AT516182A4 - Verfahren zum ermitteln der konzentration zumindest eines reaktionsproduktes am ausgang eines katalysators - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Konzentration zumindest eines Reaktionsproduktes am Ausgang eines Katalysators (DOC), insbesondere eines Diesel-Oxidations-Katalysators, im Abgasstrang (2) einer Brennkraftmaschine (1). Um auf einfache Weise die Reaktionen im Katalysator (DOC) möglichst exakt zu erfassen, ist vorgesehen, dass der Katalysator (DOC) in Strömungsrichtung in eine Anzahl n einzelner Zellen (6) eingeteilt wird und die Konzentration NO k c 2 , von NO2 am Ausgang jeder Zelle (6) mittels eines diskreten NO2-Modells auf der Basis der jeweils eintrittseitigen Konzentration an NO2 und der Reaktionsrate NO I r , für NO im Katalysator (DOC) bestimmt und die Konzentration NO n c 2 , an NO2 am Ausgang der letzten Zelle (6) der Konzentration NO2 c an NO2 am Ausgang des Katalysators (DOC) zugeordnet wird

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Konzentration zumindesteines Reaktionsproduktes am Ausgang eines Katalysators, insbesondere einesDiesel-Oxidations-Katalysators, im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine.
Die US 2009/0 158 719 Al zeigt ein Abgasnachbehandlungssystem für eineDieselbrennkraftmaschine zur Verminderung des Gehaltes an NOx, Russpartikelnund gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wobei im Abgasstrang - inStrömungsrichtung des Abgases - hintereinander ein erster Oxidationskatalysator,ein Partikelfilter, ein SCR-Katalysator (SCR=Selective Catalytic Reduction) und einzweiter Oxidationskatalysator angeordnet sind. Stromaufwärts des SCR-Katalysators ist eine Dosiereinrichtung zur Einbringung eines Reduktionsmittels indas Abgas angeordnet.
Die US 8,474,248 B2 offenbart ein modellbasiertes Verfahren zur Bestimmung derNH3-Dosierrate für eine Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang ein Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) und ein SCR-Katalysator angeordnet sind. Dabei iststromaufwärts des SCR-Katalysators eine NH3-Dosiereinrichtung vorgesehen. Dabeiwird das Verhältnis NO2/NOX am Eingang des SCR-Katalysators in nicht näherbeschriebener Weise ermittelt.
Eine genaue Bestimmung der Konzentrationen an NO und N02 ist erforderlich, umden exakten Betriebspunkt eines Katalysators zu bestimmen. Der exakteBetriebspunkt wiederum ist notwendig, um in einer modellbasierten SCR-Regelungeine exakte Dosierung des stromaufwärts des SCR-Katalysators zugeführtenReduktionsmittels zu ermöglichen.
Es hat sich gezeigt, dass ein einfaches kennlinienbasiertes Modell zum Aufteilen derdurch einen Sensor gemessenen oder durch ein Rechenmodell berechneten NOx-Konzentration in NO und N02-Konzentrationen nicht ausreicht: Die Abweichungenzu den realen NO- und N02-Konzentrationen sind zu groß, was zu völlig falscheninternen Reaktionsraten im SCR-Katalysator führt, zumal dieser sehr empfindlichauf stromaufwärtige NO- und N02 Konzentrationen reagiert.
Es ist die Aufgabe der Erfindung die genannten Nachteile zu vermeiden und einVerfahren bereitzustellen, mit welchem auf einfache Weise die Reaktionen in einemoder mehreren Katalysatoren möglichst exakt erfasst werden können.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass der Katalysator in Strömungsrichtungin eine Anzahl n einzelner Zellen eingeteilt wird und die Konzentration cN0^k von N02 am Ausgang jeder Zelle mittels eines diskreten N02-Modells auf der Basis derjeweils eintrittseitigen Konzentration an N02 und der Reaktionsrate rN0I für NO im
Katalysator bestimmt und die Konzentration cN0 an N02 am Ausgang der letzten
Zelle der Konzentration cN0 an N02 am Ausgang des Katalysators zugeordnet wird.
Beim verwendeten N02-Modell handelt es sich um ein auf physikalischenGrundlagen basiertes Modell der NO-Reaktionen im Katalysator. Es benötigt nurwenig Kalibrieraufwand und weist hohe Flexibilität auf, um einfach für verschiedeneAbgasnachbehandlungssystemen adaptiert zu werden. Es kann als exaktes DOC-Modell in gängige Motorsteuerungen implementiert werden.
Zielsetzung des N02-Modells ist die Bestimmung der Konzentration an N02,insbesondere auch an NO. Zur Vereinfachung können folgende Einflüsse außer Achtgelassen werden: - Oxidation der HC und CO; - Temperaturanstieg zu Folge exothermer Reaktionen von HC, CO und NO;
Die Änderung der 02-Konzentration zu Folge von Oxidationsvorgängen istzwischen dem Eingang und dem Ausgang des Katalysators so gering, dasssie in einem einfachen Modell vernachlässigt werden kann; dieAusgangskonzentration an 02 kann somit gleich der Eingangskonzentrationangenommen werden; - Auswirkungen der Russ-Konzentration im Katalysator auf NO-Oxidation undN02-Reduktion.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Konzentration cN0 ^(i) von N02zum Probenzeitpunkt i nach folgender Gleichung bestimmt wird:
wobei
Ts = Probenzeit oder Schrittgröße der Diskretisierungmit
wobei
Tc = Temperatur des Katalysators in [K] yx = Konzentration in ppmcx = Konzentration in mol/m3px= Druck R = die Gaskonstante j= Index der Sauerstoffkonzentration, mit j = V2 für Diesel-Oxidationskatalysator oder Diesel-Partikelfilter. TEG = Abgastemperatur in [K]n = Anzahl an Zellen in diskreter ReihenfolgeVc= Katalysatorvolumen eg = Offene Stirnfläche des Katalysators mEG = AbgasmassenstromMeg = Molare Masse des Abgases aR = Geometrische Oberfläche mit:
wobei ki/2 und Ei,2 katalysatorabhängige Parameter darstellen,sowie mit
Die NO-Konzentration am Ausgang des Katalysators kann aus der Differenzzwischen einer vorzugsweise durch Messen bestimmten Gesamtmenge an NOxstromaufwärts des Katalysators vermindert um die mittels des N02-Modellsermittelte N02 - Konzentration cno^ der - in Strömungsrichtung betrachtet -letzten
Zelle k berechnet werden.
Wird nicht die erwähnte Vereinfachung einer konstanten 02-Konzentration zwischenEingang und Ausgang des Katalysators getroffen, so kann in einem erweitertenModell die Sauerstoffkonzentration am Ausgang des Katalysators aus der Differenzzwischen einer vorzugsweise durch Messen bestimmten Sauerstoffmengestromaufwärts des Katalysators vermindert um die bei der Oxidation des NOverbrauchte Sauerstoffmenge berechnet werden.
Vorzugsweise wird zumindest eine der ermittelten Konzentrationen alsEingangsgröße für eine modellbasierte SCR-Regelung eines dem Katalysatornachgeschalteten SCR-Katalysator zugeführt. Das diskrete N02-Modell kann, so wiedie modellbasierte SCR-Regelung, in die Motorsteuereinheit der Brennkraftmaschineimplementiert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen schematisch Fig. 1 eine Brennkraftmaschine samt Abgasstrang zurDurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 einen in einzelneZellen eingeteilten Katalysator.
Das Verfahren dient dazu, die Konzentration von Reaktionsprodukten wie N02und/oder NO am Ausgang eines Katalysators DOC, beispielsweise eines Diesel-Oxidations-Katalysators, im Abgasstrang 2 einer Brennkraftmaschine 1 zuermitteln. Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, ist stromabwärts des Katalysators DOC einSCR- Katalysator SCR angeordnet. Mit Bezugszeichen 3 ist eine Dosiereinrichtungfür ein Reduktionsmittel wie NH3 angeordnet. Vor dem Katalysator DOC kann ein
Sensor 4 zur Bestimmung des NOx-Gehaltes im Abgas und ein Temperatursensor 5angeordnet sein. Die gemessenen Daten werden einer Motorsteuereinheit ECUzugeführt und mittels des N02-Modells unter Ermittlung der N02- und NO-Konzentrationen im Abgas am Ausgang des Katalysators DOC ausgewertet. Auf derBasis dieser Konzentrationen wird mittels einer in der Motorsteuereinheitimplementierten modellbasierten bekannten SCR-Regelung das Reduktionsmitteldosiert.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist das physikalische Modell für den Katalysator DOCeine Reihe von in Strömungsrichtung des Abgases aufeinanderfolgenden Zellen 6,sogenannten CSTR (Continuous Stirred Tank Reactors), mit der Anzahl n auf, wobeidie Ausgangsbedingungen der stromaufwärtigen Zelle den Eingangsbedingungender benachbarten stromabwärtigen Zelle zugeordnet werden. Das verwendetephysikalische Modell ist somit eindimensional. Die Anzahl n der Zellen wird sogewählt, dass ein guter Kompromiss zwischen der Genauigkeit des Modells und dernötigen Rechenzeit entsteht. Die Strömungsrichtung des Abgases ist mit den Pfeilenangedeutet.
Die Reaktion im Katalysator DOC läuft nach folgender Reaktionsgleichung ab: NO + 0,5O2 <r*N02 (1)
Die Reaktionsrate rNOI für NO im Katalysator DOC kann nach folgender Gleichungberechnet werden:
(2) wobei
Tc = Temperatur des Katalysators in [K]yx= Konzentration in ppmcx = Konzentration in mol/m3px = Druck R = die Gaskonstante j = Index der Sauerstoffkonzentration, mit j = Vi für Diesel- mit:
(3)
(4) wobei ki,2Uncl Ei,2 katalysatorabhängige Parameter darstellen,
(5)
(6)ist.
Die vorliegende Reaktionsrate rNOI ist unabhängig vom Betriebspunkt und kannpositiv NO + 0,5O2 ->N02 oder negativ N02 -> NO + 0,5O2 sein, je nachdem inwelcher Richtung die Reaktion abläuft.
Die physikalische Umsetzung des N02-Katalysatormodells wird festgelegt durcheinen Zustand der durch eine inhomogene nichtlineare gewöhnlicheDifferentialgleichung ausgedrückt wird. Im Folgenden steht "k" für den Zellindexdes Katalysators.
Die zeitliche Änderung der Konzentration von I\I02 kann wie folgt angegebenenwerden:
(7) wobei: TEG = Temperature des Abgases in [K] η = Anzahl der Zellen
Vc = Volumen des Katalysators ε = Durchflussquerschnitt des Katalysators mEa = AbgasmassenstromMeg = Abgasmolmasse aR = geometrische Oberfläche des Katalysatorsist.
Die NO-Konzentration wird berechnet als Gesamtmenge des stromaufwärtigen NOxvermindert um das oxidierte NO2.
Die Sauerstoffkonzentration wird berechnet, indem von der stromaufwärtigenSauerstoffmenge die Menge des vom oxidierten NO verbrauchten Sauerstoffesabgezogen wird.
Mit der erwähnten Reaktionsrate rN0I ergibt sich
und nach Umformung weiter:
(9) und schließlich:
(10) wobei
(ID
(12)
Unter Anwendung des implizierten Euler-Verfahrens lässt sich das diskrete N02-Modell wie folgt ableiten:
(14)
(15)
Die NO-Konzentration am Ausgang des Katalysators DOC kann aus der Differenzzwischen einer durch den Sensor 4 bestimmten Gesamtmenge an NOxstromaufwärts des Katalysators DOC vermindert um die mittels des N02-Modellsermittelten N02 - Konzentration „der - in Strömungsrichtung betrachtet -letzten
Zelle 6 berechnet werden.
Die Sauerstoffkonzentration am Ausgang des Katalysators DOC kann aus derDifferenz zwischen einer beispielsweise durch Messen oder mittels eines Modellsbestimmten Sauerstoffmenge stromaufwärts des Katalysators DOC vermindert umdie bei der Oxidation des NO verbrauchte Sauerstoffmenge berechnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich nicht nur beiDieseloxidationskatalysatoren, sondern auch zum Ermitteln der Konzentrationzumindest eines Reaktionsproduktes am Ausgang von anderenAbgasnachbehandlungseinrichtungen, beispielsweise bei einem nach derAbgasturbine des Abgasturboladers angeordneten Katalysators (sogenannte ATC=After Turbo Catalyst) und/oder bei einem Dieselpartikelfilter (DPF) anwenden.
Das Verfahren findet damit beispielsweise Anwendung in einemAbgasnachbehandlungssystem, aufweisend ATC, DOC und SCR oder DOC, DPF undSCR oder ATC, DOC, DPF und SCR, um die Reaktion innerhalb des/derKatalysators/en für eine modellbasierte Regelung des SCR-Katalysators zucharakterisieren. Das diskrete N02-Modell ist dabei jeweils in die MotorsteuerungECU der Brennkraftmaschine implementiert.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Ermitteln der Konzentration zumindest einesReaktionsproduktes am Ausgang eines Katalysators (DOC), insbesondere einesDiesel-Oxidations-Katalysators, im Abgasstrang (2) einer Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (DOC) inStrömungsrichtung in eine Anzahl n einzelner Zellen (6) eingeteilt wird und dieKonzentration cN0 k von N02 am Ausgang jeder Zelle (6) mittels eines diskreten N02-Modells auf der Basis der jeweils eintrittseitigen Konzentrationan N02 und der Reaktionsrate rN0I für NO im Katalysator (DOC) bestimmt und die Konzentration cN0 an N02 am Ausgang der letzten Zelle (6) derKonzentration cN0 an N02 am Ausgang des Katalysators (DOC) zugeordnetwird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieKonzentration cN0^k{i) von N02 jeder Zelle (6) zu einem Probenzeitpunkt i nach folgender Gleichung bestimmt wird:
    wobei Ts = Probenzeit oder Schrittgröße der Diskretisierungmit
    wobei Tc = Temperatur des Katalysators (DOC) in [K] yx = Konzentration in ppmcx = Konzentration in mol/m3 px= Druck R = die Gaskonstante j= Index der Sauerstoffkonzentration, mit j = V2 für Diesel-Oxidationskatalysator oder Diesel-Partikelfilter. TEG = Abgastemperature in [K] n = Anzahl an Zellen (6) in diskreter ReihenfolgeVc = Katalysatorvolumen eg = Offene Stirnfläche des Katalysators mEG= AbgasmassenstromMEG = Molare Masse des Abgases aR = Geometrische Oberflächemit:
    wobei ki,2 und Eij2 katalysatorabhängige Parameter darstellen,sowie mit
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eineNO-Konzentration am Ausgang des Katalysators (DOC) aus der Differenzzwischen einer vorzugsweise durch Messen bestimmten Gesamtmenge an NOxstromaufwärts des Katalysators (DOC) vermindert um die mittels des N02-Modells ermittelten N02 - Konzentration der - in Strömungsrichtung betrachtet -letzten Zelle (6) berechnet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass eine Sauerstoffkonzentration am Ausgang des Katalysators (DOC) ausder Differenz zwischen einer vorzugsweise durch Messen bestimmtenSauerstoffmenge stromaufwärts des Katalysators (DOC), vermindert um diebei der Oxidation des NO verbrauchte Sauerstoffmenge berechnet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine der ermittelten Konzentrationen als Eingangsgröße füreine modellbasierte SCR-Regelung eines dem Katalysator (DOC)nachgeschalteten SCR-Katalysators (SCR) zugeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das diskrete N02-Modell in die Motorsteuerung (ECU) derBrennkraftmaschine (1) implementiert wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113474543A (zh) * 2018-12-11 2021-10-01 潍柴动力股份有限公司 一种dpf上游温度的控制方法、装置及车辆

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106837495B (zh) * 2016-12-26 2019-07-30 潍柴动力股份有限公司 基于模型的doc后no2％预估方法
AT522231B1 (de) * 2019-03-01 2022-11-15 Avl List Gmbh Verfahren und System zur Steuerung und/oder Regelung mindestens einer Abgasnachbehandlungskomponente

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0919702A2 (de) * 1997-11-07 1999-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Process for reducing the NOx content of Diesel engine exhaust gas
WO2000074823A1 (en) * 1999-06-09 2000-12-14 Johnson Matthey Public Limited Company Treatment of exhaust gas
US20040040289A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-04 Ford Global Technologies, Inc. Exhaust emission control and diagnostics
WO2004090296A1 (de) * 2003-04-05 2004-10-21 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
US20050031514A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Engelhard Corporation Catalyzed SCR filter and emission treatment system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9863297B2 (en) 2007-12-12 2018-01-09 Basf Corporation Emission treatment system
US8474248B2 (en) 2009-05-06 2013-07-02 Detroit Diesel Corporation Model based method for selective catalyst reducer urea dosing strategy
WO2011118095A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 Ｕｄトラックス株式会社 エンジンの排気浄化装置及びエンジンの排気浄化方法
AT507865A2 (de) * 2010-05-04 2010-08-15 Avl List Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0919702A2 (de) * 1997-11-07 1999-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Process for reducing the NOx content of Diesel engine exhaust gas
WO2000074823A1 (en) * 1999-06-09 2000-12-14 Johnson Matthey Public Limited Company Treatment of exhaust gas
US20040040289A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-04 Ford Global Technologies, Inc. Exhaust emission control and diagnostics
WO2004090296A1 (de) * 2003-04-05 2004-10-21 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
US20050031514A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Engelhard Corporation Catalyzed SCR filter and emission treatment system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113474543A (zh) * 2018-12-11 2021-10-01 潍柴动力股份有限公司 一种dpf上游温度的控制方法、装置及车辆
CN113474543B (zh) * 2018-12-11 2023-05-23 潍柴动力股份有限公司 一种dpf上游温度的控制方法、装置及车辆

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