AT521760B1

AT521760B1 - Frequenzbasiertes NH3-Schlupferkennungverfahren

Info

Publication number: AT521760B1
Application number: ATA50888/2018A
Authority: AT
Inventors: De Monte Dipl Ing Mario (Fh); Wabnig Dipl Ing Armin; Breitegger Dipl Ing Bernhard
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2021-03-15
Also published as: AT521760A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsanalyse und/oder Optimierung eines SCR-Systems, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Betriebsstoff vor einem SCR-Katalysator (5) des SCR-Systems eindosiert wird, wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist, und wobei das Reduktionsmittel zumindest temporär in dem SCR- Katalysator gespeichert wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (1), sodass bei laufender Eindosierung des Betriebsstoffs ein einem vorab bestimmten Muster folgender dynamisch schwankender NOx-Emissionsverlauf generiert wird, Durchleiten der dynamisch schwankenden NOx-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine (1) durch das SCR-System, Aufnehmen eines ersten Messsignals (11) durch einen nach dem SCR-Katalysator (5) angeordneten ersten NOx-Sensor (7), Überprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, und gegebenenfalls Erhöhen oder Verringern der dosierten Betriebsstoffmenge.

Description

Beschreibung

FREQUENZBASIERTES NH3-SCHLUPFERKENNUNGVERFAHREN

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Abgasnachbehandlungsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Funktionsanalyse und/oder Optimierung eines SCR-Systems einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Erkennung von Ammoniakschlupf bekannt. Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen nach dem SCR-Katalysator einer Abgasnachbehandlungsanlage ein Ammoniaksensor angeordnet ist. Dadurch ist es bei herkömmlichen Verfahren möglich, den NHs-Schlupf direkt zu detektieren. Hierbei muss aber erwähnt werden, dass der Einbau eines zusätzlichen NHs-Sensors die Kosten für die Abgasnachbehandlungsanlage erhöht.

[0003] Weitere Verfahren zur Erkennung von Ammoniakschlupf sind beispielsweise aus der DE 102010029740 A1, der EP 2644859 A2 und der EP 2836688 A1 bekannt.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Funktionsanalyse und/oder Optimierung eines SCR-Systems einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, welches keinen NHs-Sensor zur Detektion von NOx- oder ReduktionsmittelSchlupf benötigt. Mit anderen Worten ist es unter anderem Aufgabe der Erfindung, basierend auf den Messwerten der NOx-Sensoren, welche in herkömmlichen Abgasnachbehandlungsanlagen vorgesehen sind, einen Durchtritt von NOx-Emissionen und/oder von Reduktionsmittel-Emissionen, insbesondere von NHs- Emissionen, durch den SCR-Katalysator zu detektieren. Der Erfindung liegt somit unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Abgasnachbehandlungsanlage zu schaffen, mit welcher der Ausstoß von NOx und Reduktionsmittel verringert oder verhindert wird.

[0005] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

[0006] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsanalyse und/oder Optimierung eines SCR-Systems einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Betriebsstoff vor einem SCR-Katalysator des SCR-Systems eindosiert wird, wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist, wobei das Reduktionsmittel zumindest temporär in dem SCR-Katalysator gespeichert wird, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, sodass bei laufender Eindosierung des Betriebsstoffes ein, einem vorab bestimmten Muster folgender, dynamisch schwankender NOx-Emissionsverlauf generiert wird, Durchleiten der dynamisch schwankenden NOx-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine durch das SCR-System, Aufnehmen eines ersten Messsignals durch einen nach dem SCR- Katalysator angeordneten ersten NOx-Sensor, Überprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, und gegebenenfalls Erhöhen oder Verringern der dosierten Betriebsstoffmenge.

[0007] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ein zur selektiven katalytischen Reduktion geeigneter Betriebsstoff, wie insbesondere ein harnstoffhaltiges Gemisch, eine Harnstofflösung oder AdBlue®, vor dem SCRKatalysator eindosiert wird. Der Betriebsstoff kann ein Reduktionsmittel, wie insbesondere Ammoniak NHe, enthalten oder in ein Reduktionsmittel, wie insbesondere Ammoniak NHs, umsetzbar sein. Bevorzugt wird als Betriebsstoff ein harnstoffhaltiges Gemisch, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, wie beispielsweise AdBlue®, verwendet, wobei der Betriebsstoff gegebenenfalls durch nachfolgend dargestellte Reaktionen in das Reduktionsmittel, insbesondere Am-

moniak NHs, umgewandelt wird: Thermolyse: (NH2)2:CO — NHz3 + HNCO Hydrolyse: HNCO + H2:O — NHs + CO»

[0008] In einem ersten Schritt kann bei der Thermolyse-Reaktion der Harnstoff (NH2)2CO in Ammoniak NHs und Isocyansäure HNCO umgewandelt werden. In einem zweiten Schritt kann bei der Hydrolyse-Reaktion die Isocyansäure HNCO mit Wasser H;O in Ammoniak NH; und Kohlendioxid CO» umgewandelt werden.

Das Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak NHe, ist gegebenenfalls zumindest temporär im SCR-Katalysator des SCR-Systems speicherbar und/oder gespeichert. Gegebenenfalls lagert sich das Ammoniak NHz3 an den aktiven Zentren des SCR-Katalysators an. Das zumindest temporär gespeicherte Reduktionsmittel, insbesondere das Ammoniak NHs3, kann anschließend Stickoxide NOx, wie insbesondere Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO», reduzieren.

[0009] Die Dosierung des Betriebsstoffs kann über eine Dosierungsvorrichtung, wie insbesondere über einen Injektor oder über eine Einspritzdüse, erfolgen.

[0010] Unter einem SCR-System kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere ein System verstanden werden, welches einen sDPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator, einen ASC-Katalysator und/oder einen LNT-Katalysator, also einen Lean NOx Trap-Katalysator, umfasst oder welches aus einem sDPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator, einem ASC-Katalysator und/oder einem LNT-Katalysator gebildet ist.

[0011] Insbesondere umfasst das SCR-System auch eine, zwei oder drei Vorrichtung/en zur Eindosierung des Betriebsstoffs, den Betriebsstofftank und/oder gegebenenfalls auch den Betriebsstoff als solchen. Insbesondere ist eine oder die Dosierungsvorrichtung vor dem SCR-System, insbesondere vor dem SCR-Katalysator, angeordnet.

[0012] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen oder zwei SCR-Katalysatoren, einen Dieseloxidationskatalysator DOC, einen Dieselpartikelfilter DPF, einen Ammoniak-Slip-Katalysator ASC, eine oder zwei Dosierungsvorrichtungen und/oder einen, zwei oder drei NOx-Sensoren und/oder einen, zwei oder drei NH3-Sensoren, insbesondere einen NHsSensor nach der Abgasnachbehandlungsanlage, umfasst.

[0013] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DOC-Katalysator, einen SCR-Katalysator, also einen zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden eingerichteten Katalysator, und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DOC-Katalysator, einem SCR- Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0014] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DOC-Katalysator, einen DPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DOC-Katalysator, einem DPFKatalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DOC-Katalysator, einen sDPF-Katalysator, also einen SCR-beschichteten DPF, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DOCKatalysator, einem sDPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0015] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen SCR- Katalysator, einen DOC-Katalysator, einen DPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem SCR-Katalysator, einem DOC-Katalysator, einem DPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0016] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen SCR-Katalysator, einen DOC-Katalysator, einen sDPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem SCR-

Katalysator, einem DOC-Katalysator, einem sDPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0017] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0018] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT-Katalysator, einen sDPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT-Katalysator, einem sDPFKatalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0019] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT-Katalysator, einen cDPF-Katalysator, also einen katalytischen DPF, einen ufSCR-Katalysator, also einen underfloor SCR, und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT-Katalysator, einem cDPF-Katalysator, einem ufSCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0020] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT-Katalysator, einen SCR-Katalysator, einen sDPF-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT-Katalysator, einem SCR-Katalysator, einem sDPF-Katalysator und/oder einem ASC- Katalysator gebildet ist.

[0021] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT-Katalysator, einen sDPF-Katalysator, einen ufSCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT-Katalysator, einem sDPFKatalysator, einem ufSCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0022] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT-Katalysator, einen sDPF-Katalysator, einen ufSCR-Katalysator und/oder einen ASC- Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT-Katalysator, einem sDPFKatalysator, einem ufSCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.

[0023] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass einer, zwei, drei, vier, fünf oder alle Katalysatoren des Abgasnachbehandlungssystems beheizbar oder beheizt sind und insbesondere als elektrisch beheizbare Katalysatoren E-CAT ausgebildet sind.

[0024] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage anstelle des DOC-Katalysators und/oder anstelle des LNT-Katalysators einen „Passive NOx Adsorber“ PNA umfasst.

[0025] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage zusätzlich zu den oben genannten Katalysatoren einen „Passive NOx Adsorber“ PNA umfasst.

[0026] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage zusätzlich zu den oben genannten Katalysatoren einen „Pre-Turbine-Catalyst“ PTC umfasst.

[0027] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage eine oder zwei Dosierungsvorrichtungen und einen, zwei oder drei NOx-Sensoren und/oder einen, zwei oder drei NHs-Sensoren, insbesondere einen NHs-Sensor nach der Abgasnachbehandlungsanlage, umfasst.

[0028] Unter einem SCR-Katalysator kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein sSDPFKatalysator, ein SCR-Katalysator und/oder ein ASC-Katalysator verstanden werden.

[0029] Die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere der Dieselmotor, kann derart betrieben werden, dass ein vorab bestimmter, insbesondere dynamisch schwankender, Stickoxid-Emissionsverlauf bzw. NOx-Emissionsverlauf generiert wird. Das heißt, dass gegebenenfalls durch den herkömmlichen transienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und/oder gegebenenfalls durch die gezielte Veränderung der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine ein vorab bestimmter Verlauf von NOx-Emissionen erzeugt wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der

NOx-Emissionsverlauf einem natürlichen Signal oder einer harmonischen Schwingung, wie beispielsweise einer Sinuswelle, entspricht, um den Einfluss von Verbrennungsgeräuschen zu minimieren.

[0030] Die von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten dynamisch schwankenden NOxEmissionen strömen durch die Abgasnachbehandlungsanlage der Verbrennungskraftmaschine und somit durch das SCR-System, insbesondere durch den SCR-Katalysator des SCR-Systems. In dem SCR-Katalysator des SCR-Systems können die von der Verbrennungskraftmaschine emittierten Stickoxide zu Stickstoff und Wasser umgesetzt werden.

[0031] Die Reduktion von Stickstoffmonoxid NO läuft bei einer Reduktionstemperatur von über 250 °C im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

4NO + 4NH; + O>» — 4N> + EH2:O

[0032] Ferner ist es möglich, dass, wenn sowohl Stickstoffmonoxid NO als auch Stickstoffdioxid NO» im Abgas vorhanden ist und die Reduktionstemperatur im Bereich von 170 °C bis 300 °C liegt, eine sogenannte „schnelle SCR-Reaktion“ ablaufen kann. Die schnelle SCR-Reaktion läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

NO + 2NH3 +NO>» — 2N>» + 3H;O0

[0033] Die Reduktion von Stickstoffdioxid NO» läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

ENH;3 + ENO>» — 7N>» + 12H:0

[0034] Das heißt gegebenenfalls, dass vor dem SCR-Katalysator des SCR-Systems die Stickoxidkonzentration bzw. NOx-Konzentration höher ist als nach dem SCR-Katalysator.

[0035] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach dem SCR-Katalysator des SCR-Systems ein erster NOx-Sensor angeordnet ist. Dieser erste NOx-Sensor kann zur Bestimmung der NOx-Konzentration eingerichtet sein. Es ist vorgesehen, dass durch diesen ersten NOx-Sensor ein erstes Messsignal aufgenommen wird.

[0036] Gegebenenfalls werden aufgrund der Querempfindlichkeit des NOx-Sensors auftretende Reduktionsmittel-Emissionen, insbesondere NHs-Emissionen, als NOx-Emissionen detektiert, wodurch mit herkömmlichen Verfahren Schadstoff-Emissionen durch die Anpassung der Betriebsstoffmenge nur unzureichend vermindert und/oder verhindert werden können.

[0037] Es ist vorgesehen, dass überprüft wird, ob in dem aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des von der Verbrennungskraftmaschine emittierten StickoxidEmissionsverlaufs bzw. des NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist. Dadurch ist es gegebenenfalls möglich, einen Stickoxid-Schlupf oder einen Reduktionsmittel-Schlupf, insbesondere einen Ammoniak-Schlupf, zu detektieren.

[0038] Es ist gegebenenfalls vorgesehen, dass die Betriebsstoffmenge, welche vor dem SCRKatalysator eingebracht wird, erhöht wird, wenn ein Stickoxid-Schlupf durch das erfindungsgemäße Verfahren detektiert wird.

[0039] Es ist gegebenenfalls vorgesehen, dass die Betriebsstoffmenge, welche vor dem SCRKatalysator eingebracht wird, verringert wird, wenn ein Reduktionsmittel-Schlupf, insbesondere ein NHs-Schlupf, durch das erfindungsgemäße Verfahren detektiert wird.

[0040] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere den Dieselmotor, ein dynamisch schwankender NOx-Emissionsverlauf bzw. NOx-Emissionen erzeugt wird/werden und die erzeugten NOx-Emissionen nach dem SCR-Katalysator mittels eines NOx-Sensors detektiert und/oder bestimmt werden. In anderen Worten wird gegebenenfalls ein NOx-Signal vor dem SCR-Katalysator generiert bzw. erzeugt und dieses NOx-Signal nach dem SCR-Katalysator aufgenommen.

[0041] Die Verbrennungskraftmaschine kann ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs sein.

[0042] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren automatisiert, insbesondere in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs und/oder durch ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt, ausgeführt wird.

[0043] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Verfahrensschritte des Verfahrens, wie zuvor beschrieben, aufeinander folgen. Das heißt gegebenenfalls, dass zuerst die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben wird, dass ein dynamisch schwankender NOx-Emissionsverlauf generiert wird. Anschließend können die generierten NOx-Emissionen durch einen SCR-Katalysator geleitet und nach dem SCR-Katalysator kann mittels eines ersten NOx-Sensors ein erstes Messsignals aufgenommen werden. Danach kann überprüft werden, ob in dem aufgenommenen ersten Messsignal das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte NOx-Emissionsverlauf-Muster vorhanden ist. Gegebenenfalls wird basierend auf diesem Ergebnis die Betriebsstoffmenge erhöht oder verringert.

[0044] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Überprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, dadurch erfolgt, dass ein zweites Messsignal eines vor dem SCR-Katalysator angeordneten zweiten NOx-Sensors mit dem ersten Messsignal verglichen wird, oder dass der durch das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zu erwartende NOxEmissionsverlauf mit dem durch den ersten NOx-Sensor aufgenommenen Emissionsverlauf verglichen wird.

[0045] Der zweite NOx-Sensor kann vor dem SCR-Katalysator angeordnet und zur Detektion von NOx-Emissionen eingerichtet sein. Dadurch kann es möglich sein, die von der Verbrennungskraftmaschine generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionen bzw. den NOx-Emissionsverlauf mittels des zweiten NOx-Sensors vor dem SCR- Katalysator und mittels des ersten NOx-Sensors nach dem SCR-Katalysator zu detektieren und/oder zu bestimmen.

[0046] Es kann vorgesehen sein, dass die NOx-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine durch ein kinetisches Modell der Verbrennungskraftmaschine ermittelt und/oder bestimmt werden. Dadurch kann es möglich sein, auch nur einen NOx-Sensor nach der Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere nach dem SCR-Katalysator, vorsehen zu müssen. Dadurch kann es möglich sein, die von der Verbrennungskraftmaschine generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionen bzw. den NOx-Emissionsverlauf mittels des kinetischen Modells vor dem SCRKatalysator und mittels des ersten NOx-Sensors nach dem SCR-Katalysator zu bestimmen.

[0047] Es kann also günstig sein, dass nur ein NOx-Sensor stromabwärts des SCR- Katalysators vorgesehen und kein NOx-Sensor stromaufwärts des SCR-Katalysators vorgesehen ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der NOx-Sensor stromaufwärts des SCR-Katalysators durch ein empirisches Modell dargestellt wird.

[0048] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der durch das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zu erwartende NOx-Emissionsverlauf in einem kinetischen Modell des Steuergeräts ermittelt wird, welches die maßgeblichen Reaktionen mathematisch-physikalisch abbildet. Die in dem kinetischen Modell modellierten Reaktionen können somit auf physikalischen Gegebenheiten beruhen.

[0049] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Muster im ersten Messsignal des ersten NOxSensors vorhanden ist, wenn das erste Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs mit derselben Frequenz und mit derselben Amplitude enthält.

[0050] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass für das Überprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, der dynamische Anteil der Messsignale integriert wird und über die integrierten Werte ein NOx-Verhältnisfaktor des SCR-Katalysators berechnet wird.

[0051] Der dynamische Anteil der Messsignale wird über einen tiefpassgefilterten Gradienten berechnet und wird nur dann berücksichtigt, wenn ein vorab definierter Schwellwert überschritten

wird. Aus den integrierten dynamischen Anteilen wird dann ein NOx-Verhältnisfaktor berechnet.

[0052] Der NOx-Verhältnisfaktor wird gemäß folgender Formel oder Berechnungsvorschrift be-

rechnet: integrierter dyn.Teil des ersten Sensors (nach SCR)

NOx - Verhältnisfaktor =

integrierter dyn.Teil des zweiten Sensors (vor SCR)

Gegebenenfalls kann unter dem NOx-Verhältnisfaktor auch ein NOx-Konvertierungsfaktor verstanden werden.

[0053] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die NOx-Konvertierungseffizienz des SCR- Katalysators über das Verhältnis der hochpassgefilterten Messsignale des ersten und zweiten NOxSensors berechnet wird, und/oder dass die NHs-Konzentration nach dem SCR-Katalysator über die zuvor berechnete NOx-Konvertierungseffizienz und über die tiefpassgefilterten Messsignale des ersten und zweiten NOx-Sensors berechnet wird.

[0054] Die Berechnung der Konvertierungseffizienz kann über das Verhältnis des hochpassgefilterten Messsignales des ersten NOx Sensors zum hochpassgefilterten Messsignal des zweiten NOx Sensors berechnet werden. Uber diese Konvertierungseffizienz kann im Folgenden eine erwartete auftretende NH3-Konzentration berechnet werden, indem die Konvertierungseffizient mit dem tiefpassgefilterten Messsignal des zweiten NOx-Sensors multipliziert wird und diese dann von dem tiefpassgefilterten Messsignal des ersten NOx-Sensors abgezogen wird.

[0055] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Muster eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere eine Frequenz von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, aufweist, und/oder dass der mit der Verbrennungskraftmaschine generierte dynamisch schwankende NOx-Emissionsverlauf eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere eine Frequenz von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, aufweist.

[0056] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Muster eine Amplitude von 5 ppm bis 500 ppm, insbesondere eine Amplitude von 10 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise eine Amplitude von 30 ppm, aufweist, und/oder dass der mit der Verbrennungskraftmaschine generierte dynamisch schwankende NOx-Emissionsverlauf eine Amplitude von 5 ppm bis 500 ppm, insbesondere eine Amplitude von 10 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise eine Amplitude von 30 ppm, aufweist.

[0057] Bevorzugt weist das Muster und/oder der mit der Verbrennungskraftmaschine generierte dynamisch schwankende NOx-Emissionsverlauf eine Amplitude von +/- 30 ppm und eine Frequenz von 1 Hz auf.

[0058] Im Rahmen der Erfindung kann unter Amplitude die maximale Auslenkung einer Wechselgröße aus der Lage des arithmetischen Mittelwertes verstanden werden.

[0059] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Generieren des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs durch Veränderung der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, wobei zum Generieren höherer NOx-Emissionen die Verbrennungstemperatur erhöht wird, und wobei zum Generieren niedriger NOx-Emissionen die Verbrennungstemperatur verringert wird.

[0060] Durch die Veränderung der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine können gezielt NOx-Emissionen erzeugt und somit ein vorab bestimmter NOx-Emissionsverlauf bzw. ein NOx-Emissionsverlauf-Muster generiert werden.

[0061] Um die Verbrennungstemperatur zum Generieren höherer NOx-Emissionen dynamisch zu erhöhen oder um die Verbrennungstemperatur zum Generieren niedrigerer NOx-Emissionen dynamisch zu verringern, kann beispielweise eine dynamische Anderung des Einspritzverlaufs des Kraftstoffs, eine Variation einer Mehrfacheinspritzung und/oder eine Veränderung des Einspritzdrucks des Kraftstoffs vorgenommen werden.

[0062] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt zeitlich so verändert wird, dass die NOx Emissionen erhöht und verringert werden, und/oder dass zum Generieren niedrigerer NOx-Emissionen der Einspritz- und/oder Zündzeitpunkt zeitlich nach Hinten verlegt

wird, und/oder dass zum Generieren höherer NOx-Emissionen der Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt zeitlich vorverlegt wird.

[0063] Gegebenenfalls wird durch die gezielte Veränderung der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine der MFB50 in Relation zum oberen Totpunkt verändert, um damit auch NOxEmissionen zu verändern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter MFB50 ein Wert verstanden werden, der den Kurbelwellenwinkel bezeichnet, bei dem 50 % der Kraftstoffmasse durch Verbrennung umgesetzt sind und welcher somit den Schwerpunkt der Verbrennung bezogen auf den Kurbelwellenwinkel °KW angibt.

[0064] Im Rahmen der Erfindung ist unter dem zeitlich nach Hinten Verlegen des Einspritz- und/ oder Zündzeitpunktes zu verstehen, dass dieser zeitlich später erfolgt oder durchgeführt wird. Der Zündzeitpunkt kann z. B. von 5°KW vor dem oberen Totpunkt zu 2 °KW vor dem oberen Totpunkt oder von 2 °KW vor dem oberen Totpunkt zu 3 °KW nach dem oberen Totpunkt verlegt werden. In beiden Fällen wird der Zündzeitpunkt nach später verlegt.

[0065] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Generieren des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs durch eine alternierende, insbesondere durch sinusförmig alterierende, Verschiebung des Einspritz- bzw. Zündzeitpunkts um 1 °KW bis 10°KW, insbesondere um 1 °KW bis 3 °KW, vorzugsweise um 2 °KW, erfolgt, wobei diese Verschiebung insbesondere relativ zu jenem Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt erfolgt, der üblicherweise in diesem Betriebspunkt gewählt wäre.

[0066] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Überdosierung des Betriebsstoffs, insbesondere ein NH3-Schlupf, detektiert wird und/oder die Zufuhr des Betriebsstoffs verringert wird, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs nicht vorhanden ist, und wenn der vom ersten NOx-Sensor detektierte Emissionsverlauf durch die Umsetzung der NOx-Emissionen des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs in dem SCR-System geglättet ist.

[0067] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert wird und/oder die Zufuhr des Betriebsstoffs verringert wird, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das detektierte Muster eine Amplitude von 1 ppm bis 50 ppm, insbesondere eine Amplitude kleiner als 25 ppm, aufweist, und das detektierte Muster eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, aufweist.

[0068] Insbesondere wird eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die berechnete NHs-Konzentration nach dem SCR über einem definierten Schwellwert liegt. Dabei wird die NHsKonzentration nach dem SCR über die tiefpassgefilterten Messsignale des ersten und zweiten NOx-Sensors ermittelt und die Konvertierungseffizienz der NOx-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine, die über das Verhältnis der hochpassgefilterten Messsignale des ersten und zweiten NOx-Sensors berechnet wird, berechnet.

[0069] Insbesondere wird eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher um ein Vielfaches kleiner ist als der Mittelwert des mit der Verbrennungskraftmaschine generierten schwankenden NOx-Emissionsverlauf.

[0070] Insbesondere wird eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors der detektierte von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte NOx-Emissionsverlauf nur geglättet vorhanden ist. Das heißt, dass gegebenenfalls eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert wird, wenn in dem ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors keine Amplitude oder eine Amplitude kleiner als 5 ppm, 4 ppm, 3 ppm, 2 ppm oder 1 ppm vorhanden ist.

[0071] Insbesondere wird eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprü-

fung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher kleiner ist als 1/20, 1/30, 1/40, 1/50, 1/100 oder 1/200 des Mittelwerts des mit der Verbrennungskraftmaschine generierten schwankenden NOx-Emissionsverlaufs.

[0072] Insbesondere wird eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher kleiner als 40 ppm, 30 ppm, 20 ppm, 10 ppm oder 5 ppm ist.

[0073] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert wird und/oder die Zufuhr des Betriebsstoffs erhöht wird, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, wobei die mit den NOx Sensoren ermittelte NOx-Konvertierungseffizienz des SCR-Katalysators unter einem gewissen Schwellenwert liegt, und/oder wobei der Mittelwert der vom ersten NOx-Sensor aufgenommenen NOxEmissionen über einem vorbestimmten Schwellenwert, insbesondere über 30 ppm, liegt.

[0074] Insbesondere wird eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx-Sensors der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher größer ist als 1/20, 1/30, 1/40 oder 1/50 des Mittelwerts des mit der Verbrennungskraftmaschine generierten schwankenden NOx-Emissionsverlaufs.

[0075] Insbesondere wird eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal des ersten NOx- Sensors der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher größer als 40 ppm, 30 ppm, 20 ppm oder 10 ppm ist. Insbesondere wird eine Unterdosierung des Betriebsstoffes detektiert, wenn der erwartete NOx-Emissionsverlauf (aus dem SCR-Modell) gleichzeitig deutlich geringer ist als der gemessene Wert, beispielsweise 20 ppm anstatt der gemessenen 40 ppm.

[0076] Gegebenenfalls wird eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass die ermittelte NOx-Konvertierungseffizienz unter einem gewissen NOxKonvertierungseffizienz-Schwellenwert liegt. Das heißt, dass gegebenenfalls eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert wird, wenn die ermittelte NOx-Konvertierungseffizienz kleiner als 95 %, 96 %, 97 %, 98 % oder 99 % ist.

[0077] Der dynamische Anteil wird über den tiefpassgefilterten Gradienten berechnet und wird nur dann berücksichtigt, wenn ein vorab definierter Schwellwert überschritten wird. Aus den integrierten dynamischen Anteilen wird dann eine Konvertierungseffizienz berechnet.

[0078] Die NOx-Konvertierungseffizienz kann dabei insbesondere nach folgender Vorschrift berechnet werden:

S NOXqws,ScR,dyn S NOX4s,5CR,dyn

wobei nscr die NOx-Konvertierungseffizienz, NOxXxaws scr,. an der dynamische Anteil der NOx-Konzentration nach dem SCR-Katalysator und NOxus,scr,a der dynamische Anteil der NOx-Konzentration vor dem SCR-Katalysator ist.

Nscr = 1

[0079] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Erhöhung und/oder Verringerung der dosierten Betriebsstoffmenge durch Regelung oder Steuerung der Dosierungsvorrichtung erfolgt.

[0080] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Statusinformation zur Funktion der Abgasnachbehandlungsanlage mittels einer MIL-Lampe „Malfunction Indicator Light - Motorkontrollleuchte“ eines Fahrzeuges ausgegeben wird, wodurch der Fahrer über den Status der Funktionstüchtigkeit der Abgasnachbehandlungsanlage informiert wird.

[0081] Insbesondere betrifft die Erfindung, eine Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine wobei die Abgasnachbehandlungsanlage zur Durchführung des erfindungs-

gemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist.

[0082] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich gegebenenfalls aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren.

[0083] Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher und/oder nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

[0084] Fig. 1 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungsanlage,

[0085] Fig. 2a bis 2e zeigen eine schematische grafische Darstellung von Diagrammen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

[0086] Fig. 3a bis 3d zeigen eine schematische grafische Darstellung von Diagrammen zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0087] Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten:

Verbrennungskraftmaschine 1, Abgasnachbehandlungsanlage 2, Dieseloxidationskatalysator 3, Dieselpartikelfilter 4, SCR-Katalysator 5, Ammoniakschlupfkatalysator 6, erster NOx-Sensor 7, zweiter NOx-Sensor 8, Betriebsstoffmenge-Korrekturfaktor 9, zweites Messsignal 10, erstes Messsignal 11, NOx-Konvertierungseffizienz 12, NOx-Schlupf 13, NH3-Schlupf 14, Dosierungsvorrichtung 15 und Zeit 16.

[0088] Fig. 1 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschine 1 mit einer Abgasnachbehandlungsanlage 2.

[0089] Gemäß dieser Ausführungsform ist die Verbrennungskraftmaschine 1 als Dieselmotor ausgebildet. Die Abgasnachbehandlungsanlage 2 umfasst einen Dieseloxidationskatalysator 3, einen Dieselpartikelfilter 4, einen SCR-Katalysator 5 und einen Ammoniakschlupfkatalysator 6.

[0090] Ferner umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einen ersten NOx-Sensor 7 und einen zweiten NOx-Sensor 8. Der erste NOx-Sensor 7 ist nach dem SCR-Katalysator 5 und gemäß dieser Ausführungsform nach dem Ammoniakschlupfkatalysator 6 angeordnet. Der zweite NOxSensor 8 ist nach der Verbrennungskraftmaschine 1 und vor dem SCR-Katalysator 5 angeordnet. Alternativ kann der zweite NOx-Sensor 8 auch entweder vor dem Dieseloxidationskatalysator 3 oder vor oder nach dem Dieselpartikelfilter 4 angeordnet sein.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der NOx-Emissionsverlauf, welcher von der Verbrennungskraftmaschine 1 generiert wird, mittels eines kinetischen Modells ermittelt wird. In diesem Fall kann es möglich sein, das erfindungsgemäße Verfahren auch mit nur einem NOx-Sensor nach dem SCR-Katalysator 5 durchzuführen.

[0091] In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Betriebsstoff, insbesondere eine Harnstofflösung oder AdBlue®, über eine Dosierungsvorrichtung 15 vor dem SCR-Katalysator 5 eindosiert wird.

[0092] Gemäß dieser Ausführungsform wird die Verbrennungskraftmaschine 1 derart betrieben, dass NOx-Emissionen generiert werden, welche einem bestimmten Muster folgen und einen dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlauf ergeben. Die von der Verbrennungskraftmaschine 1 erzeugten NOx-Emissionen durchströmen nach dem Austritt aus der Verbrennungskraftmaschine 1 die Abgasnachbehandlungsanlage 2 und insbesondere die Katalysatoren der Abgasnachbehandlungsanlage 2.

[0093] Insbesondere wird von der Verbrennungskraftmaschine 1 ein NOx-Emissionsverlauf erzeugt, welcher eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere eine Frequenz von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, und eine Amplitude von 5 ppm bis 500 ppm, insbesondere eine Amplitude von 10 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise eine Amplitude von 30 ppm,

aufweist. Zur Erzeugung des NOx-Emissionsverlaufs kann/können die Verbrennungskraftmaschine 1 transient betrieben und/oder die Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 1 gezielt verändert werden.

[0094] Gemäß dieser Ausführungsform wird mit dem ersten NOx-Sensor 7 nach dem SCR-Katalysator 5 ein erstes Messsignal 11 und mit dem zweiten NOx-Sensor 8 vor dem SCR-Katalysator 5 ein zweites Messsignal 10 aufgenommen. Die beiden NOx-Sensoren 7, 8 sind zur Detektion von NOx-Emissionen eingerichtet.

[0095] Gemäß dem Verfahren wird überprüft, ob in dem aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, welcher gemäß dieser Ausführungsform mit dem zweiten NOx-Sensor 8 als zweites Messsignal 10 aufgenommen wird.

[0096] Falls das von der Verbrennungskraftmaschine 1 erzeugte NOx-Emissionsverlauf-Muster in dem ersten Messsignal 11 vorhanden ist, wird ein NOx-Schlupf 13 detektiert und die Betriebsstoffmenge gegebenenfalls erhöht.

[0097] Falls das von der Verbrennungskraftmaschine 1 erzeugte NOx-Emissionsverlauf-Muster in dem ersten Messsignal 11 nicht vorhanden ist, wird ein NHs-Schlupf 14 detektiert und die Betriebsstoffmenge gegebenenfalls verringert.

[0098] Fig. 2a bis 2e zeigen eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von fünf verschiedenen Diagrammen.

[0099] In dem ersten dieser fünf Diagramme ist der Betriebsstoffmenge-Korrekturfaktor 9 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem zweiten dieser fünf Diagramme ist das zweite Messsignal 10 des zweiten NOx-Sensors 8 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem dritten dieser fünf Diagramme ist das erste Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem vierten dieser fünf Diagramme ist die berechnete NOx-Konvertierungseffizienz 12 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem fünften dieser fünf Diagramme ist das Ergebnis des Verfahrens über der Zeit 16 in Sekunden dargestellt. Aus diesem fünften Diagramm ist ersichtlich, ob mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein NOx-Schlupf 13 detektiert wurde oder nicht.

[00100] Wie aus den Diagrammen ersichtlich ist, wird, solange das von der Verbrennungskraftmaschine 1 generierte NOx-Emissionsverlauf-Muster in dem ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 vorhanden ist, ein NOx-Schlupf 13 detektiert.

[00101] Gemäß dieser Ausführungsform wird zur Verhinderung und/oder Verminderung von NOx-Emissionen die Betriebsstoffmenge erhöht. In der Figur 2a ist dargestellt, inwieweit die Betriebsstoffmenge über der Zeit 16 erhöht wird. Aus der Figur 2c ist ersichtlich, dass eine steigende Betriebsstoffmenge, also je höher der Betriebsstoffmenge-Korrekturfaktor 9 ist, eine Verringerung der NOx-Emissionen nach dem SCR- Katalysator 5 zur Folge hat.

[00102] Sobald eine ausreichend hohe Betriebsstoffmenge vor dem SCR-Katalysator 5 über die Dosierungsvorrichtung 15 eingebracht wird, können die von der Verbrennungskraftmaschine 1 emittierten NOx-Emissionen im SCR-Katalysator in einem ausreichenden Maße zu Stickstoff und Wasser umgesetzt werden. In diesem Fall wird mit dem Verfahren kein NOx-Schlupf 13 mehr detektiert. Dies ist gemäß dieser Ausführungsform der Fall, wenn im aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs nicht mehr oder insbesondere nur stark gedämpft vorhanden ist.

[00103] Eine Unterdosierung des Betriebsstoffs, d.h. ein NOx-Schlupf, wird hierbei detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass die durch die Messsignale des ersten und zweiten NOx-Sensors ermittelte NOx-Konvertierungseffizienz 12 unter einem gewissen NOx-Konvertierungseffizienz-Schwellenwert und gleichzeitig die aus einem Modell abgeleitete Konvertierungseffizienz höher liegt. Ein typischer Schwellwert beträgt gemäß dieser Ausführungsform etwa 97 %, er kann aber auch deutlich darunter liegen z. B. bei etwa 70%.

[00104] Insbesondere wird eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprü

fung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher größer ist als 1/25 des Mittelwerts des mit der Verbrennungskraftmaschine 1 generierten schwankenden NOx-Emissionsverlaufs und gleichzeitig der erwartete NOx-Emissionsverlauf des Sensors 7 deutlich kleiner ist.

[00105] Insbesondere wird eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher größer als 40 ppm ist und gleichzeitig der erwartete NOx-Emissionsverlauf des Sensors 7 deutlich kleiner ist.

Dadurch ist es einerseits möglich, das Auftreten von NOx-Emissionen zu verringern oder zu verhindern und andererseits, die Umwelt durch Unterschreitung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoff-Emissionsgesetze, insbesondere der vorgeschriebenen NOx-Emissionen, zu schonen.

[00106] Fig. 3a bis 3d zeigen eine schematische grafische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von vier verschiedenen Diagrammen.

[00107] In dem ersten dieser vier Diagramme ist der Betriebsstoffmenge-Korrekturfaktor 9 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem zweiten dieser vier Diagramme ist das zweite Messsignal 10 des zweiten NOx-Sensors 8 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem dritten dieser vier Diagramme ist das erste Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 über der Zeit 16 in Sekunden aufgetragen. In dem vierten dieser vier Diagramme ist das Ergebnis des Verfahrens über der Zeit 16 in Sekunden dargestellt. Aus diesem vierten Diagramm ist ersichtlich, ob mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein NH3-Schlupf 14 detektiert wurde oder nicht.

[00108] Wie aus den Diagrammen ersichtlich ist, wird, solange in dem ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 das von der Verbrennungskraftmaschine 1 generierte NOx-Emissionsverlauf-Muster nicht vorhanden ist, ein NHs-Schlupf 14 detektiert.

[00109] Insbesondere ist aus den Figuren 3c und 3d ersichtlich, dass ein NHs-Schlupf 14 erkannt wird, wenn in dem aufgenommenen ersten Messsignal 11 der von der Verbrennungskraftmaschine 1 erzeugte NOx-Emissionsverlauf mit dem überlagerten Wechselsignal nur geglättet vorhanden ist. Das heißt, dass gemäß dieser Ausführungsform eine Uberdosierung erkannt wird, wenn in dem aufgenommenen ersten Messsignal 11 keine Amplitude des Wechselsignals oder eine Amplitude kleiner als 3 ppm vorhanden ist und gleichzeitig der geglättete Anteil ohne Wechselsignal über einem Schwelwert von etwa 10 ppm liegt.

[00110] Gemäß dieser Ausführungsform wird zur Verhinderung und/oder Verminderung von NHs-Emissionen die Betriebsstoffmenge verringert. In der Figur 3a ist dargestellt, inwieweit die Betriebsstoffmenge über der Zeit 16 verringert wird. Aus der Figur 3c ist ersichtlich, dass eine verringerte Betriebsstoffmenge, also je kleiner der Betriebsstoffmenge-Korrekturfaktor 9 ist, eine Verringerung der NHs-Emissionen nach dem SCR-Katalysator 5 zur Folge hat.

[00111] Sobald eine ausreichend niedrige Betriebsstoffmenge vor dem SCR-Katalysator 5 über die Dosierungsvorrichtung 15 eingebracht wird, kann der dadurch eingebrachte Ammoniak in einem ausreichenden Maße im SCR-Katalysator umgesetzt werden. In diesem Fall wird mit dem Verfahren kein NH3-Schlupf 14 mehr detektiert. Dies ist gemäß dieser Ausführungsform der Fall, wenn im aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs nur geglättet vorhanden ist und einen Mittelwert aufweist, welcher kleiner als 10 ppm ist.

[00112] Eine Überdosierung des Betriebsstoffs, d.h. ein NHs-Schlupf, wird hierbei insbesondere detektiert, wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 der detektierte NOx-Emissionsverlauf einen Mittelwert aufweist, welcher kleiner ist als 1/90 des Mittelwerts des mit der Verbrennungskraftmaschine 1 generierten schwankenden NOx-Emissionsverlaufs.

[00113] Dadurch ist es einerseits möglich, das Auftreten von NHs-Emissionen zu verringern oder zu verhindern und andererseits, die Umwelt durch Unterschreitung der vom Gesetzgeber vorge-

schriebenen Schadstoff-Emissionsgesetze, insbesondere der gegebenenfalls vorgeschriebenen NHs-Emissionen, zu schonen.

[00114] Gegebenenfalls kann in allen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass im Rahmen des Überprüfungsschritts des Verfahrens überprüft wird, ob im aufgenommenen ersten Messsignal 11 des ersten NOx-Sensors 7 der NOx-Emissionsverlauf der Verbrennungskraftmaschine 1 bzw. der NOx-Emissionsverlauf des zweiten Messsignals 10 des zweiten NOx-Sensors 8 vorhanden ist.

[00115] Durch diese beispielhafte Konfiguration können die erfindungsgemäßen Effekte erzielt werden.

[00116] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern umfasst jegliches Verfahren und jegliche Abgasnachbehandlungsanlage 2 gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Funktionsanalyse und/oder Optimierung eines SCR-Systems einer Abgas-

nachbehandlungsanlage (2) einer Verbrennungskraftmaschine (1),

- wobei im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Betriebsstoff vor einem SCR-Katalysator (5) des SCR-Systems eindosiert wird,

- wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist,

- und wobei das Reduktionsmittel zumindest temporär in dem SCR-Katalysator (5) gespeichert wird,

umfassend folgende Schritte:

- Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (1), sodass bei laufender Eindosierung des Betriebsstoffes ein einem vorab bestimmten Muster folgender, dynamisch schwankender NOx-Emissionsverlauf generiert wird,

- Durchleiten der dynamisch schwankenden NOx-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine (1) durch das SCR-System,

- Aufnehmen eines ersten Messsignals (11) durch einen nach dem SCR- Katalysator (5) angeordneten ersten NOx-Sensor (7),

- Überprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist,

- und gegebenenfalls Erhöhen oder Verringern der dosierten Betriebsstoffmenge.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, dadurch erfolgt,

- dass ein zweites Messsignal (10) eines vor dem SCR-Katalysator (5) angeordneten zweiten NOx-Sensors (8) mit dem ersten Messsignal (11) verglichen wird,

- oder dass der durch das Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (1) zu erwartende NOx-Emissionsverlauf mit dem durch den ersten NOx-Sensor (7) aufgenommenen Emissionsverlauf verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster im ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) vorhanden ist, wenn das erste Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOxEmissionsverlaufs:

- mit derselben Frequenz, - und mit derselben Amplitude enthält.

4. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Uberprüfen, ob im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist, der dynamische Anteil der Messsignale (10, 11) integriert wird und über die integrierten Werte ein NOx-Verhältnisfaktor des SCR-Katalysators (5) berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass eine NOx-Konvertierungseffizienz (12) des SCR-Katalysators (5) über das Verhältnis der hochpassgefilterten Messsignale (10, 11) des ersten und zweiten NOx-Sensors (8) berechnet wird, - und/oder dass die NH3-Konzentration nach dem SCR-Katalysator (5) über die zuvor berechnete NOx-Konvertierungseffizienz (12) und über die tiefpassgefilterten Messsignale (10, 11) des ersten (7) und zweiten NOx-Sensors (8) berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Muster eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere eine Frequenz von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, aufweist, - und/oder dass der mit der Verbrennungskraftmaschine (1) generierte dynamisch schwankende NOx-Emissionsverlauf eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere eine Frequenz von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, aufweist.

10.

11.

12.

13.

Ästerreichisches AT 521 760 B1 2021-03-15

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Muster eine Amplitude von 5 ppm bis 500 ppm, insbesondere eine Amplitude von 10 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise eine Amplitude von 30 ppm, aufweist,

- und/oder dass der mit der Verbrennungskraftmaschine (1) generierte dynamisch schwankende NOx-Emissionsverlauf eine Amplitude von 5 ppm bis 500 ppm, insbesondere eine Amplitude von 10 ppm bis 100 ppm, vorzugsweise eine Amplitude von 30 ppm, aufweist.

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Generieren des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs durch Veränderung der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (1) erfolgt,

- wobei zum Generieren höherer NOx-Emissionen die Verbrennungstemperatur erhöht wird,

- und wobei zum Generieren niedriger NOx-Emissionen die Verbrennungstemperatur verringert wird.

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt zeitlich so verändert wird, dass die NOx-Emissionen erhöht und verringert werden,

- und/oder dass zum Generieren niedrigerer NOx-Emissionen der Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt zeitlich nach hinten verlegt wird,

- und/oder dass zum Generieren höherer NOx-Emissionen der Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt zeitlich vorverlegt wird.

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass das Generieren des dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs durch eine alternierende, insbesondere durch sinusförmig alterierende, Verschiebung des Einspritzbzw. Zündzeitpunkts um 1 °KW bis 10 °KW, insbesondere um 1 °KW bis 3 °KW, vorzugsweise um 2 °KW, erfolgt,

- wobei diese Verschiebung insbesondere relativ zu jenem Einspritz- bzw. Zündzeitpunkt erfolgt, der üblicherweise in diesem Betriebspunkt gewählt wäre.

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine Uberdosierung des Betriebsstoffs, insbesondere ein NHs-Schlupf (14), detektiert wird und/oder die Zufuhr des Betriebsstoffs verringert wird,

- wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs nicht vorhanden ist,

- und wenn der vom ersten NOx-Sensor (7) detektierte Emissionsverlauf durch die Umsetzung der NOx-Emissionen des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs in dem SCR-System geglättet ist.

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine Überdosierung des Betriebsstoffs detektiert wird und/oder die Zufuhr des Betriebsstoffs verringert wird,

- wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das detektierte Muster eine Amplitude von 1 ppm bis 50 ppm, insbesondere eine Amplitude kleiner als 25 ppm, aufweist, und das detektierte Muster eine Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz, insbesondere von 0,5 Hz bis 5 Hz, vorzugsweise eine Frequenz von 1 Hz, aufweist.

Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine Unterdosierung des Betriebsstoffs detektiert wird und/oder die Zufuhr des Betriebsstoffs erhöht wird,

- wenn die Überprüfung ergibt, dass im aufgenommenen ersten Messsignal (11) des ersten NOx-Sensors (7) das Muster des generierten dynamisch schwankenden NOx-Emissionsverlaufs vorhanden ist,

- wobei die mit den NOx Sensoren (7, 8) ermittelte NOx-Konvertierungseffizienz (12) des SCR-Katalysators (5) unter einem gewissen Schwellenwert liegt,

- und/oder wobei der Mittelwert der vom ersten NOx-Sensor (7) aufgenommenen NOxEmissionen über einem vorbestimmten Schwellenwert, insbesondere über 30 ppm, liegt.

14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung und/oder Verringerung der dosierten Betriebsstoffmenge durch Regelung oder Steuerung der Dosierungsvorrichtung (15) erfolgt.

15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Statusinformation zur Funktion der Abgasnachbehandlungsanlage (2) mittels einer MILLampe „Malfunction Indicator Light - Motorkontrollleuchte“ eines Fahrzeuges ausgegeben wird, wodurch der Fahrer über den Status der Funktionstüchtigkeit der Abgasnachbehandlungsanlage (2) informiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen