JP2000073742A - Method for feeding reductant to nitrogen-containing exhaust gas of internal combustion engine - Google Patents

Method for feeding reductant to nitrogen-containing exhaust gas of internal combustion engine

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JP2000073742A
JP2000073742A JP10240072A JP24007298A JP2000073742A JP 2000073742 A JP2000073742 A JP 2000073742A JP 10240072 A JP10240072 A JP 10240072A JP 24007298 A JP24007298 A JP 24007298A JP 2000073742 A JP2000073742 A JP 2000073742A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize the measured feeding of reductant to nitrogen-containing exhaust gas to the operation dynamic change in an internal combustion engine by measuring the reductant speed from prescribed parameters, by correcting the reducer speed according to the loading state change in the internal combustion engine, and by adding the adapted reducer quantity to an exhaust gas flow. SOLUTION: Air is fed to an air feed conduit 4 of an internal combustion engine by a compressor of an exhaust gas turbo charger 2. The exhaust gas exhausted from an exhaust turbine 5 is fed to catalyst 8 through the exhaust gas conduit 7 and exhausted from a discharge conduit 9 in a purified state. A measuring and feeding device 11 measures and introduces reductant from a conduit 12 and a nozzle 13 to an exhaust gas flow in the front side of the catalyst 8 and an adjustment and control device 14 controls the measuring and feeding device 11 via a control lead wire 21 based on the measured values of various types of sensors 15-20. Then, the engine eigenvalue of the NOx concentration and the exhaust gas quantity, and the detected exhaust gas temperature and the reductant concentration are used as the adjustment parameters for measuring and feeding the reductant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1記載の上
位概念によれば、場所的に、少なくともNOx還元活性
を有しており、熱容量が僅かでありかつ還元剤について
の貯蔵能力が僅かである触媒系の前の排ガス導管中へ
の、内燃機関の窒素含有排ガス中への還元剤、殊に尿素
ないしは尿素水溶液の計量供給方法に関する。
[0001] The present invention provides, according to the general concept of the first aspect, at least partially having at least NO x reduction activity, having a small heat capacity and a storage capacity for a reducing agent. The invention relates to a process for metering a reducing agent, in particular urea or an aqueous urea solution, into the nitrogen-containing exhaust gas of an internal combustion engine into an exhaust gas line before a small catalyst system.

【0002】[0002]

【従来の技術】NOxの選択接触還元(SCR)の場合
には、NOxをN2に還元するために、内燃機関及びSC
R触媒の運転状態に応じて一定量の還元剤が排ガス流中
に計量導入されなけれならない。過少量の還元剤が計量
導入される場合には、還元度が不必要に低下する。過大
量の還元剤が計量導入される場合には、還元剤のスリッ
プ及び望ましくない中間生成物及び分解生成物が生じ
る。その上、このことから、還元剤の不必要に高い消費
が発生する。還元剤として尿素が使用される場合には、
アンモニア漏出又は、SCR触媒に酸化触媒が後接続さ
れている場合には、酸化二窒素N2Oの放出が発生する
可能性がある。
In the case of the selective catalytic reduction of the Related Art NO x (SCR), in order to reduce NO x to N 2, the internal combustion engine and SC
Depending on the operating conditions of the R catalyst, a certain amount of reducing agent has to be metered into the exhaust gas stream. If too little reducing agent is metered in, the degree of reduction is unnecessarily reduced. If too much reductant is metered in, reductant slip and undesirable intermediates and decomposition products are produced. In addition, this results in an unnecessarily high consumption of the reducing agent. When urea is used as a reducing agent,
If ammonia leaks or an oxidation catalyst is connected downstream of the SCR catalyst, release of nitrous oxide N 2 O may occur.

【0003】EP 0 515 857 A1及びEP 0 697 062 B1は、
両方とも触媒の貯蔵能力及び還元剤の化学量論的過剰量
の一時的な計量供給に関する方法である。
[0003] EP 0 515 857 A1 and EP 0 697 062 B1
Both are methods concerning the storage capacity of the catalyst and the temporary metering of the stoichiometric excess of the reducing agent.

【0004】DE 43 10 961 A1には触媒中に少なくとも
1つの温度センサを使用することによる触媒活性の測定
方法が記載されている。
[0004] DE 43 10 961 A1 describes a method for measuring catalytic activity by using at least one temperature sensor in the catalyst.

【0005】全ての公知方法は、これら方法が、内燃機
関の動的ないしは高度動的な運転条件下での排ガス中へ
の正確な計量添加を可能にしていない点で共通してお
り、動的ないしは高度動的な変化これまで全く考慮され
ないままである。特に、内燃機関の前記の動的交番荷重
の場合の触媒活性の正確な測定は、これまで未解決の問
題の1つであった。
[0005] All known processes have in common that they do not allow accurate metering into the exhaust gas under dynamic or highly dynamic operating conditions of the internal combustion engine. Or highly dynamic changes have never been considered before. In particular, an accurate measurement of the catalytic activity in the case of the aforementioned dynamic alternating loads of an internal combustion engine has hitherto been one of the unsolved problems.

【0006】その上、全ての関連する状態変数ではな
く、その幾つかが公知の還元剤−計量供給方法の場合に
考慮されていた。即ち、DE 43 10 961 A1から公知の方
法の場合には、触媒の状態変化、即ち温度、の測定にた
めに、複数の温度センサを触媒中に組み込むことが提案
されている。しかしながら、このことは、実用性は僅か
でありかつその上、高出費であると思われる。
[0006] In addition, some, but not all relevant state variables, have been considered in the case of known reducing agent-metering methods. Thus, in the case of the method known from DE 43 10 961 A1, it is proposed to incorporate a plurality of temperature sensors into the catalyst in order to measure the change in the state of the catalyst, ie the temperature. However, this appears to be of little utility and, moreover, of high expense.

【0007】SCR触媒中の還元剤充填度の正確な測定
は、EP 0 697 062 B1及びEP 0 515857 A1の提案による
還元剤計量供給を行なうことができるようにするために
必要であるとおり、このような触媒系の複雑な関係のた
めに不可能であった。このような理由から計量供給は、
一時的に中断され、かつ触媒は、再度定義された比を得
るため、このようにして空運転(leergefahren)される。
しかしながら、欠点は、NOx変換が必然的に低下する
ことにある。
An accurate measurement of the degree of reductant charge in the SCR catalyst is necessary, as is necessary in order to be able to carry out the reductant metering according to the proposals of EP 0 697 062 B1 and EP 0 515 857 A1. This was not possible due to the complex relationships of such catalyst systems. For this reason, metering is
Temporarily interrupted and the catalyst is thus idled in order to obtain the defined ratio again.
However, the disadvantage is that the NO x conversion necessarily decreases.

【0008】即ち上記の公知技術明細書は、その計量供
給戦略において還元剤及び熱に関する触媒の明瞭な貯蔵
能力から出発している。
[0008] Thus, the above-mentioned prior art documents start with a clear storage capacity of the catalyst in terms of reducing agent and heat in its metering strategy.

【0009】この方法は、原理的に、発電所技術から公
知である完全触媒(Vollkatalysator)について考えられ
うる。該方法様式は、完全に活性材料からなり、この活
性材料によって該方法様式は、特に低い温度で還元剤を
貯蔵することが可能になる。この貯蔵能力のおかげで動
的ないしは高度動的交番荷重の場合の還元剤漏出は、過
剰量の還元剤、特にNH3、が触媒によって短時間貯蔵
されることによって十分に回避することができる。
[0009] This method can in principle be envisaged for a complete catalyst known from the power plant art. The process mode consists entirely of the active material, which makes it possible to store the reducing agent at particularly low temperatures. Thanks to this storage capacity, reductant leakage in the case of dynamic or highly dynamic alternating loads can be largely avoided by the short-term storage of excess reductant, in particular NH 3 , by the catalyst.

【0010】例えば、現在利用しうる系の排ガス及び重
量の顕著な減少が必要である車両への、場所的に著しく
制限された条件下でのこのような系の使用については、
完全触媒は、ほとんど適当ではなく、それというのも、
この完全触媒が上記の要求に関する十分な発展ポテンシ
ャル(Entwicklungspotential)を有していないからであ
る。
For example, the use of such systems under conditions of very limited locality in vehicles where significant reductions in emissions and weight of currently available systems are required.
Complete catalysts are hardly suitable, because
This is because the complete catalyst does not have sufficient development potential (Entwicklungspotential) for the above requirements.

【0011】上記の理由から被覆触媒は、使用され、こ
の被覆触媒のセル数(Zellenzahl)は、顕著に高く設定す
ることができ、かつこの被覆触媒は、その本質的に僅か
な支持体の壁厚によってより大きな開放された向流面積
(freie Anstroemflaeche)及びこのことによってより僅
かな圧力損失を有している(図6参照)。
For the above-mentioned reasons, coated catalysts are used, the number of cells of the coated catalyst (Zellenzahl) can be set very high, and the coated catalyst has a substantially reduced support wall. Larger open countercurrent area due to thickness
(freie Anstroemflaeche) and thus have a lower pressure drop (see FIG. 6).

【0012】しかしながら、このような触媒系は、NH
3に対して僅かな貯蔵能力を有しており、それというの
も、本質的により少ない活性材料しか用いることができ
ないからである。従って還元剤ピークは、吸着によって
捕捉されることはできず、還元剤生成物の望ましくない
放出が容易に生じる。
[0012] However, such a catalyst system uses NH 3
It has a low storage capacity for 3 , since essentially less active material can be used. Thus, the reducing agent peak cannot be trapped by adsorption, and undesired release of the reducing agent product readily occurs.

【0013】このことから、計量供給の、及び作用パラ
メータ、触媒温度、NOx濃度、排ガス量、触媒活性な
ど、の検知の正確さに対する、これまで完全触媒に使用
されたものより高い要求が結論される。
[0013] Therefore, metering, and operation parameters, the catalyst temperature, NO x concentration, the amount of exhaust gas, catalytic activity, etc., for the accuracy of the detection, so far higher than those used in the unsupported catalysts request Conclusions Is done.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、前記上位概念による方法、即ち場所的に、少なくと
もNOx還元活性を有しており、熱容量が僅かでありか
つ還元剤についての貯蔵能力が僅かである触媒系の前の
排ガス導管中への、内燃機関の窒素含有排ガス中への還
元剤、殊に尿素ないしは尿素水溶液、の計量供給方法、
について、内燃機関運転の動的変化に対して最適化され
た還元剤速度適合という意味において適合された戦略を
提供することである。
The object of the present invention is, therefore, to provide a process according to the above-mentioned general concept, that is to say that it has at least NO x reduction activity locally, has a low heat capacity and a storage capacity for the reducing agent. A method for metering a reducing agent, in particular urea or an aqueous urea solution, into the nitrogen-containing exhaust gas of the internal combustion engine into the exhaust gas conduit before the catalyst system with a small amount of
Is to provide an adapted strategy in the sense of optimized reductant rate adaptation to dynamic changes in internal combustion engine operation.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば請求項1記載の特徴部に相応してこの特徴部に記載
された方法の特徴によって、即ち参照用内燃機関と関連
して確定されたNOx濃度及び排ガス量についての機関
固有値ならびに少なくともなお内燃機関運転中に実際に
検知される排ガスの温度及び場合によりなお還元剤濃度
を還元剤計量供給のための調整パラメータとして用い、
これらパラメータから還元剤速度を計算し、かつこのよ
うにして得られた還元剤速度に内燃機関の検出された荷
重状態変化に応じて動的ないしは高度動的な修正を行な
い、かつ相応して適合された還元剤量を排ガス流に添加
することを特徴とする、内燃機関の窒素含有排ガス中へ
の還元剤の計量供給方法によって、解決される。
The object is achieved according to the invention by the features of the method described in accordance with the features of claim 1, that is, in connection with a reference internal combustion engine. using the determined concentration of NO x and the engine eigenvalue and at least Note Note reducing agent concentration by the temperature and the case of the exhaust gas which is actually detected during the operation of the internal combustion engine for exhaust gas amount as an adjustment parameter for the reducing agent metering,
The reductant speed is calculated from these parameters, and the thus obtained reductant speed is dynamically and / or highly dynamically modified as a function of the detected change in the load state of the internal combustion engine and is adapted accordingly. The problem is solved by a method for metering a reducing agent into a nitrogen-containing exhaust gas of an internal combustion engine, characterized in that the determined amount of reducing agent is added to the exhaust gas stream.

【0016】本発明による方法は、先ず、適用時に使用
される内燃機関と同じ参照用内燃機に基づいて、例えば
動的機関試験台(dynamischen Maschinenpruefstand)
で、排ガス中のNOx濃度及び放出される排ガス量につ
いての機関固有値を検知しかつ計量供給装置の動作特性
(Kennfeld)−もしくはデータ記憶装置(Datenspeicher)
を制御する計算機に書き込むことを基礎とする。このデ
ータ/値は、機関運転中に少なくともなお排ガスの実際
に感知された温度の値によって補完されかつさらに共通
して還元剤−計量供給のための調整パラメータとして用
いられる。この場合にはこれら少なくとも3つのパラメ
ータから、場合により還元剤の濃度の考慮下に、一定の
還元剤速度が計算される。このようにして計算された該
還元剤速度は、定常的比率(stationaere Verhaeltniss
e)のために、内燃機関の検知された荷重状態変化に依存
して、動的ないしは高度動的修正にかけられ、その結
果、排ガスに相応して高速に、その排ガスの偏差した値
を有する変更された排ガス量がそれにもかかわらず触媒
によって最適に変換されるようにして適合された、変更
された還元剤速度を計量供給することができ、この際、
還元剤のスリップが生じることもないし、望ましくない
中間−もしくは分解生成物が確認されることもない。
The method according to the invention is based firstly on the same internal combustion engine as the internal combustion engine used at the time of application, for example on a dynamic engine test bench (dynamischen Maschinenpruefstand).
In operating characteristics of detecting the engine eigenvalues for concentration of NO x and amount of exhaust gas released in the exhaust gas and metering device
(Kennfeld)-or data storage (Datenspeicher)
Is based on writing to the controlling computer. This data / value is supplemented by the value of the actually sensed temperature of the exhaust gas at least during engine operation and is also commonly used as a regulating parameter for the reductant-metering. In this case, a constant reducing agent velocity is calculated from these at least three parameters, possibly taking into account the concentration of the reducing agent. The reducing agent rate calculated in this way is a steady-state ratio (stationaere Verhaeltniss
For e), depending on the detected change in the load state of the internal combustion engine, a dynamic or highly dynamic correction is carried out, so that a change having a deviated value of the exhaust gas at a high speed corresponding to the exhaust gas. The modified reductant rate can be metered in such a way that the exhaust gas quantity which has been adapted is nevertheless optimally converted by the catalyst,
No slipping of the reducing agent occurs and no undesirable intermediate or decomposition products are identified.

【0017】一方で、上記課題は、請求項2記載の特徴
部によって解決することができる。
On the other hand, the above problem can be solved by the characterizing part of claim 2.

【0018】このようにして、例えば内燃機関の運転中
にNOx濃度は、触媒前の排ガス流中に配置されたセン
サによって検知されたデータから確定される。内燃機関
の排ガス量は、その機関固有値から計算される。内燃機
関の運転中に、排ガス中に計量導入すべき還元剤量の動
的ではあるがしかし高度動的ではない修正が要求される
荷重変化の場合には、センサにより検知された排ガスの
温度に加えて、測定時点前の一定の、場合により変動可
能にあらかじめ設定可能な時間にわたる触媒入口での排
ガス温度は、考慮することができる。このメモリからの
取出し(Memoryabruf)は、将来の機関運転方式及びこの
ことによって触媒系に対して生じる要求を見越した改善
された制御戦略を可能にする。
[0018] Thus, for example, concentration of NO x during operation of the internal combustion engine is determined from the sensed data by the sensors arranged in the exhaust gas stream prior to the catalyst. The exhaust gas amount of the internal combustion engine is calculated from the engine specific value. During operation of the internal combustion engine, in the case of load changes that require a dynamic but not highly dynamic correction of the amount of reducing agent to be metered into the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas detected by the sensor is In addition, the exhaust gas temperature at the catalyst inlet over a fixed, possibly variable, presettable time before the measurement time can be taken into account. This memory fetch allows an improved control strategy in anticipation of future engine operating modes and thus the demands placed on the catalyst system.

【0019】有利な詳細及び方法の個々の段階は、従属
請求項3から11までのいずれか1項に記載されてい
る。
Advantageous details and individual steps of the method are set forth in the dependent claims 3 to 11.

【0020】その上、排ガス中のNOx濃度が触媒の下
流側でも制御すること及び検知された/確定された制御
値を排ガス中に計量導入すべき還元剤量の調整への影響
力の行使のために用いることは、有利である。
In addition, the NO x concentration in the exhaust gas is also controlled downstream of the catalyst and the use of the influence on the regulation of the amount of reducing agent to be metered into the exhaust gas with a detected / determined control value. It is advantageous to use for

【0021】計算された還元剤量と排ガス中で実際に計
量導入された還元剤量との間で設定値−実測値比較を実
施することも有利であり、この際、還元剤の添加量の実
測値は、適当な個所に配置されたセンサまたは測定器に
よって確定される。
It is also advantageous to carry out a setpoint-actual value comparison between the calculated amount of reducing agent and the amount of reducing agent actually metered in the exhaust gas, in which case the amount of reducing agent added is determined. The measured values are determined by sensors or measuring instruments located at appropriate locations.

【0022】排ガス中に計量導入すべき還元剤速度の高
度動的修正を必要とする、その運転中の内燃機関の高度
動的荷重状態変化の場合には、制御基準として内燃機関
の荷重状態変化の率もが、検知ないしは測定され、かつ
考慮される。このようにして荷重変化に良好に適合され
た反応が可能である。
In the case of a high dynamic load state change of the operating internal combustion engine which requires a high dynamic correction of the reducing agent speed to be metered into the exhaust gas, the load state change of the internal combustion engine Is also detected or measured and taken into account. In this way, a reaction that is well adapted to load changes is possible.

【0023】内燃機関運転中に実際の排ガス量が排ガス
量の記憶された参照値と一致しているか否かについての
指標として、吸気の実際の温度をセンサによって検知
し、かつ予め設定された参照値と比較することも有利で
ある。この設定値−実測値比較が必要とする場合には、
この値は、制御技術的に、排ガス中に計量導入すべき還
元剤速度の修正のために考慮される。このようにして、
内燃機関を使用することができる著しく異なる気候状況
及びこのことによって条件付けられる、排ガス量および
排ガス組成への影響は、考慮される。
The actual temperature of the intake air is detected by a sensor as an indicator as to whether or not the actual amount of exhaust gas coincides with the stored reference value of the amount of exhaust gas during operation of the internal combustion engine, and a predetermined reference value is set. It is also advantageous to compare the value. If this set value-actual value comparison is required,
This value is taken into account in the control technology to correct the rate of the reductant to be metered into the exhaust gas. In this way,
The significantly different climatic conditions in which the internal combustion engine can be used and the effects on exhaust gas quantity and composition conditioned thereby are taken into account.

【0024】このような著しく温度が異なる使用条件下
ではまさに、蓄えられた還元剤の品質を、この還元剤が
液状である場合には殊に、制御することが有利である。
このことは、例えばセンサによる蓄えられた還元剤の温
度の検知によって、かつこの値からその濃度の推論によ
って行われ、この際、実測値は、予め設定された参照値
と比較される。この設定値−実測値比較の結果に応じ
て、さらに、排ガス中に計量導入すべき還元剤量の修正
が行なわれることができる。
It is advantageous to control the quality of the stored reductant, especially when the reductant is in liquid form, under such use conditions with very different temperatures.
This is done, for example, by sensing the temperature of the stored reducing agent by means of a sensor and by inferring its concentration from this value, the measured value being compared with a preset reference value. According to the result of the comparison between the set value and the measured value, the amount of the reducing agent to be metered and introduced into the exhaust gas can be further corrected.

【0025】同様に、最初から使用された触媒の老化及
び該老化と併発する活性の低下を考慮することは、有利
である。この場合には触媒の運転時間は、内燃機関の運
転時間から導き出される。さらに、運転時間の向上及び
一定の運転時間の間隔に応じて触媒の老化は、排ガス中
に計量導入すべき還元剤量の相応する変化に応じて考慮
されることができる。
It is likewise advantageous to take into account the aging of the initially used catalyst and the accompanying decrease in activity. In this case, the operating time of the catalyst is derived from the operating time of the internal combustion engine. Furthermore, the increase in operating time and the aging of the catalyst as a function of the time interval can be taken into account in accordance with a corresponding change in the amount of reducing agent to be metered into the exhaust gas.

【0026】その上、参照用触媒の測定された還元活性
は、異なる還元剤濃度の場合に還元剤の計量供給の最適
化に用いられる。
In addition, the measured reduction activity of the reference catalyst is used to optimize the metering of the reducing agent at different reducing agent concentrations.

【0027】本発明による方法は、定置装置又は乗物、
自動車両、商業用車両、特にあらゆる構造様式及び使用
様式の貨物自動車及び乗合自動車の中に駆動源として組
み込まれている高度動的に運転される内燃機関と関連し
て特に適当である。
[0027] The method according to the present invention comprises a stationary device or vehicle;
It is particularly suitable in connection with highly dynamically operated internal combustion engines which are incorporated as drive sources in motor vehicles, commercial vehicles, in particular trucks and rides of all types of construction and use.

【0028】原理的に本発明は、次の考察ないしは理論
を基礎としている。
In principle, the invention is based on the following considerations or theory.

【0029】内燃機関の排ガス中に計量導入すべき還元
剤量は、一方で排ガス放出量に依存し、かつ他方で該排
ガス放出量を減じるための、触媒の、活性の、能力に依
存する。
The amount of reducing agent to be metered into the exhaust gas of the internal combustion engine depends on the one hand on the exhaust gas emission and on the other hand on the active capacity of the catalyst to reduce said exhaust gas emission.

【0030】触媒の活性ないしは還元能力は、種々の率
式によって記載することができる。
The activity or reducing ability of the catalyst can be described by various formulas.

【0031】このような式の簡単な例として次の形式的
な動力学的な(formalkinetische)式が挙げられ:E→
P、この際Eは還元する排ガス成分、例えばNOx、で
ありかつPは、還元生成物、例えばN2、である、とい
う仮定の反応が存在する場合には、時間(一定容量であ
ると仮定して)についての出発物質Eの濃度dcの変化
は、次のように記載することができる:
A simple example of such an equation is the following formalkinetische equation: E →
P, where E is the exhaust gas component to be reduced, for example NO x , and P is the reduction product, for example N 2 , if there is a hypothetical reaction, the time (if constant volume) The change in the concentration dc of the starting material E for (assuming) can be described as follows:

【0032】[0032]

【数1】 (Equation 1)

【0033】REは、Eの物質量変化率(mol/s)
を示し、mは、反応の次数[−]である。
R E is the rate of change of the substance amount of E (mol / s)
And m is the order of the reaction [−].

【0034】速度定数kは、反応がいかに速く進行しか
つ次のように温度に依存するかに対する尺度である:
The rate constant k is a measure for how fast the reaction proceeds and depends on the temperature as follows:

【0035】[0035]

【数2】 (Equation 2)

【0036】この際、Eは活性化エネルギー[J/mo
l]を表しており、Rは一般ガス定数8314 J/
(mol*K)を表しており、Tは温度[K]を表して
おり、koは衝撃係数を表している。
At this time, E is an activation energy [J / mo.
l], and R is a general gas constant of 8314 J /
(Mol * K), T represents temperature [K], and ko represents a duty cycle .

【0037】(1)の積分法によればn=1(一時の反
応)と仮定して次のとおり得られる: (3) c=co・e-kl この際、cは最終濃度[mol/m3]を表しており、
oは出発濃度[mol/m3]を表しており、tは反応
時間[s]を表している。
[0037] (1) integral method assuming n = 1 (temporary reaction) According to obtained as follows: (3) c = c o · e -kl this case, c is the final concentration [mol / M 3 ].
co represents the starting concentration [mol / m 3 ], and t represents the reaction time [s].

【0038】反応時間は、反応器中の滞留時間τに同じ
である:
The reaction time is equal to the residence time τ in the reactor:

【0039】[0039]

【数3】 (Equation 3)

【0040】この際、Vは体積流量(Volumenstrom)[m
3/s]を表しており、VKatは触媒容量[m3]を表し
ている。
At this time, V is a volume flow rate (Volumenstrom) [m
3 / s], and V Kat represents the catalyst capacity [m 3 ].

【0041】上記の方程式から、最終濃度cがこの場合
には確かに一定して出発濃度coに依存しているが、し
かし滞留時間には一定して依存しておらず、かつ従って
体積流量には依存しない。動的な運転の場合には、EP 0
697 062 B1で提案されているとおり、NOx質量流量も
しくはNOx体積流量のみを示すのは全く十分ではな
く、それというのも、このことによって触媒系の運転時
点での一義的な割り当てを行なうことは不可能であるか
らである。このようにしてより高いNOx質量流量は、
高いNOx濃度及び低い排ガス流から得ることもできる
し、低いNOx濃度、しかし高い排ガス流から得ること
もできる。このことによって異なるNOx変換が得られ
る。
From the above equation, it can be seen that the final concentration c is in this case definitely dependent on the starting concentration c o , but not on the residence time, and thus the volume flow rate Does not depend on EP 0 for dynamic operation
As suggested in 697 062 B1, it is not at all sufficient to indicate only the NO x mass flow or the NO x volume flow, since this gives a unique assignment at the time of operation of the catalyst system. It is impossible. Thus, a higher NO x mass flow rate
It can also be obtained from the high concentration of NO x and low exhaust gas flow, may also be obtained from a low concentration of NO x, but higher gas flow. This results in different NO x conversions.

【0042】反応温度は、率定数kによって、物質量変
化率への影響を有している。
The reaction temperature has an effect on the rate of change in the amount of substance depending on the rate constant k.

【0043】付加的に、なお還元剤濃度への依存は、考
慮され、これについては方程式5及び6が参照される。
In addition, the dependence on the reducing agent concentration is also taken into account, for which reference is made to equations 5 and 6.

【0044】形式的な動力学的式:Formal kinetic equation:

【0045】[0045]

【数4】 (Equation 4)

【0046】機械論的式(Mechanistischer Ansatz):Mechanistic formula (Mechanistischer Ansatz):

【0047】[0047]

【数5】 (Equation 5)

【0048】この際、Kは、NH3の収着平衡定数[m3
/mol]を表している。
At this time, K is the sorption equilibrium constant of NH 3 [m 3
/ Mol].

【0049】触媒の活性についてのできるだけ正確な予
想を行おうとする場合には、従って、相互に生じるそれ
ぞれの影響を監視することならびにNOx濃度及び生じ
る排ガス量をNOx流量に対して結合することは重要で
ある。
If one wishes to make as accurate an estimate as possible of the activity of the catalyst, it is therefore necessary to monitor the respective effects which occur mutually and to combine the NO x concentration and the amount of exhaust gas produced with respect to the NO x flow. Is important.

【0050】概括的な速度式を用いて還元剤−計量供給
を実現するためにこのような速度式を確定することは、
実際の条件下で不可能かつ望ましくないと思われ、それ
というのも、該還元剤−計量供給が一方で還元能力を触
媒の全体の作業領域にわたって正確には十分に再現しな
いからであり、かつ他方で関連が直ちには明確にされな
いからである。還元剤−計量供給の精巧な調整(Feinjus
tage)を行うことは、このように極めて困難である。
Determining such a rate equation to achieve a reductant-metering using a general rate equation is:
It seems impossible and undesirable under actual conditions, since the reducing agent-metering does not, on the one hand, reproduce the reducing capacity exactly enough over the entire working area of the catalyst, and On the other hand, the association is not immediately clarified. Reductant-fine adjustment of metering (Feinjus
tage) is thus extremely difficult.

【0051】上記の理由から本発明によればNOx−還
元可能性を確定するために参照用内燃機関の動作特性が
採用され(auf ein Kennfeld einer Referenz-Brennkraf
tmaschine zugegriffen)、この動作特性は、包括的な物
質量変化速度式を触媒系の一定の運転時点での各物質量
変化速度の割り当て(Zuordnung)によって代替する。
For the above reasons, according to the invention, the operating characteristics of the reference internal combustion engine are employed to determine the NO x -reduction potential (aufein Kennfeld einer Referenz-Brennkraf).
tmaschine zugegriffen), this operating characteristic replaces the comprehensive mass change rate equation by the assignment (Zuordnung) of each mass change rate at certain operating times of the catalyst system.

【0052】この1つないしは複数の動作特性は、主要
作用因子即ちNOx濃度c、仮定の作業温度TA、排ガス
体積流量V排ガス及び場合により還元剤濃度を含有して
いる。V排ガスによって滞留時間τならびに、皮膜拡散
(Filmdiffusion)の影響に関わる速度は、考慮される。
[0052] The one or more operational characteristics, contains a concentration of the reducing agent by the major agent i.e. concentration of NO x c, the working temperature T A of the assumptions, the exhaust gas volume flow V exhaust gas and the case. Residence time τ and film diffusion due to V exhaust gas
The speed associated with the (Filmdiffusion) effect is taken into account.

【0053】上記因子を考慮する唯一の動作特性が少な
くとも三元でなければならないため、参照用内燃機関の
少なくとも2つの動作特性を相互に分離して受容するこ
とは、有利であり、これらの組み合わせから後から触媒
のNOx−還元比を計算することができ、これについて
は図2が参照される。
Since the only operating characteristic taking into account the above factors must be at least ternary, it is advantageous to receive at least two operating characteristics of the reference internal combustion engine separately from one another, a combination of these. The NO x -reduction ratio of the catalyst can subsequently be calculated, for which FIG. 2 is referred to.

【0054】このようにして例えば第1の動作特性(Δ
V排ガス=定数−動作特性、物質量変化速度について
の情報を含有している)の場合には最終濃度は、一定の
ガス[m3/h]、変動可能なNOx−入口濃度co
[ppm]及びTA[℃]の場合に取る(ablegen)ことが
できる。TAは、この場合には仮定の作業用温度であ
る。coは、さしあたり、回転数nならびに荷重に依存
する信号(例えば噴射量Qe)によってプロットされて
いる(aufgetragen)機関固有の動作特性から読み出され
ることができるか又は内燃機関の運転中に直接NOx
ンサによって測定することができる。
In this way, for example, the first operation characteristic (Δ
c V gas = constant - operating characteristics, the final concentration in the case of containing information about the amount of substance changing speed) is constant V exhaust gas [m 3 / h], which can vary NO x - inlet concentration c o
[Ppm] and T A [° C.] can be taken (ablegen). T A is the assumed working temperature in this case. For the time being, c o can be read out from engine-specific operating characteristics, which are plotted as a function of the speed n as well as a load-dependent signal (eg injection quantity Q e ) or directly during operation of the internal combustion engine It can be measured by a NO x sensor.

【0055】仮定の作業用温度TA及びV排ガス[m3
h]によってプロットされている第2の動作特性(ε−
動作特性)は、計算に滞留時間の影響を及ぼすことがで
きるようにするため、しかし他方で向流(Anstroemun
g)、皮膜拡散の影響、逆流などの場合の異形を補償する
ために使用される。この動作特性は、修正因子ε[−]
を含む。
[0055] Assuming the working temperature T A and V exhaust gas [m 3 /
h], the second operating characteristic (ε−
Operating characteristics) to allow the dwell time to influence the calculation, but on the other hand countercurrent (Anstroemun
g), used to compensate for irregularities in the case of film diffusion effects, backflow, etc. This operating characteristic is based on the correction factor ε
including.

【0056】第1の動作特性からV排ガス=定数=co
−cが計算され、かつεで乗ずる。これから、還元剤濃
度による高度動的な影響が考慮されないままである場合
には、実際に還元可能な濃度差Δc修正[ppm]が得
られる。V排ガスでの乗法の後に還元可能なNOx−質
量流量ΔNOx[mol/h]が得られる。引き続いて
の換算によって、必要とされる還元剤速度が得られ、こ
の還元剤速度について常用される尿素がこの場合にはm
(NH2)2CO、供給[g/h]と呼称される。
From the first operating characteristic, V exhaust gas = constant = co.
−c is calculated and multiplied by ε. From this, a concentration difference Δc correction [ppm] that can be actually reduced is obtained if the highly dynamic effects due to the reducing agent concentration remain unconsidered. After multiplication with V exhaust gas , a reducible NO x -mass flow ΔNO x [mol / h] is obtained. Subsequent conversion gives the required reductant velocity, the urea commonly used for this reductant velocity being m
(NH2) 2CO, referred to as feed [g / h].

【0057】影響大である温度の確定 前述で明らかであるとおり、反応温度Tが反応速度ひい
ては変換率への大きな影響を有しているため、温度をで
きるだけ正確に測定する可能性を見いだすことは不可避
である。このことは、排ガス温度が動的運転の場合には
常に変化するという点では問題である。触媒の前及び後
での温度センサの使用は、触媒内の温度経過を正しく反
映することはできず、より多くの温度センサの取り付け
は、問題でありかつ高価である。
Determining the Temperature with a Large Effect As is clear from the above, it is not possible to find the possibility of measuring the temperature as accurately as possible, since the reaction temperature T has a great influence on the reaction rate and thus on the conversion. It is inevitable. This is problematic in that the exhaust gas temperature always changes in dynamic operation. The use of temperature sensors before and after the catalyst cannot correctly reflect the temperature course in the catalyst, and mounting more temperature sensors is problematic and expensive.

【0058】内燃機関が、例えば比較的高い荷重の後に
低い荷重で運転される場合には、触媒によるコールドフ
ロント(Kaltfront)は、移動する。後方の温度センサ
は、なお高温を示し、その一方で前方の温度センサは、
より低い温度を触媒入口において検出する。より高い荷
重への荷重の飛躍(Lastsprung)が行なわれる場合には、
入口でのセンサは、既に高温を報告し、その一方で終わ
りでのセンサはなお高温を示すが、しかしながら触媒中
の温度は、本質的に低く、これについては図8が参照さ
れる。過度に高く仮定される温度のために、このような
モーメントの場合には、もはや変換されることができな
い過多な還元剤が排ガス中に計量導入される。還元剤の
スリップが生じる。このことに対する解決は、計量供給
戦略における触媒温度の来歴の考慮であり、これについ
ては図3が参照される。このことのために、温度ピーク
を捕捉する、触媒入口温度についての増減する(schleif
end)平均値T平均が形成される。他の触媒に関連する温
度、例えば触媒の入口及び出口での温度、によって該平
均値は、仮定の作業温度TAを形成し、さらにこの作業
温度TAを用いてデータを動作特性から読み出される。
If the internal combustion engine is operated at a low load, for example after a relatively high load, the catalytic cold front moves. The rear temperature sensor still indicates a high temperature, while the front temperature sensor
A lower temperature is detected at the catalyst inlet. When a load jump to a higher load (Lastsprung) is performed,
The sensor at the inlet already reports a high temperature, while the sensor at the end still shows a high temperature, however, the temperature in the catalyst is essentially low, see FIG. 8 for this. Due to the temperature assumed to be too high, in the case of such moments, too much reductant, which can no longer be converted, is metered into the exhaust gas. Reducing agent slip occurs. The solution to this is the consideration of the history of the catalyst temperature in the dosing strategy, see FIG. Because of this, increase or decrease in catalyst inlet temperature to capture temperature peaks (schleif
end) mean T mean is formed. The average temperature, for example inlet and temperature at the outlet of the catalyst, by associated with other catalyst, to form a working temperature T A of the assumptions, further read from the operating characteristics data using the working temperature T A .

【0059】 (7) TA=y,T平均+Σ(x,T) この際、Tは触媒に関連する温度(例えば触媒入口及
び触媒出口T出口での温度)を表わし、T平均は温度の
増減する(schleifend)平均値を表わし、T平均=f(T
入口、V排ガス)であり、Sxi+y=1である。
[0059] (7) T A = y, T Mean + Σ (x i, T i ) At this time, T i represents the temperature (e.g., temperature at the catalyst inlet and outlet of the catalyst T exit) associated with the catalyst, T Mean Represents the average value of the temperature increase and decrease (Schleifend), and T average = f (T
Inlet, a V gas), it is Sx i + y = 1.

【0060】係数xi及びyによって各温度の重みづけ
(Wichtung)が行なわれる。
Weighting of each temperature by coefficients x i and y
(Wichtung).

【0061】より大きな排ガス体積流量の場合には、触
媒は、より小さな排ガス体積流量の場合より迅速に加熱
されるし、冷却される。このような理由から、時間間隔
の長さΔt、この場合これにより平均される、は、T
平均の応答特性をそれぞれの場合の運転状態により良好
に適合させることができるようにするために、V排ガス
の特性曲線によって変動する。
At higher exhaust gas volume flows, the catalyst is heated and cooled more rapidly than at lower exhaust gas volume flows. For this reason, the length of the time interval Δt, in this case averaged, is T
In order to be able to better adapt the response characteristic of the average by the operation state of each case, V gas
Fluctuates according to the characteristic curve.

【0062】従って、温度T平均の計算のために一定数
の時間間隔が確保されなければならない。
Therefore, a certain number of time intervals must be reserved for calculating the temperature T average .

【0063】受容周期(Aufnahmefrequenz)fについては f=n/Δt この際、nは、時間間隔[−]の数を表わし、Δtは、
平均値の全体受容長さ(Gesammtaufnahmelaenge)を表わ
す。
For the acceptance cycle (Aufnahmefrequenz) f, f = n / Δt, where n is the number of time intervals [−], and Δt is
Represents the total accepted length of the mean (Gesammtaufnahmelaenge).

【0064】固定の周期を予め与えることも可能であ
り、かつこれに対してそれぞれの場合の時間間隔の数を
変動させることも可能である。
A fixed period can be given in advance, and the number of time intervals in each case can be varied.

【0065】影響大である排ガス量(例えば排ガス体積
流量)の確定 理論値の空気体積流量は、内燃機関の行程体積、回転数
n及び吸込管圧力pLLから決定され、この理論値の空
気体積流量によって機関固有の体積効率が修正され、か
つ排ガス体積流量のために、吸込条件のために、回転数
n及びQeから得られる燃料質量(Kraftstoffmasse)と
結合する。
Determination of Exhaust Gas Volume (for example, Exhaust Gas Volume Flow Rate) which has a Large Effect The theoretical air volume flow rate is determined from the stroke volume, rotation speed n, and suction pipe pressure pLL of the internal combustion engine. This corrects the engine-specific volumetric efficiency and, for the exhaust gas volume flow, combines with the fuel mass (Kraftstoffmasse) obtained from the speeds n and Qe for the intake conditions.

【0066】ε−動作特性の場合のプロット(Auftragun
g)については、V排ガス、吸込は、なお、T入口から確
定された運転温度に向けて修正されることができる。
Plots for ε-operating characteristics (Auftragun
For g), the V exhaust, suction can still be modified towards the defined operating temperature from the T inlet .

【0067】影響大であるNOx濃度の確定 NOxの入口濃度は、請求項1によれば機関固有データ
から、例えば動作特性によって確定されることもできる
し、請求項2によれば、NOxセンサによって確定され
ることもできる。
[0067] inlet concentration determined NO x of the NO x concentration is affected Dai, from the engine-specific data according to claim 1, for example, be the can either be determined by the operating characteristics, according to claim 2, NO It can also be determined by the x sensor.

【0068】内燃機関の高度動的運転の場合には短時間
のNOx濃度のピークないしは降下が生じ、これは、静
的機関運転の場合に確定される濃度と顕著にずれてお
り、これについては図7が参照される。荷重変化率につ
いての特性曲線によってこの挙動は、高度動的運転の場
合には一緒に考慮され、これについては請求項6が参照
される。
[0068] Peak or drop of the NO x concentration a short time in the case of highly dynamic operation of the internal combustion engine occurs, this is significantly deviated and concentrations determined for static engine operation, for which FIG. 7 is referred to. This behavior is taken into account together with the characteristic curve for the rate of change of load in the case of highly dynamic operation, for which reference is made to claim 6.

【0069】なお幾つかの註は次のとおりである: − 公知の設計に比しての利点は、制御にただ1つの通
しのトラック(durchgehender Strang)のみが使用される
ことにある。このことによって適用時の簡単な取り扱い
が期待され、それというのも、変化に対する反応を確か
に個別の動作特性ないしは計算因子に割り当てることが
できるからである。その上、作用因子即ち温度、入口濃
度、体積流量ならびに場合により還元剤濃度の使用及び
これら作用因子の少なくとも2つの動作特性への割り当
てによって最大限の明瞭さが達成される。
[0069] Some further notes are as follows:-An advantage over known designs is that only one continuous track (durchgehender Strang) is used for control. This allows for a simple handling of the application, since the response to the change can indeed be assigned to individual operating characteristics or calculation factors. In addition, maximal clarity is achieved by the use of the agents, i.e. temperature, inlet concentration, volume flow and, if appropriate, the reducing agent concentration and the assignment of these agents to at least two operating characteristics.

【0070】− NOx濃度の使用によってNOxセンサ
を容易に計量供給戦略に組み込むことができる(センサ
データによる動作特性cNOの代替)。その上、センサ
の取り付けによって触媒の後ろで制御を実現することが
可能であり、これについては請求項4が参照される。
[0070] - NO x and NO x sensor by use of the density can be incorporated easily metered strategies (alternative operating characteristics c NO by the sensor data). Moreover, it is possible to achieve control behind the catalyst by mounting a sensor, for which reference is made to claim 4.

【0071】− 急荷重交番(ploetzlicher Lastwechse
l)の場合にはNOx濃度のピークないしは降下が生じ、
これは固定して確定することはできない。このように高
度動的な状態変化に対して付加的な修正を予定すること
ができ、この修正は、荷重変化率によって計量供給制御
への作用することができ、即ちCNO上もしくは下に向
かって修正し、これについては請求項6が参照される。
-Sudden load alternation (ploetzlicher Lastwechse
peak or drop of the NO x concentration is generated in the case of l),
This cannot be fixed and fixed. Thus it is possible to schedule the additional modifications to the advanced dynamic state changes, this modification can act to dosing control by the load change rate, i.e., toward the lower or on the C NO And reference is made to claim 6.

【0072】− 動的修正は、仮定の作業温度TAによ
って行われる。
The dynamic correction is made with an assumed working temperature T A.

【0073】− V排ガスの計算の場合ならびに[pp
m]から[mol/m3]へ換算の場合には吸込条件と
する空気温度が評価される。この場合には温度測定位置
が精度を高め、これについては請求項7が参照される。
In the case of the calculation of V exhaust gas and [pp
m] to [mol / m 3 ], the air temperature as the suction condition is evaluated. In this case, the temperature measurement position increases the accuracy, for which reference is made to claim 7.

【0074】− 濃度の違いが原因である計量供給の誤
りを最小限にするために、尿素−水−溶液のための濃度
修正を予定することができ、これについては請求項8が
参照される。
To minimize metering errors due to concentration differences, a concentration correction for the urea-water-solution can be scheduled, for which reference is made to claim 8 .

【0075】[0075]

【発明の実施の形態】図2〜5には、上述された各1つ
の計量供給戦略の種々の概略図が流れ図の様式で示され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 2 to 5 show, in flow chart form, various schematic diagrams of each one of the dosing strategies described above.

【0076】この場合には図1は、内燃機関及び排ガス
後処理装置を概略的に示しており、これら装置によって
例えば本発明による計量供給方法が説明される。
In this case, FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment device, which explain, for example, the metering method according to the invention.

【0077】図2は、仮定の作業温度による動的修正を
用いた尿素計量供給の計量供給戦略を示している。
FIG. 2 shows a dosing strategy for urea dosing with dynamic correction by assumed operating temperatures.

【0078】図3は、還元剤量による高度動的修正を用
いた還元剤計量供給の計量供給戦略を示している。
FIG. 3 shows the metering strategy for reducing agent metering using advanced dynamic correction with reducing agent amount.

【0079】図4は、NOxセンサを用いた還元剤計量
供給の計量供給戦略を示している。
FIG. 4 shows a metering strategy for reducing agent metering using a NO x sensor.

【0080】図5は、複数のNOxセンサを用いた還元
剤計量供給の計量供給戦略を示している。
FIG. 5 shows a metering strategy for reducing agent metering using a plurality of NO x sensors.

【0081】図6は、種々の壁厚によって表される完全
触媒−被覆触媒の比較を示している。
FIG. 6 shows a comparison of a full catalyst-coated catalyst represented by various wall thicknesses.

【0082】図7は、急荷重交番の場合のNOxピーク
の発生を示している。
FIG. 7 shows the occurrence of a NO x peak in the case of a sudden load alternation.

【0083】図8は、触媒によるコールドフロントの移
動を示している。
FIG. 8 shows the movement of the cold front by the catalyst.

【0084】この場合には図1は、荷重された内燃機関
が1で示されており、かつ付属の排ガスターボチャージ
ャが2で示されている。排ガスターボチャージャ2のコ
ンプレッサ3によって給気(Ladeluft)は、内燃機関1の
給気導管4中に運搬される。排ガスターボチャージャ2
のタービン5は、内燃機関1の各シリンダが結合してい
る排ガストラック(Abgasstrang)6から排ガスが、駆動
の目的のために供給される。排ガスタービン5の出口か
ら排ガスは、排ガス導管7を介して該導管中に組み込ま
れた触媒8に達し、かつ該触媒から、清浄化された状態
で排出導管9を介して流出する。10で液状還元剤のた
めの貯蔵容器が示されており、11で計量供給装置が示
されており、この計量供給装置は、該還元剤を導管12
及び排ガス導管内のノズル13を介して、触媒8前の排
ガス流に計量導入され、かつ14で調整及び制御装置が
示されており、この調整及び制御装置は、計量供給装置
を制御する。調整及び制御装置14は、中央調整ユニッ
トとしてマイクロプロセッサを有しており、このマイク
ロプロセッサは、データバスシステムを介して入力−及
び出力周辺機器ならびに動作特性−ないしはデータ記憶
装置及びプログラム記憶装置に結合している。プログラ
ム記憶装置内にはソフトウェアに適合して本発明による
方法の範囲内の計量供給装置の制御のための調整哲学(R
egelphilosophie)及び調整アルゴリズムが入れられてい
る。動作特性−ないしはデータ記憶装置内には参照値及
び目標値が入れられており、これら参照値及び目標値に
よって、本発明による方法の範囲内の計量供給装置の制
御が行なわれる。15で温度センサが示されており、こ
の温度センサは、触媒8中への進入前の排ガス温度が検
知される。16で温度センサが示されており、この温度
センサは、触媒出口での排ガス温度が測定される。17
でセンサ−ないしは測定装置が示されており、この装置
を用いて触媒の後の排ガス中のNOx濃度又はこれに代
わる要素が検知される。18で温度センサが示され、こ
の温度センサは、貯蔵された還元剤の温度を検知しかつ
このようにして還元剤の実際の濃度への帰納的推論が可
能である。19でセンサないしは測定装置が示されてお
り、このセンサないしは測定装置は、排ガス中に計量導
入すべき還元剤量の還流−ないしは計量供給量(実測
値)を検知する。20で実際の吸気−ないしは給気温度
を検知する温度センサが示されている。センサ15、1
6、17、18、19、20の測定値及び機関運転にと
って重要な、ないしは該値への帰納的推論を可能にする
更なるセンサの測定値は、調整−及び制御装置14へそ
の入力周辺機器によって供給され、かつこの場合には内
部で利用され、ないしは評価される。計算された制御命
令は、出力周辺機器ないしは制御導線21によって計量
供給装置11に与えられ、この計量供給装置は、該制御
命令を排ガス中に計量導入すべき還元剤速度に変換す
る。
In this case, FIG. 1 shows the loaded internal combustion engine at 1 and the associated exhaust gas turbocharger at 2. The air supply (Ladeluft) is conveyed by the compressor 3 of the exhaust gas turbocharger 2 into the air supply conduit 4 of the internal combustion engine 1. Exhaust gas turbocharger 2
Of the internal combustion engine 1 is supplied with exhaust gases from an exhaust gas truck (Abgasstrang) 6 for driving purposes. From the outlet of the exhaust gas turbine 5, the exhaust gas reaches via an exhaust gas conduit 7 a catalyst 8 incorporated therein and leaves the catalyst via a discharge conduit 9 in a clean state. At 10 a storage container for the liquid reducing agent is shown, at 11 a metering device is shown, which feeds the reducing agent into a conduit 12.
And a nozzle 13 in the exhaust gas conduit, which is metered into the exhaust gas stream before the catalyst 8 and at 14 a regulating and control device is shown, which controls the metering device. The control and control unit 14 has a microprocessor as a central control unit, which is connected via a data bus system to input and output peripherals and operating characteristics or data storage and program storage. are doing. The adjustment philosophy (R) for the control of the metering device within the method according to the invention in the program storage is adapted to software.
egelphilosophie) and adjustment algorithms. Reference values and target values are stored in the operating characteristic or data storage device, which control the metering device within the scope of the method according to the invention. Reference numeral 15 denotes a temperature sensor, which detects the temperature of the exhaust gas before entering the catalyst 8. A temperature sensor is shown at 16, which measures the exhaust gas temperature at the catalyst outlet. 17
In sensors - or measuring device is shown, NO x concentration or its substitute elements in the exhaust gas after the catalyst is detected by using this device. At 18 a temperature sensor is shown, which senses the temperature of the stored reductant and thus allows a recursive deduction to the actual concentration of the reductant. At 19, a sensor or measuring device is shown which detects the recirculation or metering (actual value) of the amount of reducing agent to be metered into the exhaust gas. At 20 a temperature sensor for detecting the actual intake or supply air temperature is shown. Sensor 15, 1
The measured values of 6, 17, 18, 19, 20 and the further sensor values which are important to the engine operation or which allow an inductive inference to these values are supplied to the control and control unit 14 by means of its input peripherals. And in this case used internally or evaluated. The calculated control commands are applied to the metering device 11 by means of an output peripheral or control line 21, which converts the control commands into the reducing agent speed to be metered into the exhaust gas.

【0085】請求項2によれば、NOx濃度は、参照用
内燃機関によって測定されるのではなく、触媒8の前に
かつノズル13の前に配置されたセンサ22によって測
定される。参照用内燃機関は、排ガス量の測定に使用さ
れるばかりである。
According to the second aspect, the NO x concentration is not measured by the internal combustion engine for reference, but by a sensor 22 arranged before the catalyst 8 and before the nozzle 13. The reference internal combustion engine is only used for measuring the amount of exhaust gas.

【0086】このための計量供給戦略のための個々の段
階は、図2〜5の図から理解することができる。
The individual steps for the dosing strategy for this can be seen from the diagrams of FIGS.

【0087】図6の場合には、例えば発電所に使用され
る完全触媒との、NOx還元に使用される触媒の比較が
示されている。この完全触媒は、その熱慣性のために動
的過程に使用不可能である。
FIG. 6 shows a comparison of a catalyst used for NO x reduction with a complete catalyst used, for example, in a power plant. This complete catalyst cannot be used in dynamic processes due to its thermal inertia.

【0088】図7は、荷重交番の場合のNOxピークの
発生を示している。
FIG. 7 shows the occurrence of the NO x peak in the case of the load alternation.

【0089】図8には触媒によるコールドフロントの移
動が示されている。
FIG. 8 shows the movement of the cold front by the catalyst.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による計量供給方法を説明するために例
示される、内燃機関及び排ガス後処理装置を示す概略図
である。
FIG. 1 is a schematic view showing an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment device, which are illustrated for explaining a metering method according to the present invention.

【図2】仮定の作業温度による動的修正を用いた尿素計
量供給の計量供給戦略を示す流れ図である。
FIG. 2 is a flow diagram illustrating a dosing strategy for urea dosing with dynamic correction by assumed operating temperatures.

【図3】還元剤量による高度動的修正を用いた還元剤計
量供給の計量供給戦略を示す流れ図である。
FIG. 3 is a flow chart showing a dosing strategy of a reducing agent metering using advanced dynamic correction by reducing agent amount.

【図4】NOxセンサを用いた還元剤計量供給の計量供
給戦略を示す流れ図である。
FIG. 4 is a flow chart showing a metering strategy for reducing agent metering using a NO x sensor.

【図5】複数のNOxセンサを用いた還元剤計量供給の
計量供給戦略を示す流れ図である。
FIG. 5 is a flow chart showing a metering strategy for reducing agent metering using multiple NO x sensors.

【図6】それぞれの断面図を伴った完全触媒及び被覆触
媒の比較を示す図である。
FIG. 6 shows a comparison of a complete catalyst and a coated catalyst with respective cross-sectional views.

【図7】急荷重交番の場合のNOxピークの発生を示す
線図である。
FIG. 7 is a diagram showing the occurrence of a NO x peak in the case of sudden load alternation.

【図8】触媒によるコールドフロントの移動を示す線図
である。
FIG. 8 is a diagram showing movement of a cold front by a catalyst.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20,22 センサ 20,22 sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲールハルト エンマーリング ドイツ連邦共和国 ズルツキルヒェン レ ルヒェンヴェーク 3 (72)発明者 アンドレアス デーリング ドイツ連邦共和国 ノイキルヒェン ヒン メルガルテンシュトラーセ 2 Fターム(参考) 3G091 AA02 AA06 AA10 AA28 AB04 BA01 BA14 BA32 BA33 CA16 CB02 DB02 DB05 DB06 DB10 DB13 EA01 EA06 EA14 EA15 EA17 EA33 FC02 GA06 GB01X GB17X HA36 HA37 HA42 HB06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Gerhard Enmarling Germany Sulzkirchen les Luchenweg 3 (72) Inventor Andreas Dering Germany Germany Neukirchen Hin Mergartenstrasse 2 F-term (reference) 3G091 AA02 AA06 AA10 AA28 AB04 BA01 BA14 BA32 BA33 CA16 CB02 DB02 DB05 DB06 DB10 DB13 EA01 EA06 EA14 EA15 EA17 EA33 FC02 GA06 GB01X GB17X HA36 HA37 HA42 HB06

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 場所的に、少なくともNOx還元活性を
有しており、熱容量が僅かでありかつ還元剤についての
貯蔵能力が僅かである触媒系の前の排ガス導管中への、
内燃機関の窒素含有排ガス中への還元剤の計量供給方法
において、参照用内燃機関と関連して確定されたNOx
濃度及び排ガス量についての機関固有値ならびに少なく
ともなお内燃機関運転中に実際に検知される排ガスの温
度及び場合によりなお還元剤濃度を還元剤計量供給のた
めの調整パラメータとして用い、これらパラメータから
還元剤速度を計算し、かつこのようにして得られた還元
剤速度に内燃機関の検出された荷重状態変化に応じて動
的ないしは高度動的な修正を行ない、かつ相応して適合
された還元剤量を排ガス流に添加することを特徴とす
る、内燃機関の窒素含有排ガス中への還元剤の計量供給
方法。
1. The method according to claim 1, wherein the catalyst has at least NO x reducing activity, a low heat capacity and a low storage capacity for the reducing agent, into the exhaust gas conduit before the catalyst system.
In metering method of the reducing agent to the nitrogen-containing exhaust gas of an internal combustion engine, is determined in relation to the reference for an internal combustion engine the NO x
The engine-specific values for the concentration and the amount of exhaust gas and at least the temperature of the exhaust gas which is still actually detected during operation of the internal combustion engine and possibly also the concentration of the reducing agent are used as regulating parameters for the metering of the reducing agent, from which the reducing agent And a dynamic or highly dynamic correction of the thus obtained reductant velocity in response to the detected load state change of the internal combustion engine, and a correspondingly adapted reductant amount is calculated. A method for metering a reducing agent into a nitrogen-containing exhaust gas of an internal combustion engine, which is added to an exhaust gas stream.
【請求項2】 場所的に、少なくともNOx還元活性を
有しており、熱容量が僅かでありかつ還元剤についての
貯蔵能力が僅かである触媒系の前の排ガス導管中への、
内燃機関の窒素含有排ガス中への還元剤の計量供給方法
において、参照用内燃機関と関連して排ガス量について
の機関固有値を測定し、内燃機関運転中のNOx濃度を
触媒前のガス流中に配置されたセンサ(22)によって
検出された測定値から確定し、ならびに少なくともなお
内燃機関運転中に実際に検知される排ガスの温度及び場
合によりなお還元剤濃度を還元剤計量供給のための調整
パラメータとして用い、これらパラメータから還元剤速
度を計算し、かつこのようにして得られた還元剤速度に
内燃機関の検出された荷重状態変化に応じて動的ないし
は高度動的な修正を行ない、かつ相応して適合された還
元剤量を排ガス流に添加することを特徴とする、内燃機
関の窒素含有排ガス中への還元剤の計量供給方法。
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst has at least NO x reduction activity, a low heat capacity and a low storage capacity for the reducing agent, in the exhaust gas conduit before the catalyst system.
In metering method of the reducing agent to the nitrogen-containing exhaust gas of an internal combustion engine, in conjunction with a reference internal combustion engine to measure engine eigenvalues for the exhaust gas quantity, NO x concentration of the catalyst before the gas stream during engine operation And at least the temperature of the exhaust gas, and possibly also the concentration of the reductant, which is actually detected during operation of the internal combustion engine, and possibly also the concentration of the reductant, for the metering of the reductant. Used as parameters, calculate the reducing agent speed from these parameters, and make a dynamic or highly dynamic correction to the obtained reducing agent speed in response to the detected change in the load condition of the internal combustion engine; and A method for metering a reducing agent into a nitrogen-containing exhaust gas of an internal combustion engine, characterized in that a correspondingly adapted amount of reducing agent is added to the exhaust gas stream.
【請求項3】 還元剤速度の動的な修正の場合にセンサ
検知された排ガスの温度に加えて触媒入口での測定時点
前の一定の、場合により変動しうる時間の間の排ガス温
度を考慮する、請求項1又は2記載の方法。
3. In the case of a dynamic correction of the reducing agent velocity, in addition to the temperature of the exhaust gas sensed by the sensor, the exhaust gas temperature during a constant and possibly variable time before the measurement point at the catalyst inlet is taken into account. The method according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 制御及び調整の目的のために排ガス中の
NOx濃度の測定を触媒の下流側でも行なう、請求項1
又は2記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the measurement of the NO x concentration in the exhaust gas is performed downstream of the catalyst for control and regulation purposes.
Or the method of 2.
【請求項5】 計算された還元剤量と排ガスに添加され
た還元剤量との間の設定値−実測値比較を実施し、この
際還元剤添加量の実測値を適当な位置に配置されたセン
サ又は測定装置によって確認する、請求項1又は2記載
の方法。
5. A comparison between a set value and a measured value between the calculated amount of the reducing agent and the amount of the reducing agent added to the exhaust gas, wherein the measured value of the added amount of the reducing agent is arranged at an appropriate position. The method according to claim 1, wherein the method is confirmed by a sensor or a measuring device.
【請求項6】 還元剤速度の高度動的な修正の場合に内
燃機関の荷重状態変化の率を検知しかつ考慮する、請求
項1又は2記載の方法。
6. The method as claimed in claim 1, wherein the rate of change of the load state of the internal combustion engine is detected and taken into account in the case of a highly dynamic correction of the reductant speed.
【請求項7】 実際の排ガス量が排ガス量の記憶された
参照値と一致しているか否かについての指標として、内
燃機関運転中の吸気の実際の温度をセンサ(20)によ
って検知し、予め設定された参照値と比較し、かつ必要
に応じて制御技術的に、排ガス中に計量導入すべき還元
剤速度の修正のために考慮する、請求項1又は2記載の
方法。
7. An actual temperature of intake air during operation of an internal combustion engine is detected by a sensor (20) as an index as to whether or not the actual exhaust gas amount matches a stored reference value of the exhaust gas amount. 3. The method as claimed in claim 1, further comprising: comparing with a set reference value and, if necessary, controlling the correction of the reducing agent rate to be metered into the exhaust gas.
【請求項8】 貯蔵された液状還元剤の濃度をセンサに
より検知し、予め設定された参照値と比較し、かつこの
設定値−実測値比較の結果に応じて、排ガス中に計量導
入すべき還元剤量の場合により必要な修正を行なう、請
求項1又は2記載の方法。
8. The concentration of the stored liquid reducing agent is detected by a sensor, compared with a preset reference value, and measured and introduced into the exhaust gas according to the result of the comparison between the set value and the actually measured value. 3. The method according to claim 1, wherein any necessary correction of the amount of reducing agent is made.
【請求項9】 内燃機関及び触媒の運転の持続から誘発
される老化及び該老化と併発する触媒の活性低下を制御
技術的に、排ガス中に計量導入すべき還元剤速度の相応
する変化によって考慮する、請求項1又は2記載の方
法。
9. The aging induced by the continuation of the operation of the internal combustion engine and of the catalyst and the reduction of the activity of the catalyst associated therewith are taken into account in a controlled manner by a corresponding change in the rate of the reducing agent to be metered into the exhaust gas. The method according to claim 1 or 2, wherein
【請求項10】 異なる還元剤濃度での参照用触媒の測
定された還元活性を還元剤計量計量供給の最適化に用い
る、請求項1又は2記載の方法。
10. The process as claimed in claim 1, wherein the measured reduction activity of the reference catalyst at different reducing agent concentrations is used for optimizing the reducing agent metering.
【請求項11】 定置装置又は乗物、自動車両、商業用
車両、特にあらゆる構造様式及び使用様式の貨物自動車
及び乗合自動車の中に駆動源として組み込まれている動
的もしくは高度動的に運転される内燃機関に関連して使
用される、請求項1から10までのいずれか1項に記載
の方法。
11. Dynamically or highly dynamically driven stationary equipment or vehicles, motor vehicles, commercial vehicles, in particular lorries and shared vehicles of all types of construction and use which are incorporated as driving sources. 11. The method according to claim 1, which is used in connection with an internal combustion engine.
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