DE102019219634A1 - Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems für ein SCR-Katalysatorsystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems (30) für ein SCR-Katalysatorsystem (20), welches mehrere Dosierventile (35, 36) aufweist. Bei Erkennen eines elektrischen Fehlers eines Dosierventils (35) wird eine Ansteuerung des fehlerhaften Dosierventils (35) abgeschaltet und ein Dosieren einer Reduktionsmittellösung (32) in das SCR-Katalysatorsystem (20) erfolgt mittels des weiteren Dosierventils (36) oder der weiteren Dosierventile.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems für ein SCR-Katalysatorsystem. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
- Stand der Technik
- Die Verringerung von Stickoxiden im Abgas eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors kann durch selektive katalytische Reduktion (selective catalythic reduction; SCR) mittels Ammoniak beziehungsweise Ammoniak abspaltenden Reagenzien erfolgen. Der Wirkungsgrad eines SCR-Katalysators hängt von dessen Temperatur, von der Raumgeschwindigkeit des Abgases und ganz entscheidend vom Füllstand des an seiner Oberfläche adsorbierten Ammoniaks ab. Indem zur Reduktion von Stickoxiden neben dem direkt zudosierten Ammoniak auch adsorbiertes Ammoniak zur Verfügung steht, erhöht sich der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators gegenüber einem entleerten Katalysator. Das Speicherverhalten ist abhängig von der jeweiligen Betriebstemperatur des SCR-Katalysators. Je geringer die Temperatur ist, umso größer ist das Speichervermögen.
- Hat ein SCR-Katalysator seinen Speicher vollständig gefüllt, so kann es bei Lastsprüngen des Verbrennungsmotors selbst dann zu Ammoniakschlupf kommen, wenn kein Ammoniak beziehungsweise keine Ammoniak abspaltenden Reagenzien mehr in den Abgasstrang eindosiert werden. Sollen möglichst hohe Stickoxidumsätze erzielt werden, so ist es allerdings unumgänglich, das SCR-Katalysatorsystem bei einem hohen Ammoniakfüllstand zu betreiben. Steigt dann aufgrund eines Lastsprungs des Verbrennungsmotors die Temperatur des vollständig befüllten SCR-Katalysators an, so sinkt dessen Ammoniakspeichervermögen, was zu Ammoniakschlupf führt.
- Dieser Effekt ist dadurch besonders ausgeprägt, dass SCR-Katalysatoren nah am Verbrennungsmotor verbaut werden, damit der SCR-Katalysator nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors schnell seine Betriebstemperatur erreicht. Es kann deshalb ein zweiter SCR-Katalysator stromabwärts des ersten SCR-Katalysators im Abgasstrang vorgesehen werden, um Ammoniak aus Ammoniakschlupf des ersten SCR-Katalysators zu adsorbieren und anschließend umzusetzen. Um ein schnelles Befüllen des zweiten SCR-Katalysators nach dem Start des SCR-Katalysatorssystems zu ermöglichen, kann weiterhin vorgesehen sein, dass zusätzlich zu einem Dosierventil stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators, ein weiteres Dosierventil zwischen den SCR-Katalysatoren vorgesehen ist, um auch dort Ammoniak beziehungsweise Ammoniak abspaltende Reagenzien in den Abgasstrang eindosieren zu können.
- Wenn an einem der Dosierventile ein elektrischer Fehler erkannt wird, so ist derzeit vorgesehen, das gesamte Dosiersystem abzuschalten, sodass es im laufenden Fahrzyklus nicht mehr einsatzbereit ist. Eine Reduktion von Stickoxiden ist dann nicht mehr möglich.
- Offenbarung der Erfindung
- Das Verfahren dient zum Betreiben eines Dosiersystems für ein SCR-Katalysatorsystem, welches mehrere Dosierventile, insbesondere zwei Dosierventile, aufweist. Bei Erkennen eines elektrischen Fehlers eines Dosierventils wird eine Ansteuerung des fehlerhaften Dosierventils abgeschaltet. Das Dosieren einer Reduktionsmittellösung in das SCR-Katalysatorsystem erfolgt dann mittels des weiteren Dosierventils oder der weiteren Dosierventile. Es ist also in diesem Verfahren nicht erforderlich, bei Erkennen eines elektrischen Fehlers das gesamte Dosiersystem abzuschalten. Stattdessen kann es unter Verwendung des nicht fehlerhaften Dosierventils oder der nicht fehlerhaften Dosierventile weiterbetrieben werden, sodass zumindest eine teilweise Reduktion von Stickoxiden in einem Abgasstrang, in dem das SCR-Katalysatorsystem verbaut ist, möglich bleibt.
- Unter einer Ansteuerung des fehlerhaften Dosierventils, welche nach Erkennen eines elektrischen Fehlers abgeschaltet wird, wird insbesondere vor und während eines Druckaufbaus im Dosiersystem ein Funktionstest beziehungsweise Pretest des Dosierventils, ein Beheizen des Dosierventils bei Vorliegen einer Funktionsstörung durch eine klemmende Ventilnadel und eine Entlüftung beziehungsweise Ventilation des Dosiersystems durch das Dosierventil verstanden. Weiterhin wird unter einer Ansteuerung eine Dosieranforderung an das Dosierventil während des Dosierbetriebs verstanden. Auch eine Entleerung des Dosiersystems unter Öffnen des Dosierventils vor der Abschaltung des Dosiersystems wird als Ansteuerung verstanden. Maßnahmen zum Entprellen des fehlerhaften Dosierventils können in dem Verfahren hingegen nach Erkennen des elektrischen Fehlers durchgeführt werden und sind von der Abschaltung nicht betroffen. Das Entprellen kann insbesondere durch eine Entprellschaltung per Hardware oder durch eine Entprellroutine per Software erfolgen.
- Mit Abschalten der Ansteuerung des defekten Dosierventils ist es bevorzugt, dass keine Integration einer angeforderten Dosiermenge dieses Dosierventils erfolgt und auch eine Rückmeldung über eine dosierte Reduktionsmittelmenge abgeschaltet wird. Hierdurch wird verhindert, dass der Betrieb des Dosiersystems unter Verwendung des weiteren Dosierventils oder der weiteren Dosierventile durch das fehlerhafte Dosierventil gestört wird.
- Das Abschalten erfolgt vorzugsweise in einem ersten Entprellschritt des fehlerhaften Dosierventils. Dies ermöglicht einen schnellen Übergang zum Betrieb des Dosiersystems unter Verwendung des weiteren Dosierventils oder der weiteren Dosierventile.
- Nachdem der Fehler des fehlerhaften Dosierventils vollständig entprellt wurde, wird die Ansteuerung des fehlerhaften Dosierventils vorzugsweise wieder eingeschaltet. Das Verfahren ermöglicht auf dieser Weise eine sofortige Rückkehr zu einem Eindosieren der Reduktionsmittellösung mittels aller Dosierventile, ohne dass bis zum Ende des Fahrzyklus gewartet werden müsste.
- In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Konfiguration des Dosierventils einem FID (function identifier) entnommen. Die Konfiguration des Dosiersystems umfasst dabei insbesondere die Anzahl seiner Dosierventile, kann aber auch weitere Informationen, wie beispielsweise das Vorhandensein eines Drucksensors in einer Druckleitung des Dosiersystems umfassen. Nach Erkennen des Fehlers eines Dosierventils werden nur noch Ansteuerungsfunktionen des weiteren Dosierventils oder der weiteren Dosierventile ausgeführt, das oder die in FID beschrieben werden.
- In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist das Erkennen des Fehlers logisch mit Funktionsgruppen aller Dosierventile verknüpft. Das Abschalten des fehlerhaften Dosierventils erfolgt dann über die logische Verknüpfung.
- Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder auf einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein Dosiersystem für ein SCR-Katalysatorsystem mittels des Verfahrens zu betrei ben.
- Figurenliste
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt schematisch ein Dosiersystem für ein SCR-Katalysatorsystem, welches mittels Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann. -
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Ausführungsbeispiele der Erfindung
- Ein Verbrennungsmotor
10 , dessen Abgase mittels eines SCR-Katalysatorsystems20 nachbehandelt werden sollen, ist in1 dargestellt. Er weist einen Abgasstrang11 auf, in dem ein Dieseloxidationskatalysator12 angeordnet ist. Stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators12 ist das SCR-Katalysatorsystem20 angeordnet. Dieses weist einen ersten SCR-Katalysator21 und einen zweiten SCR-Katalysator22 auf. Der erste SCR-Katalysator21 ist dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel als SCRF-Katalysator auf einem Dieselpartikelfilter angeordnet. Ein Dosiersystem30 weist einen Reduktionsmitteltank31 auf, in dem eine Harnstoff-Wasserlösung (HWL) als Reduktionsmittellösung32 bevorratet ist. Ein Fördermodul33 am Boden des Reduktionsmitteltanks31 fördert die Reduktionsmittellösung32 in eine Druckleitung34 . Diese ist T-förmig verzweigt und endet mit einem Ende in einem ersten Dosierventil35 , das zwischen dem Dieseloxidationskatalysator12 und dem ersten SCR-Katalysator21 im Abgasstrang11 angeordnet ist. Ein anderes Ende der Druckleitung34 endet in einem zweiten Dosierventil36 , das zwischen den beiden SCR-Katalysatoren21 ,22 im Abgasstrang11 angeordnet ist. Ein elektronisches Steuergerät40 steuert unter anderem den Verbrennungsmotor10 , das Fördermodul33 sowie die beiden Dosierventile35 ,36 . - Der Ablauf eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in
2 dargestellt. Nach dem Start50 des Verfahrens erfolgt eine Prüfung51 , ob eines der Dosierventile35 ,36 einen elektrischen Fehler aufweist, der beispielsweise in einem Prellen bestehen kann. Liegt ein solcher Fehler nicht vor, erfolgt ein Beenden52 des Verfahrens. Im Folgenden wird angenommen, dass ein elektrischer Fehler des ersten Dosierventils35 detektiert wurde. In diesem Fall wird nach der Prüfung51 ein erster Entprelllschritt60 des ersten Dosierventils35 durchgeführt. Das elektronische Steuergerät40 entnimmt aus einem FID die Konfiguration des Dosiersystems30 und schließt, sodass dieses bei defektem ersten Dosierventil35 unter Verwendung des zweiten Dosierventils36 weiterbetrieben werden kann. Hierzu wird zunächst ein Funktionstest70 des zweiten Dosierventils36 durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Prüfung61 , ob der erste Entprellschritt60 und eventuell weitere Entprellschritte, die in2 nicht dargestellt sind, bereits zu einer vollständigen Entprellung des Fehlers des ersten Dosierventils35 geführt haben. Sollte dies der Fall sein, so erfolgt ein Beenden62 des Entprellens und eine Rückkehr zur herkömmlichen Betriebsstrategie des Dosiersystems30 unter Verwendung beider Dosierventile35 ,36 . Danach wird das Verfahren beendet 52. Sollte ein vollständiges Entprellen des Fehlers jedoch noch nicht erfolgt sein, so erfolgt eine Ventilheizung71 des zweiten Dosierventils36 , falls der Funktionstest eine Funktionsstörung durch eine klemmende Ventilnadel ergeben hat. Danach erfolgt eine Entlüftung des Dosiersystems30 durch das zweite Dosierventil36 . Anschließend kann ein Druckaufbau in der Druckleitung34 erfolgen und es erfolgt ein Dosieren73 von Reduktionsmittellösung32 gemäß Dosieranforderungen in den Abgasstrang11 . Hierbei wird ausschließlich das zweite Dosierventil36 verwendet und es erfolgt im elektronischen Steuergerät40 keine Integration einer Reduktionsmittelmenge, deren Eindosierung durch das erste Dosierventil35 angefordert wurde. In diesen Verfahrensschritten71 bis73 wird stets nur das zweite Dosierventil36 angesteuert. Nach jedem der Verfahrensschritte erfolgt erneut die Prüfung61 , ob der Fehler des ersten Dosierventils35 entprellt wurde. Falls dies geschehen ist, so wird das Verfahren mit dem Schritt62 fortgesetzt und im Schritt52 beendet. Falls hingegen, ohne dass zuvor eine vollständige Entprellung des Fehlers erfolgt ist, eine Prüfung74 ergibt, dass das Dosiersystem30 abgeschaltet werden soll, so erfolgt eine Entleerung75 der Druckleitung34 ausschließlich unter Öffnung des zweiten Dosierventils36 und es erfolgt ein Beenden76 des Verfahrens bei weiterhin fehlerhaftem ersten Dosierventil35 . Das Entprellen des ersten Dosierventils35 muss dann nach einem erneuten Systemstart fortgesetzt werden. - Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass das Erkennen eines elektrischen Fehlers logisch mit Funktionsgruppen der beiden Dosierventile
35 ,36 verknüpft ist. In diesem Fall erfolgen der erste Entprellschritt60 und das Abschalten des fehlerhaften Dosierventils35 über die logische Verknüpfung.
Claims (8)
- Verfahren zum Betreiben eines Dosiersystems (30) für ein SCR-Katalysatorsystem (20), welches mehrere Dosierventile (35, 36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines elektrischen Fehlers eines Dosierventils (35) eine Ansteuerung des fehlerhaften Dosierventils (35) abgeschaltet wird und ein Dosieren (73) einer Reduktionsmittellösung (32) in das SCR-Katalysatorsystem (20) mittels des weiteren Dosierventils (36) oder der weiteren Dosierventile erfolgt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abschalten in einem ersten Entprellschritt (60) des fehlerhaften Dosierventils (35) erfolgt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des fehlerhafte Dosierventils (35) wieder eingeschaltet wird (62), nachdem sein Fehler vollständig entprellt wurde. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Konfiguration des Dosiersystems (30) einem FID entnommen wird und nach Erkennen des Fehlers eines Dosierventils (35) nur noch Ansteuerungsfunktionen des weiteren Dosierventils (36) oder der weiteren Dosierventile ausgeführt werden, das oder die im FID beschrieben werden. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen des Fehlers logisch mit Funktionsgruppen aller Dosierventile (35, 36) verknüpft ist und das Abschalten des fehlerhaften Dosierventils über die logische Verknüpfung erfolgt. - Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis5 durchzuführen. - Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach
Anspruch 6 gespeichert ist. - Elektronisches Steuergerät (40), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis5 ein Dosiersystem (30) für ein SCR-Katalysatorsystem (20) zu betreiben.
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- 2019-12-14 DE DE102019219634.9A patent/DE102019219634A1/de active Pending
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