DE102019207757B4

DE102019207757B4 - Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine und Abgasnachbehandlungsanlage

Info

Publication number: DE102019207757B4
Application number: DE102019207757.9A
Authority: DE
Inventors: Fabian Fink; Paul Rodatz; Hong Zhang
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2039-05-28
Also published as: WO2020239733A1; DE102019207757A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage eine Abgasleitung (1) zur Führung eines Abgasmassenstroms (10) und einen in der Abgasleitung (1) angeordneten SCR-Katalysator (3) aufweist, wobei eine Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern einer NH3-Konzentration im Abgasmassenstrom (10) stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator (3), und zumindest ein erster Konzentrationssensor (6), im Abgasmassenstrom (10) stromabwärts nach dem SCR-Katalysator (3), angeordnet ist und wobei eine Diagnose des SCR-Katalysators (3) der Abgasnachbehandlungsanlage in Bezug auf seine NH3-Speicherkapazität und seine aktuelle NH3-Beladung durchgeführt wird, mit den folgenden Schritten:- Einstellen, herbeiführen oder erkennen einer für die Diagnose geeigneten Betriebsart der Brennkraftmaschine, wobei bestimmte maßgebliche Diagnose-Betriebsparameter (D-BP) der Brennkraftmaschine auf Übereinstimmung mit Diagnose-Vorgabewerten (D-BP_set) verifiziert, eingestellt oder eingeregelt werden; bei Vorliegen einer für die Diagnose geeigneten Betriebsart,- gezielte, definierte Herbeiführung einer NH3-Konzentrationsänderung (ΔK_NH3) im Abgasmassenstrom (10) stromaufwärts des SCR-Katalysators (3) in Bezug auf die in der für die Diagnose geeigneten Betriebsart vorliegenden Werte der NH3-Konzentration (K_NH3);- Erfassen der NOx-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom (10) stromabwärts des SCR-Katalysators (3) innerhalb eines, unmittelbar auf die vorgenannte NH3-Konzentrationsänderung (ΔK_NH3) folgenden, festgelegten Mess-Zeitfensters (TW), mittels des ersten Konzentrationssensors (6), der ein entsprechendes erstes Konzentrationsmesssignal (NOx_Sig) abgibt; und auf Basis zumindest des ersten Konzentrationsmesssignals (NOx_Sig) innerhalb des festgelegten Mess-Zeitfensters (TW):- Ermitteln eines Gradienten-Wertes (GW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung und quantifizieren eines aktuellen NH3-Speicherkapazitäts-Wertes (SKW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) auf Basis dieses Gradienten-Wertes (GW_NOx); und- Ermitteln eines Delta-Wertes (DW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung und quantifizieren eines aktuellen NH3-Beladungs-Wertes (BLW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) auf Basis dieses Delta-Wertes (DW).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Diesel- oder Otto-Brennkraftmaschine und eine zugehörige Abgasnachbehandlungsanlage, die einen in einer Abgasleitung angeordneten SCR-Katalysator und eine Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator aufweist.
Insbesondere Fahrzeuge mit Diesel-Brennkraftmaschinen (Dieselmotor), jedoch auch Fahrzeuge mit Otto-Brennkraftmaschinen (Benzinmotor), weisen heutzutage einen sogenannten SCR-Katalysator (Katalysator mit selektiver Reduktion) zur Verringerung des NOx-Anteiles in den Abgasemissionen auf. Dabei findet immer mehr auch ein kombinierter Filter-Katalysator, im Weiteren hier auch als SCR-Partikelfilter oder mit dem Kürzel SCR-PF bezeichnet, Verwendung, bei dem es sich um einen Partikelfilter mit SCR-Funktion handelt, d.h. einen Partikelfilter, der eine zusätzliche Beschichtung aus einem NO_x/NH₃-Konvertierungsmaterial aufweist. Mit anderen Worten handelt es sich daher hierbei um einen Partikelfilter mit integrierter SCR-Funktion.
Bei einem SCR-Katalysator entsteht durch Zugabe einer wässrigen Harnstofflösung zum Abgas NH₃ (Ammoniak), das mit dem NOx im Abgas zu elementarem Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) reagiert.
Der Gesetzgeber senkt die Emissionsgrenzwerte der Abgase von Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen (Verbrennungsmotoren) immer weiter ab und erlässt Vorschriften zur Überwachung deren vorschriftsmäßiger Funktion. Dies betrifft insbesondere auch die sogenannte OBD-Diagnose (On-Board-Diagnose, laufende, automatische Selbstdiagnose im bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs) bei derartigen Fahrzeugen. So müssen heutzutage auch die SCR-Katalysatoren oder SCR-Partikelfilter einer solchen, häufigen und genauen OBD-Diagnose unterzogen werden.
Hierzu ist es hilfreich sich die Funktionsweise eines SCR-Katalysators und entsprechende Zusammenhänge zu verdeutlichen. In Dokument DE 10 2012 201 749 A1 ist dazu erläutert, dass die Reduktion der Stickoxidmoleküle aus dem Abgas auf der Katalysatoroberfläche in Gegenwart von Ammoniak als Reduktionsmittel erfolgt. Die Reduzierung der Stickoxide zu elementarem Stickstoff, also die NOx-Konvertierung, im SCR-Katalysator ist umso erfolgreicher, je größer das Reduktionsmittelangebot im Katalysator ist. Üblicherweise verwendete SCR-Katalysatoren speichern Ammoniak, NH₃, an der Katalysatoroberfläche. Die Menge an NH₃ die gespeichert werden kann hängt von der NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators ab. Die Einspeicherung erfolgt so lange, wie ein Überangebot an NH₃ im Abgas vorhanden ist (überstöchiometrische Dosierung) und die NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators noch nicht ausgeschöpft ist. Nach Überschreitung der maximal möglichen NH₃-Beladung des SCR-Katalysators und weiter andauernder Überdosierung von NH₃, kommt es zu einem sogenannten NH₃-Schlupf und der NH₃-Anteil im Abgas stromabwärts des SCR-Katalysators steigt auf ebenso unerwünschte wie unzulässige Werte, wodurch sich aufgrund einer Querempfindlichkeit des Abgas-Sensors auch der Schadstoff-Messwert stromabwärts des SCR-Katalysators erhöht. Wenn weniger Reduktionsmittel durch die Dosiereinheit bereitgestellt wird, als für die Konvertierung des aktuellen NOx-Anteils im Abgas erforderlich ist (unterstöchiometrische Dosierung), so kommt das gespeicherte NH₃ zum Einsatz, sodass sich die NH₃-Beladung des SCR-Katalysators verringert, bis zur vollständigen Entladung und es kommt augrund des NH₃-Mangels zu einem erhöhten NOx-Ausstoss und ebenfalls zu einer Erhöhung des Schadstoff-Messwerts stromabwärts des SCR-Katalysators.
Die Eindosierung des Reduktionsmittels erfolgt in der Regel in Form von wässriger Harnstofflösung, die über eine Dosiereinrichtung stromaufwärts des SCR-Katalysators eingespritzt wird. Die gewünschte Dosierrate wird in einer elektronischen Steuereinheit bedarfsabhängig ermittelt. Systembedingt kann es jedoch zu Abweichungen bei der NH₃-Dosierung kommen. Es ist deshalb das Ziel die NH₃-Beladung des SCR-Katalysators auf einen Wert einzustellen, der kurzzeitige Abweichungen der NH₃-Dosierung, sowohl positiv als auch negativ, abfedern kann. Je größer also die NH₃-Speicherkapazität, desto zuverlässiger arbeitet der SCR-Katalysator bei kurzzeitig abweichenden Betriebsbedingungen.
Wie jedoch dem Fachmann bekannt ist, kann die NH₃-Speicherkapazität eines SCR-Katalysators mit zunehmender Betriebsdauer und abhängig von thermischen Belastungen, Vergiftungen zum Beispiel druch Anlagerung von SO₃, oder mechanische Beschädigungen abnehmen. Um einen zuverlässigen Betrieb des SCR-Katalysators zu gewährleisten bzw. mögliche Fehlfunktionen bereits im Vorfeld zu erkennen wäre es also sinnvoll sowohl seine NH₃-Beladung als auch seine NH₃-Speicherkapazität im Betrieb zu überwachen und daraus Rückschlüsse auf den Alterungszustand und die Funktionsfähigkeit zu ziehen.
Aus dem Stand der Technik bereits bekannte Verfahren zur Ermittlung oder Abschätzung der NH₃-Speicherkapazität eines SCR-Katalysators beruhen dabei in der Regel auf der messbaren Erhöhung der Schadstoffwerte (NOx bzw. NH₃) wenn die unter oder obere NH₃-Beladungsgrenze des SCR-Katalysators überschritten wird. Dies erfordert in der Regel zunächst eine zeitintensive komplette Beladungsphase oder Entladungsphase mit anschließender Diagnosephase.
So ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2007 040 439 A1 eine solches Betriebs- und Diagnoseverfahren für einen SCR-Katalysator bekannt, wobei, wenn ein einen vorgebbaren ersten Grenzwert überschreitendes Signal eines Abgassensors stromabwärts des SCR-Katalysators registriert wird, der normale Betriebsmodus unterbrochen und die Harnstoffdosierrate erhöht wird. Wenn in in Folge davon das Signal des Abgassensors wieder über einen unteren Grenzwert hinweg ab, so wird davon ausgegangen, dass der SCR-Katalysator lediglich komplett entladen war und es wird wieder in den Normalbetrieb gewechselt. Wenn das Signal des Abgassensors weiter steigt, wird davon ausgegangen, dass die NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators überschritten ist und eine Diagnosebetriebsart wird eingeleitet, wobei in der Diagnosebetriebsart ein Katatlysatorkennwert und dessen Abweichung von einem Referenzwert ermittelt wird. Übersteigt die Abweichung einen Grenzwert, wird die Funktion des SCR-Katalysators als fehlerhaft erkannt.
Das oben bereits genannte Dokument DE 10 2012 201 749 A1 schlägt dagegen ein weiteres Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators auf Basis der NH₃-Speicherkapazität vor. Dazu wird zunächst eine Konditionierphase zur Einstellung eines vorgebbaren Betriebspunktes durchgeführt, in der eine unterstöchiometrische Dosierung von Reduktionsmittel vorgenommen wird, bis die Stickoxidkonvertierungsrate des SCR-Katalysators auf einen Wert unterhalb des Normalwertes absinkt, der SCR-Katalysator also komplett entladen ist. Darauf folgend wird eine überstöchiometrische Dosierung von Reduktionsmittel in den SCR-Katalysator vorgenommen und in Abhängigkeit von wenigstens einem Kennwert, der von der Stickoxidkonvertierungsrate des SCR-Katalysators abhängig ist, auf die NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators geschlossen. Auch bei diesem Verfahren kann jedoch lediglich eine Aussage in Form von NH₃-Speicherkapazität noch ausreichend oder nicht mehr ausreichend getroffen werden.
Ebenso offenbart Dokument DE 10 2010 029 740 A1 ein Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators, bei dem die NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators überwacht wird. Der SCR-Katalysator wird in diesem Fall zunächst mit einer überstöchiometrischen Reduktionsmitteldosierung bis zur maximalen NH₃-Speicherkapazität gefüllt. Anschließend wird der Katalysator mit einer gegenüber einer Normaldosierung verminderten oder ausgeschalteten Reduktionsmitteldosierung beaufschlagt. Während der Unterdosierungsphase wird die NH₃-Speicherkapazität indirekt durch Ermittlung wenigstens eines von der NOx -Konvertierungsrate abhängigen Kennwerts ermittelt. Auch hier ist nicht offenbart wie eine Quantifizierung der NH₃-Speicherkapazität erfolgen kann.
Weiterhin offenbart Dokument DE 10 2015 207 881 A1 ein Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators, wobei von einem Betriebspunkt des SCR-Katalysators im Bereich eines maximalen NH3-Füllstandes ausgegangen wird. Zu Diagnosezwecken ist eine Phase mit gegenüber einer Normaldosierung verminderter oder ausgeschalteter Dosierung von Reduktionsmittel in den SCR-Katalysator vorgesehen, wobei anhand von wenigstens einem Kennwert, der von der NOx-Konvertierungsrate des SCR-Katalysators während der Phase der verminderten oder ausgeschalteten Dosierung abhängig ist, auf die Speicherkapazität des SCR-Katalysators für NH3 geschlossen wird.
Dem gegenüber offenbart das Dokument US 2013 186 067 A1 ein Verfahren zum Steuern eines Füllstandes eines Reduktionsmittelpufferstandes in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wobei basierend auf einer Annahme des Füllstandes aufeinanderfolgend verschieden Mengen von Reduktionsmittel zugegeben werden und durch Bewerten der daraus resultierenden NOx-Konvertierung bestimmt wird, ob der vorausgehend angenommene Füllstand korrekt ist.
Auch Dokument DE 10 2018 127 352 A1 offenbart ein Emissionssteuerungssystem zum Behandeln von Abgas eines Verbrennungsmotors, bei dem auf Basis einer Veränderung der Reduktionsmitteleinspritzung die Gradienten der Veränderung der NOx-Werte stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators ermittelt werden. Auf Grundlage der ermittelten Gradienten wird ein mangelhafter Wirkunsggrad für den Motor oder ein Reduktionsmittel-Schlupfzustand identifiziert.
Des Weiteren wird in Dokument WO 2010 015 327 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator (5) vorgestellt, bei welchem mittels eines Rechenmodells ein NH₃-Füllstandswert für das im SCR-Katalysator gespeichertem NH₃ und eine Modell-Dosierrate für die Zudosierung des Reduktionsmittels ins Abgas berechnet werden. Eine Überwachung oder Diagnose der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators anhand von reellen Messwerten ist nicht offenbart.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine schnelle und zuverlässige Diagnose eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsanlage in Bezug auf seine NH₃-Speicherkapazität und seine aktuelle NH₃-Beladung, während des bestimmungsgemäßen Betriebs, ermöglicht, und eine entsprechende Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, die eine besonders rasche und genaue Überwachung eines SCR-Katalysators in Bezug auf seine NH₃-Speicherkapazität und seine aktuelle NH₃-Beladung, gemäß des vorgenannten Verfahrens, im Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren und einer Abgasnachbehandlungsanlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine vorgestellt, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage eine Abgasleitung zur Führung eines Abgasmassenstroms und einen in der Abgasleitung angeordneten SCR-Katalysator aufweist, wobei eine Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern einer NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator, und zumindest ein erster Konzentrationssensor, im Abgasmassenstrom stromabwärts nach dem SCR-Katalysator, angeordnet ist und wobei eine Diagnose eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsanlage in Bezug auf seine NH₃-Speicherkapazität und seine aktuelle NH₃-Beladung durchgeführt wird. Das Verfahren wird in den folgenden Schritten durchgeführt:

- Einstellen, herbeiführen oder erkennen einer für die Diagnose geeigneten Betriebsart der Brennkraftmaschine, wobei bestimmte maßgebliche Diagnose-Betriebsparameter (D-BP) der Brennkraftmaschine auf Übereinstimmung mit Diagnose-Vorgabewerten (D-BP_set) verifiziert, eingestellt oder eingeregelt werden;

- gezielte, definierte Herbeiführung einer NH₃-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators in Bezug auf die in der für die Diagnose geeigneten Betriebsart vorliegenden Werte der NH₃-Konzentration;
- Erfassen der NOx -Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom stromabwärts des SCR-Katalysators innerhalb eines, unmittelbar auf die vorgenannte NH₃-Konzentrationsänderung folgenden, festgelegten Mess-Zeitfensters, mittels des ersten Konzentrationssensors, der ein entsprechendes erstes Konzentrationsmesssignal abgibt; und auf Basis zumindest des ersten Konzentrationsmesssignals innerhalb des festgelegten Zeitfensters:
- Ermitteln eines Gradienten-Wertes der NOx-Konzentrationsänderung und quantifizieren eines aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes des SCR-Katalysators auf Basis dieses Gradienten-Wertes; und
- Ermitteln eines Delta-Wertes der NOx-Konzentrationsänderung und quantifizieren eines aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes des SCR-Katalysators auf Basis dieses Delta-Wertes.

Die gezielte Herbeiführung der NH₃-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators kann sowohl eine Erhöhung als auch eine Reduzierung der NH₃-Konzentration sowie eine Abfolge von Erhöhung und Reduzierung sein. Dabei ist es vorteilhaft die NH₃-Konzentrationsänderung sprunghaft oder zumindest annähernd sprunghaft vorzunehmen, zumindest jedoch mit einem im Vergleich zu der zu erwartenden NOx-Konzentrationsänderung stromabwärts des SCR-Katalysators wesentlich steileren Verlauf.
Der Gradienten-Wert der NOx-Konzentrationsänderung repräsentiert die Veränderungsgeschwindigkeit des NOx-Konzentrationswertes stromabwärts des SCR-Katalysators nach der NH₃-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators. Dagegen repräsentiert der Delta-Wert der NOx-Konzentrationsänderung die Differenz zwischen einem stromabwärts des SCR-Katalysators gemessenen NOx-Konzentrationswert vor der NH₃-Konzentrationsänderung und einem innerhalb des festgelegten Mess-Zeitfensters ermittelten Maximalwert der NOx-Konzentration. Dabei ist die Dauer des Mess-Zeitfensters vorteilhaft so auszulegen, dass ein Maximalwert der NOx-Konzentration innerhalb des Mess-Zeitfensters erreicht werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, die einen in einer Abgasleitung angeordneten SCR-Katalysator und zumindest eine Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator, und zumindest einen ersten Konzentrationssensor, zum Messen der NOx-Konzentration im Abgasmassenstrom stromabwärts nach dem SCR-Katalysator aufweist. Die Abgasnachbehandlungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektronische Rechen- und Steuereinheit aufweist, die eingerichtet ist zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators mittels einer Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration und zur Erfassung eines von dem zumindest einen Konzentrationssensor ausgegebenen ersten Konzentrationsmesssignals, wobei die elektronische Rechen- und Steuereinheit weiterhin dazu eingerichtet ist, das beanspruchte Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine gemäß der vorausgehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungen auszuführen.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass es einen eindeutigen, reproduzierbaren Zusammenhang gibt zwischen einer bestimmten NH₃-Konzentrationsänderung vor dem SCR-Katalysator, dem Gradienten-Wert der daraus folgenden NOx-Konzentrationsänderung nach dem SCR-Katalysator und der NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators, sowie dem Delta-Wert der NOx-Konzentrationsänderung nach dem SCR-Katalysator und dem aktuellen Beladungszustand des SCR-Katalysators mit NH₃.
Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsanlage ermöglichen vorteilhaft eine gegenüber der herkömmlichen Technik verkürzte zuverlässige Diagnose- bzw. Bestimmungszeit für die aktuelle NH₃-Speicherkapazität und den aktuellen Beladungszustand des SCR-Katalysators, da vorbereitend keine komplette oder nahezu komplette Befüllung bzw. Entleerung des SCR-Katalysators erfolgen muß. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass sowohl die aktuelle NH₃-Speicherkapazität und der aktuelle Beladungszustand des SCR-Katalysators im gleichen Verfahrensablauf ermittelt werden können und als Grundlage für eine Adaption der Steuerparameter der Bennkraftmaschine bzw. der Abgasnachbehandlungsanlage zur Verfügung stehen. Da im Ablauf des Verfahrens nicht vorgesehen ist, die obere oder untere Beladungsgrenze des SCR-Katalysators zu überschreiten, wird auch ein ggf. durch das Diagnoseverfahren verursachter erhöhter Schadstoffausstoss, sowie ein erhöhter Reduktionsmittelverbrauch vermieden.
Bei dem benannten Konzentrationssensor handelt es sich beispielsweise um einen NOx-Sensor, der aufgrund seiner Querempfindlichkeit für NH₃, sowohl die NH₃- als auch die NOx -Konzentration also folglich auch eine Kombination aus NOx und NH₃ erfassen, jedoch nicht unterscheiden kann. Ein solcher Konzentrationssensor ist an der genannten Stelle der Abgasnachbehandlungsanlage ohnehin vorgesehen, zur Überwachung des Schadstoffausstosses im Betrieb der Brennkraftmaschine.
Eine vorteilhafte Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gradienten-Wert und der Delta-Wert der der NOx-Konzentrationsänderung auf Basis der Änderung einer NOx-Konvertierungseffizienz ermittelt wird, wobei sich die NOx-Konvertierungseffizienz gemäß der Formel $Eff_NOx = 1 - NOx_down/NOx_up$
ergibt.
Dabei repräsentiert Eff_NOx die NOx-Konvertierungseffizienz, NOx_down repräsentiert die gemessene NOx-Konzentration stromabwärts des SCR-Katalysators und NOx_up repräsentiert die NOx-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators. Der dazu erforderliche Wert der NOx-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators kann beispielsweise über ein Rechenmodell aus den aktuellen Betriebsparametern errechnet werden, oder auch mittels eines zusätzlichen NOx-Sensors im Abgasstrom stromaufwärts des SCR-Katalysators gemessen werden.
Eine an die vorgenannten Ausführung des Verfahrens angepasste Ausführung der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wie vorausgehend beschrieben, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen, im Abgasmassenstrom vor dem SCR-Katalysator angeordneten, zusätzlichen Konzentrationssensor zum Messen der NOx-Konzentration vor dem SCR-Katalysator aufweist, wobei die elektronische Rechen- und Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine gemäß der vorausgehend beschriebenen Ausführung auszuführen.
Der Vorteil der vorausgehend beschriebenen Ausführung des Verfahrens unter Nutzung der NOx-Konvertierungseffizienz, sowie der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage ist, dass Störeinflüsse durch Änderungen der NOx-Rohemission der Brennkraftmaschine in transienten Betriebszuständen während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eliminiert werden können. Dies ergibt auch einen zusätzlichen Freiheitsgrad in Bezug auf für die Diagnose geeigneten Betriebsarten und die zugehörigen maßgeblichen Diagnose-Betriebsparameter (D-BP) der Brennkraftmaschine.
Unabhängig davon, ob nun lediglich der gemessene NOx-Konzentrationswert stromabwärts des SCR-Katalysators oder die NOx-Konvertierungseffizienz zur Ermittlung des jeweiligen Gradienten-Wertes und des jeweiligen Delta-Wertes herangezogen wird, kann in einer weiteren Ausführung des Verfahrens als Gradienten-Wert der NOx-Konzentrationsänderung ein über das festgelegte Mess-Zeitfenster ermittelter Mittelwert oder ein innerhalb des festgelegten Mess-Zeitfensters ermittelter Maximalwert des Gradienten der NOx-Konzentrationsänderung herangezogen werden. Hierdurch werden weitere Störeinflüsse bei der Ermittlung des Gradienten-Wertes gedämpft oder ausgemittelt und die Zuverlässigkeit des Verfahrens wird erhöht.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage;
2 ein Blockdiagramm zur Darstellung des Verfahrensablaufs einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahens;
3 eine qualitative Darstellung von Verlaufskurven der NH₃-Konzentration vor und der NOx-Konzentration nach dem SCR-Partikelfilter bei 100% und bei 50% NH₃-Speicherkapazität; und
4 ein Beispiel einer Kennlinie die den Zusammenhang zwischen Gradienten-Wert der NOx-Konzentrationsänderung, GW_NOx, und dem NH₃-Speicherkapazitäts-Wert, SKW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators darstellt.
5 ein Beispiel einer Kennlinie die den Zusammenhang zwischen Delta-Wert der NOx-Konzentrationsänderung, GW_NOx, und dem aktuellen NH₃-Beladungs-Wert (BLW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators darstellt.
6 ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels des Verlaufes der NH₃-Konzentration, K_NH₃ , und dem davon abhängigen Verlauf der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NO_x , bei aufeinanderfolgender NH₃-Konzentrationserhöhung und NH₃-Konzentrationsreduzierung.

Funktions- und Benennungsgleiche Objekte sind in den Figuren durchgehend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt schematisch in einer vereinfachten Darstellung eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einer Diesel-Brennkraftmaschine. Der von der Brennkraftmaschine (hier nicht dargestellt) kommende Abgasmassenstrom 10 wird in Pfeilrichtung durch eine Abgasleitung 1 geführt und passiert dabei einen SCR-Katalysator 3 (SCR-Kat).
Dieser SCR-Katalysator 3 kann in einer alternativen Ausführung der Abgasnachbeahndlungsanlage beispielsweise auch als Partikelfilter, insbesondere als Wandstromfilter mit SCR-Beschichtung ausgebildet und in der Abgasleitung 1 angeordnet sein. Somit ist der SCR-Katalysator 3 also in einem sogenannten SCR-Partikelfilter (SCR-PF) integriert. Eine solche Ausführung zeichnet sich als besonders platzsparend aus. Eine moderne Abgasnachbehandlungsanlage kann zusätzliche Filter- ond/oder Katalysator-Komponenten, wie zum Beispiel eine NOx-Speicherkatalysator. Auf die Darstellung solcher weiterer Komponenten wurde hier verzichtet, da diese zur Darstellung der Erfindung unerheblich scheinen.
Zum gezielten, definierten Herbeiführen einer NH₃-Konzentrationsänderung, AK_NH₃, im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator 3 ist an der Abgasleitung 1 stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator 3 eine NH₃-Zuführeinrichtung 7, für die Zuführung einer NH₃-Lösung 7d in die Abgasleitung 1, angeordnet. Die NH₃-Zuführeinrichtung 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Vorratsbehälter 7a, zur Bevorratung einer geeigneten wässrigen NH₃-Lösung 7d auf, die auch als Harnstofflösung oder Amoniaklösung bezeichnet wird. Über eine Zuführleitung steht der Vorratsbehälter 7a mit einer Dosiereinrichtung 7b, beispielsweise einem Einspritzventil, in Verbindung, das wiederum an der Abgasleitung 1 angeordnet und dazu eingerichtet ist, definierte Mengen der NH₃-Lösung 7d in den Abgasmassenstrom 10 abzugeben. Durch die zugeführte NH₃-Lösung 7d entsteht NH₃, das den im Abgas enthaltenen NOx-Anteil im SCR-Katalysator 3 in Stickstoff und Wasser umwandelt.
Weiterhin ist zur Beeinflussung der NOx-Rohemission der Brennkraftmaschine eine von der Abgasleitung 1 stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator 3 abzweigende Abgasrückführungseinrichtung 2, ein sogenanntes Hochdruckabgasrückführungssystem, angeordnet, über das ein erster Teil-Abgasmassenstrom 10a des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgasmassestroms 10 über eine erste Abgasrückführleitung 2a in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Die Größe des zurückgeführten ersten Teil-Abgasmassenstroms 10a kann dabei über ein in der ersten Abgasrückführleitung 2a angeordnetes erstes Abgasrückführventil 2b eingestellt werden. In zweckmäßiger Weise ist die Abzweigung dieser Abgasrückführungseinrichtung 2 an der Abgasleitung 1 stromaufwärts der NH₃-Zuführeinrichtung 7 angeordnet, da die zugeführte NH₃-Lösung 7d vollständig dem SCR-Katalysator 3 zur NOx-Reduktion zugeführt werden soll.
In einer weiteren Ausbaustufe der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wie in 1 dargestellt, ist zur weiteren Beeinflussung der NOx-Rohemission der Brennkraftmaschine eine von der Abgasleitung 1 stromabwärts nach dem SCR-Partikelfilter 3 abzweigende weitere Abgasrückführungseinrichtung 8, ein sogenanntes Niederdruckabgasrückführungssystem, angeordnet, über das ein weiterer Teil-Abgasmassenstrom 10b des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgasmassestroms 10 über eine weitere Abgasrückführleitung 8a in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Die Größe des zurückgeführten weiteren Teil-Abgasmassenstroms 10b kann dabei über ein in der weiteren Abgasrückführleitung 8a angeordnetes, weiteres Abgasrückführventil 8b eingestellt werden.
Die Funktionsweise derartiger Abgasrückführungseinrichtungen zur Emissionsreduzierung, insbesondere zur Beeinflussung der NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine, also der NOx-Konzentration im Abgas ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und soll hier nicht weiter erläutert werden.
Obwohl die in der in 1 gezeigte Ausbaustufe der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage sowohl eine NH₃-Zuführeinrichtung 7 als auch eine erste Abgasrückführungseinrichtung 2 als auch eine weitere Abgasrückführungseinrichtung 8 aufweist, so ist für eine erfindungsgemäße Ausführung der Abgasnachbehandlungsanlage als Basis bereits das Vorhandensein der NH₃-Zuführeinrichtung 7 ausreichend. Ebenso können auch zwei oder alle drei dieser Einrichtungen im kombinierten Betrieb eingesetzt und quasi zu einer Einrichtung zur gezielten definierten Beeinflussung der NOx-Rohemission und zum Herbeiführen einer NH₃-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 zusammengefasst werden.
Als für das erfindungsgemäße Verfahren unabdingbare Komponente, ist zumindest ein erster Konzentrationssensor 6, zum Messen der NOx-Konzentration im Abgasmassenstrom 10 stromabwärts, nach dem SCR-Katalysator 3, im Abgasmassenstrom 10 angeordnet. Dieser erste Konzentrationssensor 6 gibt ein entsprechendes erstes Konzentrationsmesssignal, NOx_Sig, ab, auf dessen Basis ein korrelierender Gradineten-Wert, GW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung und ein korrelierender Delta-Wert, DW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung bereitgestellt werden kann.
Ferner weist die hier gezeigte Ausführung der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, gemäß einer weiteren Ausbaustufe, einen, im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts, vor dem SCR-Katalysator 3, angeordneten zusätzlichen Konzentrationssensor 5 zum Messen der NOx-Konzentration vor dem SCR-Katalysator 3 auf. Dieser ist in zweckmäßiger Weise im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts der NH₃-Zuführeinrichtung 7 sowie stromabwärts der Abzweigung der ersten Abgasrückführungseinrichtung 2, vor dem SCR-Katalysator 3 angeordnet, so dass mit diesem zusätzlichen Konzentrationssensor 5 nur die NOx-Konzentration im Abgasmassenstrom vor Eintritt in den SCR-Katalysator 3 erfasst werden kann. Dieser zusätzliche Konzentrationssensor 5 gibt ein entsprechendes zweites Konzentrationsmesssignal, NOx_Sig, ab, das zur Berechnung der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, und auf dieser Basis zur Ermittlung eines Gradienten-Wertes, GW_NOx, und eines Delta-Wertes, DW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung, mit herangezogen werden kann.
Auf diese Weise kann zur Ausführung des Verfahrens ein tatsächlich gemessener Wert für die NOx-Konzentration im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 für die Berechnung der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, herangezogen werden, was die Sicherheit der Diagnose des SCR-Katalysators 3 erhöht. Andernfalls, wenn nur der stromabwärts des SCR-Katalysators 3 angeordnete Konzentrationssensor 6 zur Verfügung steht, wird beispielsweise ein auf Grundlage der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine mittels eines algebraischen Rechenmodells ermittelter Wert für die NOx-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 als Istwert angenommen.
Weiterhin weist die in 1 dargestellte Ausführung der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage eine elektronische Rechen- und Steuereinheit 15 (auch als ECU benannt) auf. Diese ist eingerichtet zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration, K_NH₃ , im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts des SCR-Katalysators 3, mittels der oben genannten NH₃-Zuführeinrichtung 7 und zur Erfassung eines, von dem zumindest einen Konzentrationssensor 6 ausgegebenen ersten Konzentrationsmesssignals, NOx_Sig, und in weiterer Ausbaustufe eines zweiten Konzentrationsmesssignals, NOx_Sig, des zusätzlichen Konzentrationssensors 5.
Dazu ist die elektronische Rechen- und Steuereinheit 15 zumindest über Signalleitungen 6c und 7c mit dem ersten Konzentrationssensor 6 und der Dosiereinrichtung 7b der NH₃-Zuführeinrichtung 7 elektrisch verbunden, um Steuersignale an die entsprechenden Systemkomponenten zu geben oder Signale, insbesondere Messsignale von den entsprechenden Systemkomponenten zu erhalten. In der in 1 dargestellten Ausführung der Abgasnachbehandlungsanlage ist die Rechen- und Steuereinheit zusätzlich über die Signalleitungen 2c, 5c und 8c mit dem ersten Abgasrückführventil 2b, dem zusätzlichen Konzentrationssensor 5 und dem weiteren Abgasrückführventil 8b elektrisch verbunden.
Die elektronische Rechen- und Steuereinheit 15 ist weiterhin dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine gemäß einer der erfindungsgemäßen Ausführungen auf Basis eines ersten Konzentrationsmesssignals, NOx_Sig, des ersten Konzentrationssensors 6 oder auf Basis der beiden Konzentrationsmesssignale, NOx_Sig, des ersten und des zusätzlichen Konzentrationssensors 6, 5 auszuführen. Dazu ist der Ablauf des Verfahrens, entsprechende Berechnungsalgorithmen, sowie die erforderlichen Vorgabewerte zur Ansteuerung der Abgasnachbehandlungsanlage sowie der Brennkraftmaschine, in Form von ausführbarem Programmcode in der elektronischen Steuereinheit 15 bzw. in zugeordneten elektronischen Speichereinheiten hinterlegt.
Eine Ausführung der Abgasnachbehandlungsanlage, wie zuvor beschrieben, zeichnet sich dadurch aus, dass die elektronische Rechen- und Steuereinheit 15 integraler Bestandteil einer zentralen Steuereinheit 16, CPU, der Brennkraftmaschine ist, wobei das auszuführende Verfahren Teil eines On-Board-Diagnose-Systems zur Überwachung der abgasrelevanten Funktionseinheiten der Brennkraftmaschine im bestimmungsgemäßen Betrieb ist.
Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine in einer der vorausgehend beschriebenen Ausführungen ist anhand des in 2 dargestellten vereinfachten Block-Ablaufprogramms in den wesentlichen Verfahrensschritten dargestellt.
Nach dem Start des Verfahrens erfolgt in dem ersten, mit „D-BP_set“ gekennzeichneten Verfahrensschritt, das Einstellen, herbeiführen oder erkennen einer für die Diagnose geeigneten Betriebsart der Brennkraftmaschine, wobei bestimmte maßgebliche Diagnose-Betriebsparameter, D-BP, der Brennkraftmaschine auf Übereinstimmung mit Diagnose-Vorgabewerten, D-BP_set, verifiziert, eingestellt oder eingeregelt werden.
In einer Ausführungsvariante des Verfahrens ist eine für Diagnose geeignete Betriebsart gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Diagnose-Betriebsparameter, D-BP:

- Die Motordrehzahl, RPM, der Brennkraftmaschine beträgt zwischen 1100 und 1900 Umdrehungen/Minute.
- Die Betriebstemperatur, T-SCR-Kat, des SCR-Katalysators 3 liegt bei einem Wert zwischen 250°C und 350°C.
- Die NH₃-Zugabemenge, NH3_st, in den Abgasmassenstrom 10 liegt zumindest annähernd in einem, in Bezug auf die stromaufwärts des SCR-Katalysators im Abgas vorliegende NOx-Konzentration, stöchiometrischen Wert vor,.

₃

Die Gewährleistung dieser Diagnose-Betriebsparameter gewährleistet einen stabilen Betrieb der Brennkraftmaschine, reduziert Störeinflüsse auf das Verfahren und erhöht somit die Sicherheit der Aussagekraft der Diagnose des SCR-Katalysators.
Die entsprechenden Vorgabewerte der Diagnose-Betriebsparameter sind dazu beispielsweise in einem elektronischen Speicher der elektronischen Rechen- und Steuereinheit 15, ECU, der in 2 mit „E_Sp1“ gekennzeichnet ist, abgelegt und können zur Ausführung dieses Verfahrensschrittes auf einfache Weise ausgelesen und herangezogen werden.
Da die Einregelung, Einstellung bzw. Verifizierung der zur Diagnose vorteilhaften Diagnose-Betriebsparameter, D-BP, eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen kann wird in dem folgenden Verfahrensschritt, der mit „D-BP = D-BP_set“ gekennzeichnet ist, überprüft, ob die aktuellen Diagnose-Betriebsparameter, D-BP, mit den Diagnose-Vorgabewerten, D-BP_set, übereinstimmen. Solange das nicht der Fall ist wird weiterhin versucht die Diagnose-Betriebsparameter, D-BP, an die zur Diagnose vorteilhaften Vorgabewerte, D-BP_set, anzugleichen. Liegen die gewünschten Diagnose-Betriebsparameter, D-BP, vor, so kann der nächste Verfahrensschritt folgen.
Im folgenden, mit „ΔK_NH₃“ gekennzeichneten Verfahrensschritt erfogt dann die gezielte, definierte Herbeiführung einer NH₃-Konzentrationsänderung, AK_NH₃, im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts des SCR-Katalysators 3. Dies erfolgt, durch entsprechende Ansteuerung der NH₃-Zuführeinrichtung 7, wie in 2 mit gestrichelten Linien dargestellt, durch die elektronische Rechen- und Steuereinheit 15, ECU.
Je nach Ausführung des Verfahrens kann die definierte NH₃-Konzentrationsänderung, AK_NH₃, vor dem SCR-Katalysator 3 in einer definierten Erhöhung oder Reduzierung der NH₃-Konzentration bestehen, die durch eine definierte Erhöhung bzw. Reduzierung der Zugabemenge der NH₃-Lösung 7d mittels der NH₃-Zuführeinrichtung 7, eingestellt wird. Dies erfolgt insbesondere durch entsprechende Ansteuerung der Dosiereinrichtung 7b mittels der elektronischen Rechen- und Steuereinheit 15, ECU.
Im weiteren Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun gemäß dem mit „NOx_Sig“ gekennzeichneten Verfahrensschritt, die NOx-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom 10 nach dem SCR-Katalysator 3 innerhalb eines, unmittelbar auf die vorgenannte NH₃-Konzentrationsänderung, AK_NH₃, vor dem SCR-Katalysator 3 folgenden, festgelegten Mess-Zeitfensters, TW, gemessen. Dies erfolgt mittels des zumindest einen ersten Konzentrationssensors 6, der ein entsprechendes erstes Konzentrationsmesssignal, NOx_Sig, abgibt, das über die Signalleitung 6c der elektronischen Rechen- und Steuereinheit 15 zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird.
In einer Ausführung des Verfahrens wird im Rahmen des vorgenannten Verfahrensschrittes im gleichen Mess-Zeitfenster, TW, zusätzlich die NOx-Konzentrationsänderung stromaufwärts, vor dem SCR-Katalysator 3 gemessen. Dazu wird mittels eines zusätzlichen Konzentrationssensors 5, der im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator 3 und der NH₃-Zuführeinrichtung 7 angeordnet ist, ein zu der NOx-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom 10 vor dem SCR-Katalysator 3 korrelierendes zweites Konzentrationsmesssignal, NOx_Sig, bereitgestellt und über eine Signalleitung 5c der elektronischen Rechen- und Steuereinheit 15, ECU, zugeführt. Dies ermöglicht die anschließende Ermittlung der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, mittels der Rechen- und Steuereinheit 15, ECU und deren Verwendung für die weitere Diagnose, wodurch die Diagnosesicherheit des Verfahrens gesteigert werden kann.
Dieser fakultativ zur Anwendung kommende Verfahrensschritt ist durch den gestrichelt dargestellten und mit „Eff_NOx“ gekennzeichneten Verfahrensschritt symbolisiert.
Alternativ können, in einer anderen Ausführung des Verfahrens, die zur Ermittlung der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, erforderlichen Werte der NOx-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators 3, NOx_up, über ein Rechenmodell aus den jeweils aktuellen Betriebsparametern berechnet werden. Dadurch kann ein zusätzlicher Konzentrationssensor eingespart und die Systemkosten reduziert werden.
Auf Basis des Signalverlaufs der NOx-Konzentrationsänderung bzw. aus dem Verlauf des Wertes der NOx-Konvertierungseffizienz innerhalb des Mess-Zeitfensters, TW, werden dann im weiteren Verlauf des Verfahrens ein Gradienten-Wert, GW_NOx, und ein Delta-Wert, DW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung ermittelt, was durch die parallel angeordneten, entsprechend mit „GW_NOx“ und „DW_NOx“ gekennzeichneten Verfahrensschritte dargestellt ist. Dies kann parallel, wie dargestellt, aber auch sequenziell erfolgen.
Der genannte Gradienten-Wert, GW_NOx, kann dabei als innerhalb des Mess-Zeitfensters, TW, ermittelter Maximalwert des Gradienten oder als über die Dauer des Mess-Zeitfensters, TW, hinweg gemittelter Mittelwert des Gradienten der NOx-Konzentrationsänderung ermittelt und herangezogen werden.
Der Delta-Wert, DW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung ergibt sich als eine Differenz zwischen zwei stromabwärts des SCR-Katalysators 3, zu aufeinander folgenden Zeitpunkten gemessenen NOx-Konzentrationswerten, wovon einer der NOx-Konzentrationswert zeitlich kurz vor oder kurz nach dem Beginn-Zeitpunkt der NH₃-Konzentrationsänderung ist und der zweite ein innerhalb des Mess-Zeitfensters, TW, als maximale NOx-Konzentration ermittelter NOx-Konzentrationswert ist.
Auf Basis des genannten Gradienten-Wertes, GW_NOx, erfolgt dann in dem darauffolgenden, mit „SKW_SCR-Kat“ gekennzeichneten Verfahrensschritt eine Quantifizierung eines aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes, SKW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators (3).
Ergänzend oder alternativ kann dann parallel oder sequenziell auf Basis des genannten Delta-Wertes, DW_NOx, in dem mit „BLW_SCR-Kat“ gekennzeichneten Verfahrensschritt eine Quantifizierung eines aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes, BLW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators 3 erfolgen.
Die ermittelten Werte für die NH₃-Speicherkapazität, SKW_SCR-Kat, und die NH3-Beladung, BLW_SCR-Kat, können dann in dem mit „BP_Norm“ gekennzeichneten Verfahrensschritt, der den Normalbetrieb der Brennkraftmaschine kennzeichnet, zu einer Adaption von Steuerparametern der Brennkraftmaschine herangezogen werden, um ein optimiertes Abgasverhalten der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Das heißt, dass auf Grundlage des bestimmten aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes, SKW_SCR-Kat, und/oder des bestimmten aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes, BLW_SCR-Kat, korrelierende Steuerparameter der Brennkraftmaschine und der Abgasnachbehandlungsanlage angepasst werden.
Dies ist in 2 mit den an die Verfahrensschritte „SKW_SCR-Kat“ und „BLW_SCR-Kat“ anschließenden gestrichelten Pfeilen symbolisiert.
In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Quantifizierung des aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes, SKW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators (3) und die Quantifizierung des aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes, BLW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators (3), mit Hilfe von vorausgehend ermittelten Kennlinien oder Kennfeldern, in denen der NH₃-Speicherkapazitäts-Wert, SKW_SCR-Kat, oder der NH₃-Beladungs-Wert, BLW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators 3 in Abhängigkeit vom Gradienten-Wert, GW_NOx, oder vom Delta-Wert, DW_NOx, der Konzentrationsänderung abgespeichert ist. Dies ist in 2 mittels eines als „E_Sp2“ gekennzeichneten Speichers dargestellt. Im Speicher E_Sp2 sind entsprechende Kennlinien, Kennfelder und auch Grenzwerte, GW TH, DW_TH, abgespeichert, aus denen in den vorausgehend genannten Verfahrensschritten die gesuchten Werte ausgelesen werden können. Dies ermöglicht eine schnelle und präzise Quantifizierung des aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes, SKW_SCR-Kat, und des aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes, BLW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators 3.
Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gradienten-Wert, GW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung und der Delta-Wert, DW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung, zum Vergleich mit einem jeweiligen Gradienten-Grenzwert, GW TH, bzw.einem Delta-Grenzwert, DW_TH, herangezogen werden. In 2 ist dies beispielhaft anhand des Vergleichs mit einem Gradienten-Grenzwert, GW TH, dargestellt. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis kann dann der SCR-Katalysator 3 als defekt, nOK, oder intakt, OK, erkannt werden, wobei im Falle eines als defekt, nOK, erkannten SCR-Katalysators 3, wie in dem mit „BP_Not“ gekennzeichneten Verfahrensschritt dargestellt, ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine, BP_Not, eingeleitet wird oder im Falle eines als intakt, OK, erkannten SCR-Katalysators 3, wie in dem mit „BP_Norm“ gekennzeichneten Verfahrensschritt dargestellt, der Normalbetrieb der Brennkraftmaschine fortgeführt wird. Die erforderlichen Grenzwerte sind ebenfalls vorausgehend festgelegt und im Speicher E_Sp2 zum Abruf hinterlegt.
Um einen dauerhaft fehlerfreien Betrieb der Abgasnachbehandlungsanlage sicherzustellen kann das erfindungsgemäße Verfahren in allen vorausgehend und nachfolgend beschriebenen Ausführungen in bestimmten Zyklen im Betrieb wiederholt werden, wobei diese Zyklen basieren können auf einer bestimmten Betriebs-Zeitdauer, einer bestimmten Betriebsleistung oder auf im Betrieb ermittelten Bedarfswerten.
Das in 3 dargestellte Diagramm zeigt die Ermittlung eines Gradienten-Wertes, GW_NOx, und eines Delta-Wertes, DW_NOx, der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, anhand einer qualitativen Darstellung. Dargestellt ist die NH₃-Konzentrationsänderung, AK_NH₃, im Abgasmassenstrom 10 stromaufwärts des SCR-Katalysators 3, in Bezug auf die in der für die Diagnose geeigneten Betriebsart vorliegenden Werte der NH₃-Konzentration, K_NH₃ , über der Zeit, t, anhand der mit K_NH₃ gekennzeichneten Kurve. Zu erkennen ist ein sprunghafter Anstieg der NH₃-Konzentration, K_NH₃ , zum Zeitpunkt T1 und die Beibehaltung des erhöhten NH₃-Konzentrationswertes zumindest bis zum Zeitpunkt T2, der das Ende des definierten Mess-Zeitfensters, TW, darstellt.
Weiterhin sind zwei unterschiedliche Verläufe der NOx-Konvertierungseffizienz eingezeichnet, wobei die mit Eff_ NOx_100 gekennzeichnete Kurve den Verlauf der NOx-Konvertierungseffizienz eines neuwertigen SCR-Katalysators mit 100% NH₃-Speicherkapazität repräsentiert und die mit Eff_NOx_50 gekennzeichnete Kurve zum Vergleich die NOx-Konvertierungseffizienz eines bereits gealterten SCR-Katalysators 3 mit beispielsweise nurmehr 50% NH₃-Speicherkapazität repräsentiert. Deutlich zu erkennen sind die unterschiedlichen Steigungen, also die Gradienten-Werte GW_NOx und GW_NOx' innerhalb des Mess-Zeitfensters TW. Daraus ist der prinzipielle Zusammenhang zwischen dem Gradienten-Wert, GW_NOx, und der NH₃-Speicherkapazität, SKW_SCR-Kat, zu erkennen. Je größer der Betrag des Gradienten-Wertes, GW_NOx, desto größer ist auch die NH₃-Speicherkapazität, SKW_SCR-Kat, anzunehmen. Dieser Zusammenhang ist auch in dem Kennlinien-Diagramm in 4 in einem Beispiel dargestellt. In 4 ist auch ein Gradienten-Grenzwert, GW TH, eingezeichnet, anhand dessen eine Erkennung des SCR-Katalysators als defekt, nOK, unterhalb des Gradienten-Grenzwert, GW_TH oder als intakt, OK, oberhalb des Gradienten-Grenzwert, GW TH, erfolgen kann.
Wird die dargestellte Kennlinie, die als einfachste Form eines Kennfeldes betrachtet werden kann, in Abhängigkeit von weiteren, Einfluss nehmenden Betriebsparametern, insbesondere unterschiedlichen Diagnose-Betriebsparameter aufgezeichnet, so entsteht ein mehrdimensionales Kennfeld.
Zur Ermittlung des Delta-Wertes der NOx-Konzentrationsänderung DW_NOx wird zum Beispiel die Differenz gebildet zwischen dem innerhalb des Mess-Zeitfensters TW ermittelten maximalen NOx-Konvertierungseffizienz-Wert K2 und dem vor Beginn des Mess-Zeitfensters TW, unmittelbar vor dem Zeitpunkt T1, also noch vor der NH₃-Konzentrationsänderung, ΔK_NH₃, ermittelten NOx-Konvertierungseffizienz-Wert K1. Hier zeigt sich jedoch, dass die Abhängigkeit des Delta-Wertes, DW_NOx, der NOx-Konzentrationsänderung umgekehrt proportional ist zu der NH3-Beladung, BLW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators. Geht man also davon aus, dass der in 2, anhand der Kurve der NOx-Konvertierungseffizienz bei 100% NH₃-Speicherkapazität, Eff_NOx_100, ermittelte Delta-Wert, DW_NOx, einen NH₃-Beladungs-Wert, BLW_SCR-Kat, von 30% seiner Maximalbeladung darstellt, so ergäbe sich für einen NH₃-Beladungs-Wert, BLW_SCR-Kat, von beispielsweise 90% ein wesentlich kleinerer Maximalwert der NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, und somit auch ein kleinerer Delta-Wert, DW_NOx. Dieser Zusammenhang ist auch in dem Kennlinien-Diagramm in 5 in einem Beispiel dargestellt. Auch hier gilt, dass die dargestellte Kennlinie als einfachste Form eines Kennfeldes betrachtet werden kann, wobei unter Variation weiterer, Einfluss nehmender Betriebsparametern, insbesondere unterschiedlicher Diagnose-Betriebsparameter, ein mehrdimensionales Kennfeld entsteht.
Eine weitere Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der NH₃-Konzentrationsänderung zunächst eine NH₃-Konzentrationserhöhung, ΔK_NH₃_up, und eine unmittelbar darauffolgende NH₃-Konzentrationsreduzierung, ΔK_NH₃_down, erfolgt. Dabei erfolgt, nach der NH₃-Konzentrationserhöhung für eine bestimmte erste Zeitdauer, die NH₃-Konzentrationsreduzierung auf einen derart gewählten Wert und für eine derart gewählte zweite Zeitdauer, sodass ein sich über die Dauer der NH₃-Konzentrationserhöhung und der NH₃-Konzentrationsreduzierung hinweg ergebender Mittelwert der NH₃-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators 3, dem vor der NH₃-Konzentrationserhöhung vorherrschenden Wert der NH₃-Konzentration entspricht. Auf diese Weise wird vorteilhaft gewährleistet, dass es über die Verfahrensdauer hinweg, im zeitlichen Mittel, zu keiner durch das Verfahren verursachten Erhöhung des Schadstoffausstoßes kommt.
Eine weitere Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die NH₃-Konzentrationsänderung eine NH₃-Konzentrationserhöhung, ΔK_NH₃_up, und eine unmittelbar darauf folgende NH₃-Konzentrationsreduzierung, ΔK_NH₃_down, stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 aufweist und die sich daraus ergebenden Gradienten-Werte, GW_NOx_up, GW_NOx_down, und Delta-Werte, DW_NOx_up, DW_NOx_down, in Kombination miteinander zur Quantifizierung eines aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes, SKW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators (3) und zur Quantifizierung eines aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes, BLW_SCR-Kat, des SCR-Katalysators 3 herangezogen werden. Es wird also jeweils ein positiver und ein negativer Gradienten-Wert, sowie ein positiver und ein negativer Delta-Wert, in Kombination herangezogen. Dabei kann auch der jeweilige Gradienten-Wert, sowie der jeweilige Delta-Wert, auf Basis des ersten NOx-Konzentrationssignals oder auch auf Basis der NOx-Konvertierungseffizienz ermittelt werden.
Zur weiteren Steigerung der Zuverlässigkeit des Verfahrens können in Fortführung des Gedankens, in einer weiteren Ausführung des Verfahrens, ein Gradienten-Wert GW_NOx_up, während einer NH₃-Konzentrationserhöhung, ΔK_NH₃_up, und ein Gradienten-Wert GW_NOx_down, während einer NH₃-Konzentrationsreduzierung, ΔK_NH₃_down, zusammen und in Relation zum Wert der jeweiligen NH₃-Konzentrationsänderung zur Ermittlung eines übergeordneten Gradeinten-Wertes GW_NOx herangezogen werden. Dies kann gemäß folgender Formel erfolgen: $GW_NOx = (GW_NOx_up / Δ K_{NH}_{3}_up) + (GW_NOx_down / Δ K_{NH}_{3}_down) .$
Die genannten Variablen sind ergänzend in 6 verdeutlicht. Zu erkennen sind zwei über der Zeit t aufgetragene Kurven, wobei die obere den Verlauf der NH₃-Konzentration, K_NH₃ , stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 darstellt und die untere den Verlauf der normalisierten NOx-Konvertierungseffizienz Eff_NOx darstellt. Zum Zeitpunkt T1 erfolgt eine NH₃-Konzentrationserhöhung, ΔK_NH₃_up, ausgehend von 100% um +400%. Als Reaktion darauf beginnt die NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, innerhalb des ersten Mess-Zeitfensters, TW1, zu steigen und der Gradienten-Wert, GW_NOx_up, des Anstiegs kann mit +5 %/s ermittelt werden. Zum Zeitpunkt T2, der gleichzeitig das Ende des ersten Mess-Zeitfensters TW1 darstellt erfolgt dann eine NH₃-Konzentrationsreduzierung, ΔK_NH₃_down, um -400% und als Reaktion darauf beginnt die NOx-Konvertierungseffizienz, Eff_NOx, innerhalb des zweiten Mess-Zeitfensters TW2 ebenfalls zu fallen und der der Gradienten-Wert, GW_NOx_down, der Reduzierung kann mit -8 %/s ermittelt werden. Das zweite Mess-Zeitfenster TW2 endet zum Zeitpunkt T3, an dem auch das Verfahren abgeschlossen ist und es wird mit einer für den Nomalbetrieb, BP_Norm, der Brennkraftmaschine berechneten NH₃-Konzentration K_NH3_BP_Norm fortgefahren.
Daraus lässt sich ein übergeordneter Gradienten-Wert, GW_NOx, gemäß der oben genannten Formel berechnen, wie folgt: $(5 % / s / + 400 %) + (- 8 % / s/-400%) = 0,0125 / s + 0,02/s = 0,0325/s .$
Mit diesem Wert kann dann beispielsweise über ein entsprechendes Kennfeld die zugehörige aktuelle NH₃-Speicherkapazität des SCR-Katalysators ermittelt werden.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens weist das jeweilige festgelegte Mess-Zeitfenster, TW, zur Ermittlung des Gradienten-Wertes, GW_NOx, und/oder des Delta-Wertes DW_NOx eine Dauer von kleiner gleich 10 Sekunden, insbesondere kleiner gleich 5 Sekunden oder 3 Sekunden auf. Die Länge dieses Zeitfensters gewährleistet, dass lediglich eine direkte, auf die NH₃-Konzentrationsänderung folgende Reaktion des NOx-Konzentrations-Wertes nach dem SCR-Katalysator 3, bei der Ermittlung des jeweiligen Gradienten-Wertes, GW_NOx, bzw. Delta-Wertes, DW_NOx, betrachtet werden, wodurch die Zuverlässigkeit bzw. die Aussagekraft des Verfahrens erhöht.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage eine Abgasleitung (1) zur Führung eines Abgasmassenstroms (10) und einen in der Abgasleitung (1) angeordneten SCR-Katalysator (3) aufweist, wobei eine Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern einer NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom (10) stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator (3), und zumindest ein erster Konzentrationssensor (6), im Abgasmassenstrom (10) stromabwärts nach dem SCR-Katalysator (3), angeordnet ist und wobei eine Diagnose des SCR-Katalysators (3) der Abgasnachbehandlungsanlage in Bezug auf seine NH₃-Speicherkapazität und seine aktuelle NH₃-Beladung durchgeführt wird, mit den folgenden Schritten: - Einstellen, herbeiführen oder erkennen einer für die Diagnose geeigneten Betriebsart der Brennkraftmaschine, wobei bestimmte maßgebliche Diagnose-Betriebsparameter (D-BP) der Brennkraftmaschine auf Übereinstimmung mit Diagnose-Vorgabewerten (D-BP_set) verifiziert, eingestellt oder eingeregelt werden; bei Vorliegen einer für die Diagnose geeigneten Betriebsart, - gezielte, definierte Herbeiführung einer NH₃-Konzentrationsänderung (ΔK_NH₃) im Abgasmassenstrom (10) stromaufwärts des SCR-Katalysators (3) in Bezug auf die in der für die Diagnose geeigneten Betriebsart vorliegenden Werte der NH₃-Konzentration (K_NH₃); - Erfassen der NOx-Konzentrationsänderung im Abgasmassenstrom (10) stromabwärts des SCR-Katalysators (3) innerhalb eines, unmittelbar auf die vorgenannte NH₃-Konzentrationsänderung (ΔK_NH₃) folgenden, festgelegten Mess-Zeitfensters (TW), mittels des ersten Konzentrationssensors (6), der ein entsprechendes erstes Konzentrationsmesssignal (NOx_Sig) abgibt; und auf Basis zumindest des ersten Konzentrationsmesssignals (NOx_Sig) innerhalb des festgelegten Mess-Zeitfensters (TW): - Ermitteln eines Gradienten-Wertes (GW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung und quantifizieren eines aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes (SKW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) auf Basis dieses Gradienten-Wertes (GW_NOx); und - Ermitteln eines Delta-Wertes (DW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung und quantifizieren eines aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes (BLW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) auf Basis dieses Delta-Wertes (DW).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradienten-Wert (GW_NOx) und der Delta-Wert (DW_NOx) auf Basis der Änderung einer NOx-Konvertierungseffizienz (Eff_NOx) ermittelt wird, wobei sich die NOx-Konvertierungseffizienz (Eff_NOx) gemäß der Formel $Eff_NOx = 1 - NOx_down / NOx_up$
ergibt, wobei Eff_NOx die NOx-Konvertierungseffizienz, NOx_down die NOx-Konzentration stromabwärts des SCR-Katalysators (3) und NOx_up die NOx-Konzentration stromaufwärts des SCR-Katalysators (3) repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gradienten-Wert (GW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung ein über das festgelegte Mess-Zeitfenster (TW) ermittelter Mittelwert oder ein innerhalb des festgelegten Mess-Zeitfensters (TW) ermittelter Maximalwert des Gradienten der NOx-Konzentrationsänderung herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantifizierung des aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes (SKW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) und die Quantifizierung des aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes (BLW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) mit Hilfe von vorausgehend ermittelten Kennlinien oder Kennfeldern, in denen der NH₃-Speicherkapazitäts-Wert (SKW_SCR-Kat) und der NH₃-Beladungs-Wert (BLW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) in Abhängigkeit vom Gradienten-Wert (GW_NOx) oder vom Delta-Wert (DW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung abgespeichert sind.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradienten-Wert (GW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung und der Delta-Wert (DW_NOx) der NOx-Konzentrationsänderung zum Vergleich mit einem jeweiligen Gradienten-Grenzwert (GW_TH) und einem Delta-Grenzwert (DW_TH) herangezogen werden und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis der SCR-Katalysator (3) als defekt erkannt und ein Notbetrieb (BP_Not) der Brennkraftmaschine eingeleitet wird oder als intakt erkannt und der Normalbetrieb (BP_Norm) der Brennkraftmaschine fortgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der NH₃-Konzentrationsänderung (ΔK_NH₃) eine NH₃-Konzentrationserhöhung (ΔK_NH₃_up) und eine unmittelbar darauf folgende NH₃-Konzentrationsreduzierung (ΔK_NH₃_down) erfolgt, wobei nach der NH₃-Konzentrationserhöhung für eine bestimmte erste Zeitdauer die NH₃-Konzentrationsreduzierung auf einen derart gewählten Wert und für eine derart gewählte zweite Zeitdauer erfolgt, sodass ein sich über die Dauer der NH₃-Konzentrationserhöhung und der NH₃-Konzentrationsreduzierung hinweg ergebender Mittelwert der NH₃-Konzentration, dem vor der NH₃-Konzentrationserhöhung vorherrschenden Wert der NH₃-Konzentration entspricht.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die NH₃-Konzentrationsänderung (ΔK_NH₃) eine NH₃-Konzentrationserhöhung (ΔK_NH₃_up) und eine unmittelbar darauf folgende NH₃-Konzentrationsreduzierung (ΔK_NH₃_down) stromaufwärts des SCR-Katalysators 3 aufweist und die sich daraus ergebenden Gradienten-Werte (GW_NOx) und Delta-Werte (DW_NOx) in Kombination miteinander zur Quantifizierung eines aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes (SKW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) und zur Quantifizierung eines aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes (BLW_SCR-Kat) des SCR-Katalysators (3) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die für die Diagnose geeignete Betriebsart gekennzeichnet ist durch zumindest einen der folgenden Diagnose-Betriebsparameter: - Motordrehzahl (RPM) der Brennkraftmaschine zwischen 1100 und 1900 Umdrehungen/Minute; - Betriebstemperatur (T-SC-PF) des SCR-Katalysators (3) zwischen 250°C und 350°C; - NH₃-Zugabemenge in einem, in Bezug zur NOx-Konzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators (3), stöchiometrischen Verhältnis.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige festgelegte Mess-Zeitfenster (TW) eine Dauer von kleiner gleich 10 Sekunden oder kleiner gleich 5 Sekunden oder kleiner gleich 3 Sekunden aufweist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des bestimmten aktuellen NH₃-Speicherkapazitäts-Wertes (SKW_SCR-Kat) und des bestimmten aktuellen NH₃-Beladungs-Wertes (BLW_SCR-Kat), korrelierende Steuerparameter der Brennkraftmaschine und der Abgasnachbehandlungsanlage angepasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung der NOx-Konvertierungseffizienz (Eff_NOx) erforderlichen Werte der NOx-Konzentration (NOx_up) stromaufwärts des SCR-Katalysators (3), über ein Rechenmodell aus den jeweils aktuellen Betriebsparametern berechnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung der NOx-Konvertierungseffizienz (Eff_NOx) erforderlichen Werte der NOx-Konzentration (NOx_up), stromaufwärts des SCR-Katalysators (3), mittels eines zusätzlichen, stromaufwärts des SCR-Katalysators (3) angeordneten Konzentrationssensors (5) ermittelt werden.
Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, die einen in einer Abgasleitung (1) angeordneten SCR-Katalysator (3) und zumindest eine Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom (10) stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator (3), und zumindest einen ersten Konzentrationssensor (6), zum Messen der NOx-Konzentration im Abgasmassenstrom (10) stromabwärts nach dem SCR-Katalysator (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsanlage eine elektronische Rechen- und Steuereinheit (15) aufweist, die eingerichtet ist zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration im Abgasmassenstrom (10) stromaufwärts des SCR-Katalysators (3) mittels einer Einrichtung zum gezielten, definierten Verändern der NH₃-Konzentration und zur Erfassung eines von dem zumindest einen Konzentrationssensor (6) ausgegebenen ersten Konzentrationsmesssignals (110), wobei die elektronische Rechen- und Steuereinheit (15) weiterhin dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen, im Abgasmassenstrom (10) vor dem SCR-Katalysator (3) angeordneten zusätzlichen Konzentrationssensor (5) zum Messen der NOx-Konzentration vor dem SCR-Katalysator (3) aufweist, wobei die elektronische Rechen- und Steuereinheit (15) dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 12 auszuführen.
Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der SCR-Katalysator (3) ein in einem Partikelfilter integrierter SCR-Katalysator (3) ist.
Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Rechen- und Steuereinheit (15) integraler Bestandteil einer zentralen Steuereinheit (16) der Brennkraftmaschine ist und das auszuführende Verfahren Teil eines On-Board-Diagnose-Systems zur Überwachung der abgasrelevanten Funktionseinheiten der Brennkraftmaschine im bestimmungsgemäßen Betrieb ist.