DE102004031624A1 - Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendeten Katalysators und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine (10) verwendeten Katalysators (14) und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, die eine Steuerung oder Regelung des Reagenzmittel-Füllstands im Katalysator (14) auf einen vorgegebenen Speichersollwert (NH3SpSW) vorsehen. Die gezielte Vorgabe des Speichersollwerts (NH3SpSW) stellt einerseits sicher, dass in instationären Zuständen der Brennkraftmaschine (10) eine ausreichende Menge an Reagenzmittel zur möglichst vollständigen Beseitigung wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente zur Verfügung steht und dass andererseits ein Reagenzmittelschlupf (NH3dmA) vermieden wird.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendeten Katalysators und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • In der DE 101 39 142 A1 ist ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem zur Verringerung der NOx-Emissionen ein SCR-Katalysator (Selective-Catalytic-Reduction) eingesetzt ist, der die im Abgas enthaltenen Stickoxide mit dem Reagenzmittel Ammoniak zu Stickstoff reduziert. Das Ammoniak wird in einem stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator angeordneten Hydrolyse-Katalysator aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung gewonnen. Der Hydrolyse-Katalysator setzt den in der Harnstoff-Wasser-Lösung enthaltenen Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid um.
  • In der DE 197 39 848 A1 ist eine Vorgehensweise beschrieben, mit welcher die NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine aus bekannten Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine wenigstens näherungsweise berechnet werden können. Ausgangspunkt ist ein Kennlinienfeld, das von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgespannt wird. Zusätzlich können Korrekturen beispielsweise in Abhängigkeit von der Luftzahl Lambda vorgesehen sein.
  • Aus der EP 1 024 254 A2 ist ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, bei dem zur Verringerung der NOx-Emissionen ebenfalls ein SCR- Katalysator eingesetzt ist. Als Reagenzmittel ist wieder Ammoniak vorgesehen, das im Abgaskanal aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung gewonnen wird. Die Reagenzmittelrate wird anhand der Kraftstoff-Einspritzmenge und der Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie wenigstens anhand einer Kenngröße des Abgases, beispielsweise der Abgastemperatur, festgelegt.
  • In der EP 697 062 B1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur gesteuerten Einbringung eines Reagenzmittels in ein stickoxidhaltiges Abgas beschrieben. Vorgesehen ist ebenfalls ein SCR-Katalysator, der als Reagenzmittel Ammoniak benötigt, das aus einem stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgaskanal eingebrachten Reagenzmittel gewonnen wird. Erfasst werden wenigstens ein betriebsrelevanter Parameter des Abgases, mindestens ein betriebsrelevanter Parameter eines Katalysators und gegebenenfalls ein betriebsrelevanter Parameter einer Brennkraftmaschine zur Bestimmung der NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine. Entsprechend der ermittelten NOx-Rohemissionen wird ein Zwischenwert für eine vorzugebende Reagenzmittelrate bestimmt, der um eine vom Katalysator desorbierte Reagenzmittelrate verringert wird oder um eine vom Katalysator adsorbierte Reagenzmittelrate erhöht wird.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendeten Katalysators und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine Über- und/oder Unterdosierung des Reagenzmittels vermeiden.
  • Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise sieht eine Steuerung oder eine Regelung; des in einem Katalysator gespeicherten Reagenzmittels auf einen vorgegebenen Speichersollwert vor. Die gezielte Vorgabe des Speichersollwerts weist den Vorteil auf, dass in instationären Zuständen der Brennkraftmaschine einerseits eine ausreichende Menge an Reagenzmittel zur möglichst vollständigen Beseitigung wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente zur Verfügung steht und andererseits ein Reagenzmittelschlupf vermieden wird. Gleichbedeutend mit der Regelung oder zumindest Steuerung auf den vorgegebenen Speichersollwert ist die Regelung oder zumindest Steuerung des Sättigungsgrads des Katalysators mit dem Reagenzmittel. Der Sättigungsgrad entspricht dem Verhältnis aus aktueller adsorbierter Reagenzmittelmenge zum maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand des Katalysators.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Speichersollwert von einem Maß für die Temperatur des Katalysators abhängt. Diese Ausgestaltung berücksichtigt die Temperaturabhängigkeit der Speicherkapazität des Katalysators. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der temperaturabhängige Speichersollwert unterhalb eines Betriebstemperaturbereichs des Katalysators zu niedrigeren Temperaturen hin abgesenkt wird. Diese Weiterbildung berücksichtigt die Tatsache, dass die katalytische Aktivität im Katalysator zu niedrigeren Temperaturen hin abfällt. Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der temperaturabhängige Speichersollwert nach einem innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Katalysators liegenden Maximum zu höheren Temperaturen hin abgesenkt wird. Diese Weiterbildung stellt sicher, dass das Maximum für den Reagenzmittel-Füllstand innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Katalysators liegt und dass die abnehmende Reagenzmittel-Speicherkapazität des Katalysators zu höheren Temperaturen hin berücksichtigt wird.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein den Reagenzmittel-Füllstand des Katalysators widerspiegelnder Speicheristwert wenigstens auf der Grundlage des in den Katalysator einströmenden NOx-Massenstroms ermittelt wird. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass ein den Füllstand des Reagenzmittels widerspiegelnder Speicheristwert wenigstens auf der Grundlage eines den Katalysator verlassenden NOx-Massenstroms ermittelt wird. Die Berücksichtigung des einströmenden und/oder des den Katalysator verlassenden NOx-Massenstroms ermöglicht eine vergleichsweise einfache Ermittlung des Reagenzmittel-Füllstands des Katalysators, da die NOx-Massenströme anhand von bekannten Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine und/oder des Abgases und/oder des Katalysators berechnet werden können.
  • Eine Weiterbildung sieht eine Berechnung eines den Reagenzmittel-Füllstand widerspiegelnden Speicheristwerts vor. Die Berechnung erfolgt anhand des in den Katalysator einströmenden Reagenzmittel-Massenstroms, vermindert um die Differenz zwischen dem in den Katalysator einströmenden und dem den Katalysator verlassenden NOx-Massenstrom, weiterhin vermindert um den Reagenzmittelschlupf.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft einen Datenträger, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren als Software gespeichert ist. Weiterhin betrifft die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung einer Brennkraftmaschine, in der das erfindungsgemäße Verfahren hinterlegt ist. Die Software kann unmittelbar oder über eine Datenfernübertragung (Internet) auf den Datenträger gebracht werden.
    •
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Zeichnung
  • 1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft, 2 zeigt eine Struktur eines Regelkreises, 3 zeigt einen Reagenzmittel-Füllstand in Abhängigkeit von der Temperatur und 4 zeigt ein Modell eines Katalysators.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10 in deren Ansaugbereich ein Luftsensor 11 und in deren Abgasbereich ein erster NOx-Sensor 12, eine Reagenzmittel-Einbringungsvorrichtung 13, ein Katalysator 14 sowie ein zweiter NOx-Sensor 15 angeordnet sind. Der Brennkraftmaschine 10 ist eine Kraftstoff-Zumessvorrichtung 20 und dem Katalysator 14 ein Temperatursensor 21 zugeordnet.
  • Der Luftsensor stellt einer Steuerung 30 ein Luftsignal dmL zur Verfügung. Die Brennkraftmaschine 10 gibt eine Drehzahl N an die Steuerung 30 ab. Der erste NOx-Sensor 12 stellt der Steuerung 30 ein erstes NOx-Signal NOxvK und der zweite NOx-Sensor 15 ein zweites NOx-Signal NOxhK zur Verfügung. Der Temperatursensor 21 stellt ein Temperatursignal Tp bereit. Der Steuerung 30 wird weiterhin ein von einem nicht näher gezeigten Fahrpedal eines ebenfalls nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs abgeleiteter Drehmoment-Sollwert MFa zugeleitet.
  • Die Steuerung 30 gibt ein Kraftstoffsignal mE an die Kraftstoff-Zumessvorrichtung 20 ab. Die Steuerung 30 steuert ein Reagenzmittel-Dosierventil 31 mit einem Dosiersignal qRea an.
  • 2 zeigt eine Sollwertvorgabe 40, die einen Speichersollwert NH3SpSW an einen ersten Summierer 41 abgibt, der die Differenz zwischen dem Speichersollwert NH3SpSW und einem Speicheristwert NH3Sp bildet. Die vom ersten Summierer 41 bereitgestellte Regeldifferenz 42 wird in einem Regler 43 zu einer Stellgröße 44 verarbeitet, die einem zweiten Summierer 45 zugeführt wird. Der zweite Summierer 45 addiert die Stellgröße 44 zu einer Vorsteuergröße 46 und stellt das Dosiersignal qRea bereit, mit dem das Reagenzmittel-Dosierventil 31 beaufschlagt wird.
  • Das Dosierventil 31 gibt einen in den Katalysator 14 einströmenden Reagenzmittelstrom NH3dmE frei, der eine Eingangsgröße eines Katalysatormodells 47 ist, welches den Speicheristwert NH3Sp bereitstellt.
  • Das Temperatursignal Tp wird der Sollwertvorgabe 40, dem Regler 43 und dem Katalysatormodell 47 zur Verfügung gestellt.
  • 3 zeigt einen maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand 50 sowie den Speichersollwert NH3SpSW in Abhängigkeit von der Temperatur.
  • 4 zeigt das Katalysatormodell 47, dem der einströmende Reagenzmittelstrom NH3dmE, ein in den Katalysator 14 einströmender, auf das Reagenzmittel bezogener NOx-Massenstrom NOxdmE, ein den Katalysator 14 verlassender, auf das Reagenzmittel bezogener NOx-Massenstrom NOxdmA sowie ein Reagenzmittelschlupf NH3msAus zugeführt wird. Das Katalysatormodell 47 stellt den Speicheristwert NH3Sp bereit. Weiterhin kann dem Katalysatormodell 47 das Temperatursignal Tp und/oder der abgeschätzte Wirkungsgrad des Katalysators 14 zugeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet folgendermaßen:
    Die in 1 gezeigte Steuerung 30 legt in Abhängigkeit zumindest vom Drehmoment-Sollwert MFa und/oder in Abhängigkeit von der Drehzahl N und/oder in Abhängigkeit vom Luftsignal dmL das Kraftstoffsignal mE fest, welches die der Brennkraftmaschine 10 von der Kraftstoff-Zumessvorrichtung 20 zugemessene Kraftstoffmenge bestimmt. Der im Abgasbereich der Brennkraftmaschine 10 angeordnete wenigstens eine Katalysator 14 ist zur Beseitigung wenigstens einer Abgaskomponente der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Katalysator als SCR-Katalysator ausgebildet, der die von der Brennkraftmaschine 10 emittierten NOx-Rohemissionen möglichst vollständig beseitigen soll. Der SCR-Katalysator 14 benötigt gemäß derzeit erhältlichen Ausführungsformen ein Reagenzmittel, das stromaufwärts des Katalysators 14 als solches oder in Form einer Vorstufe in den Abgasstrom eingebracht werden kann. Hierzu ist die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 13 vorgesehen, die gegebenenfalls identisch sein kann mit dem Dosierventil 31. Als Vorstufe für das Reagenzmittel ist beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen, die stromaufwärts des Katalysators 14 oder im Katalysator 14 durch Thermolyse und Hydrolyse in Ammoniak umgesetzt wird. Als Reagenzmittel kann alternativ unmittelbar Ammoniak vorgesehen sein. Das Ammoniak kann auch aus Ammoniumcarbamat gewonnen werden.
  • Das Reagenzmittel Ammoniak reagiert im SCR-Katalysator 14 mit Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser. Das Dosiersignal qRea kann beispielsweise zumindest in Abhängigkeit vom Lastzustand der Brennkraftmaschine 10 und/oder in Abhängigkeit von der Drehzahl N festgelegt werden. Ein Maß für den Lastzustand der Brennkraftmaschine 10 ist beispielsweise der Drehmoment-Sollwert MFa oder das Kraftstoffsignal mE. Eine zu geringe Dosierung des Reagenzmittels hätte zur Folge, dass die NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine nur unvollständig beseitigt werden. Eine Überdosierung ist zu vermeiden, da ein Reagenzmittel-Durchbruch hinter dem Katalysator 14 auftritt.
  • Der Katalysator 14 weist eine Speicherkapazität gegenüber dem Reagenzmittel auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Reagenzmittel-Füllstand des Katalysators 14 auf den vorgegebenen Speichersollwert NH3SpSW zu regeln oder zumindest zu steuern. Im Ausführungsbeispiel wird von einer Regelung ausgegangen, deren Struktur in 2 gezeigt ist. Gleichbedeutend mit der Regelung oder zumindest Steuerung auf den vorgegebenen Speichersollwert NH3SpSW ist die Regelung oder zumindest Steuerung des Sättigungsgrads des Katalysators 14 mit dem Reagenzmittel. Der Sättigungsgrad entspricht dem Verhältnis aus aktueller adsorbierter Reagenzmittelmenge – dem Speicheristwert NH3Sp – zum maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand 50 des Katalysators 14.
  • Der von der Sollwertvorgabe 40 festgelegte Speichersollwert NH3SpSW wird im ersten Summierer 41 mit dem Speicheristwert NH3Sp verglichen, den das Katalysatormodell 47 bereitstellt. Der erste Summierer 41 bildet die Differenz, die als Regeldifferenz 42 dem Regler 43 zugeleitet wird, der daraus die Stellgröße 44 ermittelt. Die Regeldifferenz 42 wird dem Regler 43 weiterhin zum Beeinflussen der Reglerkenngrößen zugeführt. Sofern es sich bei dem Regler 43 um einen PI-Regler handelt, kann die Regeldifferenz 42 den P-Anteil und/oder den I-Anteil beeinflussen. Beispielsweise kann eine vollständige Abschaltung des P-Anteils vorgesehen sein, wenn die Regeldifferenz 42 einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Stellgröße 44 bei einer negativen Regelabweichung stets einen vorgegebenen Betrag aufweist, der einem Mindest-Dosiersignal qRea entspricht. Mit dieser Maßnahme wird berücksichtigt, dass das Reagenzmittel-Dosierventil 31 nicht beliebig kleine Reagenzmittelmengen dosieren kann.
  • Die Stellgröße 44 wird im zweiten Summierer 45 zu der gegebenenfalls vorhandenen Vorsteuergröße 46 addiert. Die Vorsteuergröße 46, die gegebenenfalls gebildet wird, kann beispielsweise eine Grundmenge des zu dosierenden Reagenzmittels in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine 10 vorgeben. Die Stellgröße 44, die gegebenenfalls mit der vorhandenen Vorsteuergröße 46 verknüpft wird, legt das Dosiersignal qRea fest, das dem Reagenzmittel-Dosierventil 31 zugeleitet wird. Das Dosiersignal qRea gibt einen Öffnungsquerschnitt des Reagenzmittel-Dosierventils 31 frei, der einem vorgegebenen Reagenzmittel-Durchfluss entspricht, der weiterhin vom Reagenzmitteldruck abhängt.
  • Das Reagenzmittel gelangt über die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 13 in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine 10 stromaufwärts des Katalysators 14. Gegebenenfalls kann eine Druckluft zugemischt werden. In Abhängigkeit von der Realisierung können das Reagenzmittel-Dosierventil 31 und die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 13 zusammenfallen. Der in den Katalysator 14 einströmende Reagenzmittelstrom NH3dmE wird als eine Eingangsgröße des Katalysatormodells 47 berücksichtigt.
  • Die Sollwertvorgabe 40 legt den Speichersollwert NH3SpSW vorzugsweise in Abhängigkeit zumindest von einem Maß für die Temperatur des Katalysators 14 fest. Diese Ausgestaltung berücksichtigt einerseits das temperaturabhängige Speichervermögen des Katalysators 14 gegenüber dem Reagenzmittel und andererseits die temperaturabhängige katalytische Aktivität.
  • 3 zeigt den maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand 50 im Katalysator 14. Der maximal mögliche Reagenzmittel-Füllstand 50 nimmt mit steigender Temperatur ab. Die Sollwertvorgabe 40 legt den Speichersollwert NH3SpSW derart fest, dass bei einer plötzlichen, starken Temperaturerhöhung die desorbierte NH3-Menge den SCR-Katalysator 14 mit den angebotenen NOx-Mengen abreagieren kann, ohne einen Reagenzmittelschlupf NH3dmA zu erzeugen. Beispielsweise soll die vorgegebene Differenz zwischen dem maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand 50 und dem Speichersollwert NH3SpSW 20% nicht unterschreiten.
  • Der Festlegung des Speichersollwerts NH3SpSW entspricht eine Festlegung des Sättigungsgrads, welcher dem Verhältnis aus aktuell adsorbierter Reagenzmittelmenge zum maximal möglichen Reagenzmittel-Füllstand 50 entspricht.
  • Weiterhin spielt die Berücksichtigung des Maßes für die Temperatur des Katalysators 14 eine wesentliche Rolle. Das Maß für die Temperatur Temp des Katalysators 14 stellt der Temperatursensor 21 bereit. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Temperatursensor 21 unmittelbar dem Katalysator 14 zugeordnet. In einer praktischen Realisierung kann der Temperatursensor 21 stromaufwärts vor dem Katalysator 14, insbesondere stromabwärts des Katalysators 14 sowie an einer geeigneten Stellen innerhalb des Katalysators 14 angeordnet sein. In einer anderen Ausgestaltung können wenigstens zwei Temperatursensoren an unterschiedlichen Stellen vorgesehen sein. Eine andere Möglichkeit sieht die Berechnung wenigstens eines Maßes für die Temperatur Temp des Katalysators 14 anhand von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine 10 und/oder Kenngrößen des Abgases und/oder des Katalysators 14 selbst vor.
  • Die Sollwertvorgabe 40 berücksichtigt das Absinken der katalytischen Aktivität im Katalysator 14 durch eine Zurücknahme des Speichersollwerts NH3SpSW hin zu kleineren Temperaturen. Es entsteht ein Maximum des Speichersollwerts NH3SpSW, das im Wesentlichen am unteren Rand des Betriebstemperaturbereichs des Katalysators 14 liegt.
  • Das Maß für die Temperatur Tp des Katalysators 14 wird weiterhin dem Regler 43 zur Beeinflussung des P-und/oder I-Anteils zugeführt. Mit dieser Ausgestaltung wird berücksichtigt, dass der Regler 43 zumindest teilweise oder vollständig abgeschaltet werden kann, falls eine vorgegebene untere Temperaturgrenze unterschritten wird.
  • Der Speicheristwert NH3Sp wird vom Katalysatormodell 47 zumindest anhand des in den Katalysator 14 einströmenden Reagenzmittelstroms NH3dmE ermittelt. Vorzugsweise wird weiterhin der in den Katalysator 14 einströmende NOx-Massenstrom NOxdmE, entsprechend den NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine 10, berücksichtigt. Zur Vereinfachung der Berechnungen kann der in den Katalysator 14 einströmende NOx-Massenstrom NOxdmE auf das Reagenzmittel NH3 bezogen werden. Vorzugsweise wird weiterhin der den Katalysator 14 verlassende NOx-Massenstrom NOxdmA berücksichtigt, der ebenfalls zweckmäßigerweise auf das Reagenzmittel NH3 bezogen wird. Das Katalysatormodell 47 bildet die Differenz zwischen dem einströmenden NOx-Massenstrom NOxdmE und dem den Katalysator 14 verlassenden NOx-Massenstrom NOxdmA.
  • Gegebenenfalls berücksichtigt das Katalysatormodell 47 weiterhin den Reagenzmittelschlupf NH3dmA, der zur Vereinfachung der Berechnung des dem Speicheristwert NH3Sp entsprechenden Reagenzmittel-Füllstands aber vernachlässigt werden kann. Weiterhin kann gegebenenfalls das Temperatursignal Tp und/oder der berechnete Wirkungsgrad des Katalysators 14 berücksichtigt werden.
  • Eine Änderung des Speicheristwerts NH3Sp, entsprechend einer Änderung des Reagenzmittel-Füllstands, kann folgendermaßen berechnet werden:
    dNH3Sp = NH3dmE – (NOxdmE(NH3-bezogen) – NOxdmA(NH3-bezogen)) – NH3dmA
  • Der dem Speicheristwert NH3Sp entsprechende Reagenzmittel-Füllstand ergibt sich durch Ermittlung des Zeitintegrals.
  • Der den Katalysator 14 verlassende, vorzugsweise NH3-bezogene NOx-Massenstrom NOxdmA kann alternativ anhand des Katalysator-Wirkungsgrads ermittelt werden. Hierbei können das Maß für die Temperatur Tp des Katalysators 14 und/oder der Speicheristwert NH3Sp und/oder die Abgasgeschwindigkeit und/oder das Feed-Verhältnis Alpha berücksichtigt werden, welches durch den einströmenden Reagenzmittelstrom NH3dmE bezogen auf den einströmenden NOx-Massenstrom NOxdmE gegeben ist.
  • Der in den Katalysator 14 einströmende, vorzugsweise NH3-bezogene NOx-Massenstrom NOxdmE und/oder der den Katalysator 14 verlassende, vorzugsweise ebenfalls NH3-bezogene NOx-Massenstrom NOxdmA kann anhand von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine 10 und/oder Kenngrößen des Abgases berechnet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zum Erfassen des in den Katalysator 14 einströmenden NOx-Massenstroms NOxdmE der erste NOx-Sensor 12 vorgesehen, der das erste NOx-Signal NOxvK bereitstellt. Der erste NOx-Sensor 12 erfasst die NOx-Konzentration im Abgas, die mit dem Abgasmassenstrom verrechnet werden muss, um den NOx-Massenstrom zu erhalten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zum Erfassen des den Katalysator 14 verlassenden, vorzugsweise NH3-bezogenen NOx-Massenstroms NOxdmA der zweite NOx-Sensor 15 vorgesehen, der das zweite NOx-Signal NOxhK bereitstellt. Der zweite NOx-Sensor 15 erfasst die NOx-Konzentration im Abgas, die wieder mit dem Abgasmassenstrom verrechnet werden muss, um den NOx-Massenstrom zu erhalten.
  • Eine alternative Ausgestaltung der Ermittlung des Speicheristwerts NH3Sp sieht die Verwendung eines Lünberg-Beobachters vor, der den Speicheristwert NH3Sp aus Zustandsgrößen des Katalysatormodells 47 ermittelt. Hierbei wird der zu beobachtende Katalysator 14 modelliert und mit den gleichen Eingangsgrößen wie das reale System beaufschlagt. Abweichungen zwischen den realen und den modellierten Ausgangsgrößen werden über eine Rückkopplungsstruktur als Korrektur in das modellierte System zurückgeführt. Die Eingangsgrößen für das Katalysatormodell 47 können beispielsweise der in den Katalysator 14 einströmende Reagenzmittelstrom NH3dmE, der in den Katalysator 14 einströmende NOx-Massenstrom NOxdmE sowie die Luftzahl Lambda im Abgas sein. Als Ausgangsgrößen sind beispielsweise die Temperatur Tp des Katalysators 14, der den Katalysator 14 verlassende NOx-Massenstrom NOxdmA sowie der Reagenzmittelschlupf NH3dmA vorgesehen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine (10) verwendeten Katalysators (14), bei dem stromaufwärts des Katalysators (14) ein im Katalysator (14) benötigtes Reagenzmittel in einen Abgaskanal eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reagenzmittel-Füllstand des Katalysators (14) auf einen vorgegebenen Speichersollwert (NH3SpSW) gesteuert oder geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speichersollwert (NH3SpSW) von einem Maß (Tp) für die Temperatur des Katalysators (14) abhängt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Speichersollwert (NH3SpSW) unterhalb eines Betriebstemperaturbereichs des Katalysators (14) zu niedrigeren Temperaturen hin abgesenkt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Speichersollwert (NH3SpSW) nach einem innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Katalysators liegenden Maximum zu höheren Temperaturen hin abgesenkt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Reagenzmittel-Füllstand des Katalysators (14) widerspiegelnder Speicheristwert (NH3Sp) wenigstens auf der Grundlage des in den Katalysator (14) einströmenden, vorzugsweise auf das Reagenzmittel bezogenen NOx-Massenstroms (NOxdmE) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Reagenzmittel-Füllstand widerspiegelnder Speicheristwert (NH3Sp) wenigstens auf der Grundlage eines den Katalysator (14) verlassenden, vorzugsweise auf das Reagenzmittel bezogenen NOx-Massenstroms (NOxdmA) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Reagenzmittel-Füllstand widerspiegelnder Speicheristwert (NH3Sp) wenigstens auf der Grundlage des einströmenden Reagenzmittelstroms (NOxdmE) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Reagenzmittel-Füllstand widerspiegelnder Speicheristwert (NH3Sp) berechnet wird aus einem Zeitintegral des in den Katalysator (14) einströmenden Reagenzmittelstroms (NH3dmE) vermindert um die Differenz zwischen dem in den Katalysator (14) einströmenden und den Katalysator ( 14) verlassenden, vorzugsweise auf das Reagenzmittel bezogenen NOx-Massenstroms (NOxdmE, NOxdmA), weiterhin vorzugsweise vermindert um einen Reagenzmittelschlupf (NH3dmA).
  9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Katalysator (14) einströmende, vorzugsweise auf das Reagenzmittel bezogene NOx-Massenstrom (NOxdmE) wenigstens anhand von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine (10) ermittelt wird, die wenigstens den Lastzustand (MFa, mE) der Brennkraftmaschine (10) und/oder die Drehzahl (N) und/oder ein von einem im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine (10) angeordnete Luftsensor (11) bereitgestelltes Luftsignal (dmL) enthalten.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass der den Katalysator (14) verlassende, vorzugsweise auf das Reagenzmittel bezogene NOx-Massenstrom (NOxdmA) anhand des Katalysator-Wirkungsgrads ermittelt wird und dass zur Ermittlung des Katalysator-Wirkungsgrads wenigstens ein Maß (Temp) für die Temperatur des Katalysators (14) und/oder ein den Reagenzmittel-Füllstand des Katalysators (14) widerspiegelnder Speicheristwert (NH3Sp) und/oder die Abgasgeschwindigkeit und/oder ein Feed-Verhältnis berücksichtigt wird, welches das Verhältnis zwischen dem einströmenden Reagenzmittelstrom (NH3dmE) und dem vorzugsweise auf das Reagenzmittel bezogenen einströmenden NOx-Massenstrom (NOxdmE) angibt.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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