WO2017157569A1 - Verfahren zum ermitteln eines korrigierten stickoxidwerts und ammoniakwerts in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum ermitteln eines korrigierten stickoxidwerts und ammoniakwerts in einer brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • a control unit 40 which may be part of the control of the internal combustion engine, for example, is with the
  • step 240 it is checked whether the nitrogen oxide value and the ammonia value downstream of the SCR catalyst 20 are smaller than a nitrogen oxide threshold value and smaller than a predetermined ammonia threshold, respectively. If only one of the two values is above the respective threshold value, the process goes to step 270, where it is terminated.
  • the linear sensor characteristics at step 240 instead of comparing the values with a predetermined threshold, the signals produced by the respective sensors may be directly compared to a corresponding predetermined threshold signal. However, the two values are less than their associated predetermined threshold, then the method proceeds to step 250, at which it is queried whether an absolute change ⁇ gradient of the respective values is smaller than a threshold value are associated.
  • step 270 If only one of the two absolute change gradients is above its corresponding predetermined change Threshold, the process proceeds to step 270, where the process is terminated.
  • Ki (T tl _ t2 ) Weighting factor between 0 and 1 depending on the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts bzw. korrigierten Ammoniakwerts in einer Brennkraftmaschine, die einen SCR-Katalysator (20), einen Stickoxidsensor (22), eine Harnstoffeinspritzvorrichtung (26) und einen Ammoniaksensor (24) aufweist. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, dass sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase befindet, ein Unterbrechen der Harnstoffeinspritzung, ein Ermitteln eines Stickoxidreferenzwerts aus einem vom Stickoxidsensor (22) erzeugten Stickoxidreferenzsignals bzw. ein Ermitteln eines Ammoniakreferenzwerts aus einem vom Ammoniaksensor (24) erzeugten Ammoniakreferenzsignals, und ein Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts aus einem vom Stickoxidsensor (22) während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erzeugten Stickoxidsignal unter Berücksichtigung des Stickoxidreferenzwerts bzw. ein Ermitteln eines korrigierten Ammoniakwerts aus einem vom Ammoniaksensor (24) während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erzeugten Ammoniaksignals unter Berücksichtigung des Ammoniakreferenzwerts.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts und Ammoniakwerts in einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts und Ammoniakwerts in einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts und Ammoniakwerts in einer einen SCR-Katalysator aufweisenden Brennkraftmaschine, bei der ein Stickoxidsensor und ein Ammoniaksensor stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet sind.
Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraft- maschinen, ist bekannt, sogenannte SCR ( selektive katalytische Reduktion) -Katalysatoren einzusetzen, die zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen der Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Dabei ist die chemische Reaktion am SCR-Katalysator selektiv, das heißt, dass bevorzugt die Stickoxide (NO, O2) reduziert werden, während unerwünschte Nebenreaktionen, wie die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid, weitgehend unterdrückt werden.
Für die chemische Reaktion wird ein Harnstoff stromaufwärts des SCR-Katalysators in das Abgas eingespritzt, der sich daraufhin zumindest teilweise in Ammoniak zersetzt, welches mit dem Abgas zu Wasser und Stickstoff innerhalb des SCR-Katalysators rea¬ gieren kann. Zur Steuerung der einzuspritzenden Harnstoffmenge werden beispielsweise Stickoxidsensoren und Ammoniaksensoren eingesetzt, um die jeweiligen Anteile im Auslasstrakt der
Brennkraftmaschine zu messen und daraufhin die korrekte Menge des einzuspritzenden Harnstoffs zu steuern. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Stickoxidwerte und Ammoniakwerte fahrzeugindividuell und möglichst genau ermittelt werden können. Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 sowie dem Auslasstrakt gemäß Anspruch 9 gelöst. Vor¬ teilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben . Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, während einer Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine die
Stickoxidsensoren und den Ammoniaksensor zu kalibrieren, d. h. dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein möglich auftretender Alterungseffekt der Sensoren reduziert werden kann. Insbesondere wird die Kalibrierung während eines Betriebszu¬ stands der Brennkraftmaschine durchgeführt, nämlich während der Schubabschaltungsphase, während dem im Auslasstrakt keine bzw. nahezu keine Stickoxide vorliegen. Folglich kann der sogenannte Nulloffset der jeweiligen Stickoxidsensoren, aber auch des Ammoniaksensors, kalibriert und eingestellt werden . Ferner liegt der vorliegenden Erfindung der Gedanken zugrunde, die Kennlinien eines stromabwärts des SCR-Katalysators angeordneten Stick¬ oxidsensors und die Kennlinie eines stromabwärts des
SCR-Katalysators angeordneten Harnstoffsensors durch die Kombination beider Signale zu adaptieren.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts in einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die einen SCR-Katalysator, einen stromabwärts des
SCR-Katalysators angeordneten Stickoxidsensor und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Harnstoffein- spritzanordnung aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren um- fasst ein Bestimmen, dass sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase befindet, ein Unterbrechen der Ein- spritzung von Harnstoff mittels der Harnstoffeinspritzvor- richtung während der Schubabschaltungsphase, Ermitteln eines Stickoxidreferenzwerts aus einem vom Stickoxidsensor während der Schubabschaltungsphase erzeugten Stickoxidsignals und ein Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts aus einem vom
Stickoxidsensor während eines Normalbetriebs der Brennkraft¬ maschine erzeugten Stickoxidsignals unter Berücksichtigung des Stickoxidreferenzwerts . Während der Schubabschaltungsphase, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, ist die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder der Brennkraftmaschine unterbrochen, wodurch im Wesentlichen Luft durch die Brennkraftmaschine strömt. Zudem wird auch die Harnstoffeinspritzung (beispielsweise AdBlue-Dosierung) un- terbrochen, so dass infolgedessen die Stickoxidemissionen als auch die Harnstoffemissionen sinken. Infolge dieser Senkung der Stickoxidemissionen und Harnstoffemissionen reduzieren sich ebenfalls die jeweiligen Signale von sowohl dem Stickoxidsensor stromaufwärts des SCR-Katalysators als auch die Signale des Stickoxidsensors stromabwärts des SCR-Katalysators. In ähn¬ licher Weise reduziert sich das Signal des Ammoniaksensors stromabwärts des SCR-Katalysators.
Die vorliegende Offenbarung macht sich ferner zunutze, dass der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnete Stickoxidsensor querempfindlich zu Ammoniak ist, das heißt, dass das Signal (im Folgenden als „Stickoxidsignal" bezeichnet) des Stick¬ oxidsensors die Summe aus Stickoxid- und Ammoni¬ ak-Konzentrationen anzeigt.
Erfindungsgemäß ist ein weiteres Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Ammoniakwerts in einer Brennkraftmaschine of¬ fenbart, die einen SCR-Katalysator, eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Harnstoffeinspritzvorrichtung und einen stromabwärts des SCR-Katalysators angeordneten Ammoni¬ aksensor aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Bestimmen, dass sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase be- findet, ein Unterbrechen der Einspritzung von Harnstoff mittels der Harnstoffeinspritzvorrichtung während der Schubabschal¬ tungsphase, ein Ermitteln eines Ammoniakreferenzwerts aus einem vom Ammoniaksensor während der Schubabschaltungsphase erzeugten Ammoniaksignals und ein Ermitteln eines korrigierten Ammoni- akwerts aus einem vom Ammoniaksensor während eines Normalbe¬ triebs der Brennkraftmaschine erzeugten Ammoniaksignal unter Berücksichtigung des Ammoniakreferenzwerts auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die beiden erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert, das heißt, dass gleichzeitig das Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts und das Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Ammoniakwerts ablaufen. Die jeweiligen Verfahren werden vorzugsweise erst dann ausgeführt, wenn der Stickoxidreferenzwert kleiner als ein vor¬ bestimmter Stickoxidschwellenwert ist bzw. wenn der Ammoniakreferenzwert kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakschwel¬ lenwert ist. Noch bevorzugter ist es, wenn das Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts bzw. das Ermitteln eines korrigierten Ammoniakwerts erst dann erfolgen, wenn ein absoluter Änderungsgradient der Referenzsignale des Stickoxidsensors kleiner als ein vorbestimmter Stickoxidänderungsschwellenwert ist bzw. wenn ein absoluter Änderungsgradient der Referenz- signale des Ammoniaksensors kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakänderungsschwellenwert ist .
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt ein absoluter Änderungsgradient die zeitlicher Änderung der innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls kurzzeitig hintereinander er- fassten Signale.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Verfahren ferner ein Ermitteln einer Ammoniakdifferenz zwischen einem während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine aus dem vom Ammoniaksensor erzeugten Ammoniaksignal ermittelten Ammoniakwert und einem während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine aus dem vom Stickoxidsensor erzeugten Stickoxidsignal ermittelten weiteren Ammoniakwert auf. Die Ammoniakdifferenz kann ein Indiz für einen Drift des Ammoniaksensors sein. Daraufhin werden die folgenden Schritte während einer darauffolgenden Schubabschaltungsphase ausgeführt, wenn die während des Normalbetriebs der Brenn¬ kraftmaschine ermittelte Ammoniakdifferenz größer als ein vorbestimmter Ammoniakdifferenzschwellenwert ist: Aktivieren der Harnstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen einer vorbestimmten Harnstoffmenge während einer vorbestimmten Zeitspanne, Ermitteln von wenigstens einem ersten Ammoniakwert aus vom Ammoniaksensor erzeugten Ammoniaksignalen, Ermitteln von wenigstens einem zweiten Ammoniakwert aus vom Stickoxidsensor erzeugten Signalen, Bestimmen, dass der Änderungsgradient der ersten Ammoniaksignale kleiner als ein erster Änderungs¬ schwellwert ist, Bestimmen, dass der Änderungsgradient der zweiten Ammoniakwerte kleiner als ein zweiter Änderungs- Schwellenwert ist und Adaption einer Steigung der Kennlinie des Ammoniaksensors mittels der zweiten Ammoniakwerte, wenn die Änderungsgradienten der ersten und zweiten Ammoniakwerte jeweils kleiner als der zugeordnete Änderungsschwellenwert sind. In einer solch bevorzugten Ausgestaltung ist der Stickoxidsensor querempfindlich zu Ammoniak, das heißt, dass das Signal des Stickoxidsensors die Summe aus Stickoxid- und Ammoni¬ ak-Konzentrationen anzeigt. Insbesondere ist eine solch Aus¬ gestaltung bei funktionierendem SCR-Katalysator und bei hohem Ammoniak-Schlupf (beispielsweise bei Ammoniak über 40 ppm) bevorzugt, in der das Signal des stromabwärts des
SCR-Katalysators angeordneten Stickoxidsensors im Wesentlichen einen Ammoniakwert anzeigt, da die Stickoxide im SCR-Katalysator umgewandelt sind und die Konzentration stromabwärts des
SCR-Katalysators deutlich reduziert ist. Somit kann durch die Ammoniakmessung mittels des Stickoxidsensors, der im Wesent¬ lichen genauer als der Ammoniaksensor messen kann, die Steigung der Kennlinie des Ammoniaksensors adaptiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stickoxidreferenzwert wie folgt ermittelt:
N0XRef,neu = N0XRef,aU ~
Figure imgf000008_0001
" NOx mit
Stickoxidreferenzwert für die Korrektur, Stickoxidreferenzwert einer vorhergehenden Korrektur,
Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 abhängig von der Betriebszeit der Brennkraftmaschine zwischen zwei Korrekturen, und
aktuell ermittelter Stickoxidwert (während der Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine aus einem vom Stickoxidsensor erzeugten Stickoxidsignal ermittelt) .
In ähnlicher Weise kann der Ammoniakreferenzwert bevorzugt wie folgt ermittelt werden:
Figure imgf000008_0002
= NH3Reff,al,t - K2(TtZlL_-tΖ2Δ)■ NH35 mit :
Figure imgf000009_0001
Ammoniakreferenzwert für die Korrektur, NH3 Ammoniakreferenzwert einer vorhergehenden Korrektur,
Figure imgf000009_0002
Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 abhängig von der
Betriebszeit der Brennkraftmaschine zwischen zwei Korrekturen, und
aktuell ermittelter Ammoniakwert (während Schubab¬ schaltungsphase der Brennkraftmaschine aus einem vom Ammoniaksensor erzeugten Ammoniaksignal ermittelt) .
Die Gewichtungsfaktoren Ki (Tti-t2) und K2 (Tti-t2) sind vom Mo- torbetriebszustand und der Motorbetriebszeit zwischen zwei Adaptionen abhängig und liegen bevorzugt in einem Bereich zwischen 0 und 1.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Brennkraftmaschine einen weiteren Stickoxidsensor, der stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist. Dabei umfasst das Verfahren ferner ein Ermitteln eines weiteren
Stickoxidreferenzwerts aus einem vom weiteren Stickoxidsensor während der Schubabschaltungsphase erzeugten Stickoxidsignals und ein Ermitteln eines korrigierten weiteren Stickoxidwerts aus einem vom weiteren Stickoxidsensor während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erzeugten Stickoxidsignals unter Be¬ rücksichtigung des Stickoxidreferenzwerts .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der korrigierte Stickoxidwert, der aus einem vom Stickoxidsensor erzeugten Stickoxidsignal ermittelt ist, mit dem Ammoniakwert, der aus einem vom Ammoniaksensor erzeugten Ammoniaksignal, wie folgt korrigiert: NOx ff = NOx - NH3 mit
NOXnetto korrigierter und ammoniakbereinigter Stickoxidwert, NOx aus einem vom Stickoxidsensor erzeugten Stickoxidsignal ermittelter Stickoxidwert, und NH3 aus einem vom Ammoniaksensor erzeugten Ammoniaksignal ermittelter Ammoniakwert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Auslasstrakt für eine Brennkraftmaschine offenbart, der einen SCR-Katalysator, einen stromabwärts des SCR-Katalysators an¬ geordneten Stickoxidsensor, der dazu ausgebildet ist, ein den Stickoxidwert anzeigendes Stickoxidsignal zu erzeugen, eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Harnstoffein- spritzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine vorbestimmte Harnstoffmenge einzuspritzen, einen stromabwärts des
SCR-Katalysators angeordneten Ammoniaksensor, der dazu aus- gebildet ist, ein den Ammoniakwert stromabwärts des
SCR-Katalysators anzeigendes Ammoniaksignal zu erzeugen, und eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Stickoxidsignal und das Ammoniaksignal zu empfangen und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Auslasstrakt ferner einen stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten weiteren Stickoxidsensor auf, der dazu ausgebildet ist, ein den
Stickoxidwert anzeigendes weiteres Stickoxidsignal zu erzeugen.
Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung wären dem Fachmann unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, in denen: Fig. 1 einen Teil eines beispielhaft offenbarten Auslass¬ trakts einer Brennkraftmaschine zeigt,
Fig. 2 ein Flussdiagramm gemäß einem beispielhaften Ver- fahren zur Ermittlung eines korrigierten Stickoxidwerts bzw. eines korrigierten Ammoniakwerts zeigt, und
Fig. 3 ein Flussidagramm zur Anpassung der Steigung einer
Kennlinie eines Ammoniaksensors gemäß der vorlie¬ genden Offenbarung zeigt.
Die Figur 1 zeigt schematisch einen Teil eines Auslasstrakts 10 einer Brennkraftmaschine (nicht näher dargestellt) . Der Aus- lasstrakt 10 weist einen SCR-Katalysator 20 auf, der dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion durchzuführen, damit die Stickoxide im Abgas reduziert werden können. Stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 ist ein Partikelfilter, beispielsweise ein Dieselpartikelfilter, angeordnet. Stromabwärts des
SCR-Katalysators 20 sind ein Stickoxidsensor 22 und ein Am¬ moniaksensor 24 angeordnet, die dazu ausgebildet sind, ent¬ sprechende Signale zu erzeugen. Insbesondere ist der Stick¬ oxidsensor 22 dazu ausgebildet, ein einen Stickoxidwert an¬ zeigendes Stickoxidsignal zu erzeugen. In ähnlicher Weise ist der Ammoniaksensor 24 dazu ausgebildet, ein einen Ammoniakwert anzeigendes Ammoniaksignal zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Stickoxidsensor 22 und der Ammoniaksensor 24 in einem Sensor integriert.
Stromaufwärts des SCR-Katalysators 20 ist eine Harnstoffein- spritzvorrichtung 26 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, zu vorbestimmten Zeitpunkten eine vorbestimmte Harnstoffmenge einzuspritzen. Die Harnstofflösung ist dazu ausgebildet, vom Abgas derart zersetzt zu werden, dass zumindest teilweise Ammoniak entsteht, welches in dem SCR-Katalysator 20 chemisch reagieren kann und somit die Stickoxide im Abgas reduzieren kann. Gemäß der in der Fig. 1 dargestellten beispielhaften Ausgestaltung des Auslasstrakts 10 ist ferner ein weiterer Stickoxidsensor 32 stromaufwärts des Partikelfilters 20 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, ein einen Stickoxidewert anzeigendes weiteres Stickoxidsignal zu erzeugen.
Eine Steuereinheit 40, die beispielsweise Bestandteil der Steuerung der Brennkraftmaschine sein kann, ist mit dem
Stickoxidsensor 22, dem Ammoniaksensor 24, der Harnstoffein- spritzvorrichtung 26 und dem weiteren Stickoxidsensor 32 verbunden und dazu ausgebildet, Signale von diesen Vorrichtungen zu empfangen bzw. an diese zur Steuerung derselben zu senden.
Beispielsweise ist die Steuerung 40 dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß der Fig. 2 auszuführen. Das Verfahren gemäß der Fig. 2 beginnt am Schritt 200 und bestimmt am Schritt 210, ob sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase be¬ findet. Wird am Schritt 200 bestimmt, dass sich die Brenn¬ kraftmaschine in einem Normalbetrieb mit Schub befindet, so gelangt das Verfahren zum Schritt 270, an dem es beendet wird.
Wird jedoch am Schritt 210 bestimmt, dass sich die Brenn¬ kraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase befindet, bei¬ spielsweise bei einer Fahrt bergab, gelangt das Verfahren zum Schritt 220, an dem neben der Unterbrechung der Kraftstoffe- inspritzung zusätzlich die Harnstoffzufuhr mittels der Harnstoffeinspritzvorrichtung 26 während der Schubabschaltungsphase unterbrochen wird. Daraufhin werden am Schritt 230 ein Stickoxidreferenzwert aus einem vom Stickoxidsensor 22 während der Schubabschaltungsphase erzeugten Stickoxidreferenzsignal und/oder ein Ammoniakrefe¬ renzwert aus einem vom Ammoniaksensor 24 während der
Schubabschaltungsphase erzeugten Ammoniakreferenzsignal er¬ mittelt .
Am Schritt 240 wird überprüft, ob der Stickoxidwert bzw. der Ammoniakwert stromabwärts des SCR-Katalysators 20 kleiner als ein Stickoxidschwellenwert bzw. kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakschwellenwert sind. Liegt nur einer der beiden Wert oberhalb des jeweiligen Schwellenwerts, gelangt das Verfahren zum Schritt 270, an dem es beendet wird. An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass aufgrund der linearen Sensorkennlinien am Schritt 240 anstelle des Vergleichs der Werte mit einem vorbestimmten Schwellenwert direkt die von den jeweiligen Sensoren erzeugten Signale mit einem entsprechenden vorbestimmten Schwellensignal verglichen werden können. Sind jedoch beide Werte kleiner als ihr zugeordneter vorbestimmter Schwellenwert, so fährt das Verfahren mit dem Schritt 250 fort, an dem abgefragt wird, ob ein absoluter Änderungs¬ gradient der jeweiligen Werte kleiner als ein zugeordneter Schwellenwert sind. Insbesondere wird beim Wert 250 abgefragt, ob ein absoluter Änderungsgradient der Referenzsignale des Stickoxidsensors 22 kleiner als ein vorbestimmter Stickoxi- dänderungsschwellenwert ist bzw. ob ein absoluter Änderungs¬ gradient der Referenzsignale des Ammoniaksensors 24 kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakänderungsschwellenwert ist. Auch hier kann die Abfrage am Schritt 250 direkt mit den von den Sensoren 22, 24 erzeugten Signalen erfolgen.
Liegt nur einer der beiden absoluten Änderungsgradienten oberhalb seines entsprechenden vorbestimmten Änderungs- Schwellenwerts, gelangt das Verfahren zum Schritt 270, an dem das Verfahren beendet wird.
Wird jedoch am Schritt 250 ermittelt, dass beide Änderungs¬ gradienten kleiner als ihr jeweiliger Änderungsschwellenwert ist, fährt das Verfahren mit dem Schritt 260 fort, an dem sowohl der Stickoxidreferenzwert gemäß der Formel (1) und der Ammo¬ niakreferenzschwellenwert gemäß der folgenden Formel (2) an- gepasst werden.
N0X«ef,neu = N0X«ef,aU ~
Figure imgf000014_0001
NOx (1)
NH, Ref.neu NH 3Ref lt-K2 Ttl_t2)-NH3 (2) mit:
NOx Ref.neu Stickoxidreferenzwert für die Korrektur,
NO xRef,alt Stickoxidreferenzwert einer vorhergehenden Korrektur,
Ki(Ttl_t2) Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 abhängig von der
Betriebszeit der Brennkraftmaschine zwischen zwei Korrekturen,
NO> aktuell ermittelter Stickoxidwert (während der
Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine aus einem vom Stickoxidsensor erzeugten Stickoxidsignal ermittelt) ,
NH ^Ref.ne Ammoniakreferenzwert für die Korrektur,
NH3 ^DReFf.a,lt Ammoniakreferenzwert einer vorhergehenden Korrektur, K2(Ttl-t2) Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 abhängig von der
Betriebszeit der Brennkraftmaschine zwischen zwei Korrekturen, und NH3 aktuell ermittelter Ammoniakwert (während Schubab¬ schaltungsphase der Brennkraftmaschine aus einem vom Ammoniaksensor (24) erzeugten Ammoniaksignal ermittelt) .
Unter Verweis auf die Fig. 3 ist ein weiteres beispielhaftes Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung als Flussdiagramm dargestellt, welches bei 300 beginnt. Am Schritt 310 wird abgefragt, ob sich die Brennkraftmaschine in einem Normalbetrieb befindet. Dabei ist mit dem Normalbetrieb gemeint, dass die
Brennkraftmaschine unter Verbrennung von Kraftstoff arbeitet und dementsprechend Schub leistet.
Wird am Schritt 310 bestimmt, dass kein Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Schubabschaltungs¬ phase, vorliegt, gelangt das Verfahren zum Schritt 390 und endet dort .
Ferner wird am Schritt 310 bestimmt, ob der Ammoniak-Schlupf des SCR-Katalysators oberhalb einer vorbestimmten Schwellenwerts liegt, beispielsweise oberhalb 40 ppm. Da der Stickoxidsensor querempfindlich zu Ammoniak ist, misst der Stickoxidsensor die Summe von Stickoxiden und Ammoniak. Dementsprechend kann bei ausreichend hohem Ammoniak-Schlupf angenommen werden, dass das Signal des Ammoniaksensors 24 im Wesentlichen gleich dem Signal des Stickoxidsensors 32 ist, vorausgesetzt der SCR-Katalysator arbeitet einwandfrei und kann die Stickoxide deutlich redu¬ zieren . Wird am Schritt 310 bestimmt, dass sich die Brennkraftmaschine im Normalbetrieb befindet und dass der Ammoniak-Schlupf größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, erzeugen am Schritt 320 sowohl der Stickoxidsensor 22 als auch der Ammoniaksensor 24 entsprechende Signale. Im darauffolgenden Schritt 330 wird eine Ammoniakdifferenz zwischen dem aus dem Stickoxidsignal ermittelten Ammoniakwert und dem aus dem Ammoniaksignal ermittelten Ammoniakwert ge¬ bildet. Am Schritt 330 wird ferner abgefragt, ob diese Ammo- niakdifferenz einen vorbestimmten Ammoniakdifferenzschwellenwert überschreitet. Wird am Schritt 330 bestimmt, dass der Ammoniakdifferenzschwellenwert nicht überschritten wird, ge¬ langt das Verfahren zum Schritt 390 und wird beendet. Wird jedoch am Schritt 330 bestimmt, dass die Ammoniakdifferenz den Ammoniakdifferenzschwellenwert überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 340. Insbesondere wird am Schritt 330 bestimmt, ob das vom Ammoniaksensor 24 erzeugte Signal sig¬ nifikant von dem vom Stickoxidsensor 22 erzeugten Stick- oxidsignal, das während dem vorherrschenden Betriebszustand der Brennkraftmaschine im Wesentlichen Ammoniak anzeigt, abweicht. Diese Abweichung kann beispielsweise mit der Ammoniakdifferenz überprüft werden. Am Schritt 340 wird bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine aus dem Normalbetrieb in einen Schubabschaltungsbetrieb geändert hat. Wird am Schritt 340 bestimmt, dass sich die Brennkraft¬ maschine weiterhin im Normalbetrieb befindet, gelangt das Verfahren zum Schritt 390 und wird beendet.
Wird jedoch am Schritt 340 bestimmt, dass die Brennkraftmaschine aus dem Normalbetrieb in einen Schubabschaltungsbetrieb ge¬ wechselt ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 350, an dem die Harnstoffeinspritzvorrichtung 26 derart gesteuert wird, dass diese trotz der Schubabschaltungsphase für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise wenige Sekunden) eine vorbestimmte Harnstoffmenge einspritzt, damit an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators 20 eine Ammoniakkonzentration von oberhalb eines Schwellenwerts erreicht wird, beispielsweise von mehr als ungefähr 40 ppm.
Dabei wird jedoch vorausgesetzt, dass stromabwärts der beiden Sensoren 22, 24 ein Ammoniak-Sperrkatalysator und/oder ein weiterer SCR-Katalysator zur Oxidation von Ammoniak oder zur Speicherung von SCR existieren, damit die Ammoniakemissionen nicht den gesetzlichen Grenzwert überschreiten. Daraufhin erzeugen am Schritt 360 der Stickoxidsensor 22 und der Ammoniaksensor 24 entsprechende Signale während der Schubab¬ schaltungsphase. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund der Schubabschaltungsphase die Signale des Stickoxidsensors 22 im Wesentlichen einen Ammoniakwert anzeigen, da im Wesentlichen keine Stickoxide vorliegen.
Am darauffolgenden Schritt 370 wird bestimmt, dass die aus den Signalen des Stickoxidsensors 22 ermittelten ersten Ammoniakwerte und die aus den Ammoniaksignalen des Ammoniaksensors 24 ermittelten zweiten Ammoniakwerte zumindest teilweise stabil sind, d. h. dass die Änderungsgradienten der ersten und zweiten Ammoniakwerte jeweils kleiner als ein vorbestimmter erster bzw. zweiter Änderungsschwellenwert sind. Wird am Schritt 370 be¬ stimmt, dass die ersten bzw. zweiten Ammoniakwerte zumindest teilweise nicht stabil sind, gelangt das Verfahren zum Schritt 390 und wird beendet.
Wird jedoch am Schritt 370 bestimmt, dass die ersten und zweiten Ammoniakwerte zumindest teilweise stabil sind, gelangt das Verfahren zum Schritt 380, an dem die Signale des Stick¬ oxidsensors 22, die die Ammoniakwerte anzeigen, zur Adaption der Steigung der Kennlinie des Ammoniaksensors 24 verwendet wird. Dabei wird insbesondere der Tatsache Rechnung getragen, dass der Stickoxidsensor 22 genauer messen kann als der Ammoniaksensor 24. Am Schritt 390 wird dann die am Schritt 350 aktivierte Harn¬ stoffeinspritzung wieder beendet und das Verfahren zur Adaption der Kennlinie des Ammoniaksensors 24 mittels der Signale des Stickoxidsensors 22 ist abgeschlossen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Stickstoffoxidwerts in einer Brennkraftmaschine, die einen
SCR-Katalysator (20), einen stromabwärts des SCR-Katalysators (20) angeordneten Stickoxidsensor (22) und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) angeordnete Harnstoffeinspritzvor- richtung (26) aufweist, mit:
Bestimmen, dass sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase befindet,
Unterbrechen der Einspritzung von Harnstoff mittels der Harnstoffeinspritzvorrichtung (26) während der Schubabschaltungsphase,
Ermitteln eines Stickoxidreferenzwerts aus einem vom Stickoxidsensor (22) während der Schubabschaltungsphase er¬ zeugten Stickoxidreferenzsignals, und
Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts aus einem vom Stickoxidsensor (22) während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erzeugten Stickoxidsignal unter Berück- sichtigung des Stickoxidreferenzwerts .
2. Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Ammoniakwerts in einer Brennkraftmaschine, die einen SCR-Katalysator (20), eine stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) angeordnete Harn- stoffeinspritzvorrichtung (26) und einen stromabwärts des
SCR-Katalysators (20) angeordneten Ammoniaksensor (24) aufweist, mit:
Bestimmen, dass sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase befindet,
- Unterbrechen der Einspritzung von Harnstoff mittels der Harnstoffeinspritzvorrichtung (26) während der Schubabschaltungsphase, Ermitteln eines Ammoniakreferenzwerts aus einem vom Ammoniaksensor (24) während der Schubabschaltungsphase er¬ zeugten Ammoniakreferenzsignals, und
Ermitteln eines korrigierten Ammoniakwerts aus einem vom Ammoniaksensor (24) während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erzeugten Ammoniaksignals unter Berück¬ sichtigung des Ammoniakreferenzwerts.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln eines Stickoxidreferenzwertwerts bzw. das Er¬ mitteln eines Ammoniakreferenzwerts erst dann erfolgt, wenn der Stickoxidwert kleiner als ein vorbestimmter Stickoxidschwel¬ lenwert ist bzw. wenn der Ammoniakwert kleiner als ein vor¬ bestimmter Ammoniakschwellenwert ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln eines Stickoxidreferenzwerts bzw. das Ermitteln eines Ammoniakreferenzwerts erst dann erfolgt, wenn ein ab¬ soluter Änderungsgradient der Referenzsignale des Stick- oxidsensors (22) kleiner als ein vorbestimmter Stickoxidän- derungsschwellenwert ist bzw. wenn ein absoluter Änderungs¬ gradient der Referenzsignale des Ammoniaksensors (24) kleiner als ein vorbestimmter Ammoniakänderungsschwellenwert ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit :
Ermitteln einer Ammoniakdifferenz zwischen einem während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine aus dem vom Ammoniaksensor (24) erzeugten Ammoniaksignal ermittelten Am- moniakwert und einem während des Normalbetriebs der Brenn¬ kraftmaschine aus dem vom Stickoxidsensor erzeugten Stickoxidsignal ermittelten weiteren Ammoniakwert,
Ausführen der folgenden Schritte während einer darauffolgenden Schubabschaltungsphase, wenn die während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine ermittelte Ammoniak¬ differenz größer als ein vorbestimmter Ammoniakdifferenzschwellenwert ist:
Aktivieren der Harnstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen einer vorbestimmten Harnstoffmenge während einer vorbestimmten Zeitspanne,
Ermitteln von wenigstens einem ersten Ammoniakwert aus vom Ammoniaksensor (24) erzeugten Ammoniaksignalen und Bestimmen, dass der Änderungsgradient des zumindest einen ersten Ammoniakwerts kleiner als ein vorbestimmter erster Änderungsschwellenwert ist,
Ermitteln von wenigstens einem zweiten Ammoniakwert aus vom Stickoxidsensor (22) erzeugten Signalen und Bestimmen, dass der Änderungsgradient des zumindest einen zweiten Ammo- niakwerts kleiner als ein vorbestimmter zweiter Änderungsschwellenwert ist, und
Adaption einer Steigung der Kennlinie des Ammoniaksensors mittels der zweiten Ammoniakwerte, wenn der Ände¬ rungsgradient des zumindest einen ersten bzw. zweiten Ammo- niakwerts kleiner als der vorbestimmter erste bzw. zweite Änderungsschwellenwert ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stickoxidreferenzwert wie folgt ermittelt wird:
N0XRef,neu = N0XRef,aU ~
Figure imgf000021_0001
NOx mit :
Stickoxidreferenzwert für die Korrektur, Stickoxidreferenzwert einer vorhergehenden Korrektur, Ki(TrL-t2 Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 abhängig von der Betriebszeit der Brennkraftmaschine zwischen zwei Korrekturen, und
NOx aktuell ermittelter Stickoxidwert (während der Schubabschaltungsphase der Brennkraft¬ maschine aus einem vom Stickoxidsensor (22) erzeugten Stickoxidsignal ermittelt) ; bzw. wobei der neue Ammoniakreferenzwert wie folgt ermittelt wird:
NH3 , = NH3 f , - K2( tl_t2)■ NH3 mit
NHs„ , Ammoniakreferenzwert für die Korrektur,
N 3Refalt Ammoniakreferenzwert einer vorhergehenden
Korrektur,
K2(Ttl_t2) Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 abhängig von der Betriebszeit der Brennkraftmaschine zwischen zwei Korrekturen, und
NH3 aktuell ermittelter Ammoniakwert (während
Schubabschaltungsphase der Brennkraftma¬ schine aus einem vom Ammoniaksensor (24) erzeugten Ammoniaksignal ermittelt) .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine einen weiteren Stickoxidsensor (32) aufweist, der stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner umfasst:
Ermitteln eines weiteren Stickoxidreferenzwerts aus einem vom weiteren Stickoxidsensor (32) während der Schubabschaltungsphase erzeugten Stickoxidsignals, und Ermitteln eines korrigierten weiteren Stickoxidwerts aus einem vom weiteren Stickoxidsensor (32) während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erzeugten Stickoxidsignal unter Berücksichtigung des Stickoxidreferenzwerts .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der korrigierte Stickoxidwert, der aus einem vom Stickoxidsensor (22) erzeugten Stickoxidsignal ermittelt ist, mit dem Ammo¬ niakwert, der aus einem vom Ammoniaksensor (24) erzeugten Ammoniaksignal, wie folgt korrigiert wird:
NOx ff = NOx - NH3 mit
NOXnetto korrigierter und ammoniakbereinigter
Stickoxidwert,
NOx aus einem vom Stickoxidsensor (22) erzeugten
Stickoxidsignal ermittelter Stickoxidwert, und
NH3 aus einem vom Ammoniaksensor (24) erzeugten
Ammoniaksignal ermittelter Ammoniakwert.
9. Auslasstrakt (10) für eine Brennkraftmaschine, mit:
einem SCR-Katalysator (20),
einem stromabwärts des SCR-Katalysators (20) ange¬ ordneten Stickoxidsensor (22), der dazu ausgebildet ist, ein den Stickoxidwert stromabwärts des SCR-Katalysators (20) anzei¬ gendes Stickoxidsignal zu erzeugen,
einer stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) an¬ geordneten Harnstoffeinspritzvorrichtung (26), die dazu ausgebildet ist, eine vorbestimmte Harnstoffmenge einzuspritzen, einem stromabwärts des SCR-Katalysators (20) ange¬ ordneten Ammoniaksensor (24), der dazu ausgebildet ist, ein den Ammoniakwert stromabwärts des SCR-Katalysators (20) anzeigendes Ammoniaksignal zu erzeugen, und
- einer Steuereinheit (40), die dazu ausgebildet ist, das Stickstoffoxidsignal und das Ammoniaksignal zu empfangen und ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen .
10. Auslasstrakt (10) nach Anspruch 9, ferner mit einem stromaufwärts des SCR-Katalysators (20) angeordneten weiteren Stickoxidsensor (), der dazu ausgebildet ist, ein die Stickoxidmenge stromaufwärts des SCR-Katalysators () anzeigendes weiteres Stickoxidsignal zu erzeugen.
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