DE4227741A1 - Verfahren zur Reduktion von in Abgasen enthaltenen Stickoxiden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduk­ tion von in Abgasen enthaltenen Stickoxiden, insbesondere bei Luftüberschuß im Brennstoff-Luftgemisch, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 38 30 045 A1 ist ein Verfahren zur Reduktion von in Abgasen enthaltenen Stickoxiden bekannt, bei dem die Menge des zuzugebenden Reduktionsmittels in Abhängig­ keit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Eine stöchiometrische Zumessung des Reduktionsmit­ tels zur optimalen Reduktion von in Abgasen enthaltenen Stickoxiden ist auf diese bekannte Weise nicht gewährlei­ stet, da die Menge der Stickoxide von einer Vielzahl von Betriebsgrößen der das Abgas erzeugenden Brennkraftma­ schine abhängt. Derartige Betriebsgrößen sind beispiels­ weise die Brennkraftmaschinendrehzahl, die Last, die Brennraumtemperatur und das aktuelle Brennstoff-Luftver­ hältnis. Eine genaue Vorherbestimmbarkeit der aufgrund dieser Betriebsgrößen zu erwartenden Stickoxidmenge ist nicht für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine gewährleistet. Wenn bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die Stöchiometrie des Stickoxid- Reduktionsmittelverhältnisses gestört ist, ist entweder eine unvollständige Reduktion der Stickoxide oder ein Reduktionsmittelrest gegeben. Ein Reduktionsmittel, wie z. B. Ammoniak, ist jedoch nicht weniger ge­ sundheitsschädlich wie die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine möglichst vollständige Reduktion der Stickoxide bei gleichzeitigem Verhindern von Reduktionsmittelresten zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Zumessung des Reduktionsmittels hängt im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren nicht mehr von einer Vielzahl von die Stickoxidmenge beeinflussenden Größen ab, sondern von der Stickoxidmenge selbst. Dazu wird die Stickoxidmenge kurz vor der Reduktionsmittelzugabe und/oder nach der Re­ duktion gemessen. Die Menge des zuzugebenden Reduktions­ mittels wird direkt proportional zur gemessenen Sticko­ xidmenge geregelt.

Wird die Reduktionsmittelzugabe sowohl abhängig von der vor der Reduktionsmittelzugabe als auch von der nach der Reduktion gemessenen Stickoxidmenge geregelt, werden Ein­ flüsse, wie z. B. Temperatur oder Alter der Reduktionsan­ lage, kompensiert, die während der Reduktion das vor der Reduktion stöchiometrisch abgestimmte Verhältnis zwischen Stickoxid- und Reduktionsmittelmenge stören.

Durch diese erfindungsgemäße Regelung des Stickoxidreduk­ tionsprozesses ist es möglich, die nach außen tretenden Abgase sowohl von Stickoxiden als auch von Reduktionsmit­ telresten nahezu vollständig zu befreien.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 2.

Zusätzlich zur Messung der Stickoxidmenge vor der Reduk­ tionsmittelzugabe und/oder nach der Reduktion wird nach der Reduktion der Reduktionsmittelgehalt gemessen. Wird bei dieser Messung ein Reduktionsmittelrest festgestellt, wird abhängig von dem Wert dieses Reduktionsmittelrestes die zuzugebende Reduktionsmittelmenge reduziert. Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung wird eine zusätzli­ che Maßnahme zur Verhinderung eines Redukti­ onsmittelrestes ergriffen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Sie zeigt eine Vorrichtung zur Durch­ führung verschiedener Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zu einer Brennkraftmaschine 1 führen Steuersignale eines Steuergerätes 2. Ein weiteres Steuersignal führt vom Steuergerät 2 zur Reduktionsmitteldosiereinheit 4. Von der Reduktionsmitteldosiereinheit 4 führt ein Reduktions­ mitteleinspritzrohr 10 in das von der Brennkraftmaschine 1 abgehende Abgasrohr 5. Das Abgasrohr 5 führt durch eine Reduktionseinrichtung 3 (Katalysator) zum Auspuffrohr 9. Zwischen Brennkraftmaschine 1 und dem Reduktionsmit­ teleinspritzrohr 10 ist im Abgasrohr 5 ein Stickoxidsen­ sor 6 angeordnet. Im Auspuffrohr 9 ist sowohl ein Sticko­ xidsensor 7 als auch ein Reduktionsmittelsensor 8 an­ geordnet. Die Sensoren 6, 7 und 8 sind über Eingangslei­ tungen am Steuergerät 2 angeschlossen.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird über die Steu­ ersignale des Steuergerätes 2 gesteuert. Der jeweilige Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wirkt sich auf die Stickoxidmenge des an das Abgasrohr 5 abgegebenen Abgases aus. Der Stickoxidsensor 6 erfaßt die jeweils aktuelle Stickoxidmenge des Abgases und gibt den Stickoxidwert an das Steuergerät 2 weiter. Abhängig von der mittels des Stickoxidsensors 6 erfaßten Stickoxidmenge veranlaßt das Steuergerät 2 die Reduktionsmitteldosiereinheit 4 zur Ab­ gabe von zumindest annähernd der Reduktionsmittelmenge, die zur vollständigen Reduktion der mittels des Sticko­ xidsensors 6 erfaßten Stickoxidmenge nötig ist. Diese Reduktionsmittelmenge wird über das Reduktionsmittelein­ spritzrohr 10 den im Abgasrohr 5 befindlichen Abgasen beigemengt. Diese mit Reduktionsmittel versehenen Abgase werden zum Reduktionsvorgang an die Reduktionseinrichtung 3 weitergegeben. Werden nach dem Reduktionsvorgang mit­ tels des Stickoxidsensors 7 im Auspuffrohr 9 noch Sticko­ xidreste festgestellt, wird die Menge des Stickoxidrests dem Steuergerät 2 mitgeteilt. Abhängig von der Menge des Stickoxidrests erhöht das Steuergerät 2 über die Reduk­ tionsmitteldosiereinheit 4 die den Abgasen zuzuführende Reduktionsmittelmenge. Gleichzeitig wird jedoch die von den nachkommenden Abgasen im Abgasrohr 5 durch den Stickoxidsensor 6 gemessene neue Stickoxidmenge miteinbe­ rechnet. Wird jedoch über den Stickoxidsensor 7 kein Stickoxidrest festgestellt, kann das Steuergerät 2 über die Reduktionsmitteldosiereinheit 4 die Reduktionsmittel­ menge etwas verringern.

Der Reduktionsmittelsensor 8 im Auspuffrohr 9 kann entwe­ der zusätzlich oder anstatt des Stickoxidsensors 7 im Auspuffrohr 9 eingesetzt werden. Über den Reduktionsmit­ telsensor 8 wird im Auspuffrohr 9 festgestellt, ob ein Reduktionsmittelrest vorliegt. Die Menge des durch den Reduktionsmittelsensor 8 festgestellten Reduktionsmittel­ restes wird vom Steuergerät 2 über die Reduk­ tionsmitteldosiereinheit 4 von der zuzugebenden Redukti­ onsmittelmenge abgezogen. Unter Einsatz des Reduktions­ mittelsensors 8 ist eine noch einfachere, genauere und schnellere Regelung zur Maximierung der Stickoxidkonver­ sionsrate und zur Minimierung des Reduktionsmittelrestes im Abgas möglich.

Claims (2)

1. Verfahren zur Reduktion von in Abgasen enthaltenen Stickoxiden unter Zugabe eines Reduktionsmittels bei Kraftfahrzeugen mit Katalysator, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Menge des zuzugebenden Re­ duktionsmittels abhängig von der vor der Redukti­ onsmittelzugabe und/oder von der nach der Reduk­ tion gemessenen Stickoxidmenge berechnet und geregelt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Menge des zuzugebenden Redukti­ onsmittels bei einem nach der Reduktion gemessenen Reduktionsmittelrest reduziert wird.