WO2014187516A1 - Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung sowie entsprechende antriebseinrichtung - Google Patents

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Günter ZITZLER
Guido Schäffner
Tim SPÄDER
Andrea PROSPERO
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive device with an internal combustion engine and an exhaust gas purification device, the exhaust of the
  • Exhaust gas purification device at least one catalyst element for catalytic
  • a first nitrogen oxide concentration size and a second nitrogen oxide concentration size is determined by means of a second nitrogen oxide sensor downstream of the catalyst element.
  • the invention further relates to a
  • the drive device serves, for example, for driving a motor vehicle or a watercraft.
  • the internal combustion engine which is designed for example as a diesel engine, a torque
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine is the
  • Exhaust gas purification device supplied and freed in this at least partially from pollutants It is often advantageous if the exhaust gas purification device flowing through the exhaust gas has a certain proportion of nitrogen dioxide, for example, this for the regeneration of a particulate filter and / or for reduction
  • the at least one catalyst element is provided in the exhaust gas purification device. This is used to catalytically convert nitrogen monoxide to nitrogen dioxide at the particular conversion rate. Downstream of the catalyst element - with respect to a main flow direction of the exhaust gas - in the exhaust gas of the internal combustion engine so a higher proportion of nitrogen dioxide or a larger amount of this before than upstream of the catalyst element is the case.
  • the catalyst element has at least one catalytically active component
  • a catalyst material for example platinum or a platinum alloy.
  • the catalyst element has a longer service life, the catalytic effect of this catalyst material and hence of the catalyst element is reduced, in particular due to thermal aging or chemical poisoning, which is unavoidable by certain components of a lubricant and / or fuel used to operate the internal combustion engine.
  • the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor are provided, the former being arranged upstream and the latter downstream of the catalyst element.
  • Nitrogen monoxide concentration and nitrogen dioxide concentration can be determined. This is due to the fact that nitrogen oxide sensors, as they are usually used in the drive device or the exhaust gas purification device, are basically designed to determine the nitrogen monoxide concentration, but have a pronounced cross sensitivity to nitrogen dioxide.
  • Both the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor thus react both to the nitrogen monoxide contained in the exhaust gas and also the nitrogen dioxide likewise obtained, and thus also supply the already mentioned
  • Nitrogen concentration of the exhaust gas at the respective position Due to the cross-sensitivity and the finding that almost all of the nitrogen dioxide present in the exhaust gas by means of the catalyst element from the nitrogen monoxide can now be calculated from the difference between the first
  • EP 2 232 255 B1 is known from the prior art.
  • the nitrogen oxide sensors are subject to an aging process, which leads to a deviation of the
  • Nitrogen dioxide concentration can lead.
  • the first nitrogen oxide concentration size and the second nitrogen oxide concentration size must be the same. If this is not the case, a corresponding correction value, for example, for the second nitrogen oxide sensor is determined and subsequently for determining the second
  • the nitrogen dioxide concentration is determined from the difference between the first nitrogen oxide concentration size and the second nitrogen oxide concentration size.
  • the first and the second nitrogen oxide sensor are designed such that they detect any nitrogen oxides, in particular both nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, and the concentration in the form of the first or the second
  • Nitrogen dioxide formed by the internal combustion engine is negligible, can directly from the difference between the two nitric oxide concentration on the Nitrogen dioxide concentration is converted, which has been converted from the catalyst element of the nitrogen monoxide and thus downstream of the
  • Catalyst element is present in the exhaust gas.
  • the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor are preferable.
  • Nitrous oxide sensors have a cross-sensitivity to nitrogen dioxide.
  • the nitrogen oxide sensors therefore respond to both nitric oxide and nitrogen dioxide.
  • IR measuring methods, chemiluminescence measuring methods and / or electrochemical measuring methods can be used as measuring methods for the nitrogen oxide sensors. Based on the thus determined
  • Nitrogen dioxide concentration for example, a rules of
  • Nitrogen dioxide concentration in particular to a certain concentration which is greater than or equal to a minimum concentration or equivalent.
  • the exhaust gas temperature before and / or in the catalyst element should be selected such that the conversion rate, which is directly dependent on the exhaust gas temperature, is low, for example less than 10%, in particular less than 5%, less than 2.5%, less than 1 % or less than 0.5%; the determined conversion rate thus corresponds to one of the abovementioned values. In this case, only a small amount is produced during the overflow of the catalyst element by the nitrogen monoxide
  • Nitrogen dioxide may be significantly less than the above-mentioned values, and preferably at most 0.25%, at most 0.1%, or at most 0.05%.
  • the calibration of the nitrogen oxide sensors can be carried out such that the first nitrogen oxide concentration variable is equated with the second nitrogen oxide concentration variable or vice versa.
  • an aging of the sensors and / or a series dispersion of the sensors can be compensated.
  • the conversion rate must be less than the determined one during the entire calibration process
  • the preferred Is selected exhaust gas temperature throughout the calibration process and preferably be less than a certain exhaust gas temperature, for which the said condition is met.
  • the exhaust gas temperature may also be greater than the specific exhaust gas temperature, because the conversion rate also decreases for high exhaust gas temperatures.
  • Particularly preferred is the exhaust gas temperature throughout
  • a development of the invention provides that a downstream of the
  • Catalyst element arranged catalyst of the exhaust gas purification device is designed as an SCR catalyst.
  • the exhaust gas purification device has the catalyst, which is provided downstream of the catalyst element.
  • the catalyst serves to carry out a selective catalytic reduction of pollutants contained in the exhaust gas, in particular of nitrogen oxides, that is to say in particular of nitrogen monoxide and / or nitrogen dioxide. It is particularly advantageous if a reducing agent is introduced into the exhaust gas upstream of the catalyst,
  • This reducing agent for example in the form of ammonia or a urea-water solution from which ammonia is formed in the exhaust gas.
  • This reducing agent together with the exhaust gas, enters the catalyst and serves to carry out the reduction of the nitrogen oxides.
  • the occurring reactions can, for example, by the reaction
  • Equation 3 describes a particularly efficient reaction path in which the nitrogen dioxide reacts directly with the nitrogen monoxide. In order to preferentially drain this reaction path, it is necessary that the exhaust gas contain the same amounts of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide.
  • the molar ratio is chosen equal to one.
  • at least approximately each nitrogen monoxide molecule is thus provided with a nitrogen dioxide molecule for the reaction.
  • the ratio between nitrogen monoxide and nitrogen dioxide is chosen such that in the catalyst Exhaust gas purification device at least the reaction path of the selective catalytic reaction of the exhaust gas according to equation 3, in which the nitrogen reacts with participation of a reductant introduced into the reducing agent with the nitrogen dioxide, is always running, but at least in the largest possible
  • a further embodiment of the invention provides that the exhaust gas purification device is associated with a particulate filter.
  • the internal combustion engine is designed as a diesel internal combustion engine.
  • the particle filter serves to filter out particles contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, in particular soot particles or carbon particles, from the exhaust gas. Particularly preferred is the
  • the particulate filter is arranged, for example downstream of the catalyst element, so that it is traversed by the exhaust gas of the internal combustion engine only after the catalyst element.
  • the nitrogen dioxide present in the exhaust gas at this point which is essentially produced by the catalyst element from the nitrogen monoxide, now serves to regenerate the particle filter preferably continuously at a specific regeneration rate.
  • Regeneration rate may be referred to as Rußabbrandrate in the case of the particulate filter.
  • the regeneration is over wide areas of the map of the
  • the regeneration rate is selected such that a reliable filtering of the exhaust gas by means of the particulate filter in the entire power range of the internal combustion engine is always possible.
  • the regeneration rate should be chosen so that the regeneration of the particulate filter is always sufficient to a
  • the Rußabbrandrate is selected such that even with permanent full load of the internal combustion engine, the particle filter is not added or blocked by the particles, in particular soot particles.
  • the particles when they are present as soot particles, they can be converted into carbon dioxide and nitrogen monoxide by means of the nitrogen dioxide contained in the exhaust gas.
  • a certain nitrogen dioxide concentration is present.
  • a minimum concentration for the nitrogen dioxide is dependent determined by the regeneration rate, so preferably such that the particulate filter is reliably regenerated even with permanent full load of the internal combustion engine.
  • the second nitrogen oxide sensor is arranged upstream of the catalyst and / or the particulate filter.
  • the second nitrogen oxide sensor is fluidically between the catalyst element and the catalyst or the particulate filter.
  • the second nitrogen oxide sensor becomes the whole of the
  • Catalyst element formed amount of nitrogen dioxide acted upon. This would not be the case with a downstream arrangement, because in the catalyst or the particulate filter usually a part of the nitrogen dioxide is reacted, as already explained above. This means that no further measures to
  • Calibrating a conversion target rate is taken into account based on the
  • Exhaust gas temperature is determined.
  • the exhaust gas temperature should be selected such that the conversion rate is less than the specific conversion rate.
  • the conversion rate usually does not reach the ideal case for which it is zero. Rather, the conversion rate will always be greater than zero, so that the catalyst element converts at least small amounts of nitrogen monoxide into nitrogen dioxide.
  • the exhaust gas temperature is determined and determined therefrom the conversion target rate, for example based on a mathematical relationship, a table and / or a map.
  • the instantaneous age of the catalyst element can be taken into account.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the second nitrogen oxide sensor is arranged downstream of the catalytic converter and / or of the particulate filter and the second nitrogen oxide concentration variable is determined from a measured value of the second nitrogen oxide sensor and a correction value taking into account the catalytic converter and / or the particulate filter.
  • the second nitrogen oxide sensor is preferred immediately provided downstream of the catalyst element, at least so upstream of the catalyst and / or the particulate filter. However, this is not possible in every case.
  • the second nitrogen oxide sensor is in this case downstream of the
  • Catalyst and / or the particulate filter arranged and detects the measurements at this point.
  • Nitrogen concentration size from the measured value are taken into account.
  • Correction value describes, for example, the amount of nitrogen dioxide in the exhaust gas converted by the catalyst and / or the particulate filter.
  • the correction value stands in particular as a function of the temperature of the exhaust gas.
  • the correction value is determined by means of a mathematical relationship, a table and / or a map.
  • the exhaust gas temperature is used as an input variable, as the output variable directly the correction value is obtained.
  • the correction value describes the amount of nitrogen dioxide, which is reacted in the flow through the catalyst or the particulate filter. Accordingly, the correction value must be added to the actually measured second nitrogen oxide concentration variable.
  • a development of the invention provides that adjusting the conversion rate by changing at least one operating parameter of the internal combustion engine, in particular the injection parameter, the boost pressure of a supercharger, a
  • Exhaust gas recirculation rate and / or a control parameter of at least one inlet valve and / or at least one exhaust valve occurs.
  • the nitrogen monoxide emission of the internal combustion engine or the exhaust gas temperature can be influenced by numerous operating parameters of the internal combustion engine. Under this
  • Operating parameters include, for example, the injection parameters, the boost pressure, the exhaust gas recirculation rate and / or the activation parameters of the intake valve or the exhaust valve.
  • the injection parameter is, for example, an amount of the fuel supplied to the internal combustion engine per unit time and / or the period during which the
  • Feeding takes place.
  • the latter is defined by the start of injection, the duration of injection and / or the end of injection.
  • the charge pressure of the charger corresponds to the pressure
  • the loader is, for example, a turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger, or a compressor.
  • Exhaust gas recirculation rate is the amount of exhaust gas which is recirculated to the internal combustion engine per unit time.
  • the exhaust valve for example, an opening time, a
  • the outlet valve corresponds to the timing of the respective valve, ie the opening time, the opening duration and / or the closing time.
  • At least one of the mentioned operating parameters but preferably several
  • Nitrogen monoxide output or the desired exhaust gas temperature set this being controlled and / or regulated, in particular in dependence on the exhaust gas temperature can be made before the catalyst element.
  • the invention further relates to a drive device, in particular for carrying out the method according to the preceding embodiments, with an internal combustion engine and an exhaust gas purification device, which is traversed by exhaust gas of the internal combustion engine for its purification, wherein the exhaust gas purification device at least one
  • Nitrogen dioxide having a conversion rate, wherein by means of a first
  • Nitrous oxide sensor upstream of the catalyst element has a first
  • the drive device is characterized in that a calibration of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor is provided at an exhaust gas temperature, for which the conversion rate is less than a certain
  • Fig. 1 is a schematic representation of a drive device with a
  • Fig. 2 is a schematic representation of the exhaust gas purification device
  • Fig. 3 is a diagram in which conversion rates of a catalyst element of
  • Exhaust gas purification device are plotted against the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive device 1, which has an internal combustion engine 2, of which only one cylinder 3 is shown with a piston 4 here. Via an inlet valve 5, the cylinder 3 fresh charge, so for example fresh air or a fresh air-fuel mixture, are supplied. In the embodiment shown here, an injection valve 6 is also provided, which serves to introduce fuel into the cylinder 3 and a combustion chamber of the cylinder 3. Finally, the cylinder 3 is assigned at least one exhaust valve 7, through which exhaust gas from the cylinder 3 or the combustion chamber,
  • an exhaust purification device 9 is supplied via an exhaust manifold 8.
  • the exhaust gas purification device 9 has, for example, a
  • the oxidation catalyst 10, the particulate filter 11 and the catalyst 12 are flowed through in the order mentioned by the exhaust gas of the internal combustion engine 2. Downstream of the catalytic converter 12, the exhaust gas is discharged into an external environment 13 of the drive device 1, in particular by a tail pipe 14.
  • a catalyst element not identified here is provided which, for example, in the form of a coating, in particular a noble metal coating, in the oxidation catalytic converter 10 is trained.
  • a precious metal for example, platinum or a platinum alloy is used.
  • This catalyst element serves to convert nitrogen monoxide contained in the exhaust into the nitrogen dioxide at a certain conversion rate.
  • the nitrogen dioxide subsequently serves, that is, downstream of the oxidation catalyst 10, for realizing a continuous regeneration of the particulate filter 11 at a certain regeneration rate and / or performing a rapid reaction path in the catalyst 12 for decomposing the nitrogen monoxide contained in the exhaust gas.
  • particulate filter 11 are particles, in particular carbon particles, according to the reaction equation
  • ammonia (NH 3 ) is preferably introduced into the exhaust gas upstream of the catalyst 12. This introduction takes place for example in the form of urea, which according to the reaction equation
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of the drive device 1 with internal combustion engine 2 and exhaust gas purification device 9, the latter having at least the oxidation catalytic converter 10 as well as the particle filter 11 and / or the catalytic converter 12.
  • a first nitrogen oxide sensor 15 is provided, by means of which a first
  • Nitrogen concentration size is determined. Either downstream of
  • Nitric Oxide concentration size is used.
  • an instantaneous nitrogen dioxide concentration can be directly determined from the difference between the first nitrogen oxide concentration quantity and the second nitrogen oxide concentration quantity, because usually the amount of nitrogen dioxide directly generated by the engine 2 is negligible. If, on the other hand, the second nitrogen oxide sensor 16 is provided downstream of the particle filter 11 and / or the catalytic converter 12, then the second nitrogen oxide concentration variable is determined from a measured value of the second nitrogen oxide sensor 16 and a correction value, this correction value being the particle filter 11 or the catalytic converter 12
  • the first nitrogen oxide concentration variable and the second nitrogen oxide concentration variable are preferably preferred by a control unit 17 of FIG.
  • Drive device 1 is supplied, which serves to drive the internal combustion engine 2.
  • FIG. 3 shows a diagram in which a first profile 18 has a conversion rate ⁇ above the temperature T of the exhaust gas immediately upstream of the exhaust gas
  • Catalyst element at the beginning of its life shows.
  • the course 19 shows the conversion rate ⁇ over the temperature T for an already aged one
  • Catalyst element The diagram clearly shows that with increasing aging of the catalyst element not only the conversion rate ⁇ decreases, but that also shifts that temperature T at which there is a maximum of the conversion rate.
  • the conversion rate ⁇ drops significantly on both sides of its maximum, ie for decreasing temperatures T and increasing temperatures T.
  • This knowledge can be used to calibrate the nitrogen oxide sensors 15 and 16.
  • the exhaust gas temperature T is selected such that the conversion rate ⁇ is smaller than a certain conversion rate.
  • This particular conversion rate may in principle be chosen arbitrarily, but is preferably at most 10%, at most 5%, at most 2.5%, at most 1% or at most 0.5%.
  • the conversion rate describes the proportion of nitrogen monoxide, which is converted in the sweeping of the catalyst element.
  • the exhaust gas temperature T must be less than about 220 ° C (for curve 18) and less than 235 ° C (for curve 19), respectively.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) mit einer Brennkraftmaschine (2) und einer Abgasreinigungseinrichtung (9), die von Abgas der Brennkraftmaschine (2) zu dessen Reinigung durchströmt wird, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (9) zumindest ein Katalysatorelement zur katalytischen Umwandlung von Stickstoffmonoxid in Stickstoffdioxid mit einer bestimmten Umwandlungsrate (η) aufweist, wobei mittels eines ersten Stickoxidsensors (15) stromaufwärts des Katalysatorelements eine erste Stickoxidkonzentrationsgröße und mittels eines zweiten Stickoxidsensors (16) stromabwärts des Katalysatorelements eine zweite Stickoxidkonzentrationsgröße bestimmt wird, und wobei eine Stickstoffdioxidkonzentration aus der Differenz zwischen der ersten Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße ermittelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass ein Kalibrieren des ersten Stickoxidsensors (15) und des zweiten Stickoxidsensors (16) bei einer Abgastemperatur (T) vorgenommen wird, für welche die Umwandlungsrate (η) kleiner alseine bestimmte Umwandlungsrate ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
sowie entsprechende Antriebseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einer Abgasreinigungseinrichtung, die von Abgas der
Brennkraftmaschine zu dessen Reinigung durchströmt wird, wobei die
Abgasreinigungseinrichtung zumindest ein Katalysatorelement zur katalytischen
Umwandlung von Stickstoffmonoxid in Stickstoffdioxid mit einer bestimmten
Umwandlungsrate aufweist, und wobei mittels eines ersten Stickoxidsensors
stromaufwärts des Katalysatorelements eine erste Stickoxidkonzentrationsgröße und mittels eines zweiten Stickoxidsensors stromabwärts des Katalysatorelements eine zweite Stickoxidkonzentrationsgröße bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine
Antriebseinrichtung .
Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs oder eines Wasserfahrzeugs. Zu diesem Zweck wird von der Brennkraftmaschine, die beispielsweise als Dieselbrennkraftmaschine ausgebildet ist, ein Drehmoment
bereitgestellt. Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas wird der
Abgasreinigungseinrichtung zugeführt und in dieser zumindest teilweise von Schadstoffen befreit. Dabei ist es häufig vorteilhaft, wenn das die Abgasreinigungseinrichtung durchströmende Abgas einen bestimmten Anteil Stickstoffdioxid aufweist, beispielsweise um dieses zur Regeneration eines Partikelfilters und/oder zur Reduktion mit
Stickstoffmonoxid in einem Katalysator heranzuziehen.
Unmittelbar stromabwärts der Brennkraftmaschine liegt in dem Abgas jedoch lediglich eine geringe Menge oder überhaupt kein Stickstoffdioxid vor. Dagegen ist der Anteil des Stickstoffmonoxids an dem Abgas vergleichsweise hoch. Aus diesem Grund ist in der Abgasreinigungseinrichtung das wenigstens eine Katalysatorelement vorgesehen. Dieses dient dem katalytischen Umwandeln von Stickstoffmonoxid in Stickstoffdioxid, wobei dies mit der bestimmten Umwandlungsrate erfolgt. Stromabwärts des Katalysatorelements - bezogen auf eine Hauptströmungsrichtung des Abgases - liegt in dem Abgas der Brennkraftmaschine also ein höherer Anteil an Stickstoffdioxid beziehungsweise eine größere Menge von diesem vor als dies stromaufwärts des Katalysatorelements der Fall ist.
Das Katalysatorelement weist zumindest eine katalytisch aktive Komponente
beziehungsweise ein Katalysatormaterial, beispielsweise Platin oder eine Platinlegierung, auf. Mit zunehmender Lebensdauer des Katalysatorelements reduziert sich jedoch die katalytische Wirkung dieses Katalysatormaterials und mithin des Katalysatorelements, insbesondere aufgrund der thermischen Alterung beziehungsweise einer chemischen Vergiftung, welche durch bestimmte Komponenten eines Schmiermittels und/oder eines zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoffs unvermeidbar ist.
Entsprechend reduziert sich die Menge des durch die katalytische Umwandlung erzeugten Stickstoffdioxids.
Es ist daher wünschenswert, die Stickstoffdioxidkonzentration in dem Abgas zu ermitteln, beispielsweise um den Wirkungsgrad des Katalysatorelements beziehungsweise dessen Umwandlungsrate zu ermitteln. Zu diesem Zweck sind der erste Stickoxidsensor und der zweite Stickoxidsensor vorgesehen, wobei ersterer stromaufwärts und letzterer stromabwärts des Katalysatorelements angeordnet ist. Mithilfe der Stickoxidsensoren kann jeweils die Stickoxidkonzentration, welche sich aus der
Stickstoffmonoxid konzentration und der Stickstoffdioxidkonzentration zusammensetzt, ermittelt werden. Dies rührt daher, dass Stickoxidsensoren, wie sie üblicherweise in der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Abgasreinigungseinrichtung verwendet werden, grundsätzlich zur Bestimmung der Stickstoffmonoxidkonzentration ausgelegt sind, jedoch eine ausgeprägte Querempfindlichkeit für Stickstoffdioxid aufweisen.
Sowohl der erste Stickoxidsensor als auch der zweite Stickoxidsensor reagieren also sowohl auf das in dem Abgas enthaltene Stickstoffmonoxid als auch das ebenfalls erhaltene Stickstoffdioxid, liefern also mithin die bereits erwähnten
Stickoxidkonzentrationsgrößen des Abgases an der jeweiligen Position. Aufgrund der Querempfindlichkeit und der Erkenntnis, dass nahezu das gesamte in dem Abgas vorliegende Stickstoffdioxid mithilfe des Katalysatorelements aus dem Stickstoffmonoxid erzeugt wurde, kann nun aus der Differenz zwischen der ersten
Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße auf die Stickstoffdioxidkonzentration, insbesondere die Stickstoffdioxidkonzentration
stromabwärts des Katalysatorelements, geschlossen werden. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die EP 2 232 255 B1 bekannt. Allerdings sind die Stickoxidsensoren einem Alterungsprozess unterworfen, welcher zu einer Abweichung der
Stickoxidkonzentrationsgrößen und mithin dem fehlerhaften Ermitteln der
Stickstoffdioxidkonzentration führen können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer
Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches insbesondere eine wesentlich höhere
Genauigkeit bei der Ermittlung der Stickstoffdioxidkonzentration ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Kalibrieren des ersten Stickoxidsensors und des zweiten Stickoxidsensors bei einer Abgastemperatur vorgenommen wird, für welche die Umwandlungsrate kleiner als eine bestimmte Umwandlungsrate ist. Besonders einfach lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall erläutern, dass die
Umwandlungsrate gleich Null ist. In diesem Fall entspricht die
Stickstoffdioxidkonzentration stromaufwärts des Katalysatorelements, also an der
Position des ersten Stickoxidsensors, derjenigen stromabwärts des Katalysatorelements, also an der Position des zweiten Stickoxidsensors. Entsprechend müssen die erste Stickoxidkonzentrationsgröße und die zweite Stickoxidkonzentrationsgröße gleich sein. Ist dies nicht der Fall, wird ein entsprechender Korrekturwert, beispielsweise für den zweiten Stickoxidsensor bestimmt und nachfolgend zum Ermitteln der zweiten
Stickoxidkonzentrationsgröße verwendet.
Insgesamt wird also die Stickstoffdioxidkonzentration aus der Differenz zwischen der ersten Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße ermittelt. Der erste und der zweite Stickoxidsensor sind derart ausgestaltet, dass sie jegliche Stickoxide, also insbesondere sowohl Stickstoffmonoxid als auch Stickstoffdioxid, erfassen und die Konzentration in Form der ersten beziehungsweise der zweiten
Stickoxidkonzentrationsgröße bereitstellen. Weil jedoch die Menge des von der
Brennkraftmaschine gebildeten Stickstoffdioxids vernachlässigbar ist, kann aus der Differenz zwischen den beiden Stickoxidkonzentrationsgrößen unmittelbar auf die Stickstoffdioxidkonzentration geschlossen werden, welche von dem Katalysatorelement aus dem Stickstoffmonoxid umgewandelt wurde und mithin stromabwärts des
Katalysatorelements in dem Abgas vorliegt.
Der erste Stickoxidsensor und der zweite Stickoxidsensor sind vorzugsweise
Stickstoffmonoxidsensoren, weisen jedoch eine Querempfindlichkeit für Stickstoffdioxid auf. Die Stickoxidsensoren sprechen mithin sowohl auf Stickstoffmonoxid als auch Stickstoffdioxid an. Als Messverfahren können für die Stickoxidsensoren beispielsweise IR-Messverfahren, Chemolumineszenz-Messverfahren und/oder elektrochemische Messverfahren eingesetzt werden. Anhand der somit bestimmten
Stickstoffdioxidkonzentration kann beispielsweise ein Regeln der
Stickstoffdioxid konzentration erfolgen, insbesondere auf eine bestimmte Konzentration, welche größer oder gleich einer Mindestkonzentration ist oder dieser entspricht.
Das Kalibrieren der beiden Stickoxidsensoren wird nun bei der Abgastemperatur vorgenommen, für welche die Umwandlungsrate kleiner als die bestimmte
Umwandlungsrate ist. Weil die Stickoxidsensoren ebenso wie das Katalysatorelement einem Alterungsprozess unterworfen sind, ist es notwendig, das Kalibrieren
vorzunehmen, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen. Die Abgastemperatur vor und/oder in dem Katalysatorelement soll dabei derart gewählt werden, dass die - unmittelbar von der Abgastemperatur abhängige - Umwandlungsrate gering ist, beispielsweise kleiner als 10 %, insbesondere kleiner als 5 %, kleiner als 2,5 %, kleiner als 1 % oder kleiner als 0,5 %, ist; die bestimmte Umwandlungsrate entspricht also einem der vorstehend genannten Werte. In diesem Fall entsteht während des Überströmens des Katalysatorelements durch das Stickstoffmonoxid nur eine geringe Menge
Stickstoffdioxid. Selbstverständlich kann die bestimmte Umwandlungsrate deutlich kleiner sein als die vorstehend bereits genannten Werte und vorzugsweise höchstens 0,25 %, höchstens 0,1 % oder höchstens 0,05 % betragen.
Entsprechend kann das Kalibrieren der Stickoxidsensoren derart erfolgen, dass die erste Stickoxidkonzentrationsgröße mit der zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße oder umgekehrt gleichgesetzt wird. Somit kann eine Alterung der Sensoren und/oder eine Serienstreuung der Sensoren kompensiert werden. Die Umwandlungsrate muss vorzugsweise während des gesamten Kalibriervorgangs kleiner als die bestimmte
Umwandlungsrate sein, um Fehler zu vermeiden. Entsprechend muss bevorzugt auch die Abgastemperatur während des gesamten Kalibriervorgangs entsprechend gewählt und vorzugsweise kleiner als eine bestimmte Abgastemperatur sein, für welche die genannte Bedingung erfüllt ist. Alternativ kann die Abgastemperatur auch größer als die bestimmte Abgastemperatur sein, weil die Umwandlungsrate auch für hohe Abgastemperaturen absinkt. Besonders bevorzugt wird die Abgastemperatur während des gesamten
Kalibriervorgangs konstant oder zumindest nahezu konstant gehalten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein stromabwärts des
Katalysatorelements angeordneter Katalysator der Abgasreinigungseinrichtung als SCR- Katalysator ausgebildet ist. Beispielsweise weist die Abgasreinigungseinrichtung den Katalysator auf, welcher stromabwärts des Katalysatorelements vorgesehen ist. Der Katalysator dient dem Durchführen einer selektiven katalytischen Reduktion von in dem Abgas enthaltenen Schadstoffen, insbesondere von Stickoxiden, also vor allem von Stickstoffmonoxid und/oder Stickstoffdioxid. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in das Abgas stromaufwärts des Katalysators ein Reduktionsmittel eingebracht wird,
beispielsweise in Form von Ammoniak beziehungsweise einer Harnstoff-Wasser-Lösung, aus welcher in dem Abgas Ammoniak gebildet wird. Dieses Reduktionsmittel gelangt zusammen mit dem Abgas in den Katalysator und dient dort dem Durchführen der Reduktion der Stickoxide.
Die dabei ablaufenden Reaktionen können beispielsweise durch die
Reaktionsgleichungen
4N02 + 4NH3 + 02 -»· 4N2 + 6H20 (Gleichung 1 )
6N02 + 8NH3 7N2 + 12H20 (Gleichung 2)
N02 + NO + 2NH3 -» 2N2 + 3H20 (Gleichung 3) beschrieben werden. Die Gleichung 3 beschreibt dabei einen besonders effizienten Reaktionspfad, bei welchem das Stickstoffdioxid unmittelbar mit dem Stickstoffmonoxid reagiert. Um bevorzugt diesen Reaktionspfad ablaufen zu lassen, ist es notwendig, dass das Abgas dieselben Mengen an Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid enthält.
Entsprechend wird das molare Verhältnis gleich Eins gewählt. Bevorzugt steht so zumindest näherungsweise jedem Stickstoffmonoxidmolekül ein Stickstoffdioxidmolekül zur Reaktion zur Verfügung. Anders ausgedrückt wird also das Verhältnis zwischen Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid derart gewählt, dass in dem Katalysator der Abgasreinigungseinrichtung zumindest der Reaktionspfad der selektiven katalytischen Reaktion des Abgases gemäß Gleichung 3, bei welchem das Stickstoffmonoxid unter Beteiligung eines in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels mit dem Stickstoffdioxid reagiert, ständig abläuft, zumindest jedoch in einem möglichst großen
Temperaturbereich.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abgasreinigungseinrichtung ein Partikelfilter zugeordnet ist. Dabei ist beispielsweise die Brennkraftmaschine als Dieselbrennkraftmaschine ausgebildet. Der Partikelfilter dient dazu, in dem Abgas der Brennkraftmaschine enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel beziehungsweise Kohlenstoffpartikel, aus dem Abgas herauszufiltern. Besonders bevorzugt ist der
Partikelfilter als kontinuierlich regenerierender Partikelfilter (CRT: Continuously
Regeneration Trap) ausgebildet. Der Partikelfilter ist beispielsweise stromabwärts des Katalysatorelements angeordnet, sodass er von dem Abgas der Brennkraftmaschine erst nach dem Katalysatorelement durchströmt wird. Das an dieser Stelle in dem Abgas vorliegende Stickstoffdioxid, welches im Wesentlichen von dem Katalysatorelement aus dem Stickstoffmonoxid erzeugt wird, dient nun dazu, den Partikelfilter vorzugsweise kontinuierlich mit einer bestimmten Regenerationsrate zu regenerieren. Die
Regenerationsrate kann im Falle des Partikelfilters auch als Rußabbrandrate bezeichnet werden. Das Regenerieren ist dabei über weite Bereiche des Kennfelds der
Brennkraftmaschine vorgesehen oder zumindest möglich.
Bevorzugt ist die Regenerationsrate dabei derart gewählt, dass stets ein zuverlässiges Filtern des Abgases mittels des Partikelfilters in dem gesamten Leistungsbereich der Brennkraftmaschine möglich ist. Anders ausgedrückt soll die Regenerationsrate so gewählt sein, dass das Regenerieren des Partikelfilters stets ausreicht, um eine
zuverlässige Funktion des Partikelfilters zu realisieren. Die Regenerationsrate
beziehungsweise die Rußabbrandrate ist also beispielsweise derart gewählt, dass auch bei permanenter Volllast der Brennkraftmaschine der Partikelfilter nicht von den Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, zugesetzt beziehungsweise verstopft wird. Insbesondere wenn die Partikel als Rußpartikel vorliegen, können sie mittels des in dem Abgas enthaltenen Stickstoffdioxids zu Kohlenstoffdioxid und Stickstoffmonoxid umgesetzt werden. Um die bestimmte Regenerationsrate beziehungsweise Rußabbrandrate zu erzielen, ist es also notwendig, dass eine bestimmte Stickstoffdioxid konzentration vorliegt. Beispielsweise wird eine Mindestkonzentration für das Stickstoffdioxid in Abhängigkeit von der Regenerationsrate festgelegt, bevorzugt also derart, dass der Partikelfilter auch bei permanenter Volllast der Brennkraftmaschine zuverlässig regeneriert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Stickoxidsensor stromaufwärts des Katalysators und/oder des Partikelfilters angeordnet wird. Insoweit liegt der zweite Stickoxidsensor strömungstechnisch zwischen dem Katalysatorelement und dem Katalysator beziehungsweise dem Partikelfilter vor.
Entsprechend wird der zweite Stickoxidsensor mit der gesamten von dem
Katalysatorelement gebildeten Stickstoffdioxidmenge beaufschlagt. Dies wäre bei einer stromabwärtigen Anordnung nicht der Fall, weil in dem Katalysator beziehungsweise dem Partikelfilter üblicherweise ein Teil des Stickstoffdioxids umgesetzt wird, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Das bedeutet, dass keine weiteren Maßnahmen zur
Berücksichtigung des Katalysators beziehungsweise des Partikelfilters notwendig sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei dem
Kalibrieren eine Umwandlungssollrate berücksichtigt wird, die anhand der
Abgastemperatur bestimmt wird. Erfindungsgemäß soll die Abgastemperatur derart gewählt werden, dass die Umwandlungsrate kleiner als die bestimmte Umwandlungsrate ist. Bei realistisch zu erreichenden Abgastemperaturen erreicht die Umwandlungsrate jedoch üblicherweise nicht den Idealfall, für welchen sie gleich Null ist. Vielmehr wird die Umwandlungsrate stets größer als Null sein, sodass das Katalysatorelement zumindest geringe Mengen des Stickstoffmonoxids in Stickstoffdioxid umsetzt. Dies beeinflusst jedoch die Genauigkeit des Kalibrierens. Entsprechend wird die Abgastemperatur ermittelt und aus dieser die Umwandlungssollrate bestimmt, beispielsweise anhand einer mathematischen Beziehung, einer Tabelle und/oder einem Kennfeld. Zusätzlich kann das momentane Alter des Katalysatorelements berücksichtigt werden. Die
Umwandlungssollrate gibt zumindest näherungsweise die theoretisch bei dem
Überströmen des Katalysatorelements entstehende Stickstoffdioxidmenge wieder. Diese wird bei dem Kalibrieren der Stickoxidsensoren berücksichtigt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Stickoxidsensor stromabwärts des Katalysators und/oder des Partikelfilters angeordnet ist und die zweite Stickoxidkonzentrationsgröße aus einem Messwert des zweiten Stickoxidsensors und einem den Katalysator und/oder den Partikelfilter berücksichtigenden Korrekturwert bestimmt wird. Bevorzugt wird selbstverständlich der zweite Stickoxidsensor unmittelbar stromabwärts des Katalysatorelements vorgesehen, zumindest also stromaufwärts des Katalysators und/oder des Partikelfilters. Dies ist jedoch nicht in jedem Fall möglich.
Entsprechend ist der zweite Stickoxidsensor in diesem Fall stromabwärts des
Katalysators und/oder des Partikelfilters angeordnet und erfasst die Messwerte an dieser Stelle.
Das bedeutet jedoch, dass das Abgas bereits nicht mehr die unmittelbar stromabwärts des Katalysatorelements vorliegende Stickstoffdioxid konzentration aufweist, weil in dem Katalysator beziehungsweise dem Partikelfilter bereits Stickstoffdioxid umgesetzt wurde. Aus diesem Grund muss der Korrekturwert bei der Bestimmung der zweiten
Stickoxidkonzentrationsgröße aus dem Messwert berücksichtigt werden. Der
Korrekturwert beschreibt beispielsweise die von dem Katalysator und/dem Partikelfilter umgesetzte Menge des Stickstoffdioxids in dem Abgas. Der Korrekturwert steht dabei insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases.
Bei einer derartigen Vorgehensweise kann es vorgesehen sein, dass der Korrekturwert mittels einer mathematischen Beziehung, einer Tabelle und/oder einem Kennfeld ermittelt wird. Als Eingangsgröße dient beispielsweise die Abgastemperatur, als Ausgangsgröße wird unmittelbar der Korrekturwert erhalten. Der Korrekturwert beschreibt die Menge des Stickstoffdioxids, welche bei dem Durchströmen des Katalysators beziehungsweise des Partikelfilters umgesetzt wird. Entsprechend muss der Korrekturwert der tatsächlich gemessenen zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße zugeschlagen werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Einstellen der Umwandlungsrate durch Verändern wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine, insbesondere des Einspritzparameters, des Ladedrucks eines Laders, einer
Abgasrückführrate und/oder eines Ansteuerparameters zumindest eines Einlassventils und/oder zumindest eines Auslassventils, erfolgt. Der Stickstoffmonoxidausstoß der Brennkraftmaschine beziehungsweise die Abgastemperatur kann durch zahlreiche Betriebsparameter der Brennkraftmaschine beeinflusst werden. Unter diese
Betriebsparameter fallen beispielsweise die Einspritzparameter, der Ladedruck, die Abgasrückführrate und/oder die Ansteuerparameter des Einlassventils beziehungsweise des Auslassventils. Der Einspritzparameter ist beispielsweise eine Menge des der Brennkraftmaschine pro Zeiteinheit zugeführten Kraftstoffs und/oder der Zeitraum, während welchem das
Zuführen erfolgt. Letzterer wird durch den Einspritzbeginn, die Einspritzdauer und/oder das Einspritzende definiert. Der Ladedruck des Laders entspricht dem Druck
stromabwärts des Laders beziehungsweise dem Druck der der Brennkraftmaschine zugeführten Frischladung, insbesondere Frischluft. Der Lader ist beispielsweise ein Turbolader, insbesondere ein Abgasturbolader, oder ein Kompressor. Die
Abgasrückführrate ist die Menge des Abgases, welche der Brennkraftmaschine pro Zeiteinheit erneut zugeführt wird. Der Ansteuerparameter des Einlassventils
beziehungsweise des Auslassventils ist beispielsweise ein Öffnungszeitpunkt, ein
Schließzeitpunkt und/oder ein Öffnungszeitraum, während welchem das jeweilige Ventil zumindest teilweise geöffnet ist. Der Ansteuerparameter des Einlassventils
beziehungsweise des Auslassventils entspricht den Steuerzeiten des jeweiligen Ventils, also dem Öffnungszeitpunkt, der Öffnungsdauer und/oder dem Schließzeitpunkt.
Zumindest einer der genannten Betriebsparameter, bevorzugt jedoch mehrere
Betriebsparameter, werden nun bevorzugt zum Erzielen des gewünschten
Stickstoffmonoxidausstoßes beziehungsweise der gewünschten Abgastemperatur eingestellt, wobei dies gesteuert und/oder geregelt, insbesondere in Abhängigkeit von der Abgastemperatur vor dem Katalysatorelement vorgenommen werden kann.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einer Brennkraftmaschine und einer Abgasreinigungseinrichtung, die von Abgas der Brennkraftmaschine zu dessen Reinigung durchströmt wird, wobei die Abgasreinigungseinrichtung zumindest ein
Katalysatorelement zur katalytischen Umwandlung von Stickstoffmonoxid in
Stickstoffdioxid mit einer Umwandlungsrate aufweist, wobei mittels eines ersten
Stickoxidsensors stromaufwärts des Katalysatorelements eine erste
Stickoxidkonzentrationsgröße und mittels eines zweiten Stickoxidsensors stromabwärts des Katalysatorelements eine zweite Stickoxidkonzentrationsgröße bestimmbar ist, und wobei die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Stickstoffdioxidkonzentration aus der Differenz zwischen der ersten Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten
Stickoxidkonzentrationsgröße zu ermitteln. Die Antriebseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kalibrierung des ersten Stickoxidsensors und des zweiten Stickoxidsensors bei einer Abgastemperatur vorgesehen ist, für welche die Umwandlungsrate kleiner als eine bestimmte
Umwandlungsrate ist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der
Antriebseinrichtung beziehungsweise eines derartigen Vorgehens wurde bereits eingegangen. Die Antriebseinrichtung sowie das entsprechende Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit einer
Brennkraftmaschine und einer Abgasreinigungseinrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abgasreinigungseinrichtung, und
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem Umwandlungsraten eines Katalysatorelements der
Abgasreinigungseinrichtung über der Temperatur des Abgases der Brennkraftmaschine aufgetragen sind.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 , die eine Brennkraftmaschine 2 aufweist, von welcher hier lediglich ein Zylinder 3 mit einem Kolben 4 dargestellt ist. Über ein Einlassventil 5 kann dem Zylinder 3 Frischladung, also beispielsweise Frischluft oder ein Frischluft-Kraftstoff-Gemisch, zugeführt werden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zudem ein Einspritzventil 6 vorgesehen, das dazu dient, Kraftstoff in den Zylinder 3 beziehungsweise einen Brennraum des Zylinders 3 einzubringen. Schließlich ist dem Zylinder 3 zumindest ein Auslassventil 7 zugeordnet, durch welches Abgas aus dem Zylinder 3 beziehungsweise dem Brennraum,
beispielsweise über einen Abgaskrümmer 8, einer Abgasreinigungseinrichtung 9 zugeführt wird.
Die Abgasreinigungseinrichtung 9 verfügt beispielsweise über einen
Oxidationskatalysator 10 beziehungsweise Dieseloxidationskatalysator (DOC), einen Partikelfilter 11 sowie einen Katalysator 12 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR- Katalysator). Der Oxidationskatalysator 10, der Partikelfilter 11 sowie der Katalysator 12 werden in der genannten Reihenfolge von dem Abgas der Brennkraftmaschine 2 durchströmt. Stromabwärts des Katalysators 12 wird das Abgas in eine Außenumgebung 13 der Antriebseinrichtung 1 ausgebracht, insbesondere durch ein Endrohr 14. In dem Oxidationskatalysator 10 ist ein hier nicht näher gekennzeichnetes Katalysatorelement vorgesehen, welches beispielsweise in Form einer Beschichtung, insbesondere einer Edelmetallbeschichtung, in dem Oxidationskatalysator 10 ausgebildet ist. Als Edelmetall wird beispielsweise Platin beziehungsweise eine Platinlegierung verwendet. Dieses Katalysatorelement dient dazu, in dem Abgas enthaltenes Stickstoffmonoxid mit einer bestimmten Umwandlungsrate in Stickstoffdioxid umzuwandeln. Das Stickstoffdioxid dient nachfolgend, also stromabwärts des Oxidationskatalysators 10, zum Realisieren einer kontinuierlich ablaufenden Regeneration des Partikelfilters 11 mit einer bestimmten Regenerationsrate und/oder dem Durchführen eines schnellen Reaktionspfads in dem Katalysator 12 zum Abbauen des in dem Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxids.
In dem Partikelfilter 11 werden Partikel, insbesondere Kohlenstoffpartikel, gemäß der Reaktionsgleichung
2N02 + C ^ C02 + 2NO zu Kohlenstoffdioxid und Stickstoffmonoxid abgebaut. Entsprechend steht der
Partikelfilter stets zum Aufnehmen von weiteren durch das Abgas zugeführten Partikeln zur Verfügung. In dem Katalysator 12 soll dagegen der Reaktionspfad gemäß der Reaktionsgleichung
N02 + NO + 2NH3 -» 2N2 + 3H20 ablaufen, wobei das Ammoniak (NH3) vorzugsweise stromaufwärts des Katalysators 12 in das Abgas eingebracht wird. Dieses Einbringen erfolgt beispielsweise in Form von Harnstoff, welcher gemäß der Reaktionsgleichung
(NH2)2CO + H20 -+ 2NH3 + 2C02 zusammen mit dem in dem Abgas enthaltenen Wasser zu Ammoniak und
Kohlenstoffdioxid reagiert.
Die Figur 2 zeigt eine weitere schematisierte Darstellung der Antriebseinrichtung 1 mit Brennkraftmaschine 2 und Abgasreinigungseinrichtung 9, wobei letztere zumindest den Oxidationskatalysator 10 sowie den Partikelfilter 11 und/oder den Katalysator 12 aufweist. Stromaufwärts des Oxidationskatalysators 10, in welchem das Katalysatorelement vorliegt, ist ein erster Stickoxidsensor 15 vorgesehen, mittels welchem eine erste
Stickoxidkonzentrationsgröße ermittelt wird. Entweder stromabwärts des
Oxidationskatalysators 10 beziehungsweise strömungstechnisch zwischen diesem einerseits und dem Partikelfilter 11 und/oder dem Katalysator 12 andererseits oder stromabwärts des Partikelfilters 11 beziehungsweise des Katalysators 12 ist ein zweiter Stickoxidsensor 16 angeordnet, wobei dieser dem Bestimmen einer zweiten
Stickoxidkonzentrationsgröße dient.
Im Falle der Anordnung des zweiten Stickoxidsensors 16 stromaufwärts des Partikelfilters 11 und des Katalysators 12 kann eine momentane Stickstoffdioxidkonzentration unmittelbar aus der Differenz zwischen der ersten Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße ermittelt werden, weil üblicherweise die unmittelbar von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Stickstoffdioxidmenge vernachlässigbar ist. Ist dagegen der zweite Stickoxidsensor 16 stromabwärts des Partikelfilters 11 und/oder des Katalysators 12 vorgesehen, so wird die zweite Stickoxidkonzentrationsgröße aus einem Messwert des zweiten Stickoxidsensors 16 und einem Korrekturwert bestimmt, wobei dieser Korrekturwert den Partikelfilter 11 beziehungsweise den Katalysator 12
berücksichtigt. Beispielsweise bevorzugt werden die erste Stickoxidkonzentrationsgröße und die zweite Stickoxidkonzentrationsgröße einem Steuergerät 17 der
Antriebseinrichtung 1 zugeführt, welches dem Ansteuern der Brennkraftmaschine 2 dient.
Die Figur 3 zeigt ein Diagramm, in welchem ein erster Verlauf 18 eine Umwandlungsrate η über der Temperatur T des Abgases unmittelbar stromaufwärts des
Katalysatorelements zu Beginn von dessen Lebensdauer zeigt. Der Verlauf 19 zeigt dagegen die Umwandlungsrate η über der Temperatur T für ein bereits gealtertes
Katalysatorelement. Das Diagramm zeigt damit deutlich, dass mit zunehmender Alterung des Katalysatorelements nicht nur die Umwandlungsrate η zurückgeht, sondern dass sich auch diejenige Temperatur T verschiebt, bei welcher ein Maximum der Umwandlungsrate vorliegt.
Zudem ist deutlich zu erkennen, dass die Umwandlungsrate η beidseitig ihres Maximums, also für kleiner werdende Temperaturen T und größer werdende Temperaturen T, deutlich abfällt. Diese Erkenntnis kann zum Kalibrieren der Stickoxidsensoren 15 und 16 genutzt werden. Insbesondere wird dabei die Abgastemperatur T derart gewählt, dass die Umwandlungsrate η kleiner als eine bestimmte Umwandlungsrate ist. Diese bestimmte Umwandlungsrate kann prinzipiell beliebig gewählt sein, bevorzugt beträgt sie jedoch höchstens 10 %, höchstens 5 %, höchstens 2,5 %, höchstens 1 % oder höchstens 0,5 %. Die Umwandlungsrate beschreibt dabei den Anteil des Stickstoffmonoxids, welches bei dem Überstreichen des Katalysatorelements umgewandelt wird. Um beispielsweise eine Umwandlungsrate η von weniger als 5 % zu erzielen, muss die Abgastemperatur T kleiner als etwa 220°C (für den Verlauf 18) beziehungsweise kleiner als 235°C (für den Verlauf 19) gewählt werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1 ) mit einer
Brennkraftmaschine (2) und einer Abgasreinigungseinrichtung (9), die von Abgas der Brennkraftmaschine (2) zu dessen Reinigung durchströmt wird, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (9) zumindest ein Katalysatorelement zur katalytischen Umwandlung von Stickstoffmonoxid in Stickstoffdioxid mit einer bestimmten Umwandlungsrate (η) aufweist, wobei mittels eines ersten Stickoxidsensors (15) stromaufwärts des Katalysatorelements eine erste Stickoxidkonzentrationsgröße und mittels eines zweiten Stickoxidsensors (16) stromabwärts des
Katalysatorelements eine zweite Stickoxidkonzentrationsgröße bestimmt wird, und wobei eine Stickstoffdioxid konzentration aus der Differenz zwischen der ersten Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten Stickoxidkonzentrationsgröße ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kalibrieren des ersten
Stickoxidsensors (15) und des zweiten Stickoxidsensors (16) bei einer
Abgastemperatur (T) vorgenommen wird, für welche die Umwandlungsrate (η) kleiner als eine bestimmte Umwandlungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein stromabwärts des Katalysatorelements angeordneter Katalysator (12) als SCR-Katalysator ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasreinigungseinrichtung (9) ein Partikelfilter (11 ) zugeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stickoxidsensor (16) stromaufwärts des Katalysators (12) und/oder des Partikelfilters (11 ) angeordnet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Kalibrieren eine Umwandlungssollrate berücksichtigt wird, die anhand der Abgastemperatur (T) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stickoxidsensor (16) stromabwärts des Katalysators (12) und/oder des Partikelfilters (11 ) angeordnet ist und die zweite Stickoxidkonzentrationsgröße aus einem Messwert des zweiten Stickoxidsensors (16) und einem den Katalysator (12) und/oder den Partikelfilter (11 ) berücksichtigenden Korrekturwert bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert mittels einer mathematischen Beziehung, einer Tabelle und/oder einem Kennfeld ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Umwandlungsrate durch Verändern wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine, insbesondere des
Einspritzparameters, des Ladedrucks eines Laders, einer Abgasrückführrate und/oder eines Ansteuerparameters zumindest eines Einlassventils und/oder zumindest eines Auslassventils, erfolgt
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter oder mehrere Betriebsparameter gesteuert und/oder geregelt eingestellt wird/werden.
10. Antriebseinrichtung (1 ), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Brennkraftmaschine (2) und einer Abgasreinigungseinrichtung (9), die von Abgas der Brennkraftmaschine (2) zu dessen Reinigung durchströmt wird, wobei die Abgasreinigungseinrichtung (9) zumindest ein Katalysatorelement zur katalytischen Umwandlung von Stickstoffmonoxid in Stickstoffdioxid mit einer Umwandlungsrate (η) aufweist, wobei mittels eines ersten Stickoxidsensors (15) stromaufwärts des Katalysatorelements eine erste Stickoxidkonzentrationsgröße und mittels eines zweiten Stickoxidsensors (16) stromabwärts des Katalysatorelements eine zweite
Stickoxidkonzentrationsgröße bestimmbar ist, und wobei die Antriebseinrichtung (1 ) dazu ausgebildet ist, eine Stickstoffdioxidkonzentration aus der Differenz zwischen der ersten Stickoxidkonzentrationsgröße und der zweiten
Stickoxidkonzentrationsgröße zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung des ersten Stickoxidsensors (15) und des zweiten Stickoxidsensors (16) bei einer Abgastemperatur (T) vorgesehen ist, für welche die
Umwandlungsrate (η) kleiner als eine bestimmte Umwandlungsrate ist.
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