DE10301606A1

DE10301606A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators

Info

Publication number: DE10301606A1
Application number: DE10301606A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ripper; Stefan Wickert; Klaus Müller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-07-29

Abstract

Um eine Dosierung von wenigstens einem Reagens (200) in ein Abgas einer Verbrennungsanlage (3) bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators (10), insbesondere eines SCR-Katalysators, zur selektiven katalytischen Reduktion, insbesondere von Stickoxiden, einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Menge des wenigstens einen Reagens (200), insbesondere eines Reduktionsmittels, die dem Abgas zugeführt wird, dahingehend zu verbessern, daß bei jedem Betriebszustand des Katalysators (10) bzw. bei jedem Betriebszustand der Verbrennungsanlage (3), also insbesondere bei Veränderungen von wenigstens einer den jeweiligen Betriebszustand charakterisierenden Betriebskenngröße, also beispielsweise bei unterschiedlichen Abgastemperaturen, Abgasmengen und/oder dgl., immer eine optimale Dosierung der Menge des wenigstens einen Reagens (200) abhängig von wenigstens einer Modell-/Beobachtergröße eines, wenigstens einmal vorzugsweise bei einer Erstapplikation der Verbrennungsanlage (3) während des Betriebes adaptierbaren, insbesondere wenigstens einen Parameter aufweisenden Beobachtersystems zu regeln. Die Regelung kann zusätzlich auch abhängig von wenigstens einer Betriebskenngröße (300) erfolgen, die einen Betriebszustand des Katalysators (10) und/oder der Verbrennungsanlage (3) charakterisiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 11.

Zur Verringerung der Schadstoffemission sind in einer Abgasleitung von Verbrennungsanlagen, insbesondere von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, Katalysatoren vorgesehen. Darüber hinaus werden Reagenzien, insbesondere Reduktionsmittel, dem Abgas zugegeben um eine Reduzierung der Schadstoffe zu erreichen. Beispielsweise werden zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen den Abgasen Reduktionsmittel zudosiert.

Die EP 1 024 254 A2 offenbart zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen einer Brennkraftmaschine mit einem Reduktionskatalysator bei einer sogenannten selektiven katalytischen Reduktion ("selective catalytical reduction"-SCR) ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems, bei welchem kontinuierlich Reduktionsmittel abhängig von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder einem Betriebszustand des Katalysators zu dem Abgasstrom dosiert wird. Hierzu werden Betriebskenngrößen, die beispielsweise von Sensoren übermittelt werden und/oder an einer CAN (Controller Area Network)-Schnittstelle bereitgestellt werden (CAN-Daten), ausgewertet, und hieraus eine benötigte Reduktionsmittelmenge berechnet.

Bei einer geregelten Dosierung wird die berechnete Reduktionsmittelmenge abhängig von weiteren Sensordaten korrigiert. Hierdurch wird insbesondere kompensiert, daß die zugeführten Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak oder dgl., zu einem Teil im Katalysator gespeichert werden und im wesentlichen abhängig von der Abgastemperatur und der Abgasgeschwindigkeit wieder freigesetzt werden.

Die Genauigkeit der Reduktionsmitteldosierung ist hier dadurch begrenzt, daß die Berechnung eines Korrekturwertes, der zu der berechneten Reduktionsmittelmenge addiert wird, und die Berechnung der Reduktionsmittelmenge selbst auf Kennfeldern und algebraischen Gleichungen mit festen Parametern beruhen.

Der Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators, insbesondere eines SCR-Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion ("selective catalytical reduction"-SCR) insbesondere von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, zu vermitteln. Hierbei soll eine Menge wenigstens eines Reagens, insbesondere eines Reduktionsmittels, dem Abgas zugemessen werden. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung soll bei jedem Betriebszustand des Katalysators bzw. bei jedem Betriebszustand der Verbrennungsanlage, also insbesondere auch bei Veränderungen von wenigstens einer den jeweiligen Betriebszustand charakterisierenden Betriebskenngröße, also beispielsweise bei unterschiedlichen Abgastemperaturen, Abgasmengen und/oder dgl., eine optimale Dosierung der Menge des wenigstens einen Reagens erfolgen. Hierbei soll unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand immer eine optimale Reinigung des Abgases, insbesondere eine optimale Reduktion von Stickoxiden im Abgas ermöglicht werden.

Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Menge des wenigstens einen Reagens abhängig zumindest von wenigstens einer Modell-/Beobachtergröße geregelt. Die wenigstens eine Modell-/Beobachtergröße wird hierbei mit einem adaptierbaren, vorzugsweise wenigstens einen Parameter aufweisenden, Beobachtersystem ermittelt. Von Vorteil ist hier, daß mit geringem technischen Aufwand, beispielsweise lediglich durch Programmieren einer ohnehin vorhandenen Steuereinheit, weitere Größen, die nicht unmittelbar aus Sensordaten und/oder CAN (Controller Area Network)-Daten ermittelbar sind, zur Regelung der Reagensmenge herangezogen werden, wodurch die Genauigkeit der Dosierung deutlich verbessert wird. Die Verwendung eines adaptierbaren Beobachtersystem hat den Vorteil, daß die wenigstens eine Modell-/Beobachtergröße immer auf der Basis des aktuellen Betriebszustandes des Katalysators bzw. des aktuellen Betriebszustandes der Verbrennungsanlage bestimmt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, die Menge des wenigstens einen Reagens zusätzlich abhängig von wenigstens einer einen Betriebszustand des Katalysators und/oder einen Betriebszustand der Verbrennungsanlage charakterisierenden Betriebskenngröße zu regeln. Von Vorteil ist hierbei, daß die Regelungsgenauigkeit und somit die Dosiergenauigkeit vergrößert wird, da die Regelung sowohl abhängig von unmittelbar erfaßbaren Größen, insbesondere der wenigstens einen Betriebskenngröße, als auch abhängig von nicht unmittelbar erfaßbaren Größen, insbesondere der wenigstens einen Modell-/Beobachtergröße, erfolgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zur Adaption des Beobachtersystems an das reale System, das insbesondere den Katalysator bzw. die Verbrennungsanlage im aktuellen Betriebszustand aufweist, der wenigstens eine Parameter des Beobachtersystems, der von wenigstens einer den jeweiligen Betriebszustand charakterisierenden Betriebskenngröße abhängt, verändert. Hierdurch ist das Beobachtersystem sehr einfach auf Änderungen der Betriebszustände während des Betriebes des Katalysators bzw. der Verbrennungsanlage anpaßbar.

Um auf zusätzliche Sensoren verzichten zu können, wird vorteilhafterweise die wenigstens eine Betriebskenngröße aus einem ohnehin vorhandenen Sensorsignal und/oder aus ohnehin vorhandenen CAN-Daten bestimmt.

Vorzugsweise wird eine ohnehin ermittelte, den jeweiligen Betriebszustand des Katalysators bzw. der Verbrennungsanlage charakterisierende Größe als die wenigstens eine Betriebskenngröße auch zum Adaptieren des Beobachtersystems an das reale System verwendet.

Um auf zusätzliche Meßgrößen bei der Ermittlung der Kenngrößen verzichten zu können, wird vorteilhafterweise die wenigstens eine Betriebskenngröße zu Größen verarbeitet, die beispielsweise durch Messungen – ohne daß Weiterverarbeitungen, insbesondere Berechnungen notwendig sind – direkt ermittelt werden und somit ohne technischen Aufwand für die Adaption zur Verfügung stehen.

Eine schnelle Bestimmung der wenigstens einen Modell-Beobachtergröße wird ermöglicht, indem, diese vorzugsweise mit wenigstens einer mathematischen Funktion berechnet und/oder aus wenigstens einem Kennfeld entnommen wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch ein von der Erfindung Gebrauch machendes Abgassystem mit einem SCR-Katalysator einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, und
2 schematisch im Detail ein von der Erfindung Gebrauch machendes Beobachtersystem wie es bei dem in 1 dargestellten Abgassystem zum Einsatz kommt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden nachfolgend in Verbindung mit einem in 1 und 2 dargestellten Abgassystem 5 mit einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion ("selective catalytical reduction"-SCR) insbesondere von Stickoxiden in Abgasen (SCR-Katalysator 10) einer Brennkraftmaschine 3 eines Kraftfahrzeuges und einer Dosiereinheit 50 zum Dosieren eines Reduktionsmittels 200 in Abgase, erläutert. Das Verfahren und die Vorrichtung sind jedoch weder auf das Abgassystem 5 mit dem SCR-Katalysator 10, noch auf die Verwendung in einem Kraftfahrzeug beschränkt, sie können vielmehr bei beliebigen Verbrennungsanlagen, beispielsweise auch bei Heizanlagen eingesetzt werden, wo einem Abgas in Anwesenheit eines Katalysators Reagenzien zudosiert werden sollen. Das Reduktionsmittel 200 kann statt in Abgase auch in andere flüssige und/oder gasförmige Fluide dosiert werden. Auch sind das Verfahren und die Vorrichtung nicht beschränkt auf die Dosierung des Reduktionsmittels 200, vielmehr können auch andere, auch mehrere unterschiedliche flüssige und/oder gasförmige, auch als eine Mischung vorliegende, Reagenzien dosiert werden.
Der in 1 dargestellte SCR-Katalysator 10 ist über eine Abgasleitung 20 mit der Brennkraftmaschine 3 verbunden. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 3 ist nicht gereinigtes Abgas von der Brennkraftmaschine 3 in Richtung eines Pfeils 25 dem SCR-Katalysator 10 zuführbar. Im SCR-Katalysator 10 ist das nicht gereinigte Abgas in an sich bekannter Weise reinigbar. Gereinigtes Abgas ist nach dem SCR-Katalysator 10 in Richtung eines Pfeils 35 über einen Abgasstrang 30 der Umgebung zuführbar.
Über eine Dosierleitung 40 ist das Reduktionsmittel 200 aus der Dosiereinheit 50 der Abgasleitung 20 zuführbar, um in an sich bekannter Weise eine Reduktion von im nicht gereinigten Abgas enthaltenen Stickoxiden zu erreichen.
Der Dosiereinheit 50 wiederum ist das Reduktionsmittel 200 über eine Reduktionsmittelzuleitung 205 aus einem Behältnis 206 zuführbar. Statt mit dem Behältnis 206 kann sie aber auch mit einer anderen Einrichtung zur Zuführung des Reduktionsmittels 200 verbunden sein.
Die Dosiereinheit 50 ist über eine Steuerausgangsleitung 110 mit einer Steuerungs-/Regeleinheit 90, die außerhalb des Abgassystems 5 angeordnet und nicht Teil des Abgassystems 5 ist, steuerbar. Mit der Steuerungs-/Regeleinheit 90 ist die Menge des Reduktionsmittels 200 bestimmbar, vorzugsweise berechenbar. Die Steuerungs-/Regeleinheit 90 kann rein prinzipiell auch Teil des Abgassystems 5 sein.
Die Menge des Reduktionsmittels 200 ist, wie in Verbindung mit 2 weiter unten näher erläutert ist, aus wenigstens einer Betriebskenngröße 300 und wenigstens einer Modell-Beobachtergröße 460 bestimmbar.
Die Modell-/Beobachtergröße 460 ist mit einem Beobachtungssystem 400 aus der wenigstens einen Betriebskenngröße 300 bestimmbar und wird über eine in Verbindung mit 2 beschriebene Datenleitung 461 zur Regelung der Menge des Reduktionsmittels 200 der Steuerungs-/Regeleinheit 90 zugeführt.
Dem Beobachtersystem 400 wird über eine erste und/oder eine zweite Eingangsdatenleitung 405 bzw. 406, die in Verbindung mit 2 näher beschrieben werden, ebenfalls die Betriebskenngröße 300 zugeführt.
Rein prinzipiell sind auch mehrere unterschiedliche Modell-Beobachtergrößen 460, die vorzugsweise nicht unmittelbar beispielsweise aus Sensorsignalen bestimmt werden können, bestimmbar. Die Modell-/Beobachtergröße 460 kann auch aus einer anderen als der Betriebskenngröße 300 bestimmt werden.
Die Betriebskenngröße 300 ist von einer Schnittstelle 130 über eine Betriebskenngrößenleitung 121 und über eine Steuereingangsleitung 120 der Steuerungs-/Regeleinheit 90 übermittelbar. Die Betriebskenngröße 300 charakterisiert einen jeweiligen Betriebszustand des SCR-Katalysators 10 und einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 3. Sie kann aber auch entweder den Betriebszustand des SCR-Katalysators 19 oder den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 3 charakterisieren.
Als Betriebskenngröße 300 ist die Temperatur des gereinigten Abgases hinter dem SCR-Katalysator 10 mit einem Temperatursensor 160 im Abgasstrang 30 erfaßbar und über eine Signalleitung 165 an die Schnittstelle 130 übermittelbar. Die Abgastemperatur vor dem SCR-Katalysator 10, eine NO_x-Konzentration, eine O₂-Konzentration, eine Abgasmenge und/oder eine Ammoniakkonzentration im Abgas können rein prinzipiell zusätzlich oder alternativ zur Betriebskenngröße 300 als wenigstens eine weitere Betriebskenngröße mit weiteren Erfassungsmitteln 140 erfaßbar sein und über eine weitere Signalleitung 145 der Schnittstelle 130 zuführbar sein. Der Einfachheit halber sind in 1 lediglich ein weiteres Erfassungsmittel 140 und eine weitere Signalleitung 145 repräsentativ für eine Vielzahl insbesondere unterschiedlicher Erfassungsmittel 140 und unterschiedlicher Signalleitungen 145 dargestellt. Es sind rein prinzipiell auch andere Sensordaten und/oder CAN (Controller Area Network)-Daten als Betriebskenngrößen 300 der Schnittstelle 130 übermittelbar. Rein prinzipiell kann die Betriebskenngröße 300 auch direkt vom Abgassystem 5 aus der Steuerungs-/Regeleinheit 90 und/oder dem Beobachtersystem 400 übermittelbar sein.
Darüber hinaus ist ein Kennfeld 135, insbesondere ein Motorkennfeld, vorgesehen, in dem die Betriebskenngröße 300 in Abhängigkeit von der Drehzahl und einer Kraftstoffeinspritzmenge gespeichert ist. Das Kennfeld 135 ist mit der Schnittstelle 130 verbunden. Auch die Betriebskenngröße 300 kann rein prinzipiell direkt aus dem Kennfeld 135 der Steuerungs-/Regeleinheit 90 übermittelbar sein. Durch die Verwendung des Kennfeldes 135 kann auf Sensoren zur Erfassung der Betriebskenngröße 300 verzichtet werden. Es können zusätzlich zum Kennfeld 135 noch weitere Kennfelder für weitere Betriebskenngrößen vorgesehen sein. Statt von der Drehzahl und/oder der Motoreinspritzmenge können die Betriebskenngrößen auch abhängig von anderen, einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 3 charakterisierenden Kenngröße in den Kennfeldern gespeichert sein. Die Motordrehzahl und/oder die Motoreinspritzmenge können auch selbst als Betriebskenngröße vorgesehen sein.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben des SCR-Katalysators 10, die in 2 im Detail dargestellt ist, ist das Beobachtersystem 400 mit der Steuerungs-/Regeleinheit 90 über eine Beobachterausgangsleitung 461 verbunden. Dem Beobachtersystem 400 ist über die Betriebskenngrößenleitung 121 die Betriebskenngröße 300 zuführbar. Es können hier alternativ oder zusätzlich zur Betriebskenngröße 300 auch weitere Betriebskenngrößen zugeführt werden.
Das Beobachtersystem 400 umfaßt ein Rechenmodell 450, das Differentialgleichungen, Funktionale, Kennfelder, Integrale, Mittelwerte und dgl. aufweist, mit denen die Modell-/Beobachtergröße 460 berechenbar ist und das über die zweite Eingangsdatenleitung 406 mit der Betriebskenngrößenleitung 121 verbunden ist.
Die Modell-Beobachtergröße 460 ist analog der Betriebskenngröße 300 der Steuerungs-/Regeleinheit 90 über die Beobachterausgangsleitung 461 zuführbar.
Die Modell-/Beobachtergröße 460 ist nur mit dem Beobachtersystem 400, und nicht unmittelbar aus Meßgrößen bestimmbar. Beispielsweise ist ein Speichergrad des Reduktionsmittels 200 im SCR-Katalysator 10, als Modell-Beobachtergröße 460 bestimmbar. Es können alternativ oder zusätzlich zur Modell-/Beobachtergröße 460 auch eine Speichermenge des Reduktionsmittels 200 im SCR-Katalysator 10, der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators 10, ein Abgastemperaturprofil, ein Abgasmassenstrom oder dgl. als weitere Modell-Beobachtergrößen bestimmt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst das Beobachtersystem 400 an das reale System, bestehend aus der Brennkraftmaschine 3 mit dem SCR-Katalysator 10 im Ist- Zustand, adaptiert, indem wenigstens ein nicht gezeigter Parameter des Rechenmodells 450 verändert wird. Diese Adaption findet vorzugsweise bei einer Erstapplikation während des Betriebes der Brennkraftmaschine 3 und des SCR-Katalysators statt. Rein prinzipiell kann aber auch später eine Adaption erfolgen. Die Adaption kann auch mehrmals durchgeführt werden.
Hierzu wird die Betriebskenngröße 300 über die Betriebskenngrößenleitung 121 und über die erste Eingangsdatenleitung 405 einer Verarbeitungseinheit 410 zugeführt, mit der durch Integral- und/oder Mittelwertbildung oder dgl. eine Meßkenngröße 420 gebildet wird. Die Meßkenngröße 420 wird über eine erste Differenzeingangsleitung 425 einem Differenzbildner 430 übermittelt. Die Betriebskenngröße 300 wird außerdem über die Betriebskenngrößenleitung 121 und über die zweite Eingangsdatenleitung 406 dem Rechenmodell 450 zugeführt, mit dem eine, der Meßkenngröße 420 entsprechende, Beobachterkenngröße 470 bestimmt wird, die über eine Rechenmodelleitung 456 und über eine zweite Differenzeingangsleitung 471 ebenfalls dem Differenzbildner 430 übermittelt wird.
Mit dem Differenzbildner 430 wird nun die Differenz zwischen der Beobachterkenngröße 470 und der Meßkenngröße 420 gebildet. Diese Differenz wird über eine Differenzausgangsleitung 435 einer Adaptionseinheit 440 übermittelt.
Mit der Adaptionseinheit 440 wird geprüft, ob die Differenz größer als ein insbesondere herstellerseitig vorgebbarer Sollwert ist. Ist dies der Fall, so wird aus Fuzzy-Regeln, aus Kennfeldern und/oder mit mathematischen Funktionen wenigstens ein Korrekturwert 444 bestimmt, der an das Rechenmodell 450 über eine Rechenmodelleingangsleitung 445 übermittelt wird. Mit diesem Korrekturwert 444 wird der Parameter des Rechenmodells 450 beaufschlagt. Falls aber die Differenz nicht größer als der vorgebbare Sollwert ist, wird der Parameter unverändert beibehalten. Es können hier aber auch mehrere unterschiedliche Korrekturwerte für mehrere unterschiedliche Parameter bestimmt werden, wodurch die Adaption des Rechenmodells 450 deutlich verbessert wird.
Zur Regelung der Menge des Reduktionsmittels 200 wird nun die Betriebskenngröße 300 über die Betriebskenngrößenleitung 121 und die Steuereingangsleitung 120 an die Steuerungs-/Regeleinheit 90 übermittelt. Außerdem werden mit dem adaptierten Beobachtungssystem 400 aus derselben und/oder wenigstens einer anderen, über die Betriebskenngrößenleitung 121 dem Beobachtersystem 400 zugeführten Betriebskenngröße 300 die Modell-/Beobachtergröße 460 bestimmt, wie weiter unten näher beschrieben ist. Die Modell-/Beobachtergröße 460 wird über die Ausgangsdatenleitung 461 ebenfalls der Steuerungs-/Regeleinheit 90 zugeführt.
Die Steuerung der Dosierung des Reduktionsmittels 200 erfolgt dann mit der Steuerungs-/Regeleinheit 90 abhängig von der Betriebskenngröße 300 und der Modell/Beobachtergröße 460, indem die mit der Steuerungs-/Regeleinheit 90 bestimmte Menge des Reduktionsmittels 200 über die Ausgangssteuerleitung 110 an das Abgassystem 5 bzw. an die nicht gezeigte Dosiereinheit 50 übermittelt wird.
Rein prinzipiell kann die Regelung auch lediglich abhängig von der Modell-/Beobachtergröße 460 erfolgen, wobei dann die Betriebskenngröße 300 und/oder eine andere Betriebskenngröße nicht der Steuerungs-/Regeleinheit 90 zugeführt werden, sondern lediglich zur Ermittlung der Modell-Beobachtergröße 460 und/oder einer anderen Modell-/Beobachtergröße verwendet werden.
Zur Bestimmung der Modell-/Beobachtergröße 460 mit dem Beobachtersystem 400 wird die Betriebskenngröße 300 über die Betriebskenngrößenleitung 121 und die zweite Eingangsdatenleitung 406 dem Rechenmodell 450 zugeführt. Über eine Rechenmodellausgangsleitung 455 wird dann die Modell-/Beobachtungsgröße 460 angegeben, die über die Beobachterausgangsleitung 461 der Steuerungs-/Regeleinheit 90 übermittelt wird.
Rein prinzipiell sind unterschiedliche Kombinationen auch aus mehreren Modell-/Beobachtergrößen 460 und mehreren Betriebskenngrößen 300 zur Adaption des Beobachtersystems 400 zur Beobachtung und/oder zur Regelung der Mengen des Reduktionsmittels 200 möglich. Es ist auch möglich zur Adaption des Beobachtersystems 400 andere Modell-/Beobachtergrößen 460 bzw. Betriebskenngrößen 300 zu verwenden als zur Beobachtung bzw. Regelung der Mengen des Reduktionsmittels 200.
Beispielsweise werden der Abgasmassenstrom, der augenblickliche Gesamtwirkungsgrad des SCR-Katalysators 10 und die aus dem SCR-Katalysator 10 freigesetzten oder adsorbierten umsatzrelevanten Mengen des Reduktionsmittels 200 der Steuerungs-/Regelungseinheit 90 durch die Verwendung von vier Modell-/Beobachtergrößen 460 zur Verfügung gestellt. In Verbindung mit den erfaßten Stickoxidmengen im nicht gereinigten Abgas und/oder im gereinigten Abgas werden dann die benötigten Mengen des Reduktionsmittels 200 ermittelt.
Hierzu werden mit dem Beobachtersystem 400 aus der erfaßten Abgastemperatur vor dem SCR-Katalysator 10, dem erfaßten Abgasmassenstrom und einer Sammlung von mathematischen Funktionen als Rechenmodell 450 ein ortsabhängiges Temperaturprofil des gereinigten bzw. nicht gereinigten Abgases ermittelt. Um die Parameter des Rechenmodells 450, wie eingangs beschrieben, zu adaptieren, wird mit dem Rechenmodell 450 die Soll-Temperatur des gereinigten Abgases nach dem SCR-Katalysator 10 als eine Be obachterkenngröße 470 berechnet, und mit der erfaßten Temperatur des gereinigten Abgases verglichen. Die Temperatur des gereinigten Abgases nach dem SCR-Katalysator 10 wird dann später auch mit dem Rechenmodell 450 abhängig von dem jeweiligen Betriebszustand des SCR-Katalysators 10 und der Brennkraftmaschine 3 berechnet und wird nach der Adaption des Rechenmodells 450 dann auch als eine erste Modell-/Beobachtergröße 460 der Steuerungs-/Regelungseinheit 90 übermittelt.
Als eine zweite Modell-Beobachtergröße 460 wird der Gesamtwirkungsgrad des SCR-Katalysators 10 aus dem zuvor ermittelten Abgastemperaturprofil und einem veränderbaren Zusammenhang zwischen der Abgastemperatur und dem Wirkungsgrad des SCR-Katalysators 10 ermittelt.
Als eine dritte bzw. eine vierte Modell-/Beobachtergröße 460 werden schließlich die Mengen des im SCR-Katalysator 10 gespeicherten Reduktionsmittels 200 und die Mengen des adsorbierten bzw. desorbierten Reduktionsmittels 200, die umsatzrelevant sind, aus dem eingangs ermittelten Abgastemperaturprofil und dem Abgasmassenstrom bestimmt. Als eine weitere Beobachterkenngröße 470 wird hier in Verbindung mit dem Wirkungsgrad des SCR-Katalysators 10 die übrigbleibende Menge des Reduktionsmittels 200, die den SCR-Katalysator 10 wieder verläßt, ermittelt und mit der gemessenen Menge übrigbleibenden Reduktionsmittels 200 nach dem SCR-Katalysator 10 als Meßkenngröße 420 verglichen. Hierdurch wird das Beobachtersystem 400 bezüglich des Wirkungsgrades und des Speicherverhaltens des SCR-Katalysators 10 korrigiert.
Rein prinzipiell können auch eine oder mehrere andere, den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 3 und/oder den Betriebszustand des SCR-Katalysators 10 charakterisierende Meßgrößen als Betriebskenngrößen 300 verwendet werden, die sowohl direkt mit Sensoren, als auch über Schnittstellen der Steuerungs-/Regelungseinheit 90 und/oder dem Beobachtersystem 400 zugeführt werden.
Anstatt des SCR-Katalysators 10 kann auch rein prinzipiell ein beliebiger anderer Katalysator eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Katalysators (10) einer Verbrennungsanlage (3), insbesondere eines SCR-Katalysators einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bei dem eine Menge wenigstens eines Reagens (200), insbesondere eines Reduktionsmittels, dem Abgas zugemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des wenigstens einen Reagens (200) abhängig zumindest von wenigstens einer Modell-/Beobachtergröße (460) eines adaptierbaren Beobachtersystems (400) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des wenigstens einen Reagens (200) abhängig von der wenigstens einen Modell-/Beobachtergröße (460) und abhängig von wenigstens einer, einen Betriebszustand des Katalysators (10) und/oder einen Betriebszustand der Verbrennungsanlage (3) charakterisierenden Betriebskenngröße (300) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtersystem (400) an ein den Katalysator (10) und/oder die Verbrennungsanlage (3) im aktuellen Betriebszustand aufweisendes reales System durch Verändern wenigstens eines Parameters des Beobachtersystems (400) adaptiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtersystem (400) abhängig von wenigstens einer bzw. der wenigstens einen Betriebskenngröße (300) adaptiert wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Adaption des Beobachtersystems (400) die wenigstens eine Betriebskenngröße (300) zu einer Kenngröße (420) verarbeitet wird, und die Kenngröße (420) mit einer ihr entsprechenden Beobachterkenngröße (470) verglichen wird, die mit dem Beob achtersystem (400) aus der wenigstens einen Betriebskenngröße (300) bestimmt wird, und, falls eine Abweichung der Beobachterkenngröße (470) von der Kenngröße (420) größer ist als ein vorgebbarer Sollwert, der insbesondere abhängig vom Katalysator (10) bzw. von der Verbrennungsanlage (3) herstellerseitig vorgegeben wird, der wenigstens eine Parameter zur Verkleinerung der Abweichung verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Betriebskenngröße (300) zu wenigstens einer der folgenden Kenngrößen (420) verarbeitet wird: a) zu der Temperatur des Abgas in Abgasströmungsrichtung betrachtet hinter dem Katalysator (10), b) zu einer übrigbleibenden Menge des wenigstens einen Reagens (200), die den Katalysator (10) wieder verläßt, c) zu einer übrigbleibenden Menge an vorzugsweise Stickoxid im Abgas.
Verfahren nach Anspruch 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Betriebskenngröße (300) aus einem Sensorsignal und/oder aus CAN-Daten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der folgenden Modell-Beobachtergrößen (460) berechnet wird: a) eine Speicherkapazität für das wenigstens eine Reagens (200) im Katalysator (10), b) der Gesamtwirkungsgrad des Katalysators (10), c) eine im Katalysator (10) gespeicherte Menge des wenigstens einen Reagens (200), d) eine Adsorption und Desorption des wenigstens einen Reagens (200), e) ein Abgas-Temperaturprofil entlang des Katalysators (10), f) ein Abgas-Massenstrom.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Modell-/Beobachtergröße (460) mittels wenigstens einer mathematischen Funktion berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtersystem (400) während eines Betriebes des Katalysators (10) bzw. der Verbrennungsanlage (3) wenigstens einmal vorzugsweise bei einer Erstapplikation adaptiert wird.
Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators (10) einer Verbrennungsanlage (3), insbesondere eines SCR-Katalysators einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer Reagensdosiereinrichtung (50, 52) zum Zumessen einer Menge wenigstens eines Reagens (200), insbesondere eines Reduktionsmittels, zum Abgas, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Steuerungs-/Regeleinheit (90) zum Regeln der Menge des wenigstens einen Reagens (200) abhängig zumindest von wenigstens einer Modell-/Beobachtergröße (460) und ein adaptierbares Beobachtersystem (400) zum Ermitteln der wenigstens einen Modell-/Beobachtergröße (460).