KR20180119496A - Method for operating an scr system with at least two metering valves - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for operating an SCR system with at least two SCR catalyst converters and at least two metering valves. At least one metering valve is assigned to each SCR catalyst converter, and through the metering valve, a reducing agent solution is metered and supplied for the SCR catalyst converter. The metering and the supplying are separately performed in each time through different metering valves, and through the different metering valves, conversion (62) between the metering and supplying is controlled in accordance with the whole maximum efficiency (e_(gmax1), e_(gmax2)) of the SCR catalyst converter to reduce a nitrogen oxide.

Description

2개 이상의 계량 밸브를 갖는 SCR 시스템 작동 방법{METHOD FOR OPERATING AN SCR SYSTEM WITH AT LEAST TWO METERING VALVES}METHOD FOR OPERATING AN SCR SYSTEM WITH AT LEAST TWO METERING VALVES [0002]

본 발명은 2개 이상의 계량 밸브를 갖는 SCR 시스템의 작동 방법에 관한 것이며, 전체 효율에 따라 상이한 계량 밸브를 통한 계량 공급들 간의 전환이 수행된다. 또한, 본 발명은, 연산 장치에서 실행될 경우 상기 방법의 각각의 단계를 실행하는 컴퓨터 프로그램 및 상기 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기계 판독 가능한 저장 매체에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 구성된 전자 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method of operation of an SCR system having two or more metering valves, wherein the switching between metering supplies via different metering valves is performed according to the overall efficiency. The present invention also relates to a computer program for executing each step of the method when executed in a computing device and to a machine-readable storage medium storing the computer program. Finally, the present invention relates to an electronic control device configured for carrying out a method according to the present invention.

현재, 내연 기관의 배기가스의 후처리 시에, 배기가스 내의 질소 산화물(NOx)을 환원시키기 위해 SCR(Selective Catalytic Reduction; 선택적 촉매 환원) 방법이 사용된다. DE 103 46 220 A1은 기본 원리를 설명한다. 여기서는 상업적으로 AdBlue®로도 알려진 32.5%의 요소 수용액(HWL)이 배기가스 내로 계량 공급된다. 통상적으로, SCR 촉매 컨버터의 상류에서 배기가스 흐름 내로 요소 수용액을 계량 공급하기 위해, 계량 모듈 내에 계량 밸브가 제공된다. SCR 촉매 컨버터 내에서 요소 수용액은 후속적으로 질소 산화물과 결합하게 될 암모니아와 반응하여, 그로부터 물과 질소가 생성된다. 요소 수용액은 공급 펌프를 갖는 공급 모듈을 이용하여 환원제 탱크로부터 압력 라인을 통해 계량 모듈로 공급된다.Currently, SCR (Selective Catalytic Reduction) method is used to reduce nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas at the time of post-treatment of the exhaust gas of the internal combustion engine. DE 103 46 220 A1 describes the basic principle. Here, 32.5% urea aqueous solution (HWL), also known commercially as AdBlue ® , is metered into the exhaust gas. Typically, a metering valve is provided in the metering module for metering the urea aqueous solution into the exhaust gas flow upstream of the SCR catalytic converter. In the SCR catalytic converter, the urea aqueous solution reacts with ammonia, which will subsequently be combined with nitrogen oxides, from which water and nitrogen are produced. The urea aqueous solution is supplied to the metering module through the pressure line from the reducing agent tank using a supply module having a supply pump.

또한, 배기가스에 조합식으로 작용하는 복수의 SCR 촉매 컨버터가 배기가스 라인 내에 배열되는 SCR 시스템이 공지되어 있다.There is also known an SCR system in which a plurality of SCR catalytic converters acting in combination with the exhaust gas are arranged in the exhaust gas line.

통상적으로, 예를 들어 이른바 조합 시스템에서 입자 필터 상에 코팅의 형태로 배열되는 엔진 근접식 SCR 촉매 컨버터 및 언더플로어(underfloor) SCR 촉매 컨버터가 제공된다. 요소 수용액의 계량 공급은 복수의 계량 밸브를 통해 수행되며, 각각의 SCR 촉매 컨버터에는 상류에 장착된 계량 밸브가 할당된다. 이로써, 환원제 용액의 원하는 질량이 정확하게 계량 공급될 수 있다. 통상적으로, 계량 밸브는 공동의 공급 모듈과 연결되며, 계량 밸브는 공동의 압력 라인의 적어도 일부를 공유할 수 있다.Typically, for example, engine proximity SCR catalytic converters and underfloor SCR catalytic converters are arranged in the form of coatings on particle filters in so-called combination systems. The metering feed of urea aqueous solution is carried out through a plurality of metering valves, and each SCR catalytic converter is assigned a metering valve mounted upstream. Thereby, the desired mass of the reducing agent solution can be precisely metered and supplied. Typically, the metering valve is connected to a common supply module and the metering valve can share at least a portion of the common pressure line.

이러한 SCR 시스템은 종종, 계량 밸브들을 통한 계량 공급이 동시에 수행되는 것이 아니라, 시간적으로 분리되어 수행되는 전략으로 작동되어야 하도록 구조적으로 설계된다. 이 경우에, 상이한 계량 밸브들을 통한 계량 공급들 간의 전환이 수행된다. SCR 촉매 컨버터의 각각의 암모니아 충전 수준, 각각의 온도 대한 질의 및/또는 고정된 전환 시간을 갖는 전략이 통상적이다.Such SCR systems are often structurally designed such that the metering feed through the metering valves is not to be carried out simultaneously, but rather should be operated in a strategy that is performed in a time-separated manner. In this case, switching between metering supplies via different metering valves is performed. Strategies with each ammonia charge level of the SCR catalytic converter, a query for each temperature, and / or a fixed conversion time are common.

상기 방법은 2개 이상의 SCR 촉매 컨버터 및 2개 이상의 계량 밸브를 갖는 내연 기관용 SCR 시스템에 관한 것이다. 할당된 SCR 촉매 컨버터를 위한 환원제 용액이 계량 공급되도록 하는 하나 이상의 계량 밸브가 각각의 SCR 촉매 컨버터에 할당된다. 한편으로, 계량 공급이 상이한 계량 밸브를 통해 별도로 이루어지므로, 각각의 SCR 촉매 컨버터는 자신을 위해 제공된 환원제 용액의 질량을 개별적으로 공급 받는다. 다른 한편으로, 상이한 계량 밸브를 통해 동시적으로 계량 공급되는 것이 아니라, 시간적으로 분리되어 계량 공급된다. 이 경우에, 상이한 계량 밸브의 계량 공급들 간의 전환이 수행된다. 예를 들어 처음에 계량 밸브 중 하나를 통해 계량 공급되고, 그 다음 다른 하나의 계량 밸브를 통한 계량 공급으로 전환되는데, 이때 처음의 계량 밸브를 통한 계량 공급이 종료됨으로써, 두 계량 공급들이 차례로 실행된다. 시간적으로 분리되어 계량 공급되기 때문에, 계량 공급들 간의 전환을 제어하는 것이 필요하다.The method relates to an SCR system for an internal combustion engine having two or more SCR catalytic converters and two or more metering valves. One or more metering valves are assigned to each SCR catalytic converter such that the reducing agent solution for the assigned SCR catalytic converter is metered. On the one hand, since the metering feed is done separately via different metering valves, each SCR catalytic converter is fed individually with the mass of the reducing agent solution provided for it. On the other hand, they are dispensed temporally and metered in rather than being metered simultaneously through different metering valves. In this case, switching between metering supplies of different metering valves is performed. For example, it is metered first through one of the metering valves and then to the metering supply via the other metering valve, at which time the metering feed through the first metering valve is terminated so that the two metering supplies are run in sequence . It is necessary to control the switching between the metering supplies since they are metered in time.

SCR 시스템의 작동 방법은, 질소 산화물의 환원을 위한 SCR 촉매 컨버터의 최대 전체 효율에 따라 상이한 계량 밸브를 통한 계량 공급들 간의 전환을 제어하기 위해 제공된다. 효율은 SCR 촉매 컨버터에서 환원된 질소 산화물의 질량과 SCR 촉매 컨버터 내로 유입되는 질소 산화물의 질량 사이의 비율을 나타낸다. 마찬가지로, 전체 효율은 관련된 모든 SCR 촉매 컨버터에 대해 상응하게 상기 언급된 비율을 나타낸다. 최대 전체 효율은 각각의 계량 공급을 위해 최대 가능한 전체 효율을 나타낸다.The operating method of the SCR system is provided for controlling the switching between metering supplies via different metering valves according to the maximum overall efficiency of the SCR catalytic converter for the reduction of nitrogen oxides. The efficiency represents the ratio between the mass of reduced NOx in the SCR catalytic converter and the mass of nitrogen oxide entering the SCR catalytic converter. Likewise, the overall efficiency represents the above-mentioned rates corresponding to all the associated SCR catalytic converters. The maximum overall efficiency represents the maximum possible total efficiency for each metering feed.

개별 효율은, 예를 들어 반응 동력학적 방법에 기초함으로써 촉매 컨버터 내 화학 반응을 재현하는 적합한 모델에 의해 계산될 수 있다. 이러한 계산들의 기본 변수로서, 촉매 컨버터 상류의 NOx 농도 및/또는 NH3 농도와, 촉매 컨버터의 온도와, 배기 가스 질량 흐름 및/또는 배기 가스 압력과 같은 주변 조건이 필요하다. 각각의 촉매 컨버터 상류의 NOx 농도 및/또는 NH3 농도는 센서에 기초하여 또는 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 마찬가지로 촉매 컨버터 상류의 NH3 농도는 계량 공급된 재생 수단의 양에 대한 정보를 이용하여 계산될 수 있다. (개별) 효율을 결정하기 위해, 대안적으로는 효율의 반비례가 사용될 수 있다. 비율, 즉, 효율이 1로부터 감산되는 방식으로 반비례가 산출된다. 다른 말로 표현하면, 효율 및 그 반 비례는, 효율 및 그 반비례로 산출된 합이 1이 되도록 서로 관련된다. 결과적으로, 효율의 반비례는, 예를 들어 SCR 촉매 컨버터의 하류에서 질소 산화물 센서에 의해 측정될 수 있고 SCR 촉매 컨버터를 통해 통과하는 질소 산화물의 질량과, 예를 들어 SCR 촉매 컨버터의 상류에서 질소 산화물 센서에 의해 측정될 수 있고 SCR 촉매 컨버터 내로 유동하는 질소 산화물의 이미 언급한 질량 간의 비율이다.The individual efficiencies can be calculated, for example, by a suitable model that reproduces the chemical reaction in the catalytic converter based on a reaction kinetics method. As a basic parameter of these calculations, the ambient conditions such as the NOx concentration and / or the NH3 concentration upstream of the catalytic converter, the temperature of the catalytic converter, the exhaust gas mass flow and / or the exhaust gas pressure are required. The NOx concentration and / or NH3 concentration upstream of each catalytic converter may be determined based on the sensor or on a model basis. Similarly, the NH3 concentration upstream of the catalytic converter can be calculated using information on the amount of metered and supplied regenerating means. In order to determine the (individual) efficiency, an inverse proportion of the efficiency may alternatively be used. That is, the efficiency is subtracted from 1. In other words, the efficiency and the inverse proportion are related to each other such that the efficiency and the inversely calculated sum are one. As a result, the inverse proportion of the efficiency can be determined, for example, by the mass of nitrogen oxide, which can be measured by the nitrogen oxide sensor downstream of the SCR catalytic converter and passing through the SCR catalytic converter, Quot; is the ratio between the aforementioned masses of nitrogen oxides that can be measured by the sensor and flow into the SCR catalytic converter.

바람직하게는, 상술한 전체 효율은 이러한 개별 효율들의 곱으로서 계산될 수 있다. 특히 바람직하게는, 개별 효율 대신에 개별 효율의 반비례의 곱이 사용되고, 그로부터 다시, 전체 효율을 계산하기 위해 상기 곱이 1로부터 감산되는 방식으로 반비례가 형성된다. 결과적으로, 전체 효율의 계산을 위해 SCR 촉매 컨버터의 개별 효율이 이용될 수 있으며, 개별 효율은 상술한 바와 같이 간단하게, 시간적으로 분리된 계량 공급을 위해 결정될 수 있다.Preferably, the overall efficiency described above can be calculated as the product of these individual efficiencies. Particularly preferably, an inverse proportion of the individual efficiency is used instead of the individual efficiency, and again, the product is inversely proportional to the product so that the product is subtracted from 1 to calculate the overall efficiency. As a result, the individual efficiencies of the SCR catalytic converters can be used for the calculation of the overall efficiency, and the individual efficiencies can be determined simply for the temporally separate metering feed as described above.

바람직하게는, 개별 효율 대신 최대 개별 효율이 최대 전체 효율의 계산 시에 사용될 수 있다. 이는, 최대 개별 효율이 개별 효율 대신에 사용될 경우에, 개별 효율의 반비례와 관련하여서도 적용된다. 최대 개별 효율은, SCR 촉매 컨버터가 최적의 조건 및 원하는 목표 암모니아 충전 수준에서 작동될 경우, SCR 촉매 컨버터의 최대 가능한 효율을 반영한다. 바람직하게는 계량 공급을 수행하는 계량 밸브가 할당된 SCR 촉매 컨버터에 대한 최대 개별 효율이 -개별 효율의 반비례와 관련하여서도,- 상응하는 개별 효율을 위해 사용될 수 있다. 특히, 최대 개별 효율은 원하는 목표 암모니아 충전 수준에서 SCR 촉매 컨버터에 대한 모델로부터 결정될 수 있다.Preferably, instead of individual efficiencies, maximum individual efficiencies may be used in calculating the maximum overall efficiency. This also applies in relation to the inverse proportion of individual efficiencies when maximum individual efficiencies are used instead of individual efficiencies. The maximum individual efficiency reflects the maximum possible efficiency of the SCR catalytic converter when the SCR catalytic converter is operated at the optimal conditions and the desired target ammonia charge level. Preferably, the maximum individual efficiency for the SCR catalytic converter to which the metering valve is to be assigned is also inversely proportional to the individual efficiency, which can be used for the corresponding individual efficiencies. In particular, the maximum individual efficiency can be determined from the model for the SCR catalytic converter at the desired target ammonia charge level.

개별 효율 또는 전체 효율의 계산 시에, 미반응 암모니아가 SCR 촉매 컨버터들 중 하나를 통과하는 이른바 암모니아 슬립이 발생할 수 있다는 것이 고려될 수 있는데, 이러한 암모니아 슬립은 하류에서 후속되는 SCR 촉매 컨버터의 암모니아 충전 수준에 영향을 미칠 수 있다.It can be envisaged that in the calculation of the individual efficiency or overall efficiency, so-called ammonia slip may occur, in which unreacted ammonia passes through one of the SCR catalytic converters, which ammonia charge of the subsequent SCR catalytic converter It can affect the level.

개별 효율이 계산되는 SCR 촉매 컨버터와 내연 기관 사이에 놓인 각각의 다른 SCR 촉매 컨버터를 위해, 질소 산화물의 환원될 질량이 감소되며, SCR의 주 부하는 내연 기관에 직접 연결된 SCR 촉매 컨버터에 가해진다. 이로부터, 상응하는 계량 밸브들 간의 계량 공급이 전환될 때 개별 효율의 상이한 변경이 형성된다. 이 때, 내연 기관에 직접 연결된 SCR 촉매 컨버터의 개별 효율은 가장 약하게 변경된다. 따라서, 전환 시에 전체 효율도 변경된다.For each SCR catalytic converter placed between the internal combustion engine and the SCR catalytic converter for which the individual efficiencies are calculated, the mass to be reduced of the nitrogen oxides is reduced and the main load of the SCR is applied to the SCR catalytic converter directly connected to the internal combustion engine. From this, a different change of the individual efficiency is formed when the metering supply between the corresponding metering valves is switched. At this time, the individual efficiency of the SCR catalytic converter directly connected to the internal combustion engine is changed most weakly. Therefore, the overall efficiency also changes at the time of conversion.

일 양태에 따르면, 전환 후에 전체 효율이 더 클 경우, 계량 밸브 중 하나를 통한 계량 공급으로부터 다른 하나의 계량 밸브를 통한 계량 공급으로 전환되는 구성이 제공된다. 결과로서, SCR에 대한 전체 효율이 최대화되도록 계량 공급이 제어될 수 있다.According to one aspect, a configuration is provided in which, when the overall efficiency after switching is greater, the metering feed through one of the metering valves is switched to the metering feed via the other metering valve. As a result, the metering feed can be controlled such that the overall efficiency for SCR is maximized.

다른 일 양태에 따르면, 전환 후에 전체적으로 환원된 질소 산화물의 질량이 더 클 경우, 계량 밸브 중 하나를 통한 계량 공급으로부터 다른 하나의 계량 밸브를 통한 계량 공급으로 전환되는 구성이 제공될 수 있다. 전체적으로 환원된 질소 산화물의 질량은 전체 효율과, SCR 촉매 컨버터 내로 유입되는 질소 산화물의 질량으로부터 직접 계산될 수 있다.According to another aspect, a configuration may be provided in which, when the mass of the totally reduced nitrogen oxide after the conversion is larger, it is switched from the metering feed via one of the metering valves to the metering feed via the other metering valve. The mass of the totally reduced nitrogen oxide can be calculated directly from the total efficiency and the mass of nitrogen oxide entering the SCR catalytic converter.

또한, 계량 밸브 중 하나를 통한 계량 공급으로부터 다른 하나의 계량 밸브를 통한 계량 공급으로 전환되는 또 다른 매개변수가 제공될 수 있다. 이러한 다른 매개변수는, 계량 밸브 중 하나를 통한 계량 공급으로부터 다른 하나의 계량 밸브를 통한 계량 공급으로 전환될 경우, 전체적으로 환원된 질소 산화물의 질량의 증가를 직접 또는 간접적으로 유도하거나 이에 기여할 뿐만 아니라, 전체적으로 환원된 질량의 이러한 증가를 직접적으로 또는 간접적으로 표시하거나 나타낼 수 있다. 마찬가지로 질소 산화물의 질량에 좌우되는 질소 산화물 농도를 예로 들 수 있다.In addition, another parameter may be provided that switches from a metering feed via one of the metering valves to a metering feed via another metering valve. These other parameters, when converted from a metering feed through one of the metering valves to a metering feed via another metering valve, directly or indirectly lead or contribute to an increase in the mass of the overall reduced nitrogen oxide, This increase in mass as a whole can be indicated or indicated directly or indirectly. As an example, the nitrogen oxide concentration depends on the mass of the nitrogen oxide.

특히, 컴퓨터 프로그램은, 연산 장치 또는 제어 장치에서 실행될 경우, 상기 방법의 각각의 단계를 수행하도록 구성된다. 이는, 구조적 변경이 수행될 필요 없이, 기존의 전자 제어 장치 내에 상기 방법의 구현을 가능케 한다. 이를 위해, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능한 저장 매체에 저장된다.In particular, a computer program, when executed in an arithmetic or control unit, is configured to perform each step of the method. This enables the implementation of the method in existing electronic control devices without the need for structural modifications to be performed. To this end, the computer program is stored in a machine-readable storage medium.

종래의 전자 제어 장치에서 컴퓨터 프로그램이 실행됨으로써, SCR 시스템을 작동하도록 구성된 전자 제어 장치가 획득된다.By executing a computer program in a conventional electronic control device, an electronic control device configured to operate the SCR system is obtained.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되고 이하의 설명에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 이용하여 작동될 수 있는 2개의 SCR 촉매 컨버터를 위한 2개의 계량 밸브를 갖는 SCR 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예의 흐름도를 도시한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in detail in the following description.
Figure 1 shows a schematic diagram of an SCR system with two metering valves for two SCR catalytic converters which can be operated using an embodiment of the method according to the invention.
Figure 2 shows a flow diagram of a first embodiment of a method according to the invention.
Figure 3 shows a flow diagram of a second embodiment of the method according to the invention.

도 1은 내연 기관(3)의 공동의 배기가스 라인(30) 내에 2개의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)를 위한 2개의 계량 모듈(11, 12)을 갖는 SCR 시스템(1)을 개략도로 도시한다. 제1 SCR 촉매 컨버터(21)는 내연 기관의 바로 하류에 후속하여 배열되며, 예를 들어 입자 필터 상에 코팅층으로서 제공될 수 있다. 제1 SCR 촉매 컨버터(21)의 하류에는 제2 SCR 촉매 컨버터(22)가 이어진다. 제1 계량 모듈(11)은 제1 계량 밸브(110)를 포함하며, 이를 통해 환원제 용액이 제1 SCR 촉매 컨버터(21)의 상류에서 배기가스 라인(30) 내로 계량 공급된다. 유사하게, 제2 계량 모듈(12)은 제2 계량 밸브(120)를 포함하며, 이를 통해 환원제 용액이 제2 SCR 촉매 컨버터(22)의 상류에서, 그리고 본 실시예에서는 제1 SCR 촉매 컨버터(21)의 하류에서 계량 공급된다. 계량 모듈(11, 12)은 공급 펌프(140)를 포함하는 공급 모듈(14)과 압력 라인(13)을 통해 연결되며, 공급 펌프는 환원제 탱크(15)로부터 환원제 용액을 압력 라인(13)으로 공급한다. 압력 라인(13)은 공동의 섹션(130)의 하류에서, 제1 계량 모듈(11)로 안내하는 제1 섹션(131)과, 제2 계량 모듈(12)로 안내하는 제2 섹션(132)으로 분할된다. 공급 모듈(14)의 공급 펌프(140)를 이용하여, 환원제 용액이 계량 공급을 위해, 압력 라인(13)의 제1 섹션(131)을 통해 제1 계량 밸브(110)로 그리고 계량 공급 라인(13)의 제2 섹션(132)을 통해 제2 계량 밸브(120)로 제공된다.1 schematically shows an SCR system 1 having two metering modules 11, 12 for two SCR catalytic converters 21, 22 in an exhaust line 30 of the cavity of an internal combustion engine 3 do. The first SCR catalytic converter 21 is arranged immediately downstream of the internal combustion engine and can be provided as a coating layer on, for example, a particle filter. Downstream of the first SCR catalytic converter 21, a second SCR catalytic converter 22 is connected. The first metering module 11 includes a first metering valve 110 through which a reducing agent solution is metered into the exhaust gas line 30 upstream of the first SCR catalytic converter 21. [ Similarly, the second metering module 12 includes a second metering valve 120 through which a reducing agent solution is introduced upstream of the second SCR catalytic converter 22, and in this embodiment, to the first SCR catalytic converter 21). The metering modules 11 and 12 are connected via a pressure line 13 to a supply module 14 comprising a supply pump 140 which supplies the reducing agent solution from the reducing agent tank 15 to the pressure line 13 Supply. The pressure line 13 has a first section 131 which leads to the first weighing module 11 and a second section 132 which leads to the second weighing module 12, . The reducing agent solution is supplied to the first metering valve 110 via the first section 131 of the pressure line 13 and to the first metering valve 110 via the metering supply line 13 to the second metering valve 120 through the second section 132 of the second metering valve 120.

또한, 전자 제어 장치(4)가 제공되며, 이는 적어도 공급 모듈(14) 또는 공급 펌프(140) 및 2개의 계량 모듈(11, 12) 또는 2개의 계량 밸브(110, 120)와 연결되며 이들을 제어한다. 이 경우에, 계량 밸브(110, 120)는 전환을 통해 차례로 교대로 개방되고, 따라서 시간적으로 분리되어 계량 공급되도록 제어된다. 이를 위해, 공급 펌프(140)는 각각의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)를 위해 환원제 용액의 원하는 질량을 제공하며, 환원제 용액은 계량 밸브(110, 120)를 통해 상응하는 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에 계량 공급된다.An electronic control unit 4 is also provided which is connected to at least the supply module 14 or the feed pump 140 and the two weighing modules 11 and 12 or the two weighing valves 110 and 120, do. In this case, the metering valves 110, 120 are alternately opened alternately through switching, and thus controlled to be metered and supplied separately in time. To this end, a feed pump 140 provides a desired mass of reducing agent solution for each SCR catalytic converter 21,22, and the reducing agent solution is fed via a metering valve 110,120 to a corresponding SCR catalytic converter 21, 22).

또한, 배기가스 라인(30) 내에서 SCR 촉매 컨버터(21, 22) [및 제1 계량 밸브(110)의] 상류에 제1 질소 산화물 센서(41)가 배열되는데, 이 제1 질소 산화물 센서는 그곳에서 적어도 제1 SCR 촉매 컨버터(21) 내로 흐르는 질소 산화물의 유입되는 질량(mi)을 검출한다. 또한, SCR 촉매 컨버터(21, 22)를 통과한 유출되는 질소 산화물의 질량(mo)을 검출하는 제2 질소 산화물 센서(42)가 SCR 촉매 컨버터(21, 22)의 하류에 배열된다. 2개의 질소 산화물 센서(41, 42)를 통해 검출되고 질소 산화물의 유입되는 질량(mi)을 위한 값 및 유출되는 질량(mo)을 위한 값이 전자 제어 장치(4)에 전달된다. 다른 실시예에서, 질소 산화물 센서(41, 42)는 배기가스 라인(30) 내의 질소 산화물의 각각의 농도값을 검출하는데, 이 농도값은 전자 제어 장치(4)에 전달되고 그로부터 질소 산화물의 각각의 질량(mi, mo)이 결정된다.A first nitrogen oxide sensor 41 is also arranged in the exhaust gas line 30 upstream of the SCR catalytic converters 21 and 22 (and of the first metering valve 110) Where it detects at least the incoming mass (m i ) of nitrogen oxides flowing into the first SCR catalytic converter (21). A second nitrogen oxide sensor 42 is arranged downstream of the SCR catalytic converters 21, 22 for detecting the mass (m 0 ) of the outgoing nitrogen oxides passing through the SCR catalytic converters 21, 22. A value for the mass m i which is detected through the two nitrogen oxide sensors 41 and 42 and for the incoming nitrogen oxide and a value for the outgoing mass m o are transmitted to the electronic control unit 4. In another embodiment, the nitrogen oxide sensors 41 and 42 detect the respective concentration values of the nitrogen oxides in the exhaust gas line 30, which are transferred to the electronic control device 4 and from which the respective amounts of nitrogen oxides The mass (m i , m o )

제1 SCR 촉매 컨버터(21)에는 제1 개별 효율(e1)이 그리고 제2 SCR 촉매 컨버터(22)에는 제2 개별 효율(e2)이 할당된다. 개별 효율(e1, e2)은 각각의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에 대해 별도로, 각각의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에서 환원된 질소 산화물의 변환된 질량(mc)(도 1에 도시되지 않음)과 각각의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)로 유입된 질량(mi) 간의 비율을 나타낸다. 이 경우에, 한편으로는 제1 계량 밸브(110)를 통해 계량 공급될 경우, 제1 효율(e1)이 증가하고 제2 효율(e2)이 감소한다는 것이 적용된다. 다른 한편으로는 제2 계량 밸브(120)를 통해 계량 공급될 경우, 제2 효율(e2)이 증가하고 제1 효율(e1)이 감소한다는 것이 적용된다. 제2 계량 밸브(120)를 통해 계량 공급될 경우, 제1 SCR 촉매 컨버터(21)를 통한 미도시된 암모니아 슬립이 고려되어야 한다. 제1 SCR 촉매 컨버터(21)는 내연 기관(3)의 바로 하류에 후속되어 배열되기 때문에 SCR의 주 부하를 부담한다. 이러한 이유로 인해, 제1 효율(e1)은 각각의 다른 계량 밸브(110, 120)를 통해 계량 공급될 경우, 제2 효율(e2)에 비해 더 작은 정도로 변경된다.The first SCR catalytic converter 21 is assigned a first discrete efficiency e 1 and the second SCR catalytic converter 22 is assigned a second discrete efficiency e 2 . Separate efficiencies e 1 and e 2 are obtained for each SCR catalytic converter 21 and 22 by converting the converted mass m c of nitrogen oxides reduced in each SCR catalytic converter 21 and 22 And the mass m i introduced into each of the SCR catalytic converters 21, 22, respectively. In this case, it is applied that the first efficiency e 1 increases and the second efficiency e 2 decreases when metered and supplied through the first metering valve 110 on the one hand. On the other hand, when metered through the second metering valve 120, it is applied that the second efficiency e 2 increases and the first efficiency e 1 decreases. When metered via the second metering valve 120, an unshown ammonia slip through the first SCR catalytic converter 21 must be considered. Because the first SCR catalytic converter 21 is arranged immediately downstream of the internal combustion engine 3, it occupies the main load of the SCR. For this reason, the first efficiency e 1 is varied to a lesser extent than the second efficiency e 2 when metered in through each of the other metering valves 110, 120.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예 또는 제2 실시예의 흐름도를 도시한다. 동일한 참조 부호는 동일한 단계를 나타내며, 이하 도 2와 관련하여 단지 한 번만 설명된다.Figures 2 and 3 show a flow diagram of a first embodiment or a second embodiment of the method according to the invention. The same reference numerals denote the same steps, and will be described only once in connection with FIG. 2 below.

도 2에 도시된 제1 실시예에서, SCR 시스템(1)은 처음에 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급으로 작동된다(50). 그러나 제2 실시예와 관련하여 도 3에 도시된 바와 같이, SCR 시스템(1)은 제1 실시예에서 처음에 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급으로 양호하게 작동될 수도 있다(70). 질소 산화물의 유입되는 질량(mi)의 측정(51)은 제1 질소 산화물 센서(41)를 통해 수행되고, 질소 산화물의 유출되는 질량(mo)의 측정(52)은 제2 질소 산화물 센서(42)를 통해 수행된다. 그로부터, 이하의 [수학식 1]에 따라 전체 효율(eg)이 계산된다(53).In the first embodiment shown in FIG. 2, the SCR system 1 is initially operated (50) with a metering feed via the first metering valve 110. However, as shown in FIG. 3 in connection with the second embodiment, the SCR system 1 may well be operated with metering feed through the second metering valve 120 initially in the first embodiment (70) . The measurement 51 of the incoming mass of nitrogen oxide m i is performed through the first nitrogen oxide sensor 41 and the measurement 52 of the outflow mass m o of the nitrogen oxide is measured by the second nitrogen oxide sensor 41. [ (42). From this, the total efficiency e g is calculated (53) according to the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

전체 효율(eg)은 질소 산화물의 변환된 질량(mc)(도 2에 도시되지 않음)과, 전체적으로 모든 관련된 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에 대한 공통적으로 유입되는 질량(mi) 사이의 비율을 나타낸다. [수학식 2]는 전체 효율(eg)과 개별 효율(e1, e2) 사이의 관계를 반영한다.Between the overall efficiency (e g) it is (not shown in Figure 2), the converted mass (m c) of the nitrogen oxide and the whole mass that is commonly introduced into to all relevant SCR catalytic converter (21, 22) (m i) . Equation 2 reflects the relationship between total efficiency e g and individual efficiency e 1 , e 2 .

Figure pat00002
Figure pat00002

다른 단계에서, 제1 개별 효율(e1)이 결정되고(54), 제2 개별 효율(e2)이 결정된다(55).In another step, a first discrete efficiency e 1 is determined 54 and a second discrete efficiency e 2 is determined 55.

이에 병행하여, 각각의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에 대해 목표 암모니아 충전 수준(FNH3목표)을 갖는 모델(56)이 설정되며, 제1 SCR 촉매 컨버터(21)에 의한 암모니아 슬립이 고려된다. 이러한 모델(56)로부터, 한편으로 제1 SCR 촉매 컨버터(21)에 대한 최대 제1 효율(e1max)이 결정되고(57), 다른 한편으로 제2 SCR 촉매 컨버터(22)에 대한 최대 제2 효율(e2max)이 결정된다(58). 따라서, 제1 SCR 촉매 컨버터(21)가 원하는 목표 암모니아 충전 수준(FNH3목표)을 포함할 경우에, 최대 제1 효율(e1max)은 최대 가능한 제1 효율(e1)을 나타낸다. 유사하게, 이는 최대 제2 효율(e2max)에 대해서도 적용된다.Concurrently, a model 56 having a target ammonia charge level (FNH3 target ) is set for each SCR catalytic converter 21, 22, and ammonia slip by the first SCR catalytic converter 21 is considered. From this model 56 the maximum first efficiency e1max for the first SCR catalytic converter 21 is determined 57 and on the other hand the maximum second efficiency e1max for the second SCR catalytic converter 22 is determined, The efficiency ( e2max ) is determined (58). Thus, the first in the case include the desired target charge level of ammonia SCR catalytic converter (21) (FNH3 target), up to a first efficiency (e 1max) is the maximum possible efficiency of the first (e 1). Similarly, it also applies for a maximum second efficiency (e 2max ).

제1 계량 밸브(110)를 통한 현재 계량 공급 시에, 이하의 [수학식3]에 따라, 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급에 대한 최대 전체 효율(egmax1)을 계산하기 위해, 최대 제1 효율(e1max)은 결정된 제2 개별 효율(e2)과 함께 사용된다(59). In order to calculate the maximum total efficiency (e gmax1 ) for the metering supply through the first metering valve 110 according to the following equation (3) during the current metering via the first metering valve 110, the maximum efficiency of the first (e 1max) is used in conjunction with the determined second individual efficiency (e 2) (59).

Figure pat00003
Figure pat00003

동일한 방식으로, 그 계량 공급 시에 전환될 수도 있는 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급 시에, 이하의 [수학식 4]에 따라, 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급에 대한 최대 효율(egmax2)을 계산하기 위해, 최대 제2 효율(e2max)은 결정된 제1 개별 효율(e1)과 함께 사용된다(60).In the same manner, when the metering is supplied through the second metering valve 120, which may be switched at the time of metering, according to the following equation (4), the metering supply via the second metering valve 120 to calculate the maximum efficiency (e gmax2), up to the second efficiency (e 2max) is used in conjunction with the determined first individual efficiency (e 1) (60).

Figure pat00004
Figure pat00004

제1 실시예에서, 상기 2개의 최대 전체 효율(egmax1, egmax2)의 비교(61)가 수행된다. 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급에 대한 최대 전체 효율(egmax2)이 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급에 대한 최대 전체 효율(egmax1)보다 클 경우에, 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급을 위한 전환(62)이 수행되는데, 그 이유는 이를 통해 더 큰 질량의 질소 산화물이 환원될 수 있기 때문이다. 그렇지 않을 경우, 제1 계량 밸브(110)를 통한 현재 계량 공급이 유지된다(63).In the first embodiment, a comparison 61 of the two maximum total efficiencies e gmax1 , e gmax2 is performed. When the maximum total efficiency e gmax2 for metering supply through the second metering valve 120 is greater than the maximum total efficiency e gmax1 for metering via the first metering valve 110, A conversion (62) is performed for metering feed through the catalytic converter (120) because a larger mass of nitrogen oxides can be reduced thereby. Otherwise, the current metering supply through the first metering valve 110 is maintained (63).

개별 효율은 기본적으로, 예를 들어 반응 동력학적 방법에 기초함으로써 촉매 컨버터 내 화학 반응을 재현하는 상응하는 모델의 사용 하에 결정될 수 있다. 이러한 계산들의 기본 변수로서, 촉매 컨버터 상류의 NOx 농도 및/또는 NH3 농도와, 촉매 컨버터의 온도와, 배기 가스 질량 흐름 및/또는 배기 가스 압력과 같은 주변 조건이 필요하다. 각각의 촉매 컨버터 상류의 NOx 농도 및/또는 NH3 농도는 센서에 기초하여 그리고/또는 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 마찬가지로 촉매 컨버터 상류의 NH3 농도는 계량 공급된 재생 수단의 양에 대한 정보를 이용하여 계산될 수 있다.The individual efficiencies can be determined basically, for example, using the corresponding models that reproduce the chemical reactions in the catalytic converter, based on a reaction kinetics method. As a basic parameter of these calculations, the ambient conditions such as the NOx concentration and / or the NH3 concentration upstream of the catalytic converter, the temperature of the catalytic converter, the exhaust gas mass flow and / or the exhaust gas pressure are required. The NOx concentration and / or NH3 concentration upstream of each catalytic converter can be determined based on the sensor and / or on the model. Similarly, the NH3 concentration upstream of the catalytic converter can be calculated using information on the amount of metered and supplied regenerating means.

이미 설명한 바와 같이, 도 3에는 SCR 시스템(1)이 처음에 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급으로 작동되는(70) 제2 실시예가 도시된다. 동일하게, SCR 시스템(1)은 제1 실시예와 관련하여 도 2에서 이미 설명한 바와 같이, 제2 실시예에서 처음에 마찬가지로 양호하게 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급으로 작동(50)될 수 있다. 도 3에서 제2 실시예의 설명을 위해, 도 2의 설명이 참조된다. 이하, 제1 실시예, 즉 도 2와의 차이점만이 설명된다. 공동의 효율(eg)의 계산(53) 대신, 2개의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)를 통해 공동으로 환원된 질소 산화물의 변환된 질량(mc)의 계산(71)이 실행된다. 질소 산화물의 이미 결정된 유입되는 질량(mi) 및 유출되는 질량(mo)을 이용하여, 이하의 [수학식 5]을 통해, 변환된 질량(mc)의 계산(71)이 수행된다. 3, there is shown a second embodiment in which the SCR system 1 is initially operated (70) with a metering feed through a second metering valve 120. Likewise, the SCR system 1 is operatively connected to the metering feed through the first metering valve 110, likewise preferably in the second embodiment, as already explained in Fig. 2 with respect to the first embodiment, . For the description of the second embodiment in Fig. 3, the description of Fig. 2 is referred to. Hereinafter, only the difference from the first embodiment, that is, Fig. 2, will be described. The calculation 71 of the converted mass (m c ) of the nitrogen oxide, which has been reduced through the two SCR catalytic converters 21 and 22, is executed instead of the calculation 53 of the common efficiency e g . The calculated mass (m c ) is calculated (71) using the following equation (5), using the previously determined mass (m i ) and outgoing mass (m o ) of the nitrogen oxides.

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 5]로 변환된 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 사용하여, 이하의 [수학식 6]에서 나타난, 변환된 질량(mc)과 개별 효율(e1, e2) 사이의 관계가 획득된다. (M c ) and the individual efficiencies (e 1 , e 2 ) shown in the following equation (6) by using the equations ( 1 ) and ( 2 ) Is obtained.

Figure pat00006
Figure pat00006

이하의 [수학식 7]에 나타난 바와 같이, 변환된 질량(mc)은 전체 효율(eg)에 따라서도 표시될 수 있다:As shown in the following equation (7), the converted mass (m c ) can also be expressed according to the overall efficiency (e g ): < EMI ID =

Figure pat00007
Figure pat00007

방법의 추가의 과정에서, 유사한 방식으로, [수학식 8]에서 나타난 바와 같이, 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급 시에 최대 변환된 질량(mcmax1)이 이러한 계량 공급 시에 최대 전체 효율(egmax1)로부터 계산된다(72). In the course of the addition of the method, in a similar manner, the maximum converted mass (m cmax1 ) at the time of metering via the first metering valve 110, as shown in equation (8) Is calculated from the efficiency (e gmax1 ) (72).

Figure pat00008
Figure pat00008

유사하게, [수학식 9]에 나타난 바와 같이, 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급 시에 최대 변환된 질량(mcmax2)이 이러한 계량 공급 시에 최대 전체 효율(egmax2)로부터 계산된다(73).Similarly, as shown in equation (9), the maximum converted mass ( mcmax2 ) at the time of metering via the second metering valve 120 is calculated from the maximum total efficiency (e gmax2 ) at this metering supply (73).

Figure pat00009
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이어서, 제2 실시예에서, 질소 산화물의 상기 2개의 최대 변환된 질량(mcmax1, mcmax2)의 비교(74)가 수행된다. 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급에 대해 최대 변환된 질량(mcmax1)이, 제2 계량 밸브(120)를 통한 계량 공급에 대해 최대 변환된 질량(mcmax2)보다 클 경우, 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급을 위한 전환(75)이 수행된다. 그렇지 않을 경우, 제2 계량 밸브(120)를 통한 현재 계량 공급이 유지된다(76).Then, in the second embodiment, a comparison 74 of the two maximum converted masses of nitrogen oxides ( mcmax1 , mcmax2 ) is performed. When the maximum mass m cmax1 for the metering supply through the first metering valve 110 is greater than the mass m cmax2 maximally converted for metering through the second metering valve 120, A switching 75 for metering via the metering valve 110 is performed. Otherwise, the current metering feed through the second metering valve 120 is maintained (76).

다른 실시예에서, 예를 들어, 질소 산화물 농도와 같은 질소 산화물의 변환된 질량(mc) 또는 전체 효율과 관련된 다른 매개변수가 고려될 수 있다. 또한, 전환은 제1 계량 밸브(110)를 통한 계량 공급에 대한 매개변수와 제2 계량 밸브를 통한 계량 공급에 대한 매개변수의 상응하는 비교를 이용하여 제어될 수 있다. 전환 후에 질소 산화물의 전체적으로 변환된 질량(mc)(간접적으로 결정될 수도 있음)이 더 클 경우 전환이 이루어진다.In other embodiments, for example, the converted mass ( mc ) of nitrogen oxides, such as nitrogen oxide concentration, or other parameters related to overall efficiency, can be considered. The switching can also be controlled using a corresponding comparison of the parameters for the metering feed via the first metering valve 110 and the metering feed via the second metering valve. The conversion takes place when the overall converted mass (m c ) (which may be indirectly determined) of the nitrogen oxides after conversion is greater.

여기에 열거된 실시예에서는 2개의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)를 위한 2개의 계량 밸브(110, 120)를 갖는 SCR 시스템 만이 설명되었다는 것이 주지된다. 이 방법은 모든 계량 밸브들을 통해 동시에 계량 공급되지 않는 한, 더 많은 수의 계량 밸브 및/또는 SCR 촉매 컨버터를 갖는 SCR 시스템에도 적용될 수 있다.It is noted that in the embodiments enumerated herein, only SCR systems having two metering valves 110, 120 for two SCR catalytic converters 21, 22 have been described. This method is also applicable to SCR systems with a larger number of metering valves and / or SCR catalytic converters, unless metered simultaneously through all metering valves.

Claims (9)

2개 이상의 SCR 촉매 컨버터(21, 22) 및 2개 이상의 계량 밸브(110, 120)를 갖는 SCR 시스템(1)의 작동 방법이며, 각각의 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에는 하나 이상의 계량 밸브(110, 120)가 할당되며, 상기 계량 밸브를 통해, 할당된 SCR 촉매 컨버터(21, 22)를 위한 환원제 용액이 계량 공급되며, 계량 공급은 상이한 계량 밸브(110, 120)를 통해 별도로 그리고 시간적으로 분리되어 수행되는 SCR 시스템 작동 방법에 있어서,
상이한 계량 밸브(110, 120)를 통한 계량 공급들 간의 전환(62, 75)이 질소 산화물의 환원을 위한 SCR 촉매 컨버터(21, 22)의 최대 전체 효율(egmax1, egmax2)에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템 작동 방법.
A method of operating an SCR system (1) having two or more SCR catalytic converters (21,22) and two or more metering valves (110,120), wherein each SCR catalytic converter (21,22) 110 and 120 through which the reducing agent solution for the assigned SCR catalytic converters 21 and 22 is metered and the metering feed is supplied separately and in time via the different metering valves 110 and 120 A method of operating a separate SCR system,
The switching between metering supplies via different metering valves 110 and 120 is controlled according to the maximum overall efficiencies e gmax1 and e gmax2 of the SCR catalytic converters 21 and 22 for the reduction of nitrogen oxides ≪ / RTI >
제1항에 있어서, 전체 효율(eg)이 SCR 촉매 컨버터(21, 22)의 개별 효율(e1, e2)의 곱으로서 계산되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템 작동 방법.Method according to claim 1, characterized in that the total efficiency (e g ) is calculated as the product of the individual efficiencies (e 1 , e 2 ) of the SCR catalytic converters (21, 22). 제2항에 있어서, 최대 전체 효율(egmax1, egmax2)의 계산을 위해, 계량 공급을 수행하는 계량 밸브(110, 120)가 할당된 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에 대한 최대 개별 효율(e1max, e2max)이 제공되며, 최대 개별 효율(e1max, e2max)은 상응하는 개별 효율(e1, e2)을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템 작동 방법.The method according to claim 2, characterized in that for the calculation of the maximum overall efficiency (e gmax1 , e gmax2 ), the maximum individual efficiency (" e ") for the SCR catalytic converters (21, 22) e 1max, e 2max) is provided, the maximum efficiency of the individual (e 1max, e 2max) is the corresponding individual efficiency (e 1, e 2), SCR systems oPERATING characterized in that is used for that. 제3항에 있어서, 최대 개별 효율(e1max, e2max)은 원하는 목표 암모니아 충전 수준(FNH3목표)에서 SCR 촉매 컨버터(21, 22)에 대한 모델(56)로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템 작동 방법.Of claim 3 wherein the maximum individual efficiency (e 1max, e 2max) is characterized in that the determination of the model 56 of the SCR catalytic converter (21, 22) in the desired target ammonia charge level (FNH3 target), SCR How the system works. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전환(62, 75) 후에 최대 전체 효율(egmax1, egmax2)이 더 클 경우, 계량 밸브(110, 120) 중 하나를 통한 계량 공급으로부터 다른 하나의 계량 밸브(110, 120)를 통한 계량 공급으로 전환되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템 작동 방법.5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that when the maximum total efficiency (e gmax1 , e gmax2 ) is greater after the diversion (62, 75) Is switched to a metering supply via the other metering valve (110, 120). 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전환(62, 75) 후에 질소 산화물의 최대 변환된 질량(mcmax1, mcmax2)이 더 클 경우, 계량 밸브(110, 120) 중 하나를 통한 계량 공급으로부터 다른 하나의 계량 밸브(110, 120)를 통한 계량 공급으로 전환되는 것을 특징으로 하는, SCR 시스템 작동 방법.6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that when the maximum converted mass of nitrogen oxide ( mcmax1 , mcmax2 ) is greater after the conversion (62, 75), one of the metering valves To the metering feed through the other metering valve (110, 120). ≪ Desc / Clms Page number 13 > 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.A computer program configured to execute each step of the method according to any one of claims 1-6. 제7항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능한 저장 매체.9. A computer readable storage medium having stored thereon a computer program according to claim 7. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 SCR 시스템(1)을 작동하기 위해 구성된 전자 제어 장치(4).An electronic control device (4) configured to operate an SCR system (1) using the method according to any one of claims 1 to 7.
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