DE102005041660A1 - Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Das unter einem Reagenzmitteldruck (p_Rea) stehende Reagenzmittel wird von einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung (14) in Abhängigkeit von einem Reagenzmittelsignals (S_Rea) dosiert. Ermittelt wird die Druckdifferenz (dp) zwischen dem Reagenzmitteldruck (p_Rea) und dem Abgasdruck (p_abg). Das Reagenzmittelsignals (S_Rea) wird anschließend in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (dp) beeinflusst. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann die Druckdifferenz (dp) berücksichtigt und zur Korrektur des Reagenzmittelsignals (S_Rea) herangezogen werden, sodass eine Unter- oder Überdosierung des Reagenzmittels vermieden werden kann.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • In der DE 199 03 439 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich ein SCR-Katalysator (Selective-Catalytic-Reduction) angeordnet ist, der die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxide mit einem Reagenzmittel zu Stickstoff reduziert. Die Dosierung des Reagenzmittels erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der Drehzahl und der eingespritzten Kraftstoffmenge. Weiterhin erfolgt die Dosierung vorzugsweise in Abhängigkeit von Abgas-Kenngrößen, wie beispielsweise der Abgastemperatur oder der Betriebstemperatur des SCR-Katalysators.
  • Als Reagenzmittel ist beispielsweise das Reduktionsmittel Ammoniak vorgesehen, das aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung gewonnen werden kann. Die Dosierung des Reagenzmittels oder von Ausgangsstoffen des Reagenzmittels muss sorgfältig festgelegt werden. Eine zu geringe Dosierung hat zur Folge, dass Stickoxide im SCR-Katalysator nicht mehr vollständig reduziert werden können. Eine zu hohe Dosierung führt zu einem Reagenzmittelschlupf, der einerseits zu ei nem unnötig hohen Reagenzmittelverbrauch und andererseits, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Reagenzmittels, zu einer unangenehmen Geruchsbelästigung führen kann.
  • In der DE 101 39 142 A1 ist ein Abgasbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem zur Verringerung der NOx-Emissionen ebenfalls ein SCR-Katalysator eingesetzt ist. Das Ammoniak wird in einem stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator angeordneten Hydrolyse-Katalysator aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung gewonnen, der den in der Harnstoff-Wasser-Lösung enthaltenen Harnstoff mit Wasser zu Ammoniak und Kohlendioxid umsetzt. Zum Sicherstellen einer exakten Dosierung ist vorgesehen, die Konzentration der Harnstoff-Wasser-Lösung zu ermitteln. Die Harnstoff-Wasser-Lösung wird mit einer Pumpe auf einen vorgegebenen Druck gebracht. Ein Dosierventil legt einen vorgegebenen Durchfluss fest.
  • Die Festlegung des Soll-Durchflusses bzw. der Dosiermenge kann gemäß der EP 1 024 254 A2 ausgehend von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Kraftstoff-Einspritzmenge und/oder der Drehzahl und gegebenenfalls wenigstens einer Kenngröße des Abgases, beispielsweise der Abgastemperatur, erfolgen.
  • In der DE 10 2004 031 624 A1 (nicht vorveröffentlicht) ist ein Verfahren zum Betreiben eines zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendeten SCR-Katalysators beschrieben, bei dem eine Steuerung oder Regelung des Reagenzmittel-Füllstands im SCR-Katalysator auf einen vorgegebenen Speichersollwert vorgesehen ist. Die gezielte Vorgabe des Speichersollwerts stellt einerseits sicher, dass in instationären Zuständen der Brennkraftmaschine eine ausreichende Reagenzmittelmenge zur möglichst vollständigen Beseitigung der NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht und dass andererseits ein Reagenzmittelschlupf minimiert oder ganz vermieden wird.
  • Der Reagenzmittel-Füllstand des SCR-Katalysators wird anhand eines Katalysatormodells ermittelt, das den in den SCR-Katalysator einströmenden NOx-Massenstrom, den den SCR-Katalysator verlassenden NOx-Massenstrom, die Katalysatortemperatur sowie gegebenenfalls den Reagenzmittelschlupf berücksichtigt. Der maximal mögliche Reagenzmittel-Füllstand des SCR-Katalysators hängt insbesondere von der Betriebstemperatur des SCR-Katalysators ab, welcher bei geringen Betriebstemperaturen am höchsten ist und mit zunehmender Betriebstemperatur zu kleineren Werten abfällt. Der Wirkungsgrad des SCR-Katalysators hängt von der ka talytischen Aktivität ab, die bei geringen Betriebstemperaturen gering ist, mit steigender Betriebstemperatur ein Maximum durchläuft und mit weiter zunehmender Betriebstemperatur wieder absinkt.
  • In der DE 100 65 125 A1 ist gemäß einem Teilaspekt die Berechnung eines Maßes für die Abgastemperatur auf der Grundlage der Drehzahl der Brennkraftmaschine und eines in einem Luft-Ansaugbereich der Brennkraftmaschine erfassten Luftsignals beschrieben.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine möglichst exakte Dosierung eines Reagenzmittels ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine, bei welchem das unter einem Reagenzmitteldruck stehende Reagenzmittel von einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung dosiert wird, wobei die Dosierung des Reagenzmittels in Abhängigkeit von einem Reagenzmittelsignal vorgebbar ist, sieht vor, dass die Druckdifferenz zwischen dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck ermittelt wird und dass das Reagenzmittelsignal in Abhängigkeit von der Druckdifferenz beeinflusst wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht die Einbeziehung der während der Dosierung vorliegenden Druckverhältnisse im Abgasbereich, die durch die Beeinflussung des Reagenzmittelsignals in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck berücksichtigt werden können.
  • Die Beeinflussung des Reagenzmittelsignals entspricht einem Eingriff oder einer Korrektur einer Kennlinie der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung, welche den Zusammenhang zwischen dem Reagenzmittelsignal und der Dosiermenge des Reagenzmittels herstellt.
  • Damit kann die Dosiermenge mit der ermittelten Druckdifferenz variiert werden. Der Eingriff in die Dosierung über das Reagenzmittelsignal ermöglicht eine schnellere Reaktion auf eine gegebenenfalls auftretende Änderung der Druckdifferenz gegenüber beispielsweise einem Eingriff in die Festlegung des Reagenzmitteldrucks.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht eine exakte Dosierung des Reagenzmittels, sodass eine unwirtschaftliche Überdosierung und eine Unterdosierung, verbunden mit einer mangelhaften Reinigung des Abgases, vermieden werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Eine Ausgestaltung sieht die Beeinflussung des Reagenzmittelsignals in Abhängigkeit von der Druckdifferenz derart vor, dass die dosierte Reagenzmittelmenge wenigstens näherungsweise unabhängig von der Druckdifferenz wird. Diese Maßnahme stellt sicher, dass die tatsächlich dosierte Reagenzmittelmenge mit der vorgegebenen Reagenzmittelmenge übereinstimmt. Fehldosierungen können vermieden werden. Neben einem minimalen Reagenzmittelverbrauch wird ein optimales Reinigungsergebnis erzielt.
  • Eine Ausgestaltung sieht eine Messung des Reagenzmitteldrucks vor. Anstelle einer Messung kann der Abgasdruck auch in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine berechnet werden. Der Abgasdruck kann weiterhin in Abhängigkeit von einem Gegendruck berechnet werden, der stromaufwärts vor einer stromabwärts nach dem Reagenzmittel-Einbringbereich angeordneten Abgasbehandlungsvorrichtung auftritt. Vorzugsweise wird der an der Abgasbehandlungsvorrichtung auftretende Differenzdruck erfasst. Eine andere Ausgestaltung sieht einen Differenzdrucksensor vor, der die Druckdifferenz zwischen dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck erfasst.
  • Eine andere Maßnahme sieht vor, dass das Reagenzmittelsignal in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße des Abgases beeinflusst wird. Damit kann die zu dosierende Reagenzmittelmenge in Abhängigkeit von zur Verfügung stehenden Größen festgelegt werden. Als Betriebsgröße der Brennkraftmaschine können beispielsweise die Drehzahl, ein im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine auftretender Luftstrom und/oder die Last der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Als Kenngröße des Abgases ist insbesondere die Abgastemperatur geeignet, die sowohl die katalytische Wirkung eines im Abgasbereich der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators, dem das Reagenzmittel zur Konvertierung einer unerwünschten Abgaskomponente zur Verfügung gestellt wird, als auch gegebenenfalls das Reagenzmittel-Speichervermögen beeinflusst.
  • Das Reagenzmittelsignal kann aus einem Reagenzmittel-Grundsignal bereitgestellt werden, das mit einem aus der Druckdifferenz gewonnenen Korrektursignal korrigiert wird.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Reagenzmittelsignal ein Schaltsignal ist, mit welchem die Reagenzmittel-Dosiervorrichtung getaktet angesteuert wird, wobei die Impulsdauer und/oder die Impulswiederhol-Periodendauer des Schaltsignals variiert werden. Das Schaltsignal legt beispielsweise einen mittleren Öffnungsquerschnitt eines Ventils fest. Das Schaltsignal kann gegenüber einem Analogsignal mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln und insbesondere mit einer geringeren Verlustleistung bereitgestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich einer Brennkraftmaschine sieht ein zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtetes Steuergerät vor. Insbesondere kann das Steuergerät einen Impulsbreiten-Modulator enthalten, der das als Schaltsignal ausgestaltete Reagenzmittelsignal bereitstellt.
  • Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass stromabwärts nach dem Reagenzmittel-Einbringbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist.
  • Die Abgasbehandlungsvorrichtung enthält vorzugsweise wenigstens einen Katalysator, beispielsweise einen SCR-Katalysator, der das Reagenzmittel zur Konvertierung wenigstens einer unerwünschten Abgaskomponente benötigt.
  • Die Abgasbehandlungsvorrichtung enthält alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Partikelfilter. Das Reagenzmittel kann in diesem Fall vorgesehen sein, um eine erforderliche Temperaturerhöhung bereitstellen zu können, die zum Einleiten eines Regenerationsvor gangs des Partikelfilters benötigt wird.
  • Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht einen Reagenzmittel-Drucksensor zur Erfassung des Reagenzmitteldrucks und gegebenenfalls einen Abgas-Drucksensor oder einen Abgas-Differenzdrucksensor zur Erfassung des Abgasdrucks vor.
  • Der Abgas-Differenzdrucksensor misst den an der Abgasbehandlungsvorrichtung auftretenden Differenzdruck, der insbesondere einen Einfluss auf den stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung auftretenden Abgasdruck hat, wenn die Abgasbehandlungsvorrichtung ein Partikelfilter enthält.
    •
  • 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, und ein Blockschaltbild eines Steuergeräts.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine Lufterfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 eine Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14, ein Abgas-Temperatursensor 15, ein Abgas-Drucksensor 16 sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung 17 angeordnet sind.
  • Stromabwärts nach der Brennkraftmaschine 10 treten ein Abgasstrom ms_abg sowie NOx-Rohemissionen ms_NOx auf. Im Abgasbereich 13, insbesondere in einem Reagenzmittel-Einbringbereich 18, treten ein Abgasdruck p_abg sowie eine Abgastemperatur te_abg auf.
  • Die Lufterfassung 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 ein Drehzahlsignal n, der Abgas-Temperatursensor 15 ein Abgastemperatur-Messsignal te_abg_mess und der Abgas-Drucksensor 16 ein Abgasdruck-Messsignal p_abg_mess zur Verfügung.
  • Das Steuergerät 20 enthält eine Signal-Ermittlung 29, welcher ein Drehmoment-Sollwert Md_Soll, das Luftsignal ms_L sowie das Drehzahlsignal n zur Verfügung gestellt werden und welche das Kraftstoffsignal m_K, einen berechneten Abgasdruck p_abg_mod und eine berechnete Abgastemperatur te_abg_mod bereitstellt.
  • Das Steuergerät 20 stellt einer der Brennkraftmaschine 10 zugeordneten Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 das Kraftstoffsignal m_K sowie der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 ein Reagenzmittelsignal S_Rea zur Verfügung. Der vor der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 auftretende Druck des Reagenzmittels erfasst ein Reagenzmittel-Drucksensor 22, der einen Reagenzmitteldruck p_Rea dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
  • Das Steuergerät 20 enthält eine NOx-Rohemissions-Ermittlung 30, der das Drehzahlsignal n, das Kraftstoffsignal m_K und das Luftsignal ms_L zur Verfügung gestellt werden und welche die berechneten NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod bereitstellt.
  • Die berechneten NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod werden einem Kennlinienglied 31 zur Verfügung gestellt, welches ein Reagenzmittel-Grundsignal GS_Rea bereitstellt, das einer Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur Verfügung gestellt wird.
  • Die Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 stellt ein korrigiertes Reagenzmittelsignal S_Rea_korr bereit, das einem Impulsbreitenmodulator 33 zur Verfügung gestellt wird, welcher das Reagenzmittelsignal S_Rea bereitstellt.
  • Das Reagenzmittelsignal S_Rea ist ein impulsbreitenmoduliertes Schaltsignal, das den logischen Pegel 0 oder 1 aufweist, wobei eine Impulsdauer tiD und eine Impulswiederhol-Periodendauer tiP variabel festgelegt werden.
  • Eine Differenz-Ermittlung 34 ermittelt eine Druckdifferenz dp zwischen dem Reagenzmitteldruck p_Rea und dem Abgasdruck p_abg und stellt die Druckdifferenz dp einer Korrektur-Ermittlung 35 zur Verfügung, die ein erstes Korrektursignal K1 ermittelt und der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur Verfügung stellt. Die Abgastemperatur te_abg wird einer Abgastemperatur-Korrekturermittlung 36 zur Verfügung gestellt, die ein zweites Korrektursignal K2 ermittelt und ebenfalls der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur Verfügung stellt.
  • Erfindungsgemäß wird folgendermaßen vorgegangen:
    Die im Steuergerät 20 angeordnete Signal-Ermittlung 29 ermittelt das Kraftstoffsignal m_K zumindest aus dem Drehmoment-Sollwert Md_Soll, der beispielsweise von der Fahrpedalstellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals abgeleitet ist, das in einem ebenfalls nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug angeordnet ist, in welchem die Brennkraftmaschine 10 als Antriebsmotor vorgesehen ist. Vorzugsweise wird zusätzlich das Luftsignal ms_L berücksichtigt.
  • Gegebenenfalls kann das Drehzahlsignal n Eingang finden, das beispielsweise ein Maß für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 und/oder ein Maß für einen Drehwinkel einer in der Brennkraftmaschine 10 angeordneten Welle ist.
  • Das von der Signal-Ermittlung 29 bereitgestellte Kraftstoffsignal m_K legt einen Zeitpunkt und eine Kraftstoffmenge des den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 10 zuzuführenden Kraftstoffs fest.
  • Der in der Brennkraftmaschine 10 verbrannte Kraftstoff führt zum Abgasstrom ms_abg, der in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 die unerwünschten mehr oder weniger hohen NOx-Rohemissionen ms_NOx enthalten kann.
  • Zur möglichst weitgehenden Beseitigung der NOx-Rohemissionen ms_NOx ist die Abgasbehandlungsvorrichtung 17 vorgesehen, die beispielsweise wenigstens einen Katalysator und/oder ein Partikelfilter enthält. Vorgesehen sein kann beispielsweise ein SCR-Katalysator oder ein NOx-Speicherkatalysator. Im Folgenden wird insbesondere auf einen SCR-Katalysator Bezug genommen, welcher die Reduktionsreaktion der NOx-Emissionen ms_NOx mit einem Reagenzmittel unterstützt, das entweder in den Abgasbereich 13 mit der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 eindosiert oder gegebenenfalls innermotorisch bereitgestellt wird.
  • Anstelle des Reagenzmittels kann ein Ausgangsstoff vorgesehen sein. Im Fall des Reagenzmittels Ammoniak kann anstelle des Ammoniaks als Ausgangsstoff beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung oder beispielsweise Ammoniumcarbamat vorgesehen sein. Die Dosierung wird mit dem Reagenzmittelsignal S_Rea festgelegt, das im gezeigten Ausführungsbeispiel der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 zur Verfügung gestellt wird.
  • Nach dem Start des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Reagenzmittel-Grundsignal GS_Rea in Abhängigkeit von den berechneten NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod festgelegt. Das Kennlinienglied 31 enthält einen funktionalen Zusammenhang zwischen den berechneten NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod und einem Öffnungsquerschnitt eines in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 enthaltenen Dosierventils. Der Zusammenhang entspricht der Ventilkennlinie.
  • Sofern keine Korrektursignale K1, K2 vorliegen, gibt die Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 das Reagenzmittel-Grundsignal GS_Rea unverändert als korrigiertes Reagenzmittelsignal S_Rea_korr an den Impulsbreitenmodulator 33 weiter, der das Reagenzmittelsignal S_Rea als impulsbreitenmoduliertes Schaltsignal mit der Impulsdauer tiD und der Impulswiederhol-Periodendauer tiP festlegt und der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 zur Verfügung stellt.
  • Das Tastverhältnis des impulsbreitenmodulierten Reagenzmittelsignals S_Rea gibt einen Mittelwert vor, der dem Öffnungsquerschnitt des in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 enthaltenen Ventils entspricht. Anstelle eines Ventils kann in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 ein anderes Bauteil enthalten sein, das zumindest im zeitlichen Mittel eine Reagenzmittel-Dosierung vornimmt, die vom Reagenzmittelsignal S_Rea abhängt.
  • Bei der Ermittlung der NOx-Rohemissionen ms_NOx_mod in der NOx-Rohemissions-Ermittlung 30 werden zumindest das Luftsignal ms_L und ein Maß für die Last der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt. Als Maß für die Last wird im gezeigten Ausführungsbeispiel das Kraftstoffsignal m_K herangezogen. Als Maß für die Last ist auch der Drehmoment-Sollwert Md_Soll geeignet. Zusätzlich berücksichtigt werden kann das Drehzahlsignal n.
  • Die Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 dosiert eine Reagenzmittelmenge in den Abgasbereich 13, die einerseits vom Reagenzmittelsignal S_Rea und andererseits vom Reagenzmitteldruck p_Rea abhängt, welchen der Reagenzmittel-Drucksensor 22 erfasst und dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt. Der Reagenzmitteldruck p_Rea liegt beispielsweise bei 4 bar.
  • Der im Abgasbereich 13 auftretende Abgasdruck p_abg hängt von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 10 ab. Im Leerlauf der Brennkraftmaschine 10 kann ein Abgasdruck p_abg erwartet werden, der beispielsweise zwischen 10 und 50 mbar liegt. Bei hoher Last der Brennkraftmaschine 10 kann der Abgasdruck p_abg bei einer Saug-Brennkraftmaschine 10 beispiels weise zwischen 50 und 400 mbar liegen, während der Abgasdruck p_abg bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine 10 bis zu 800 mbar betragen kann. Hierbei handelt es sich um Mittelwerte, wobei ein Spitzendruck bis zu 2 bar kurzzeitig auftreten kann.
  • Gegebenenfalls tritt an der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 eine Druckdifferenz auf, die ebenfalls zu berücksichtigen ist. Eine solche Druckdifferenz tritt insbesondere auf, wenn die Abgasbehandlungsvorrichtung 17 ein Partikelfilter enthält. Die Druckdifferenz wird vorzugsweise mit einem nicht näher gezeigten Differenzdrucksensor oder Absolutdrucksensor ermittelt.
  • Obwohl der Abgasdruck p_abg, zumindest im zeitlichen Mittel, erheblich geringer als der Reagenzmitteldruck p_Rea ist, wurden in Versuchsreihen Abweichungen zwischen einer Soll-Dosierung und einer Ist-Dosierung des Reagenzmittels festgestellt. Die Druckdifferenz dp dürfte einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf den Durchsatz des Reagenzmittels in der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 14 haben. Weiterhin dürfte die Druckdifferenz dp die Zerstäubung des Reagenzmittels im Reagenzmittel-Einbringbereich 18 beeinflussen, wobei sich insbesondere die Größe der eingesprühten Tröpfchen ändern dürfte. Die Zerstäubung bzw. die Tröpfchengröße hat einen Einfluss auf die Umsetzung beispielsweise einer Harnstoff-Wasser-Lösung in das effektiv als Reagenzmittel wirkende Ammoniak und/oder einen Einfluss auf die Einlagerung oder Konvertierung innerhalb des in der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 gegebenenfalls enthaltenen SCR-Katalysators.
  • Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass die Druckdifferenz dp zwischen dem Reagenzmitteldruck p_Rea und dem Abgasdruck p_abg ermittelt wird und dass das Reagenzmittelsignal S_Rea in Abhängigkeit von der Druckdifferenz dp beeinflusst wird.
  • Zweckmäßigerweise ist der erfasste Abgasdruck p_abg, p_abg_mess wenigstens näherungsweise ein Maß für den im Reagenzmittel-Einbringbereich 18 herrschenden Abgasdruck p_abg.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann eine separate Ermittlung des Reagenzmitteldrucks p_Rea und des Abgasdrucks p_abg zur Ermittlung der Druckdifferenz dp vorgesehen sein.
  • Der Abgasdruck p_abg kann beispielsweise mit dem im Abgasbereich 13 angeordneten Drucksensor 16 gemessen werden, der das Drucksignal p_abg_mess ermittelt und dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Abgasdruck p_abg berechnet werden. Die Signal-Ermittlung 29 kann den berechneten Abgasdruck p_abg_mod beispielsweise aus der Last der Brennkraftmaschine 10 und dem Luftsignal ms_L ermitteln. Der Drehmoment-Sollwert Md_Soll oder das Kraftstoffsignal m_K können als Maß für die Last der Brennkraftmaschine 10 herangezogen werden.
  • Eine andere Möglichkeit der Berechnung des Abgasdrucks p_abg geht vom Abgasstrom ms_abg aus, der ebenfalls berechnet werden kann. Die Berechnung des Abgasstroms ms_abg greift hauptsächlich auf das Luftsignal ms_L zurück, wobei gegebenenfalls wieder die Last der Brennkraftmaschine 10 berücksichtigt wird, die beispielsweise durch den Drehmoment-Sollwert Md_Soll oder das Kraftstoffsignal m_K widergespiegelt wird.
  • Gegebenenfalls kann der an der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 auftretende Differenzdruck berücksichtigt werden, der beispielsweise mit dem nicht näher gezeigten Differenzdrucksensor gemessen werden kann. In Abhängigkeit vom Bezugsdruck kann der Luftdruck der Umgebungsluft berücksichtigt werden.
  • Sofern der Abgasstrom ms_abg auf der Grundlage eines Abgas-Massenstroms ermittelt wird, kann die Abgastemperatur te_abg berücksichtigt werden, um den Abgasdruck p_abg zu ermitteln.
  • Die Abgastemperatur te_abg kann beispielsweise mit dem im Abgasbereich 13 angeordneten Temperatursensor 15 gemessen werden, der das Abgas-Temperatursignal te_abg_mess dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Signalermittlung 29 die berechnete Abgastemperatur te_abg_mod bereitstellen, die ebenfalls auf der Grundlage insbesondere des Luftsignals ms_L und der Last der Brennkraftmaschine 10 ermittelt werden kann, wobei die Last der Brennkraftmaschine 10 wieder beispielsweise durch den Drehmoment-Sollwert Md_Soll oder das Kraftstoffsignal m_K repräsentiert werden kann.
  • Die Differenz-Ermittlung 34 bildet die Differenz zwischen dem Reagenzmitteldruck p_Rea und dem Abgasdruck p_abg und stellt als Ergebnis die Druckdifferenz dp bereit, welche der Korrektur-Ermittlung 35 zur Verfügung gestellt wird.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann die Druckdifferenz dp mit einem Differenzdrucksensor unmittelbar gemessen werden. In diesem Fall sind der Abgas-Drucksensor 16 und der Reagenzmittel-Drucksensor 22 konstruktiv zu einem Differenzdrucksensor 16, 22 vereinigt.
  • Die Korrektur-Ermittlung 35 enthält beispielsweise eine Kennlinie oder eine Tabelle, wobei der funktionale Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz dp und dem daraus resultierenden ersten Korrekturwert K1 experimentell oder anhand von Berechnungen gefunden werden kann. Die Berechnung kann auf der Grundlage des Satzes von Bernoulli erfolgen, wobei die erste Strömung der Reagenzmittelstrom beim Verlassen der Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 14 und die zweite Strömung der Abgasstrom ms_abg ist. Bei der Berechnung der erforderlichen Druckkorrektur für den Reagenzmitteldruck p_Rea kann von einem inkompressiblen Reagenzmittel, von Reibungsfreiheit und von quasistationären Strömungsverhältnissen ausgegangen werden.
  • Das erste Korrektursignal K1 beeinflusst das Reagenzmittel-Grundsignal GS_Rea in der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32, sodass als Ergebnis das korrigierte Reagenzmittelsignal S_Rea_korr bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Abgastemperatur-Korrekturermittlung 36 vorgesehen, welche das zweite Korrektursignal K2 in Abhängigkeit zumindest von der Abgastemperatur te_abg ermittelt und der Reagenzmittel-Signalfestlegung 32 zur Verfügung stellt.
  • Die Abgastemperatur te_abg kann zumindest näherungsweise als ein Maß für die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 bzw. eines in der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 enthaltenen SCR-Katalysators angesehen werden.
  • Mit dem zweiten Korrektursignal K2 soll das Reagenzmittelsignal S_Rea insbesondere in Abhängigkeit zumindest von einem Maß für die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 korrigiert werden, da der Wirkungsgrad beispielsweise eines SCR-Katalysators sowie das Reagenzmittel-Speichervermögen von der Temperatur abhängen. Das Speichervermögen ist bei niedrigen Temperaturen am höchsten und nimmt mit steigender Temperatur ab. Der Wirkungs grad ist dagegen bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unterhalb von 150 °C, gering, steigt mit zunehmender Temperatur an, weist bei beispielsweise 250 °C ein Maximum auf und fällt mit weiter zunehmender Temperatur wieder ab.
  • Sofern eine Erhöhung der Genauigkeit der Temperaturerfassung der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 vorgesehen sein soll, kann die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 mit einem nicht näher gezeigten Temperatursensor erfasst werden, der an zumindest einem Bauteil oder zwischen einem Bauteil der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 oder stromabwärts nach der Abgasbehandlungsvorrichtung 17 angeordnet sein kann.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Einbringen eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10), bei welchem das unter einem Reagenzmitteldruck (p_Rea) stehende Reagenzmittel von einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung (14) dosiert wird, wobei die Dosierung des Reagenzmittels in Abhängigkeit von einem Reagenzmittelsignal (S_Rea) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz (dp) zwischen dem Reagenzmitteldruck (p_Rea) und dem Abgasdruck (p_abg) ermittelt werden und dass das Reagenzmittelsignal (S_Rea) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (dp) beeinflusst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des Reagenzmittelsignals (S_Rea) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (dp) derart erfolgt, dass die dosierte Reagenzmittelmenge wenigstens näherungsweise unabhängig von der Druckdifferenz (dp) wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck (dp) anhand einer Differenz-Ermittlung (34) aus dem separat erfassten Reagenzmitteldruck (p_Rea) und Abgasdruck (p_abg) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reagenzmitteldruck (p_Rea) gemessen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasdruck (p_abg) in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebskenngröße (Md_Soll, ms_L, n) der Brennkraftmaschine (10) berechnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Abgasdrucks (p_abg) weiterhin ein an einer stromabwärts nach dem Reagenzmittel-Einbringbereich (18) angeordneten Abgasbehandlungsvorrichtung (17) auftretender Differenzdruck berücksichtigt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenzmittelsignal (S_Rea) in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebskenngröße (Md_Soll, ms_L, n) der Brennkraftmaschine (10) und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße (p_abg, te_abg) des Abgases beeinflusst wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenzmittelsignal (S_Rea) aus einem Reagenzmittel-Grundsignal (GS_Rea) bereitgestellt wird, das mit einem aus der Druckdifferenz (dp) gewonnenen Korrektursignal (K1) korrigiert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenzmittelsignal (S_Rea) ein Schaltsignal ist, mit welchem die Reagenzmittel-Dosiervorrichtung (14) getaktet angesteuert wird, wobei die Impulsdauer (tiD) und/oder die Impulswiederhol-Periodendauer (tiP) variiert werden.
  10. Vorrichtung zur Einbringung eines Reagenzmittels in einen Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (20) einen Impulsbreiten-Modulator (33) enthält, der das Reagenzmittelsignal (S_Rea) bereitstellt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts nach dem Reagenzmittel-Einbringbereich (18) eine Abgasbehandlungsvorrichtung (17) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasbehandlungsvorrichtung (17) wenigstens einen Katalysator und/oder ein Partikelfilter enthält.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, das zur Ermittlung des Differenzdrucks (dp) ein Differenzdrucksensor (16, 22) vorgesehen ist.
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