size is determined using a phenomenological model of a relationship between a relative loading of the catalyst and a conversion rate of the catalyst. A physical memory balance calculation is used to control the metering device. In this way, in particular, a physical modeling and a phenomenological modeling of the catalyst behavior are skilfully linked, the advantages of the phenomenological consideration on the one hand and the physical consideration on the other hand being combined with one another, the respective disadvantages virtually canceling each other out.

Insbesondere ermöglicht das phänomenologische Modell eine einfache und schnelle Bestimmung der Sollbeladungsgröße, während die physikalische Speicherbilanzrechnung eine auch für das reale System realistische und genaue Ansteuerung der Dosiereinrichtung ermöglicht. Dabei weist eine physikalische Speicherbilanzrechnung im Vergleich zu einem physikalischen Vollmodell eine sehr viel geringere Komplexität auf und kann daher ebenfalls schnell und mit geringem Speicheraufwand berechnet werden. Das Verfahren zeichnet sich somit insbesondere durch eine hohe Dynamik aus, und es eignet sich sehr gut auch für transiente Betriebszustände des Abgasnachbehandlungssystems. In particular, the phenomenological model enables the target load size to be determined simply and quickly, while the physical memory balance calculation enables the metering device to be controlled in a realistic and precise manner, even for the real system. A physical memory balance calculation is much less complex than a full physical model and can therefore also be calculated quickly and with little storage effort. The method is therefore particularly characterized by high dynamics, and it is also very suitable for transient operating states of the exhaust gas aftertreatment system.

Als Sollbeladungsgröße wird bevorzugt eine relative Beladung des Katalysators mit dem Reduktionsmittel, insbesondere eine relative Beladung einer Katalysatoroberfläche des Katalysators, verwendet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass als Sollbeladungsgröße eine Soll-Umsatzrate des Katalysators und/oder eine Soll-Stickoxidkonzentration - worunter insbesondere ein Soll-Stickoxidpartialdruck zu verstehen ist - im nachbehandelten Abgasstrom stromabwärts des Katalysators verstanden wird. Auch die Soll-Umsatzrate und die Soll-Stickoxidkonzentration sind mit der relativen Reduktionsmittelbeladung des Katalysators verknüpft und können daher als Sollbeladungsgrößen verwendet werden.A relative loading of the catalyst with the reducing agent, in particular a relative loading of a catalyst surface of the catalyst, is preferably used as the target loading variable. Alternatively or additionally, it is possible that a target conversion rate of a catalytic converter and / or a target nitrogen oxide concentration - which is to be understood in particular as a target nitrogen oxide partial pressure - in the post-treated exhaust gas stream downstream of the catalyst. The target conversion rate and the target nitrogen oxide concentration are also linked to the relative reducing agent loading of the catalytic converter and can therefore be used as target loading parameters.

Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt die relative Beladung des Katalysators gezielt beeinflusst, insbesondere gesteuert, vorzugsweise geregelt.In the context of the method, the relative loading of the catalyst is preferably influenced, in particular controlled, preferably regulated.

Die Sollbeladungsgröße wird bevorzugt betriebspunktabhängig, insbesondere abhängig von einem momentanen Betriebspunkt einer das Abgasnachbehandlungssystem aufweisenden Brennkraftmaschine, anhand des phänomenologischen Modells bestimmt. Dies ist vorteilhaft, weil die Bedingungen für die Reduzierung von Stickoxiden an dem Katalysator stark vom momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängen, insbesondere von einem momentanen Abgasmassenstrom, einer momentanen Abgastemperatur, einer momentanen Stickoxid-Rohkonzentration stromaufwärts des Katalysators im Abgasstrom, und/oder weiteren Parametern.The target load variable is preferably determined as a function of the operating point, in particular as a function of a current operating point of an internal combustion engine having the exhaust gas aftertreatment system, using the phenomenological model. This is advantageous because the conditions for the reduction of nitrogen oxides on the catalytic converter strongly depend on the instantaneous operating point of the internal combustion engine, in particular on an instantaneous exhaust gas mass flow, an instantaneous exhaust gas temperature, an instantaneous raw nitrogen oxide concentration upstream of the catalytic converter in the exhaust gas stream, and / or further parameters.

Bei dem phänomenologischen Modell handelt es sich bevorzugt um ein heuristisches und/oder um ein stationäres Modell des Zusammenhangs zwischen der relativen Beladung des Katalysators mit Reduktionsmittel und der Umsatzrate des Katalysators. Ein solches Modell ist sowohl einfach aufstellbar, als auch schnell, einfach und ohne hohen Speicheraufwand berechenbar.The phenomenological model is preferably a heuristic and / or a stationary model of the relationship between the relative loading of the catalyst with reducing agent and the conversion rate of the catalyst. Such a model is both easy to set up and also quick, easy and calculable without a large amount of memory.

Zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung wird vorzugsweise zusätzlich zu der physikalischen Speicherbilanzrechnung auch das phänomenologische Modell verwendet. Auf diese Weise kann die Dosiereinrichtung mit besonders hoher Genauigkeit und Dynamik angesteuert werden.To control the metering device, the phenomenological model is preferably used in addition to the physical memory balance calculation. In this way, the metering device can be controlled with particularly high accuracy and dynamics.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als phänomenologisches Modell eine polynomiale Funktion, insbesondere ein Polynom, der Umsatzrate in Abhängigkeit von der relativen Beladung des Katalysators verwendet wird. Dies stellt eine einfache und insbesondere einfach berechenbare Form des phänomenologischen Modells dar.According to a development of the invention, it is provided that a polynomial function, in particular a polynomial, of the conversion rate as a function of the relative loading of the catalyst is used as the phenomenological model. This represents a simple and, in particular, easily calculable form of the phenomenological model.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die polynomiale Funktion ein Polynom dritter Ordnung. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Komplexitätsniveau zu einer hinreichend genauen Beschreibung des Katalysatorverhaltens ausreicht, wobei zugleich der Rechen- und Speicheraufwand gering ist.According to a preferred embodiment, the polynomial function is a third order polynomial. It has been found that this level of complexity is sufficient for a sufficiently precise description of the catalyst behavior, while at the same time the computation and storage effort is low.

Alternativ oder zusätzlich wird als Variable der polynomialen Funktion die logarithmierte relative Beladung des Katalysators verwendet. Betrachtet man die Umsatzrate am Katalysator aufgetragenen gegen den Logarithmus der relativen Beladung, zeigt sich ein funktionaler Zusammenhang, der mit guter Näherung als Polynom dritter Ordnung dargestellt beziehungsweise durch ein Polynom dritter Ordnung angepasst werden kann. Besonders bevorzugt wird der natürliche Logarithmus der relativen Beladung als Variable verwendet. Vorzugsweise wird als phänomenologisches Modell eine Funktion gemäß der folgenden Gleichung verwendet: η ( t ) = p 0 + p 1 θ l n ( t ) + p 2 ( θ l n ( t ) ) 2 + p 3 ( θ l n ( t ) ) 3 ,

Figure DE102018216094B3_0001
wobei η(t) die zeitabhängige Umsatzrate des Katalysators ist, wobei die relative Beladung mit dem Symbol θ bezeichnet wird, wobei θln(t) eine verkürzte Schreibweise für den natürlichen Logarithmus der zeitabhängigen relativen Beladung θ ist, und wobei p0 , p1 , p2 und p3 Modellparameter des phänomenologischen Modells sind, die heuristisch angenommen, oder - was im Folgenden noch näher beschrieben wird - bestimmt werden.Alternatively or additionally, the logarithmic relative loading of the catalyst is used as the variable of the polynomial function. If one looks at the conversion rate plotted against the logarithm of the relative loading, a functional relationship is shown that can be represented with good approximation as a third-order polynomial or can be adapted by a third-order polynomial. The natural logarithm of the relative loading is particularly preferably used as a variable. A function according to the following equation is preferably used as the phenomenological model: η ( t ) = p 0 + p 1 θ l n ( t ) + p 2 ( θ l n ( t ) ) 2 + p 3 ( θ l n ( t ) ) 3 .
Figure DE102018216094B3_0001
where η (t) is the time-dependent conversion rate of the catalyst, the relative loading with the symbol θ is referred to, where θ ln (t) is an abbreviation for the natural logarithm of the time-dependent relative load θ, and where p 0 . p 1 . p 2 and p 3 Model parameters of the phenomenological model are that heuristically assumed or - which will be described in more detail below - are determined.

Unter dem Reduktionsmittel im engeren Sinne ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung Ammoniak zu verstehen, wobei durch die Dosiereinrichtung ein Reduktionsmittelvorläuferprodukt, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, in den Abgasstrom eingebracht wird, wobei das Reduktionsmittelprodukt in dem Abgasstrom zu dem Reduktionsmittel abgebaut wird oder zerfällt. Insbesondere zerfällt in den Abgasstrom eingebrachter Harnstoff unter den dort vorliegenden Bedingungen zu Ammoniak und Wasser. According to a preferred embodiment, the reducing agent in the narrower sense is to be understood to mean ammonia, a reducing agent precursor product, in particular a urea-water solution, being introduced into the exhaust gas stream by the metering device, the reducing agent product being broken down or decomposing into the reducing agent in the exhaust gas stream. In particular, urea introduced into the exhaust gas stream decomposes into ammonia and water under the conditions present there.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die physikalische Speicherbilanzrechnung zumindest eine Größe eingeht, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Dosierrate, mit welcher das Reduktionsmittel über die Dosiereinrichtung in den Abgasstrom eindosiert wird, der Umsatzrate des Katalysators, und einer Austragsrate, mit der in dem Katalysator gespeichertes Reduktionsmittel aus dem Katalysator freigesetzt wird. Durch die Berücksichtigung von wenigstens einer dieser Größen, insbesondere von allen genannten Größen, kann eine genaue, vorzugsweise vollständige Darstellung der Speicherbilanz auf physikalischer Grundlage erhalten werden. Insbesondere wird die für physikalische Speicherbilanzrechnung bevorzugt die Speicherbilanz als Abhängigkeit der relativen Beladung von der wenigstens einen Größe, ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe, betrachtet. Besonders bevorzugt wird die Speicherbilanz durch folgende Gleichung beschrieben: θ ˙ ( t ) = K ( t ) ( α ( t ) η ( t ) δ ( t ) ) ,

Figure DE102018216094B3_0002
wobei θ̇ die Ableitung der relativen Beladung nach der Zeit, α(t) die Dosierrate in Abhängigkeit von der Zeit, η(t) die Umsatzrate in Abhängigkeit von der Zeit, und δ(t) die Austragsrate in Abhängigkeit von der Zeit ist. K(t) ist ein zeitabhängiger Umrechenfaktor, in den insbesondere der zeitabhängige Abgasmassenstrom, die Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des Katalysators in Abhängigkeit von der Zeit, das Katalysatorvolumen, die molare Masse des Abgases und die maximal mögliche Belegung des Katalysators mit Reduktionsmittel in Einheiten von Stoffmenge pro Volumeneinheit eingehen.According to a further development of the invention, the physical memory balance calculation includes at least one variable that is selected from a group consisting of a metering rate with which the reducing agent is metered into the exhaust gas stream via the metering device, the conversion rate of the catalyst, and a discharge rate , with which reducing agent stored in the catalyst is released from the catalyst. By taking into account at least one of these variables, in particular all of the variables mentioned, an exact, preferably complete, representation of the memory balance on a physical basis can be obtained. In particular, the memory balance, which is preferred for physical memory balance calculation, is considered as a function of the relative loading on the at least one size selected from the group mentioned above. The memory balance is particularly preferably described by the following equation: θ ˙ ( t ) = K ( t ) ( α ( t ) - η ( t ) - δ ( t ) ) .
Figure DE102018216094B3_0002
where θ̇ is the derivative of the relative load over time, α (t) the dosing rate as a function of time, η (t) the turnover rate as a function of time, and δ (t) the discharge rate is dependent on the time. K (t) is a time-dependent conversion factor that includes in particular the time-dependent exhaust gas mass flow, the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the catalytic converter as a function of time, the catalyst volume, the molar mass of the exhaust gas and the maximum possible use of reducing agent in units of the amount of substance per unit volume.

Die Dosierrate ist dabei als auf die Stickoxidmenge im Abgas bezogene Rate, insbesondere als auf den Stickoxidmassenstrom im Abgas bezogener Reduktionsmittelmassenstrom definiert: α ( t ) = m ˙ R M A m ˙ A [ N O x ] v M R ,

Figure DE102018216094B3_0003
wobei hier MA die Molmasse des Abgases, MR die Molmasse des Reduktionsmittels, insbesondere Ammoniak, [NOx]v die Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des Katalysators, ṁR der eindosierte Massenstrom des Reduktionsmittels, und ṁA der Massenstrom des Abgases (kurz: Abgasmassenstrom) ist. Dabei ist der Massenstrom des Reduktionsmittels durch eine Steuereinrichtung vorgegeben beziehungsweise eingestellt und daher bekannt, der Abgasmassenstrom kann gemessen oder anhand von Betriebsparametern des Abgassystems und/oder einer das Abgassystem aufweisenden Brennkraftmaschine berechnet werden, und die Stickoxidkonzentration stromaufwärts des Katalysators kann ebenfalls gemessen werden.The metering rate is defined as the rate based on the amount of nitrogen oxide in the exhaust gas, in particular as the mass of reducing agent based on the nitrogen oxide mass flow in the exhaust gas: α ( t ) = m ˙ R M A m ˙ A [ N O x ] v M R .
Figure DE102018216094B3_0003
being here M A the molar mass of the exhaust gas, M R the molar mass of the reducing agent, in particular ammonia, [NO x ] v the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the catalytic converter, ṁ R the metered mass flow of the reducing agent, and ṁ A the mass flow of the exhaust gas (in short: exhaust gas mass flow). The mass flow of the reducing agent is predetermined or set by a control device and is therefore known, the exhaust gas mass flow can be measured or calculated on the basis of operating parameters of the exhaust system and / or an internal combustion engine having the exhaust system, and the nitrogen oxide concentration upstream of the catalytic converter can also be measured.

Auch die Umsatzrate kann durch Messung gemäß folgender Gleichung bestimmt werden: η = 1 [ N O x ] n [ N O x ] v ,

Figure DE102018216094B3_0004
wobei hier [NOx]n die Stickoxidkonzentration im Abgas stromabwärts des Katalysators ist. Die Stickoxidkonzentrationen stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators können durch geeignete Sensoren, insbesondere Stickoxidsensoren, gemessen werden.The turnover rate can also be determined by measurement according to the following equation: η = 1 - [ N O x ] n [ N O x ] v .
Figure DE102018216094B3_0004
where [NO x ] n is the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst. The nitrogen oxide concentrations upstream and downstream of the catalyst can be measured by suitable sensors, in particular nitrogen oxide sensors.

Die Austragsrate δ(t) wird bevorzugt für zwei verschiedene Beladungsbereiche des Katalysators getrennt definiert, vorzugsweise nach folgender Gleichung δ ( t ) = { 0 für  θ l n θ l n , o p t 1 d R ( η ( t ) η m a x ) für  θ l n > θ l n , o p t ,

Figure DE102018216094B3_0005
wobei hier mit θln,opt eine (logarithmierte) Speicherbeladung bezeichnet wird, bei der die Umsatzrate η maximal ist, und die im Folgenden auch kurz als optimale Speicherbeladung bezeichnet wird, wobei die Umsatzrate η insbesondere bei höherer Speicherbeladung abnimmt. ηmax ist die entsprechende, maximale Umsatzrate, die der optimalen Speicherbeladung θln,opt zugeordnet ist. η(t) ist die momentane Umsatzrate des Katalysators, und dR ist ein Parameter, der betriebspunktabhängig und abhängig von dem Material des Katalysators gewählt wird.The discharge rate δ (t) is preferably defined separately for two different loading areas of the catalyst, preferably according to the following equation δ ( t ) = { 0 For θ l n θ l n . O p t 1 d R ( η ( t ) - η m a x ) For θ l n > θ l n . O p t .
Figure DE102018216094B3_0005
being here with θ ln, opt a (logarithmic) memory load is called, in which the turnover rate η is maximum, and which is also briefly referred to below as the optimal storage load, the conversion rate η decreasing, in particular, with a higher storage load. η max is the corresponding, maximum turnover rate, that of the optimal memory loading θ ln, opt assigned. η (t) is the current conversion rate of the catalyst, and d R is a parameter that is selected depending on the operating point and the material of the catalyst.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine momentane relative Beladung - vorzugsweise als Ist-Beladungsgröße - anhand des phänomenologischen Modells mittels eines Schätzverfahrens bestimmt wird. Dies erlaubt eine schnelle und wenig aufwändige Bestimmung der momentanen relativen Beladung im Betrieb des Katalysators. Als Schätzverfahren wird vorzugsweise ein Kalman-Filter, besonders bevorzugt ein erweiterter Kalman-Filter (Extended Kalman Filter - EKF) verwendet. Besonders bevorzugt wird die momentane relative Beladung anhand des phänomenologischen Modells und der physikalischen Speicherbilanz bestimmt.According to a further development of the invention, it is provided that an instantaneous relative load - preferably as an actual load quantity - is determined using the phenomenological model by means of an estimation method. This allows the current relative loading during operation of the catalytic converter to be determined quickly and with little effort. A Kalman filter is preferably used as the estimation method, particularly preferably an extended Kalman filter (Extended Kalman Filter - EKF). The instantaneous relative loading is particularly preferably determined on the basis of the phenomenological model and the physical memory balance.

Insbesondere wird dem Schätzverfahren bevorzugt ein Gleichungssystem zugrunde gelegt, welches als Ausgangsgleichung das phänomenologische Modell gemäß Gleichung (1) und als Zustandsgleichung folgende Gleichung umfasst: θ ˙ l n ( t ) = exp { θ l n ( t ) } K ( t ) ( α ( t ) ( p 0 + p 1 θ l n ( t ) + p 2 ( θ l n ( t ) ) 2 + p 3 ( θ l n ( t ) ) 3 ) δ ( t ) ) ,

Figure DE102018216094B3_0006
wobei Gleichung (6) erhalten wird, indem die Logarithmusfunktion der relativen Speicherbeladung gemäß der Kettenregel abgeleitet wird - wobei exp(-θln(t)) schlicht dem Kehrwert der relativen Beladung entspricht - wobei für die zeitliche Ableitung der relativen Beladung die physikalische Speicherbilanz gemäß Gleichung (2) eingesetzt wird, wobei dann schließlich in diese physikalische Speicherbilanz für die Umsatzrate η(t) das phänomenologische Modell gemäß Gleichung (1) eingesetzt wird.In particular, the estimation method is preferably based on a system of equations which comprises the phenomenological model according to equation (1) as the initial equation and the following equation as the equation of state: θ ˙ l n ( t ) = exp { - θ l n ( t ) } K ( t ) ( α ( t ) - ( p 0 + p 1 θ l n ( t ) + p 2 ( θ l n ( t ) ) 2 + p 3 ( θ l n ( t ) ) 3 ) - δ ( t ) ) .
Figure DE102018216094B3_0006
where equation (6) is obtained by deriving the logarithm function of the relative storage load according to the chain rule - where exp (-θ ln (t)) simply corresponds to the reciprocal of the relative loading - and for the time derivative of the relative loading the physical storage balance according to Equation (2) is used, and then finally into this physical memory balance for the turnover rate η (t) the phenomenological model according to equation (1) is used.

Das Schätzverfahren kann dann insbesondere anhand der bekannten Dosierrate α(t) und der gemessenen Umsatzrate η(t) durchgeführt werden.The estimation method can then be based in particular on the known metering rate α (t) and the measured turnover rate η (t) be performed.

Vorzugsweise werden verschiedene Schätzverfahren, insbesondere Kalman-Filter, angewendet, abhängig davon, ob die momentane relative Beladung kleiner oder größer ist als die optimale Speicherbeladung θln,opt , bei der die maximale Umsatzrate ηmax des Systems erreicht wird. Dies berücksichtigt in vorteilhafter Weise, dass die Umsatzrate als Funktion der relativen Beladung definitionsgemäß im Bereich der optimalen Speicherbeladung maximal ist, sodass die entsprechende Umsatzratenkurve lediglich bereichsweise bijektiv ist, nämlich einerseits in dem Bereich kleinerer relativer Beladungen als der optimalen Speicherbeladung, und andererseits in dem Bereich größerer relativer Beladungen als es der optimalen Speicherbeladung entspricht. Um diese Mehrdeutigkeit auszugleichen, wird daher in den verschiedenen Bereichen mit verschiedenen Schätzverfahren gearbeitet, oder es werden zumindest verschiedene Startwerte für die relative Beladung verwendet, die jeweils - je nach Bereich - kleiner oder größer sind als die optimale Speicherbeladung θln,opt . Es können auch versuchsweise beide Verfahren zur Anwendung kommen, wobei dann geprüft werden kann, welcher aus dem Schätzverfahren resultierende Wert für die Sollbeladungsgröße, in diesem Fall vorzugsweise für die Umsatzrate, besser mit einem aktuellen Messwert übereinstimmt.Different estimation methods, in particular Kalman filters, are preferably used, depending on whether the current relative load is smaller or larger than the optimal memory load θ ln, opt at which the maximum sales rate η max of the system is achieved. This takes into account in an advantageous manner that the conversion rate as a function of the relative loading is by definition maximum in the area of the optimal storage loading, so that the corresponding conversion rate curve is only bijective in some areas, namely on the one hand in the area of smaller relative loads than the optimal storage loading, and on the other hand in the area Larger relative loads than it corresponds to the optimal storage load. In order to compensate for this ambiguity, different estimation methods are used in the different areas, or at least different starting values are used for the relative loading, each of which - depending on the area - is smaller or larger than the optimal memory loading θ ln, opt , Both methods can also be used on a trial basis, in which case it can be checked which value from the estimation method for the target load size, in this case preferably for the turnover rate, better matches a current measured value.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dosiereinrichtung als Stellglied einer Regelung angesteuert wird, wobei durch diese Regelung die Umsatzrate des Katalysators oder eine Schadstoffkonzentration, insbesondere eine Stickoxidkonzentration, im Abgas stromabwärts des Katalysators als Regelgröße eingeregelt wird. Die Sollbeladungsgröße wird dabei vorzugsweise als Führungsgröße verwendet. Besonders bevorzugt wird als Sollbeladungsgröße die Soll-Umsatzrate des Katalysators verwendet. Alternativ ist es möglich, dass als Führungsgröße und Sollbeladungsgröße eine Soll-Stickoxidkonzentration stromabwärts des Katalysators verwendet wird. Es ist aber auch möglich, dass die relative Beladung selbst als Sollbeladungsgröße, Regelgröße und Führungsgröße verwendet wird.According to a development of the invention, it is provided that the metering device is controlled as an actuator of a control system, with this control regulating the conversion rate of the catalyst or a pollutant concentration, in particular a nitrogen oxide concentration, in the exhaust gas downstream of the catalyst as a control variable. The target load size is preferably used as a reference value. The target conversion rate of the catalyst is particularly preferably used as the target loading variable. Alternatively, it is possible that a target nitrogen oxide concentration downstream of the catalytic converter is used as the reference variable and target load variable. However, it is also possible for the relative loading itself to be used as the target loading variable, controlled variable and reference variable.

Die Soll-Umsatzrate als Sollbeladungsgröße und damit Führungsgröße wird vorzugsweise aus einem betriebspunktabhängigen Emissionszielwert für die Soll-Stickoxidkonzentration stromabwärts des Katalysators, insbesondere abhängig von einer momentanen Stickoxid-Rohkonzentration stromaufwärts des Katalysators und vorzugsweise einer momentanen Leistung einer das Abgasnachbehandlungssystem aufweisenden Brennkraftmaschine und/oder einem momentanen Abgasmassenstrom berechnet. Die relative Sollbeladung als Führungsgröße kann dabei durch Rückrechnung - insbesondere mittels der cardanischen Formeln - aus der so bestimmten Soll-Umsatzrate ermittelt werden.The target conversion rate as the target load variable and thus the reference variable is preferably determined from an operating point-dependent emission target value for the target nitrogen oxide concentration downstream of the catalyst, in particular depending on an instantaneous raw nitrogen oxide concentration upstream of the catalyst and preferably an instantaneous output of an internal combustion engine having the exhaust gas aftertreatment system and / or an instantaneous one Exhaust mass flow calculated. The relative target load As a guide, it can be determined from the target turnover rate determined in this way by back calculation - in particular using the Cardanic formulas.

Die Soll-Stickoxidkonzentration kann entweder direkt aus dem Emissionszielwert oder durch nochmalige Rückrechnung aus der relativen Sollbeladung anhand des phänomenologischen Modells über die Soll-Umsatzrate bestimmt werden.The target nitrogen oxide concentration can be determined either directly from the emission target value or by recalculation from the relative target load using the phenomenological model of the target conversion rate.

Die Regelung erfolgt bevorzugt durch einen Regler auf der Grundlage der physikalischen Speicherbilanz, vorzugsweise auf der Grundlage der physikalischen Speicherbilanz und des phänomenologischen Modells. Bei dem Regler kann es sich in bevorzugter Weise um einen PI-Regler (Proportional-Integral-Regler) handeln.The regulation is preferably carried out by a controller based on the physical memory balance, preferably on the basis of the physical memory balance and the phenomenological model. The controller can preferably be a PI controller (proportional-integral controller).

Alternativ oder zusätzlich wird die Dosiereinrichtung bevorzugt durch eine Vorsteuerung angesteuert, wobei in die Vorsteuerung eine relative Sollbeladung des Katalysators und eine momentane relative Beladung des Katalysators eingehen. Die relative Sollbeladung wird dabei bevorzugt aus dem phänomenologischen Modell bestimmt, insbesondere auf die gleiche Weise, wie dies zuvor in Zusammenhang mit der Regelung beschrieben wurde. Die momentane relative Beladung des Katalysators wird bevorzugt aus dem zuvor beschriebenen Schätzverfahren erhalten. Die mittels der Vorsteuerung einzustellende Dosierrate wird bevorzugt auf der Grundlage der physikalischen Speicherbilanz ermittelt. In besonders bevorzugter Weise wird zur Vereinfachung des Verfahrens hierfür eine reduzierte Speicherbilanz verwendet, wobei angenommen wird, dass die Austragsrate und vorzugsweise ebenfalls die Umsatzrate konstant sind.As an alternative or in addition, the metering device is preferably controlled by a pilot control, a relative target loading of the catalytic converter and an instantaneous relative loading of the catalytic converter being included in the pilot control. The relative target loading is preferably determined from the phenomenological model, in particular in the same way as was previously described in connection with the control. The instantaneous relative loading of the catalyst is preferably obtained from the estimation method described above. The metering rate to be set by means of the pilot control is preferably determined on the basis of the physical memory balance. In a particularly preferred manner, a reduced storage balance is used to simplify the method, it being assumed that the discharge rate and preferably also the conversion rate are constant.

Vorzugsweise wird die Dosiereinrichtung sowohl als Stellglied der zuvor beschriebenen Regelung als auch durch die zuvor beschriebene Vorsteuerung angesteuert. Dabei werden eine Ausgangsgröße des Reglers und eine Ausgangsgröße der Vorsteuerung bevorzugt miteinander verknüpft, insbesondere miteinander verrechnet, vorzugsweise addiert, wobei die Dosiereinrichtung anhand des Ergebnisses dieser Operation angesteuert wird.The metering device is preferably controlled both as an actuator of the control described above and by the pilot control described above. In this case, an output variable of the controller and an output variable of the precontrol are preferably linked to one another, in particular offset, preferably added, the metering device being controlled on the basis of the result of this operation.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels des Schätzverfahrens wenigstens ein Modellparameter des phänomenologischen Modells bestimmt wird. Das Schätzverfahren erlaubt es dabei auf einfache und ökonomische Weise, die Modellparameter, insbesondere p0 , p1 , p2 und p3 , zu schätzen. Insbesondere ist es möglich, dass alle Modellparameter geschätzt werden. Es ist aber auch möglich, dass nur ein Teil der Modellparameter geschätzt wird, während ein anderer Teil der Modellparameter auf andere Weise erhalten wird oder konstant festgelegt ist.According to a development of the invention, it is provided that at least one model parameter of the phenomenological model is determined by means of the estimation method. The estimation process allows the model parameters, in particular, in a simple and economical manner p 0 . p 1 . p 2 and p 3 , appreciate. In particular, it is possible for all model parameters to be estimated. However, it is also possible for only a part of the model parameters to be estimated, while another part of the model parameters is obtained in another way or is fixed constantly.

Alternativ ist es auch möglich, dass alle Modellparameter konstant festgelegt sind.Alternatively, it is also possible for all model parameters to be fixed constantly.

Die Modellparameter sind insbesondere abhängig von einem aktuellen Betriebspunkt und/oder einem Alterungszustand des Abgasnachbehandlungssystems.The model parameters are in particular dependent on a current operating point and / or an aging state of the exhaust gas aftertreatment system.

Werden die Modellparameter aus dem Schätzverfahren erhalten, wird dies bevorzugt anhand einer kombinierten Zustands- und Parameterschätzung durchgeführt. Dabei muss die Zustandsschätzung, das heißt die Schätzung der momentanen relativen Beladung, auf einer anderen Zeitskala erfolgen als die Parameterschätzung. Insbesondere erfolgt die Zustandsschätzung mit der Dynamik der Beladungsbilanz, wobei die Modellparameter mit der Dynamik des thermischen Verhaltens des Abgasnachbehandlungssystems geschätzt werden.If the model parameters are obtained from the estimation process, this is preferably carried out using a combined state and parameter estimation. The state estimate, i.e. the estimate of the current relative load, must be carried out on a different time scale than the parameter estimate. In particular, the state is estimated using the dynamics of the load balance, the model parameters being estimated using the dynamics of the thermal behavior of the exhaust gas aftertreatment system.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die momentane relative Beladung mittels eines Kalman-Filters geschätzt.According to a preferred embodiment of the method, the current relative loading is estimated using a Kalman filter.

Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt der wenigstens eine Modellparameter mittels der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt. Dies ist in zugleich einfacher und genauer Weise möglich, da das phänomenologische Modell gemäß Gleichung (1) in den Modellparametern p0 , p1 , p2 , p3 , linear ist. Es kann also insbesondere ein lineare Methode der kleinsten Quadrate zur Anwendung kommen. Vorzugsweise werden im Rahmen des Verfahrens initial, insbesondere für eine erste Zustandsschätzung, Werte für die Modellparameter genommen, die aus einer Simulation des Abgasnachbehandlungssystems oder aus Prüfstandsversuchen stammen. Diese sind vorzugsweise fest hinterlegt. Die aus der Zustandsschätzung resultierende momentane relative Beladung wird im Folgenden in Zusammenhang mit der gemessenen momentanen Umsatzrate betrachtet, insbesondere werden zusammengehörige Punkte der momentanen gemessenen Umsatzrate und der geschätzten momentanen relativen Beladung einander zugeordnet, sodass Wertepaare aus der momentanen Umsatzrate und der momentanen relativen Beladung zur Verfügung stehen. An diese Wertepaare wird nun wiederum das phänomenologische Modell gemäß Gleichung (1) mit der Methode der kleinsten Quadrate angepasst. Damit dies mit gutem Ergebnis funktioniert, sollte das Abgasnachbehandlungssystem eine geeignete Anregung aufweisen, das heißt es sollten hinreichend verteilte Punkte in beiden Größen, also sowohl für die Umsatzrate als auch für die momentane relative Beladung zur Verfügung stehen. Zugleich verbessert sich das Verfahren, wenn die jeweiligen Wertepaare jeweils in stationären Betriebszuständen des Abgasnachbehandlungssystems gemessen sind.Alternatively or additionally, the at least one model parameter is preferably determined using the least squares method. This is possible in a simple and precise manner at the same time, since the phenomenological model according to equation (1) in the model parameters p 0 . p 1 . p 2 . p 3 , is linear. In particular, a linear least squares method can be used. In the course of the method, values for the model parameters, which originate from a simulation of the exhaust gas aftertreatment system or from test bench tests, are preferably initially taken, in particular for a first state estimation. These are preferably stored permanently. The instantaneous relative loading resulting from the state estimation is considered below in connection with the measured instantaneous turnover rate; in particular, related points of the instantaneously measured turnover rate and the estimated instantaneous relative loading are assigned to one another, so that pairs of values from the instantaneous Sales rate and the current relative loading are available. The phenomenological model according to equation (1) is then adapted to these pairs of values using the least squares method. In order for this to work with good results, the exhaust gas aftertreatment system should have a suitable excitation, i.e. there should be sufficiently distributed points in both sizes, i.e. both for the turnover rate and for the current relative loading. At the same time, the method improves if the respective pairs of values are measured in stationary operating states of the exhaust gas aftertreatment system.

Um die Zuverlässigkeit der Methode der kleinsten Quadrate weiter zu verbessern, werden bevorzugt mindestens zwei Punkte, das heißt mindestens zwei Wertepaare, fest vorgegeben, die in die Anpassung des phänomenologischen Modells einbezogen werden. Dabei handelt es sich bevorzugt um ein erstes Wertepaar bei minimaler Umsatzrate und minimaler relativer Beladung, wobei insbesondere beide Werte ad hoc zu Null gewählt werden können. Als ein zweites festes Wertepaar wird bevorzugt ein Wertepaar an der Schlupfgrenze gewählt, also dort, wo erstmals Reduktionsmittel aus dem Katalysator freigesetzt wird. Dieses Wertepaar kann insbesondere in Prüfstandsversuchen bestimmt werden, wobei insbesondere die Schlupf-Umsatzrate und die Schlupf-Beladung dort festgelegt werden, wo mittels einer geeigneten Sensorik erstmals eine vorbestimmte Reduktionsmittel-Konzentration im Abgas stromaufwärts des Katalysators erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich zu diesem zweiten Wertepaar kann auch ein Wertepaar mit einbezogen werden, welches oberhalb der Schlupfgrenze liegt, wobei dieses Wertepaar beispielsweise willkürlich aus einer Simulation des Abgasnachbehandlungssystems festgelegt werden kann.In order to further improve the reliability of the least squares method, at least two points, that is to say at least two pairs of values, are preferably predetermined and are included in the adaptation of the phenomenological model. This is preferably a first pair of values with a minimal turnover rate and minimal relative loading, it being possible in particular for both values to be chosen ad hoc to zero. A pair of values at the slip limit is preferably chosen as a second fixed pair of values, that is to say where reducing agent is released from the catalyst for the first time. This pair of values can be determined, in particular, in test bench tests, in particular the slip conversion rate and the slip loading being determined where a predetermined reducing agent concentration in the exhaust gas upstream of the catalytic converter is detected for the first time by means of suitable sensors. As an alternative or in addition to this second pair of values, a pair of values which is above the slip limit can also be included, this pair of values being able to be arbitrarily determined, for example, from a simulation of the exhaust gas aftertreatment system.

Die mindestens zwei festgelegten Wertepaare bilden insbesondere Begrenzungen für die Methode der kleinsten Quadrate. Auf der Grundlage der Zustandsschätzung und/oder mittels der anhand der Methode der kleinsten Quadrate bestimmten Modellparameter wird dann vorzugsweise dasjenige Wertepaar aus der Umsatzrate und der relativen Beladung bestimmt, bei welchem die Umsatzrate maximal ist. Da es sich hierbei um das Extremum des phänomenologischen Modells gemäß Gleichung (1) handelt, gilt hierfür die zusätzliche Bedingung, dass die Ableitung des phänomenologischen Modells gleich Null ist. Das so betimmte Wertepaar aus maximaler Umsatzrate und zugehöriger relativer Beladung - nämlich der optimalen Speicherbeladung, siehe oben - kann dann im Rahmen der Regelung des Abgasnachbehandlungssystems verwendet werden, insbesondere um zu entscheiden, ob die momentane relative Beladung größer oder kleiner ist als die der maximalen Umsatzrate zugeordnete optimale Speicherbeladung.The at least two defined pairs of values in particular form limitations for the least squares method. On the basis of the state estimate and / or by means of the model parameters determined on the basis of the least squares method, the pair of values from which the turnover rate and the relative loading are at which the turnover rate is maximum is then preferably determined. Since this is the extremum of the phenomenological model according to equation (1), the additional condition applies that the derivation of the phenomenological model is zero. The pair of values determined in this way from the maximum conversion rate and the associated relative loading - namely the optimal storage loading, see above - can then be used in the context of the regulation of the exhaust gas aftertreatment system, in particular to decide whether the current relative loading is greater or less than that of the maximum conversion rate assigned optimal memory loading.

Die festgelegten Wertepaare sind ebenfalls betriebspunktabhängig, insbesondere abhängig von einem momentanen Abgasmassenstrom und einer momentanen Temperatur des Katalysators. Sie werden vorzugsweise betriebspunktabhängig hinterlegt und während der Lebensdauer des Abgasnachbehandlungssystems nicht verändert.The defined value pairs are also dependent on the operating point, in particular dependent on an instantaneous exhaust gas mass flow and an instantaneous temperature of the catalytic converter. They are preferably stored depending on the operating point and are not changed during the lifetime of the exhaust gas aftertreatment system.

Lediglich bezüglich der Schlupfgrenze, das heißt dem Wert der relativen Beladung, ab welchem ein Austrag von Reduktionsmittel aus dem Katalysator erfolgt, kann alternativ zu einer Festlegung auch eine Anpassung im Betrieb gemäß einer vorbestimmten Regel erfolgen, wobei sich die Schlupf-Beladung beispielsweise durch einen festen Faktor größer 1 multipliziert mit der optimalen Speicherbeladung ergibt, die der maximalen Umsatzrate zugeordnet ist, wobei der Faktor beispielsweise 110 % betragen kann.Only with regard to the slip limit, that is to say the value of the relative load, from which the reducing agent is discharged from the catalytic converter, can an alternative to an adjustment be made during operation in accordance with a predetermined rule, the slip load being determined, for example, by a fixed one Factor greater than 1 multiplied by the optimal memory load, which is assigned to the maximum conversion rate, the factor being 110%, for example.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Modellparameter betriebspunktabhängig bestimmt und gespeichert wird. Wie bereits ausgeführt, wird der wenigstens eine Modellparameter bevorzugt in Abhängigkeit von einer Temperatur des Katalysators, einem Abgasmassenstrom, und/oder einer Stickoxid-Rohkonzentration im Abgas stromaufwärts des Katalysators bestimmt und in Abhängigkeit von wenigstens einer dieser Größen, insbesondere von allen diesen Größen, gespeichert, vorzugsweise in einem Kennfeld hinterlegt. Zur Verwendung des phänomenologischen Modells gemäß Gleichung (1) werden dann die entsprechenden Modellparameter betriebspunktabhängig ausgelesen.According to a development of the invention, it is provided that the at least one model parameter is determined and stored depending on the operating point. As already stated, the at least one model parameter is preferably determined as a function of a temperature of the catalytic converter, an exhaust gas mass flow and / or a raw nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the catalytic converter and is stored as a function of at least one of these parameters, in particular of all of these parameters , preferably stored in a map. To use the phenomenological model according to equation (1), the corresponding model parameters are then read out depending on the operating point.

Bei der Zustandsschätzung beziehungsweise bei der kombinierten Zustands- und Parameterschätzung können physikalisch sinnvolle Begrenzungen des Zustands oder der Parameter mitberücksichtigt werden. Die relative Beladung des Katalysators kann beispielsweise so definiert werden, dass sie Werte zwischen 0 und 1 annimmt. Wenn diese Begrenzung im Schätzverfahren berücksichtigt wird, kann eine bessere Qualität der Schätzung des Zustands erreicht werden, und/oder es kann verhindert werden, dass unplausible Werte als Ergebnis der Schätzung angegeben werden. Sinnvolle Begrenzungen der Modellparameter, beispielsweise auf bestimmte Vorzeichenbereiche, können berücksichtigt werden. Damit werden die Freiheitsgrade des Schätzverfahrens auf physikalisch sinnvolle Wertebereiche eingeschränkt. Es wird verhindert, dass eine schlechte oder ungenaue Schätzung resultiert.When estimating the state or in the combined state and parameter estimation, physically meaningful limitations of the state or the parameters can also be taken into account. The relative loading of the catalyst can be defined, for example, so that it takes on values between 0 and 1. If this limitation is taken into account in the estimation process, a better quality of the estimation of the condition can be achieved and / or implausible values can be prevented from being given as the result of the estimation. Sensible limitations of the model parameters, for example to certain sign areas, can be taken into account. This limits the degrees of freedom of the estimation method to physically meaningful value ranges. A bad or inaccurate estimate is prevented from resulting.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die relative Sollbeladung betriebspunktabhängig, das heißt insbesondere abhängig von einem Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine, mit der das Abgasnachbehandlungssystem betrieben wird, insbesondere abhängig von einer Drehzahl und einem Drehmoment der Brennkraftmaschine, anhand des phänomenologischen Modells aus einer Soll-Umsatzrate bestimmt wird. Es wird also in vorteilhafter Weise zunächst betriebspunktabhängig - insbesondere auf der Grundlage eines Emissionszielwerts - die Soll-Umsatzrate bestimmt, wobei aus der Soll-Umsatzrate anhand des phänomenologischen Modells, insbesondere mittels der sogenannten cardanischen Formeln, welche die algebraische Auflösung des Modells erlauben, auf die relative Sollbeladung zurückgerechnet wird. According to a development of the invention, it is provided that the relative target loading is dependent on the operating point, that is to say in particular depending on an operating point of an internal combustion engine with which the exhaust gas aftertreatment system is operated, in particular depending on a speed and a torque of the internal combustion engine, based on the phenomenological model from a target Sales rate is determined. In an advantageous manner, the target conversion rate is initially determined as a function of the operating point, in particular on the basis of an emission target value, with the target conversion rate being based on the phenomenological model, in particular by means of the so-called Cardanic formulas, which allow the algebraic resolution of the model relative target load is calculated back.

Vorzugsweise wird der Emissionszielwert für die emittierte Stickoxidmenge, insbesondere in Einheiten von Masse pro Energie, beispielsweise Gramm pro Kilowattstunde, anhand des momentanen Betriebspunkts der Brennkraftmaschine aus einem Kennfeld ausgelesen, wobei der Emissionszielwert auf der Grundlage der momentanen Leistung der Brennkraftmaschine, des momentanen Abgasmassenstroms, und der momentanen Stickoxid-Rohkonzentration stromaufwärts des Katalysators in die Soll-Umsatzrate umgerechnet wird.The emission target value for the amount of nitrogen oxide emitted, in particular in units of mass per energy, for example grams per kilowatt hour, is preferably read from a characteristic diagram on the basis of the current operating point of the internal combustion engine, the emission target value based on the current output of the internal combustion engine, the current exhaust gas mass flow, and the current raw nitrogen oxide concentration upstream of the catalytic converter is converted into the target conversion rate.

Vorzugsweise wird mittels des phänomenologischen Modells eine stationäre relative Beladung berechnet, wobei aus der stationären relativen Beladung die relative Sollbeladung als begrenzte relative Sollbeladung durch Begrenzung anhand eines dynamischen Temperaturmodells erhalten wird. Diese Begrenzung der relativen Sollbeladung dient insbesondere der Vermeidung von Reduktionsmittelschlupf. Insofern hat sich gezeigt, dass das Speicherverhalten des Katalysators stark temperaturabhängig ist. Mittels des dynamischen Temperaturmodells wird bevorzugt eine zeitliche Vorausrechnung für die erwartete Temperatur des Katalysators oder in der Umgebung des Katalysators durchgeführt. Es wird dann eine momentane Schlupfgrenze für den momentanen Betriebszustand insbesondere anhand der momentanen Temperatur in der Umgebung des Katalysators bestimmt, sowie eine erwartete Schlupfgrenze für die zeitlich vorausberechnete Temperatur, die gemäß der prädizierten Temperaturentwicklung zu einem festgelegten Zeitpunkt in der Zukunft zu erwarten ist. Es wird dann - um Reduktionsmittelemissionen sicher zu vermeiden - aus der momentanen Schlupfgrenze und der erwarteten Schlupfgrenze das Minimum als minimale Schlupfgrenze ausgewählt und zur Begrenzung der relativen Sollbeladung verwendet. Dies bedeutet insbesondere, dass die relative Sollbeladung solange gleich der stationären relativen Beladung ist, solange die stationäre relative Beladung kleiner ist als die minimale Schlupfgrenze, wobei die relative Sollbeladung auf die minimale Schlupfgrenze begrenzt wird, wenn die stationäre relative Beladung größer wird als die minimale Schlupfgrenze.A stationary relative loading is preferably calculated using the phenomenological model, the relative target loading being obtained from the stationary relative loading as a limited relative target loading by limitation using a dynamic temperature model. This limitation of the relative target loading serves in particular to avoid slippage of reducing agents. In this respect, it has been shown that the storage behavior of the catalytic converter is strongly temperature-dependent. The dynamic temperature model is preferably used to carry out a time calculation for the expected temperature of the catalytic converter or in the vicinity of the catalytic converter. A current slip limit for the current operating state is then determined, in particular on the basis of the current temperature in the vicinity of the catalytic converter, and an expected slip limit for the temperature calculated in advance, which is to be expected in the future according to the predicted temperature development at a specified point in time. In order to safely avoid reducing agent emissions, the minimum as the minimum slip limit is selected from the current slip limit and the expected slip limit and used to limit the relative target load. This means in particular that the relative target load is equal to the stationary relative load as long as the stationary relative load is smaller than the minimum slip limit, the relative target load being limited to the minimum slip limit if the stationary relative load becomes larger than the minimum slip limit ,

Vorzugsweise wird anhand des phänomenologischen Modells aus der - insbesondere begrenzten - relativen Sollbeladung eine begrenzte Soll-Umsatzrate und/oder eine begrenzte Soll-Schadstoffkonzentration im Abgas berechnet. Dies kann wiederum auf der Grundlage von Gleichung (1) erfolgen. Die begrenzte Soll-Umsatzrate und/oder die begrenzte Soll-Schadstoffkonzentration wird/werden als Führungsgröße(n) für den Regler verwendet, durch den die Dosiereinrichtung als Stellglied angesteuert wird.Preferably, based on the phenomenological model, a limited target conversion rate and / or a limited target pollutant concentration in the exhaust gas is calculated from the — in particular limited — relative target loading. Again, this can be done based on equation (1). The limited target conversion rate and / or the limited target pollutant concentration is / are used as a reference variable (s) for the controller by which the metering device is controlled as an actuator.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand eines Vergleichs einer Modellrechnung der relativen Beladung und/oder der Speicherbilanz mit einer Schätzung der relativen Beladung und/oder der Speicherbilanz ein Dosierfehler für die Dosiereinrichtung ermittelt wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass die Speicherbilanz - unter Einbeziehung des phänomenologischen Modells für die Umsatzrate - zum einen algebraisch berechnet und zum anderen mittels des Schätzverfahrens aus den (fehlerbehafteten) Messwerten des realen Systems bestimmt werden kann. Setzt man den algebraisch erhaltenen Idealwert mit dem aus dem Schätzverfahren erhaltenen Realwert in Beziehung, kann auf eine Abweichung zurückgeschlossen werden, die für einen Fehler steht, der der Dosiereinrichtung und/oder der verwendeten Messsensorik, insbesondere den Stickoxid-Sensoren, zugeordnet werden kann. Geht man davon aus, dass die Stickoxid-Sensoren fehlerfrei oder höchstens mit einem bekannten Fehler funktionieren, kann hieraus wiederum auf den Dosierfehler der Dosiereinrichtung, insbesondere einem Injektorfehler rückgeschlossen werden.According to a further development of the invention, it is provided that a dosing error for the dosing device is determined on the basis of a comparison of a model calculation of the relative loading and / or the storage balance with an estimate of the relative loading and / or the storage balance. This is based on the idea that the storage balance - taking into account the phenomenological model for the turnover rate - can be calculated algebraically on the one hand and on the other hand determined using the estimation method from the (faulty) measured values of the real system. If the algebraically obtained ideal value is related to the real value obtained from the estimation method, it can be concluded that there is a deviation that represents an error that can be assigned to the metering device and / or the measurement sensor system used, in particular the nitrogen oxide sensors. If it is assumed that the nitrogen oxide sensors function without errors or at most with one known error, this can in turn be used to infer the metering error of the metering device, in particular an injector error.

Vorteilhaft an dem hier vorgeschlagenen Verfahren ist insbesondere die grundsätzliche Berücksichtigung des physikalischen Systemverhaltens in Form der Speicherbilanz (Gleichung (2)) und die Berücksichtigung der Verknüpfung von relativer Beladung und zugehöriger Umsatzrate des Katalysators (Gleichung (1)). Durch die Kenntnis des Speicherzustands und des Modellzusammenhangs zwischen relativer Beladung und Umsatzrate kann im Rahmen einer Regelung des Abgasnachbehandlungssystems eine gezielte Beeinflussung der relativen Beladung des Katalysators durchgeführt werden. Damit ist es möglich, besonders schnell einen gewünschten Zielwert der Emissionen stromabwärts des Katalysators zu erreichen, ohne unerwünschte sekundäre Emissionen, insbesondere Reduktionsmittelemissionen, zu erzeugen.An advantage of the method proposed here is in particular the fundamental consideration of the physical system behavior in the form of the memory balance (equation (2)) and the consideration of the combination of relative loading and associated rate of conversion of the catalyst (equation (1)). By knowing the storage status and the model relationship between the relative loading and the conversion rate, the relative loading of the catalytic converter can be influenced in a targeted manner as part of a regulation of the exhaust gas aftertreatment system. It is thus possible to achieve a desired target value of the emissions downstream of the catalytic converter particularly quickly without generating undesirable secondary emissions, in particular reducing agent emissions.

Man erhält im Ergebnis eine physikalisch korrekte Beschreibung des Systems über die Speicherbilanz und das phänomenologische Modell. Die Schätzung des aktuellen Beladungszustands des Katalysators ist im Gegensatz zu einer ungenauen parallel laufenden Modellrechnung über das Schätzverfahren korrigiert. Über die Ermittlung der Modellparameter kann sich das phänomenologische Modell an das aktuelle Systemverhalten anpassen, ohne dass komplexe Zusammenhänge, wie beispielsweise Alterungsvorgänge, detailliert abgebildet werden müssten. Es ist eine besonders schnelle Emissionsregelung möglich, die transiente Vorgänge des Systems besonders gut ausgleichen kann und zugleich sekundäre Emissionen minimiert. The result is a physically correct description of the system via the memory balance and the phenomenological model. In contrast to an inaccurate parallel model calculation, the estimation of the current loading state of the catalyst is corrected using the estimation method. By determining the model parameters, the phenomenological model can adapt to the current system behavior without complex relationships, such as aging processes, having to be depicted in detail. A particularly fast emission control is possible, which can compensate transient processes of the system particularly well and at the same time minimizes secondary emissions.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum sowie ein Abgasnachbehandlungssystem zur Nachbehandlung von Abgas aus dem wenigstens einen Brennraum aufweist. Die Brennkraftmaschine weist eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist zum Regeln des Abgasnachbehandlungssystems gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einem Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.Finally, the object is also achieved by creating an internal combustion engine which has at least one combustion chamber and an exhaust gas aftertreatment system for aftertreatment of exhaust gas from the at least one combustion chamber. The internal combustion engine has a control device that is set up to regulate the exhaust gas aftertreatment system according to the method according to the invention or a method according to one of the previously described embodiments. The advantages that have already been explained in connection with the method are realized in connection with the internal combustion engine.

Das Abgasnachbehandlungssystem der Brennkraftmaschine weist insbesondere eine Dosiereinrichtung zur Zumessung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom stromaufwärts eines Katalysators des Abgasnachbehandlungssystems auf, sowie den Katalysator, der vorzugsweise als Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden, insbesondere zur selektiven Reduktion von Stickoxiden, insbesondere als SCR-Katalysator, ausgebildet ist.The exhaust gas aftertreatment system of the internal combustion engine has, in particular, a metering device for metering a reducing agent into an exhaust gas stream upstream of a catalytic converter of the exhaust gas aftertreatment system, as well as the catalyst, which is preferably designed as a catalyst for reducing nitrogen oxides, in particular for selective reduction of nitrogen oxides, in particular as an SCR catalyst ,

Es ist möglich, dass das Abgasnachbehandlungssystem stromabwärts des Katalysators einen Sperrkatalysator aufweist, der eingerichtet ist, um aus dem Katalysator ausgetragenes Reduktionsmittel zu oxidieren. Das beschriebene phänomenologische Modell beschreibt insbesondere das Gesamtverhalten der Kombination aus SCR-Katalysator und Sperrkatalysator.It is possible for the exhaust gas aftertreatment system to have a blocking catalytic converter downstream of the catalytic converter, which is configured to oxidize reducing agent discharged from the catalytic converter. The phenomenological model described describes in particular the overall behavior of the combination of SCR catalytic converter and blocking catalytic converter.

Vorzugsweise weist das Abgasnachbehandlungssystem mindestens einen Temperatursensor auf, insbesondere einen ersten Temperatursensor stromaufwärts des Katalysators und einen zweiten Temperatursensor stromabwärts des Katalysators.The exhaust gas aftertreatment system preferably has at least one temperature sensor, in particular a first temperature sensor upstream of the catalytic converter and a second temperature sensor downstream of the catalytic converter.

Vorzugsweise weist das Abgasnachbehandlungssystem zumindest einen Stickoxidsensor auf, vorzugsweise einen ersten Stickoxidsensor stromaufwärts des Katalysators und einen zweiten Stickoxidsensor stromabwärts des Katalysators. Der erste Stickoxidsensor ist vorzugsweise stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Dabei weisen typische Stickoxidsensoren eine Querempfindlichkeit z.B. für NH3-Emissionen auf. Dieses Verhalten kann bevorzugt ebenfalls mit dem gewählten phänomenologischen Modell abgebildet werden.The exhaust gas aftertreatment system preferably has at least one nitrogen oxide sensor, preferably a first nitrogen oxide sensor upstream of the catalytic converter and a second nitrogen oxide sensor downstream of the catalytic converter. The first nitrogen oxide sensor is preferably arranged upstream of the metering device. Typical nitrogen oxide sensors have a cross sensitivity, for example for NH 3 emissions. This behavior can preferably also be mapped with the chosen phenomenological model.

Die Steuereinrichtung ist mit der Dosiereinrichtung zu deren Ansteuerung wirkverbunden. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt außerdem mit dem mindestens einen Temperatursensor und/oder mit dem mindestens einen Stickoxidsensor wirkverbunden, um Messwerte dieser Sensoren zu erhalten.The control device is operatively connected to the metering device for controlling it. The control device is preferably also operatively connected to the at least one temperature sensor and / or to the at least one nitrogen oxide sensor in order to obtain measured values from these sensors.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln des Abgasnachbehandlungssystems, und
  • 3 eine diagrammatische Darstellung eines phänomenologischen Modells zur Regelung des Abgasnachbehandlungssystems.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system;
  • 2 a schematic representation of an embodiment of a method for controlling the exhaust gas aftertreatment system, and
  • 3 a diagrammatic representation of a phenomenological model for controlling the exhaust gas aftertreatment system.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, die einen Motorblock 3 mit wenigstens einem Brennraum 5 sowie ein Abgasnachbehandlungssystem 7 aufweist, das eingerichtet ist zur Nachbehandlung von Abgas aus dem wenigstens einen Brennraum 5. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine 1 who have an engine block 3 with at least one combustion chamber 5 as well as an exhaust gas aftertreatment system 7 has, which is set up for the after-treatment of exhaust gas from the at least one combustion chamber 5 ,

Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Sie kann insbesondere eine Mehrzahl vorzugsweise identisch ausgebildeter Brennräume 5 aufweisen, insbesondere vier, sechs, acht, zehn, zwölf, vierzehn, sechzehn, achtzehn oder zwanzig Brennräume. Auch eine andere, kleinere oder größere Anzahl von Brennräumen 5 ist möglich.The internal combustion engine 1 is preferably designed as a reciprocating piston engine. In particular, it can have a plurality of preferably identical combustion chambers 5 have, in particular four, six, eight, ten, twelve, fourteen, sixteen, eighteen or twenty combustion chambers. Another, smaller or larger number of combustion chambers 5 is possible.

Das Abgasnachbehandlungssystem 7 weist einen Katalysator 9 auf, der eingerichtet ist zur Reduktion von Stickoxiden. Bevorzugt ist der Katalysator 9 eingerichtet zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, insbesondere ist er bevorzugt als SCR-Katalysator ausgebildet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Abgasnachbehandlungssystem 7 stromabwärts des Katalysators 9 - in Richtung eines von den Brennräumen 5 kommenden Abgasmassenstroms - einen Sperrkatalysator 11 auf, der eingerichtet ist zur Oxidation eines aus dem Katalysator 9 ausgetragenen oder durch den Katalysator 9 hindurchtretenden Reduktionsmittels. The exhaust aftertreatment system 7 exhibits a catalyst 9 that is set up to reduce nitrogen oxides. The catalyst is preferred 9 set up for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular it is preferably designed as an SCR catalyst. In the exemplary embodiment shown here, the exhaust gas aftertreatment system has 7 downstream of the catalyst 9 - towards one of the combustion chambers 5 upcoming exhaust gas mass flow - a blocking catalyst 11 on, which is set up to oxidize one from the catalyst 9 discharged or through the catalyst 9 passing through reducing agent.

Stromaufwärts des Katalysators 9 ist eine Dosiereinrichtung 13 angeordnet, die eingerichtet ist zur Zumessung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom. Der Katalysator 9 ist eingerichtet, um das Reduktionsmittel zumindest teilweise zu speichern, wobei das Reduktionsmittel insbesondere an einer Oberfläche des Katalysators 9 angelagert werden kann.Upstream of the catalyst 9 is a dosing device 13 arranged, which is set up for metering a reducing agent in the exhaust gas stream. The catalyst 9 is set up to at least partially store the reducing agent, the reducing agent being in particular on a surface of the catalyst 9 can be added.

Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Steuereinrichtung 15 auf, die mit der Dosiereinrichtung 13 wirkverbunden ist, um diese anzusteuern. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 15 auf diese Weise vorgeben, welche Menge an Reduktionsmittel - insbesondere Reduktionsmittelmasse pro Zeiteinheit - in den Abgasstrom eindosiert wird.The internal combustion engine 1 also has a control device 15 on that with the dosing device 13 is connected to control them. In particular, the control device 15 in this way specify the amount of reducing agent - in particular reducing agent mass per unit of time - metered into the exhaust gas stream.

Die Steuereinrichtung 15 ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines im Folgenden näher beschriebenen Verfahrens zum Regeln des Abgasnachbehandlungssystems 7, wobei die Dosiereinrichtung 13 insbesondere in Abhängigkeit von einer Sollbeladungsgröße des Katalysators 9 angesteuert wird, wobei die Sollbeladungsgröße - insbesondere betriebspunktabhängig - anhand eines phänomenologischen Modells eines Zusammenhangs zwischen einer relativen Beladung des Katalysators 9 und einer Umsatzrate des Katalysators 9 bestimmt wird, und wobei zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung 13 eine physikalische Speicherbilanzrechnung verwendet wird.The control device 15 is particularly designed to carry out a method for regulating the exhaust gas aftertreatment system described in more detail below 7 , the dosing device 13 in particular as a function of a target loading size of the catalyst 9 is controlled, the target load size - in particular depending on the operating point - using a phenomenological model of a relationship between a relative loading of the catalyst 9 and a conversion rate of the catalyst 9 is determined, and being used to control the metering device 13 a physical memory balance calculation is used.

Die Steuereinrichtung 15 ist vorzugsweise zur Ermittlung eines Betriebspunkts des Motorblocks 3 mit diesem wirkverbunden, insbesondere um eine momentane Drehzahl und eine momentane Last des Motorblocks 3 zu ermitteln.The control device 15 is preferably used to determine an operating point of the engine block 3 operatively connected to it, in particular at an instantaneous speed and an instantaneous load of the engine block 3 to investigate.

Weiterhin weist das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 einen ersten Stickoxidsensor 17 stromaufwärts des Katalysators 9, insbesondere stromaufwärts der Dosiereinrichtung 13, und einen zweiten Stickoxidsensor 19 stromabwärts des Katalysators 9, insbesondere stromabwärts des Sperrkatalysators 11, auf. Weiter weist die Brennkraftmaschine 1 einen ersten Temperatursensor 21 stromaufwärts des Katalysators 9, insbesondere stromaufwärts der Dosiereinrichtung 13, und einen zweiten Temperatursensor 23 stromabwärts des Katalysators 9, insbesondere stromabwärts des Sperrkatalysators 11 auf. Die Stickoxidsensoren 17, 19 und die Temperatursensoren 21, 23 sind jeweils mit der Steuereinrichtung 15 wirkverbunden, sodass dieser Messwerte der Sensoren zur Verfügung stehen.Furthermore, the embodiment of the internal combustion engine shown here has 1 a first nitrogen oxide sensor 17 upstream of the catalyst 9 , in particular upstream of the metering device 13 , and a second nitrogen oxide sensor 19 downstream of the catalyst 9 , in particular downstream of the blocking catalytic converter 11 , on. The internal combustion engine also points 1 a first temperature sensor 21 upstream of the catalyst 9 , in particular upstream of the metering device 13 , and a second temperature sensor 23 downstream of the catalyst 9 , in particular downstream of the blocking catalytic converter 11 on. The nitrogen oxide sensors 17 . 19 and the temperature sensors 21 . 23 are each with the control device 15 operatively connected, so that these measured values of the sensors are available.

Die Steuereinrichtung 15 ist bevorzugt außerdem eingerichtet, um - gegebenenfalls mittels eines hierfür geeigneten Sensors - einen momentanen Abgasmassenstrom in dem Abgasnachbehandlungssystem 7 zu erfassen oder - insbesondere auf der Grundlage des momentanen Betriebszustands des Motorblocks 3 - zu berechnen.The control device 15 is preferably also set up to - if necessary by means of a suitable sensor - an instantaneous exhaust gas mass flow in the exhaust gas aftertreatment system 7 to detect or - in particular on the basis of the current operating state of the engine block 3 - to calculate.

Im Rahmen des Verfahrens wird als phänomenologisches Modell insbesondere eine polynomiale Funktion der Umsatzrate in Abhängigkeit von der relativen Beladung verwendet. Bevorzugt wird als polynomiale Funktion ein Polynom dritter Ordnung verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird als Variable der polynomialen Funktion die logarithmierte relative Beladung verwendet. Insbesondere wird als phänomenologisches Modell die obige Gleichung (1) verwendet.Within the scope of the method, a polynomial function of the turnover rate depending on the relative loading is used in particular as a phenomenological model. A third-order polynomial is preferably used as the polynomial function. Alternatively or additionally, the logarithmic relative load is used as the variable of the polynomial function. In particular, the above equation (1) is used as the phenomenological model.

In die physikalische Speicherbilanz geht bevorzugt zumindest eine Größe ein, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Dosierrate, der Umsatzrate des Katalysators, und einer Austragsrate von Reduktionsmittel aus dem Katalysator 9. Bevorzugt wird die Speicherbilanz angesetzt als Ableitung der relativen Beladung des Katalysators 9 in Abhängigkeit von der wenigstens einen Größe. Insbesondere wird als physikalische Speicherbilanz bevorzugt die obige Gleichung (2) verwendet.The physical memory balance preferably includes at least one variable which is selected from a group consisting of a metering rate, the conversion rate of the catalyst, and a discharge rate of reducing agent from the catalyst 9 , The storage balance is preferably applied as a derivative of the relative loading of the catalyst 9 depending on the at least one size. In particular, the above equation (2) is preferably used as the physical memory balance.

Vorzugsweise wird die momentane relative Beladung des Katalysators 9 mit Reduktionsmittel - insbesondere als Ist-Beladungsgröße - anhand des phänomenologischen Modells - sowie vorzugsweise zusätzlich der Speicherbilanz - mittels eines Schätzverfahrens bestimmt. Hierzu kann insbesondere die in der Steuereinrichtung 15 bekannte Dosiermenge, insbesondere die momentane Dosierrate, und eine mittels der Stickoxidsensoren 17, 19 bestimmte Umsatzrate des Katalysators 9 herangezogen werden. Als Schätzverfahren wird bevorzugt ein Kalman-Filter, besonders bevorzugt ein erweiterter Kalman-Filter (Extended Kalman Filter - EKF) verwendet.The instantaneous relative loading of the catalyst is preferred 9 with reducing agent - in particular as the actual load size - based on the phenomenological model - and preferably also the storage balance - determined by means of an estimation method. In particular, this can be done in the control device 15 Known metering amount, in particular the current metering rate, and a means of nitrogen oxide sensors 17 . 19 certain conversion rate of the catalyst 9 be used. A Kalman filter is preferably used as the estimation method, particularly preferably an extended Kalman filter (Extended Kalman Filter - EKF).

Vorzugsweise wird die Dosiereinrichtung 13 als Stellglied einer Regelung angesteuert, wobei durch die Regelung die Umsatzrate des Katalysators 9 oder eine Schadstoffkonzentration, bevorzugt eine Stickoxidkonzentration, im Abgas als Regelgröße eingeregelt wird. Die Sollbeladungsgröße wird dabei insbesondere als Führungsgröße verwendet, wobei als Sollbeladungsgröße insbesondere die relative Beladung, die Umsatzrate oder eine Soll-Schadstoffkonzentration, insbesondere Soll-Stickoxidkonzentration, im Abgas stromabwärts des Katalysators 9 verwendet wird.Preferably the dosing device 13 controlled as an actuator of a control system, wherein the control rate of conversion of the catalyst 9 or a pollutant concentration, preferably a nitrogen oxide concentration, is regulated in the exhaust gas as a controlled variable. The target load variable is used in particular as a reference variable, the target load variable being, in particular, the relative load, the conversion rate or a target pollutant concentration, in particular target nitrogen oxide concentration, in the exhaust gas downstream of the catalytic converter 9 is used.

Alternativ oder zusätzlich wird die Dosiereinrichtung durch eine Vorsteuerung angesteuert, wobei in die Vorsteuerung eine relative Sollbeladung des Katalysators und eine momentane relative Beladung des Katalysators 9 eingehen. Dabei wird die Sollbeladung bevorzugt aus dem phänomenologischen Modell bestimmt, wobei die momentane relative Beladung aus dem Schätzverfahren erhalten wird. Die Vorsteuerung erfolgt insbesondere anhand der physikalischen Speicherbilanz. Bevorzugt wird hierzu eine reduzierte Speicherbilanz verwendet, bei der lediglich die Dosierrate variabel ist, nicht aber die Umsatzrate und die Austragsrate, wobei diese vielmehr konstant gehalten werden.As an alternative or in addition, the metering device is controlled by a pilot control, with a relative target loading of the catalytic converter and an instantaneous relative loading of the catalyst in the pilot control 9 received. The target loading is preferably determined from the phenomenological model, the current relative loading being obtained from the estimation method. The pre-control takes place in particular on the basis of the physical memory balance. For this purpose, a reduced storage balance is preferably used, in which only the metering rate is variable, but not the conversion rate and the discharge rate, which are rather kept constant.

Vorzugsweise wird mittels des Schätzverfahrens wenigstens ein Modellparameter des phänomenologischen Modells bestimmt. Insbesondere können alle Modellparameter aus dem Schätzverfahren erhalten werden. Vorzugsweise wird die momentane relative Beladung mittels eines Kalman-Filters geschätzt. Alternativ oder zusätzlich wird der wenigstens eine Modellparameter mittels der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt, insbesondere anhand einer Betrachtung oder Auftragung der geschätzten Werte für die relative Beladung einerseits und der gemessenen Werte für die Umsatzrate andererseits.At least one model parameter of the phenomenological model is preferably determined using the estimation method. In particular, all model parameters can be obtained from the estimation process. The current relative load is preferably estimated using a Kalman filter. Alternatively or additionally, the at least one model parameter is determined by means of the least squares method, in particular on the basis of consideration or plotting of the estimated values for the relative loading on the one hand and the measured values for the turnover rate on the other hand.

Der wenigstens eine Modellparameter wird bevorzugt betriebspunktabhängig, insbesondere in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur, einem Abgasmassenstrom, und/oder einer Stickoxid-Rohkonzentration stromaufwärts des Katalysators 9, bestimmt und gespeichert.The at least one model parameter is preferably dependent on the operating point, in particular depending on an exhaust gas temperature, an exhaust gas mass flow, and / or a raw nitrogen oxide concentration upstream of the catalytic converter 9 , determined and saved.

Vorzugsweise wird die relative Sollbeladung betriebspunktabhängig, insbesondere abhängig von einer momentanen Drehzahl und einem momentanen Lastpunkt des Motorblocks 3, anhand des phänomenologischen Modells aus einer Soll-Umsatzrate bestimmt.The relative target loading is preferably dependent on the operating point, in particular dependent on an instantaneous speed and an instantaneous load point of the engine block 3 , determined from the target sales rate using the phenomenological model.

Vorzugsweise wird mittels des phänomenologischen Modells eine stationäre relative Beladung berechnet, wobei aus der stationären relativen Beladung die relative Sollbeladung als begrenzte relative Sollbeladung durch Begrenzung anhand eines dynamischen Temperaturmodells erhalten wird, wobei vorzugsweise anhand des phänomenologischen Modells aus der begrenzten relativen Sollbeladung eine begrenzte Soll-Umsatzrate und/oder eine begrenzte Soll-Schadstoffkonzentration im Abgas berechnet wird, insbesondere als Regelgröße(n).A stationary relative loading is preferably calculated using the phenomenological model, the relative target loading being obtained from the stationary relative loading as a limited relative target loading by limitation using a dynamic temperature model, preferably using the phenomenological model from the limited relative target loading a limited target turnover rate and / or a limited target pollutant concentration in the exhaust gas is calculated, in particular as a control variable (s).

Bevorzugt wird anhand eines Vergleichs einer Modellrechnung der relativen Beladung mit einer Schätzung der relativen Beladung des Katalysators 9 ein Dosierfehler für die Dosiereinrichtung 13 ermittelt.A comparison of a model calculation of the relative loading with an estimate of the relative loading of the catalyst is preferred 9 a dosing error for the dosing device 13 determined.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln des Abgasnachbehandlungssystems 7. Dabei wird in einem Berechnungsschritt 25 anhand einer momentanen Drehzahl n und einem momentanen Drehmoment M der Brennkraftmaschine 1, insbesondere des Motorblocks 3, eine stationäre relative Beladung θstat berechnet. Diese wird in einem Begrenzungsschritt 27 auf der Grundlage eines thermischen Modells 29 begrenzt. Dabei wird mittels des thermischen Modells 29 eine Voraussage für eine zukünftig erwartete Schlupfgrenze des Katalysators 9 getroffen, wobei die erwartete Schlupfgrenze mit einer berechneten momentanen Schlupfgrenze verglichen wird, und wobei die stationäre relative Beladung auf den kleineren Wert, ausgewählt aus der momentanen Schlupfgrenze und der erwarteten Schlupfgrenze begrenzt wird. In den Begrenzungsschritt 27 gehen außerdem bevorzugt in einem Adaptionsschritt 31 erhaltene adaptierte Modelle für das Abgasnachbehandlungssystem 7, insbesondere Kennlinien für das thermische Verhalten des Abgasnachbehandlungssystems 7, insbesondere unter Berücksichtigung des Abgasmassenstroms, ein. Aus dem Begrenzungsschritt 27 resultiert dann eine begrenzte relative Sollbeladung θs . Diese wird in einem Rückrechnungsschritt 33 anhand des phänomenologischen Modells gemäß Gleichung (1) zurückgerechnet auf eine Soll-Stickoxidkonzentration im Abgas und/oder eine Soll-Umsatzrate des Katalysators 9, welche als Führungsgröße(n) zur Regelung der relativen Beladung des Katalysators 9 dienen, wobei wenigstens eine Größe, ausgewählt aus diesen Größen, in einem Vergleichsschritt 35 mit einer gemessenen Ist-Stickoxidkonzentration stromabwärts des Katalysators 9 und/oder einer gemessenen beziehungsweise aus Messwerten der Stickoxid-Sensoren 17, 19 berechneten Ist-Umsatzrate verglichen wird/werden, wobei das Vergleichsergebnis in einen Regler 37 eingeht, der vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet ist und einerseits auf der physikalischen Speicherbilanz und andererseits auf dem phänomenologischen Modell basiert. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a method for controlling the exhaust gas aftertreatment system 7 , This is done in one calculation step 25 based on an instantaneous speed n and an instantaneous torque M the internal combustion engine 1 , especially the engine block 3 , a stationary relative load θ stat calculated. This is done in a limitation step 27 based on a thermal model 29 limited. Thereby, using the thermal model 29 a prediction for a future expected slip limit of the catalyst 9 taken, the expected slip limit is compared with a calculated current slip limit, and the stationary relative load is limited to the smaller value, selected from the current slip limit and the expected slip limit. In the limitation step 27 preferably go in an adaptation step 31 Adapted models obtained for the exhaust gas aftertreatment system 7 , in particular characteristics for the thermal behavior of the exhaust gas aftertreatment system 7 , especially taking into account the exhaust gas mass flow. From the limitation step 27 this results in a limited relative target load θ s , This is done in a retroactive accounting step 33 based on the phenomenological model according to equation (1), calculated back to a target nitrogen oxide concentration in the exhaust gas and / or a target conversion rate of the catalytic converter 9 , which is used as a reference variable (s) for regulating the relative loading of the catalyst 9 serve, at least one size selected from these sizes in a comparison step 35 with a measured actual Nitrogen oxide concentration downstream of the catalyst 9 and / or a measured or from measured values of the nitrogen oxide sensors 17 . 19 calculated actual sales rate is / are compared, the comparison result in a controller 37 incoming, which is preferably designed as a PI controller and is based on the one hand on the physical memory balance and on the other hand on the phenomenological model.

Der Regler 37 steuert die Dosiereinrichtung 13 als Stellglied an.The regulator 37 controls the dosing device 13 as an actuator.

Zugleich geht die begrenzte relative Sollbeladung θs auch in eine Vorsteuerung 39 ein, die ebenfalls - insbesondere anhand einer reduzierten Speicherbilanz unter Konstanthalten der Umsatzrate und der Austragsrate - ein Signal zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung 13 erzeugt. Die Stellsignale des Reglers 37 und der Vorsteuerung 39 werden bevorzugt in einem Verrechnungsglied 41 miteinander zu einem verrechneten Stellsignal verrechnet, insbesondere addiert, und einer Regelstrecke 43 zugeführt, wobei mittels dem verrechneten Stellsignal die Dosiereinrichtung 13 angesteuert wird, wobei die Regelstrecke 43 außerdem den Katalysator 9 und gegebenenfalls den Sperrkatalysator 11 umfasst. Aus der Regelstrecke 43 resultieren wiederum die Ist-Umsatzrate und/oder die Ist-Stickoxidkonzentration stromabwärts des Katalysators 9.At the same time, the limited relative target load goes θ s also in a feedforward control 39 a, which also - in particular on the basis of a reduced memory balance while keeping the turnover rate and the discharge rate constant - a signal for controlling the metering device 13 generated. The control signals of the controller 37 and the pilot control 39 are preferred in a clearing element 41 offset against one another to form a calculated control signal, in particular added, and a controlled system 43 supplied, the metering device by means of the calculated control signal 13 is controlled, the controlled system 43 also the catalyst 9 and optionally the blocking catalyst 11 includes. From the controlled system 43 in turn result the actual conversion rate and / or the actual nitrogen oxide concentration downstream of the catalyst 9 ,

Diese und die momentane Dosierrate gehen in das Schätzverfahren 45 ein, das vorzugsweise auf dem Kalman-Filter beruht, wobei insbesondere die physikalische Speicherbilanz und das phänomenologische Modell für das Schätzverfahren 45 verwendet werden. Aus dem Schätzverfahren resultieren wiederum eine momentane relative Ist-Beladung θi , die der Vorsteuerung 39 zugeführt wird, wobei die Vorsteuerung 39 ihr Signal insbesondere anhand eines Vergleichs der begrenzten relativen Sollbeladung θs und der momentanen relativen Ist-Beladung θi erzeugt.This and the current dosing rate go into the estimation process 45 one that is preferably based on the Kalman filter, in particular the physical memory balance and the phenomenological model for the estimation method 45 be used. The estimation method in turn results in an instantaneous relative actual loading θ i that of the pilot control 39 is fed, the pilot control 39 their signal in particular on the basis of a comparison of the limited relative target load θ s and the current relative actual load θ i generated.

Weiter resultieren aus dem Schätzverfahren 45 die Modellparameter p0 , p1 , p2 , p3 für das phänomenologische Modell, die insbesondere wiederum dem Adaptionsschritt 31 zur Anpassung zugeführt werden.Furthermore result from the estimation procedure 45 the model parameters p 0 . p 1 . p 2 . p 3 for the phenomenological model, which in particular the adaptation step 31 be fed for adjustment.

3 zeigt eine diagrammatische Darstellung einer Auftragung der Umsatzrate η gegen den Logarithmus der relativen Beladung θln des Katalysators 9, wobei die hier dargestellte Modellkurve der Gleichung (1) genügt und damit ein Polynom dritter Ordnung ist. 3 shows a diagrammatic representation of a plot of the turnover rate η against the logarithm of the relative loading θ ln of the catalyst 9 , the model curve shown here satisfying equation (1) and thus being a third-order polynomial.

Dabei sind verschiedene ausgezeichnete Punkte markiert. Insbesondere sind hier Punkte markiert, die als fixe Punkte bei der Bestimmung des wenigstens einen Modellparameters nach der Methode der kleinsten Quadrate verwendet werden können, nämlich ein erster Punkt P1 bei einer minimalen Umsatzrate ηmin und einer minimalen logarithmierten relativen Beladung θln, min . Weiter ist ein zweiter möglicher Fixpunkt P2 eingezeichnet, der eine Schlupfgrenze markiert, nämlich eine logarithmierte relative Beladung θln, schlupf sowie eine dieser zugeordnete Schlupf-Umsatzrate ηschlupf , bei der erstmals Reduktionsmittel aus dem Katalysator 9 ausgetragen wird. Dieses Wertepaar kann insbesondere betriebspunktabhängig aus Prüfstandsversuchen mit geeigneter Reduktionsmittel-Messsensorik bestimmt werden.Various excellent points are marked. In particular, points are marked here that can be used as fixed points when determining the at least one model parameter according to the least squares method, namely a first point P1 with a minimal turnover rate η min and a minimal logarithmic relative load θ ln, min , There is also a second possible fixed point P2 drawn in, which marks a slip limit, namely a logarithmic relative load θ ln, slip as well as a slip turnover rate assigned to this η slip , for the first time reducing agent from the catalyst 9 is carried out. This pair of values can be determined, in particular, depending on the operating point from test bench tests with suitable reducing agent measuring sensors.

Zusätzlich oder alternativ kann als weiterer Fixpunkt ein dritter Punkt P3 jenseits der Schlupfgrenze bestimmt werden, insbesondere willkürlich anhand einer Simulation des Abgasnachbehandlungssystems 7.Additionally or alternatively, a third point can be used as a further fixed point P3 Be determined beyond the slip limit, especially arbitrarily based on a simulation of the exhaust gas aftertreatment system 7 ,

Nach Anpassen des Modells gemäß Gleichung (1) an durch Messung erhaltene Wertepaare der Umsatzrate η einerseits und der logarithmierten relativen Beladung θln andererseits - unter Berücksichtigung der festgelegten Punkte - kann schließlich das Wertepaar ermittelt werden, welches die maximale Umsatzrate ηmax sowie die dieser zugeordnete logarithmierte relative Beladung θln, opt - auch als optimale Speicherbeladung bezeichnet - repräsentiert.After adapting the model according to equation (1) to pairs of values obtained by measurement of the conversion rate η on the one hand and the logarithmic relative loading θ ln on the other hand - taking into account the specified points - the pair of values can finally be determined, which is the maximum turnover rate η max as well as the logarithmic relative load assigned to it θ ln, opt - also known as optimal memory loading - represented.

Diese optimale Speicherbeladung θln,opt kann im Rahmen der Regelung des Abgasnachbehandlungssystems 7 insbesondere herangezogen werden, um zu entscheiden, auf welchem Ast der Kurve gemäß dem Diagramm von 3 das Abgasnachbehandlungssystem 7 momentan betrieben wird, da die entsprechende Kurve gemäß Gleichung (1) nicht auf ihrem gesamten Definitionsbereich, sondern jeweils nur einerseits links und andererseits rechts von der optimalen Speicherbeladung θln,opt bijektiv ist.This optimal storage load θ ln, opt can be part of the regulation of the exhaust gas aftertreatment system 7 are used in particular to decide on which branch of the curve according to the diagram of 3 the exhaust aftertreatment system 7 is currently operated, since the corresponding curve according to equation (1) does not cover its entire definition range, but only on the one hand to the left and on the other hand to the right of the optimal memory loading θ ln, opt is bijective.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
33
Motorblockblock
55
Brennraumcombustion chamber
77
Abgasnachbehandlungssystemaftertreatment system
99
Katalysatorcatalyst
1111
Sperrkatalysatorblocking catalytic converter
1313
Dosiereinrichtungmetering
1515
Steuereinrichtungcontrol device
1717
erster Stickoxidsensorfirst nitrogen oxide sensor
1919
zweiter Stickoxidsensorsecond nitrogen oxide sensor
2121
erster Temperatursensorfirst temperature sensor
2323
zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
2525
Berechnungsschrittcalculation step
2727
Begrenzungsschrittlimiting step
2929
thermisches Modellthermal model
3131
Adaptionsschrittadaptation step
3333
RückrechnungsschrittRecalculation step
3535
Vergleichsschrittcomparison step
3737
Reglerregulator
3939
Vorsteuerungfeedforward
4141
Verrechnungsgliedclearing member
4343
Regelstreckecontrolled system
4545
Schätzverfahrenestimation methods

Claims (10)

Verfahren zum Regeln eines Abgasnachbehandlungssystems (7) zur Reduktion von Stickoxiden in einem mit dem Abgasnachbehandlungssystem (7) behandelten Abgasstrom, wobei - eine Dosiereinrichtung (13) zur Zumessung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom stromaufwärts eines Katalysators (9) angesteuert wird, wobei - die Dosiereinrichtung (13) in Abhängigkeit von einer Sollbeladungsgröße des Katalysators (9) angesteuert wird, wobei - die Sollbeladungsgröße anhand eines phänomenologischen Modells eines Zusammenhang zwischen einer relativen Beladung des Katalysators (9) und einer Umsatzrate des Katalysators (9) bestimmt wird, und wobei - zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung (13) eine physikalische Speicherbilanz verwendet wird.Method for regulating an exhaust gas aftertreatment system (7) for reducing nitrogen oxides in an exhaust gas stream treated with the exhaust gas aftertreatment system (7), wherein - A metering device (13) for metering a reducing agent in the exhaust gas stream upstream of a catalyst (9) is controlled, wherein - The metering device (13) is controlled as a function of a target loading size of the catalyst (9), wherein - The target load size is determined using a phenomenological model of a relationship between a relative loading of the catalyst (9) and a conversion rate of the catalyst (9), and wherein - A physical memory balance is used to control the metering device (13). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als phänomenologisches Modell eine polynomiale Funktion der Umsatzrate in Abhängigkeit von der relativen Beladung des Katalysators (9) verwendet wird, wobei vorzugsweise - die polynomiale Funktion ein Polynom dritter Ordnung ist, und/oder - als Variable der polynomialen Funktion eine logarithmierte relative Beladung des Katalysators (9) verwendet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a polynomial function of the conversion rate depending on the relative loading of the catalyst (9) is used as the phenomenological model, preferably - the polynomial function being a third-order polynomial, and / or - a logarithmic logarithmic function as a variable of the polynomial function relative loading of the catalyst (9) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die physikalische Speicherbilanz zumindest eine Größe eingeht, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Dosierrate der Dosiereinrichtung (13), einer Umsatzrate des Katalysators (9), und einer Austragsrate von Reduktionsmittel aus dem Katalysator (9).Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one variable is included in the physical storage balance, which is selected from a group consisting of a metering rate of the metering device (13), a conversion rate of the catalyst (9), and an output rate of reducing agent the catalyst (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine momentane relative Beladung anhand des phänomenologischen Modells mittels eines Schätzverfahrens bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an instantaneous relative loading is determined on the basis of the phenomenological model by means of an estimation method. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (13) a) als Stellglied einer Regelung angesteuert wird, wobei durch die Regelung die Umsatzrate des Katalysators (9) oder eine Schadstoffkonzentration im Abgas, oder die relative Beladung des Katalysators, als Regelgröße eingeregelt wird, und/oder b) durch eine Vorsteuerung angesteuert wird, wobei in die Vorsteuerung eine relative Sollbeladung des Katalysators (9) und eine momentane relative Beladung des Katalysators (9) eingehen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metering device (13) a) is controlled as an actuator of a control system, the control regulating the conversion rate of the catalytic converter (9) or a pollutant concentration in the exhaust gas, or the relative loading of the catalytic converter, as a controlled variable, and / or b) controlling it by a pilot control, wherein a relative target loading of the catalytic converter (9) and an instantaneous relative loading of the catalytic converter (9) go into the pilot control. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schätzverfahrens wenigstens ein Modellparameter des phänomenologischen Modells bestimmt wird, wobei vorzugsweise a) die momentane relative Beladung mittels eines Kalman-Filters geschätzt wird, und/oder b) der wenigstens eine Modellparameter mittels der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one model parameter of the phenomenological model is determined by means of the estimation method, preferably a) the current relative loading being estimated using a Kalman filter, and / or b) the at least one model parameter using the Least squares method is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Modellparameter betriebspunktabhängig bestimmt und gespeichert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one model parameter is determined and stored depending on the operating point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Sollbeladung betriebspunktabhängig anhand des phänomenologischen Modells aus einer Soll-Umsatzrate bestimmt wird, wobei vorzugsweise - mittels des phänomenologischen Modells eine stationäre relative Beladung berechnet wird, wobei aus der stationären relativen Beladung die relative Sollbeladung als begrenzte relative Sollbeladung durch Begrenzung anhand eines dynamischen Temperaturmodells erhalten wird, wobei vorzugsweise - anhand des phänomenologischen Modells aus der begrenzten relativen Sollbeladung eine begrenzte Soll-Umsatzrate und/oder eine begrenzte Soll-Schadstoffkonzentration im Abgas berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the relative target loading is determined as a function of the operating point and using the phenomenological model from a target conversion rate, preferably using the phenomenological model to calculate a stationary relative loading, the relative target loading being calculated from the stationary relative loading is obtained as a limited relative target loading by limiting using a dynamic temperature model, a limited target conversion rate and / or a predetermined target pollutant concentration in the exhaust gas preferably being calculated from the limited relative target loading using the phenomenological model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Vergleichs einer Modellrechnung der relativen Beladung mit einer Schätzung der relativen Beladung ein Dosierfehler für die Dosiereinrichtung (13) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a dosing error for the dosing device (13) is determined on the basis of a comparison of a model calculation of the relative loading with an estimate of the relative loading. Brennkraftmaschine (1), mit einem Abgasnachbehandlungssystem (7) und einer Steuereinrichtung (15), wobei die Steuereinrichtung (15) eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Internal combustion engine (1), with an exhaust gas aftertreatment system (7) and a control device (15), the control device (15) being set up to carry out a method according to one of the Claims 1 to 9 ,
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