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DE102015203425A1 - Method for operating an SCR catalyst system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle - Google Patents

Method for operating an SCR catalyst system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle Download PDF

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DE102015203425A1
DE102015203425A1 DE102015203425.9A DE102015203425A DE102015203425A1 DE 102015203425 A1 DE102015203425 A1 DE 102015203425A1 DE 102015203425 A DE102015203425 A DE 102015203425A DE 102015203425 A1 DE102015203425 A1 DE 102015203425A1
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exhaust gas
catalyst
concentration
flow direction
balance
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German (de)
Inventor
Andreas Fritsch
Frank Schweizer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysatorsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Abgasnachbehandlung wenigstens einer Abgaskomponente mittels wenigstens eines Katalysators, wobei das Abgasnachbehandlungssystem nahe an der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der wenigstens eine Katalysator für eine Modellberechnung sowohl in Strömungsrichtung des Abgases als auch quer zur Strömungsrichtung des Abgases in jeweils wenigstens drei diskrete Bilanzelemente (300–310) unterteilt wird und auf der Grundlage der so gebildeten Bilanzelemente eine Berechnung der sich am Ausgang des wenigstens einen Katalysators ergebenden Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente durchgeführt wird (430).The present invention relates to a method for operating an SCR catalyst system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, for exhaust gas after treatment of at least one exhaust gas component by means of at least one catalyst, wherein the exhaust aftertreatment system is disposed close to the internal combustion engine, wherein it is provided in particular that the at least one catalyst for a Model calculation both in the flow direction of the exhaust gas and transverse to the flow direction of the exhaust gas is divided into at least three discrete balance elements (300-310) and on the basis of the balance elements thus formed a calculation of the output of at least one catalyst resulting concentration of the at least one exhaust gas component is performed (430).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysatorsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating an SCR catalytic converter system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The present invention also relates to a computer program, a machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control unit, by means of which the method according to the invention can be carried out.

Stand der TechnikState of the art

Zur Erfüllung der immer strengeren Abgasgesetzgebungen (Euro6, Tier2Bin5 und weiterführende Emissionsvorschriften) ist es notwendig, Stickstoffoxide bzw. Stickoxide (NOx) im Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, zu verringern. Hierzu ist bekannt, in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) anzuordnen, der im Abgas enthaltene Stickoxide mittels eines Reduktionsmittels zu Stickstoff reduziert. Bei emissionsrelevanten Bauteilen wird zudem eine im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführte On-Board-Diagnose (OBD) gefordert.To meet the increasingly stringent emissions legislation (Euro6, Tier2Bin5 and further emissions regulations), it is necessary to reduce nitrogen oxides or nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas of internal combustion engines, in particular of diesel engines. For this purpose, it is known to arrange an SCR catalytic converter (selective catalytic reduction) in an exhaust gas line of an internal combustion engine, which reduces nitrogen oxides contained in the exhaust gas to nitrogen by means of a reducing agent. In the case of emission-relevant components, an on-board diagnosis (OBD) performed during operation of the motor vehicle is also required.

Zum Ablauf einer genannten Reduktion solcher Stickoxide wird Ammoniak (NH3) benötigt, das dem Abgas zugemischt wird. Daher werden NH3 bzw. NH3-abspaltende Reagenzien in den Abgasstrang eindosiert. In der Regel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung (HWL) verwendet, die abgasstromaufwärts des SCR-Katalysators eingespritzt wird. Aus dieser Lösung bildet sich durch Hydrolyse Ammoniak, das als Reduktionsmittel wirkt. Eine geeignete 32,5%-ige wässrige Harnstofflösung ist unter dem Markennamen AdBlue® kommerziell erhältlich.For the expiry of a said reduction of such nitrogen oxides ammonia (NH 3 ) is required, which is added to the exhaust gas. Therefore, NH 3 or NH 3 -sabspendende reagents are metered into the exhaust line. As a rule, an aqueous urea solution (HWL) is used for this, which is injected downstream of the SCR catalytic converter. From this solution forms by hydrolysis ammonia, which acts as a reducing agent. A suitable 32.5% aqueous urea solution is commercially available under the trade name AdBlue ®.

Um in einem SCR-Katalysatorsystem hohe Konvertierungs- bzw. Umsatzraten der zu reduzierenden Stickoxide zu erzielen, muss der SCR-Katalysator so betrieben werden, dass er ständig bis zu einem gewissen Niveau mit dem Reduktionsmittel Ammoniak befüllt ist. Die DE 10 2004 031 624 A1 beschreibt, wie eine solche Prozessführung für ein SCR-Katalysatorsystem auf Basis des Ammoniakfüllstandes aufgebaut werden kann. Die FR 2 872 544 A1 beschreibt eine temperaturabhängige Sollfüllstandsvorgabe. Darüber hinaus muss das Auftreten von Ammoniakschlupf stromabwärts des SCR-Katalysators möglichst vermieden werden, da Ammoniak in hoher Konzentration eine gesundheitsschädliche Wirkung hat. In order to achieve high conversion or conversion rates of the nitrogen oxides to be reduced in an SCR catalyst system, the SCR catalyst must be operated so that it is constantly filled to a certain level with the reducing agent ammonia. The DE 10 2004 031 624 A1 describes how such a process for an SCR catalyst system based on the ammonia level can be built. The FR 2 872 544 A1 describes a temperature-dependent desired level specification. In addition, the occurrence of ammonia slip downstream of the SCR catalyst must be avoided as much as possible, since ammonia in high concentration has a harmful effect.

Derzeit bekannte und bereits in Serie eingesetzte Überwachungsfunktionen ermitteln den Wirkungsgrad der Stickoxidreduktion (NOx-Konvertierungsrate) mithilfe eines stromabwärts des SCR-Katalysators angeordneten ersten Stickoxid-(NOx-)Sensors) und eines stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten zweiten Stickoxidsensors, der gegebenenfalls durch einen modellbasierten Ersatzwert ersetzt wird. Aufgrund der Alterung des SCR-Katalysators nimmt die erreichbare Konvertierungsrate mit steigender Einsatzzeit ab und die Stickoxidemission stromabwärts des SCR-Katalysators nimmt zu. Aus den maximal zulässigen Stickoxidemissionen lässt sich ein Schwellenwert für den Wirkungsgrad bestimmen, bei dessen Unterschreitung ein Systemfehler gemeldet wird.Currently known and already used in series monitoring functions determine the efficiency of the nitrogen oxide reduction (NOx conversion rate) using a arranged downstream of the SCR catalyst first nitrogen oxide (NOx) sensor) and a second upstream of the SCR catalyst arranged nitrogen oxide sensor, optionally by a model-based replacement value is replaced. Due to the aging of the SCR catalyst, the achievable conversion rate decreases with increasing use time and the nitrogen oxide emission downstream of the SCR catalyst increases. From the maximum permissible nitrogen oxide emissions, a threshold for the efficiency can be determined, below which a system error is reported.

Aus DE 10 2012 220 151 A1 geht ferner ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Komponenten eines hier betroffenen Abgasnachbehandlungssystems hervor, in dem ein erster SCR-Katalysator abgasstromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators angeordnet ist. Dadurch wird die Überprüfung der Ammoniakspeicherfähigkeit des ersten und des zweiten SCR-Katalysators, der Funktionsfähigkeit eines zwischen den beiden SCR-Katalysatoren angeordneten NH3-Sensors sowie eines stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators angeordneten NOx-Sensors ermöglicht. Dazu wird eine Änderung einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, welche die Stickoxidkonzentration des Abgases beeinflusst, erfasst.Out DE 10 2012 220 151 A1 Furthermore, a method for checking the functionality of components of an exhaust aftertreatment system affected here, in which a first SCR catalyst exhaust gas upstream of a second SCR catalyst is arranged. This makes it possible to check the ammonia storage capacity of the first and the second SCR catalytic converter, the functionality of an NH 3 sensor arranged between the two SCR catalytic converters, and a NOx sensor arranged downstream of the second SCR catalytic converter. For this purpose, a change in an operating variable of the internal combustion engine, which influences the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas, is detected.

Darüber hinaus sind Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung eines NOx-Katalysators bekannt geworden, bei denen der Katalysator in n Scheiben bzw. finite Elemente mit n > 1 in seiner axialen Richtung aufgeteilt wird und die Temperatur jeder Scheibe als Funktion der Temperatur des die jeweilige Scheibe anströmenden Abgases bestimmt wird. Dabei wird die radiale Temperaturverteilung als konstant angenommen und eine adiabatische Wärmeübertragung zwischen einem Abgas und einer Katalysatorscheibe n berechnet.In addition, methods for determining the temperature distribution of a NOx catalyst have become known in which the catalyst is divided into n disks with n> 1 in its axial direction and the temperature of each disk as a function of the temperature of the respective disk Exhaust gas is determined. The radial temperature distribution is assumed to be constant and an adiabatic heat transfer between an exhaust gas and a catalyst disk n is calculated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einem SCR-Katalysatormodell das Katalysatorsystem bzw. den Katalysator nicht nur in Strömungsrichtung in einzelne Bilanzelemente bzw. finite Elemente zu unterteilen, sondern auch quer zur Strömungsrichtung angeordnete Bereiche unterschiedlicher HWL- bzw. Ammoniakbenetzung mittels diskreter bzw. finiter Bilanzelemente zu berechnen bzw. bei der Modellrechnung bzw. Simulation zu berücksichtigen. Hierbei wird eine entsprechende Querschnittsfläche des jeweiligen Katalysators in eine möglichst geringe Anzahl von mehr als zwei diskreten Bereichen unterteilt, welche getrennt betrachtet werden. Diese Anzahl ist bevorzugt kleiner als fünf und besonders bevorzugt gleich drei.According to the invention, it is proposed to divide the catalyst system or the catalyst not only in the flow direction into individual balance elements or finite elements in an SCR catalyst model, but also to calculate regions of different HWL or ammonia wetting arranged transversely to the flow direction by means of discrete or finite balance elements or in the model calculation or simulation. Here, a corresponding cross-sectional area of the respective catalyst is divided into the smallest possible number of more than two discrete areas, which are considered separately. This number is preferably less than five and more preferably three.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt bei einem SCR-Katalysatorsystem anwendbar, welches in einem motornahen bzw. brennraumnahen Bereich eines Abgastrakts der Brennkraftmaschine angeordnet ist, in dem im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Abgastemperatur im Bereich von 150–500 °C vorherrscht. Denn bei einer solchen brennraumnahen Anordnung sind aufgrund der naturgemäß höheren Abgastemperaturen relativ hohe Konvertierungsraten möglich. Jedoch stehen bei einer motornahen Anordnung, im Gegensatz zu einer meist vorliegenden Unterflur-Anordnung, auch nur relativ kurze Mischstrecken des Abgases mit dem Reduktionsmittel zur Verfügung. The method according to the invention is preferably applicable to an SCR catalyst system which is arranged in a region of an exhaust tract of the internal combustion engine close to the engine or in the vicinity of the combustion chamber in which an exhaust gas temperature in the range of 150-500 ° C. prevails during operation of the internal combustion engine. Because with such a combustion chamber near arrangement relatively high conversion rates are possible due to the naturally higher exhaust gas temperatures. However, in a close-to-motor arrangement, in contrast to a mostly existing underfloor arrangement, only relatively short mixing sections of the exhaust gas with the reducing agent are available.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik insbesondere echtzeitfähige Modellierung einer Ungleichverteilung von Ammoniak bzw. HWL quer zur Abgasströmungsrichtung beim Betrieb eines hier betroffenen Katalysatorsystems mittels eines entsprechenden ggf. bereits vorliegenden Steuergeräts. Dadurch kann im SCR-Katalysator ein höherer NH3-Füllstand eingestellt werden, ohne dabei die genannten Risiken von Fehldiagnosen und/oder von genanntem Ammoniakschlupf zu erhöhen.The method according to the invention makes it possible to model, in comparison to the prior art, in particular real-time modeling of an unequal distribution of ammonia or HWL transversely to the exhaust gas flow direction during operation of a catalyst system affected here by means of a corresponding possibly already existing control device. As a result, a higher NH 3 level can be set in the SCR catalytic converter, without increasing the stated risks of misdiagnosis and / or of the mentioned ammonia slip.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Verbesserung der Echtzeitfähigkeit bei der Modellberechnung bzw. Simulation ferner vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Katalysator quer zur Strömungsrichtung des Abgases in eine ungerade Anzahl von Bilanzelementen unterteilt wird, um eine symmetrische, um ein mittleres Bilanzelement herum angeordnete Verteilung von Bilanzelementen bereitzustellen. Die Anzahl der quer zur Strömungsrichtung des Abgases gebildeten Bilanzelemente ist dabei wiederum insbesondere kleiner als fünf und bevorzugt drei.In the method according to the invention, in order to improve the real-time capability in the model calculation or simulation, it can further be provided that the at least one catalyst is subdivided into an odd number of balance elements transversely to the flow direction of the exhaust gas, around a symmetrical distribution of a balance element arranged around a middle balance element To provide balance elements. The number of balance elements formed transversely to the flow direction of the exhaust gas is again in particular less than five and preferably three.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Verbesserung der Echtzeitfähigkeit bei der Berechnung bzw. Simulation vorgesehen sein, dass die quer zur Strömungsrichtung des Abgases gebildeten Bilanzelemente unabhängig voneinander berechnet werden.In the method according to the invention, in order to improve the real-time capability in the calculation or simulation, it can be provided that the balance elements formed transversely to the flow direction of the exhaust gas are calculated independently of one another.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Verbesserung der Echtzeitfähigkeit sowie der Berechnungsgüte bei der Berechnung bzw. Simulation ferner vorgesehen sein, dass bei der Berechnung der sich am Ausgang des wenigstens einen Katalysators ergebenden Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente, d.h. bevorzugt der Konzentration genannter Stickoxide (NOx), quer zur Strömungsrichtung des Abgases eine symmetrische Ungleichverteilung u der wenigstens einen Abgaskomponente sowie in Strömungsrichtung des Abgases ein Abgastemperaturverlauf T1–Tx zugrundegelegt werden.In the method according to the invention, in order to improve the real-time capability as well as the calculation quality in the calculation or simulation, it can further be provided that in the calculation of the concentration of the at least one exhaust gas component resulting from the exit of the at least one catalytic converter, i. Preferably, the concentration of said nitrogen oxides (NOx), transverse to the flow direction of the exhaust gas, a symmetrical unequal distribution u of the at least one exhaust gas component and in the flow direction of the exhaust gas, an exhaust gas temperature T1-Tx are taken as a basis.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Verbesserung der Echtzeitfähigkeit sowie der Berechnungsgüte bei der Berechnung bzw. Simulation ferner vorgesehen sein, dass die am Ausgang des wenigstens einen Katalysators sich ergebenden Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente als ein Mittelwert der Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente auf der Grundlage der Gleichung NOx_Mittelwert = v%·NOx_letzte-Reihe_überdosierend + (100 – 2·v%)·NOx_letzte-Reihe_nominal + v%·NOx_letzte-Reihe_unterdosierend berechnet wird, wobei v den Flächenanteil des jeweiligen Bilanzelementes an einer gesamten Querschnittsfläche des wenigstens einen Katalysators in % bedeutet und wobei die Indizes „letzte-Reihe_überdosierend“ und „letzte-Reihe_unterdosierend“ am Ausgang des wenigstens einen Katalysators angeordnete Bilanzelemente bezeichnen, in denen sich bei einer gegenüber einem mit dem Index „letzte-Reihe_nominal“ bezeichneten Nominalwert überschreitenden bzw. unterschreitenden Menge an Reduktionsmittel (HWL bzw. Ammoniak) entsprechende Konzentrationen der wenigstens einen Abgaskomponente ergeben.In the method according to the invention, in order to improve the real-time capability as well as the calculation quality in the calculation or simulation, it can further be provided that the concentration of the at least one exhaust gas component resulting at the outlet of the at least one catalytic converter is calculated as an average of the concentration of the at least one exhaust gas component based on the equation NOx_means = v% · NOx_last_range_overdosing + (100 - 2 · v%) · NOx_last_range_nominal + v% · NOx_last_set_dosing where v is the area fraction of the respective balance element on a total cross-sectional area of the at least one catalyst in% and where the indices "Last-Reihe_überdosierend" and "Last-Reihe_ unterdosierend" at the output of at least one catalyst arranged balance elements denote, in which a relative to a nominal value with the index "last-Reihe_nominal" designated exceeding or falling below amount of reducing agent (HWL or ammonia) corresponding concentrations of at least one exhaust gas component result.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Verbesserung der Echtzeitfähigkeit bei der Berechnung bzw. Simulation ferner vorgesehen sein, dass zur Modellierung des wenigstens einen Katalysators einzelne der Kanäle ihrer Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente nach sortiert werden und auf der Grundlage dieser Sortierung eine Konzentrationsverteilung der wenigstens einen Abgaskomponente quer zur Strömungsrichtung des Abgases mittels Diskretisierung angenähert wird.In the method according to the invention, in order to improve the real-time capability in the calculation or simulation it can further be provided that, for modeling the at least one catalyst, individual ones of the channels are sorted according to their concentration of the at least one exhaust gas component and, based on this sorting, a concentration distribution of the at least one exhaust gas component transversely to the flow direction of the exhaust gas is approximated by discretization.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Verbesserung der Echtzeitfähigkeit bei der Berechnung bzw. Simulation ferner vorgesehen sein, dass mittels der genannten Diskretisierung eine ungerade Anzahl von wenigstens drei Bilanzräumen gebildet werden, welche jeweils einen Flächenanteil v an einer gesamten Querschnittsfläche des wenigstens einen Katalysators von x%, y% und 100% – x% – y% einnehmen, wobei ein mittlerer Bereich der Konzentrationsverteilung mit einem Mittelwert der Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente beaufschlagt wird und die wenigstens zwei übrigen Bereiche mit einer um b% erhöhten und einer mit a% verringerten Konzentration beaufschlagt werden.In the method according to the invention, in order to improve the real-time capability in the calculation or simulation it can further be provided that an odd number of at least three balance spaces are formed by means of said discretization, each of which has an area fraction v of an overall cross-sectional area of the at least one catalyst of x%. , y% and 100% - x% - y% occupy, wherein an average range of the concentration distribution is applied to an average of the concentration of the at least one exhaust gas component and the at least two remaining areas with a b% increased and a% reduced concentration be charged.

Die Erfindung kann insbesondere in einem SCR-Katalysatorsystem einer Brennkraftmaschine, bevorzugt einer selbstzündenden Brennkraftmaschine (Dieselmotor) eines Kraftfahrzeugs, zur Anwendung kommen. Darüber hinaus ist auch eine Anwendung bei anderen Abgasnachbehandlungssystemen, in denen ähnliche wie hierin beschriebene Katalysatoren eingesetzt werden, möglich.The invention can in particular be used in an SCR catalytic converter system of an internal combustion engine, preferably a self-igniting internal combustion engine (diesel engine) of a motor vehicle. In addition, there is also one Application to other exhaust aftertreatment systems using similar catalysts as described herein is possible.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Abgasnachbehandlungssystem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.The computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the method according to the invention on an electronic control unit, without having to make structural changes to this. For this purpose, the machine-readable data carrier is provided on which the computer program according to the invention is stored. By loading the computer program according to the invention on an electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is set up to control an exhaust aftertreatment system affected here by means of the method according to the invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein mit einer Brennkraftmaschine verbundenes SCR-Katalysatorsystem gemäß dem Stand der Technik, welches mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung betrieben werden kann. 1 shows an associated with an internal combustion engine SCR catalyst system according to the prior art, which can be operated by a method according to the invention.

2a, b zeigen eine beispielhafte erfindungsgemäße Modellierung einer Ungleichverteilung der Ammoniakkonzentration in einem SCR-Katalysator quer zur Abgasströmungsrichtung. 2a , b show an exemplary modeling according to the invention of an unequal distribution of the ammonia concentration in an SCR catalytic converter transverse to the exhaust gas flow direction.

3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Modellierung mit einer Diskretisierung der Ammoniakverteilung quer zur Strömungsrichtung des Abgases. 3 shows an exemplary embodiment of a modeling according to the invention with a discretization of the ammonia distribution transverse to the flow direction of the exhaust gas.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagramms. 4 shows an embodiment of the method according to the invention with reference to a flowchart.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

1 zeigt ein an sich bekanntes SCR-Katalysatorsystem, das zur Anordnung im Abgasstrang eines dieselbetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Richtung des Abgasstromes ist in 1 mit einem Pfeil markiert. 1 shows a per se known SCR catalyst system, which is provided for arrangement in the exhaust system of a diesel-powered motor vehicle. The direction of the exhaust gas flow is in 1 marked with an arrow.

Im Abgasstrang sind in Strömungsrichtung hintereinander drei Katalysatorgehäuse 1, 2, 3 angeordnet. Das erste Katalysatorgehäuse 1 weist an seinem Eingang einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 11 auf. Stromabwärts des DOC 11 ist im Gehäuse 1 ein Dosiermodul 12 angeordnet, welches eingerichtet ist, um Harnstoffwasserlösung (HWL) in das Abgas einzudosieren. Stromabwärts dieser Eindosierungsstelle ist ein erster Katalysator 13 angeordnet, welcher aus einem Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SCRoF) besteht. Das zweite Katalysatorgehäuse enthält einen zweiten Katalysator 21, bei welchem es sich um einen SCR-Katalysator 21 handelt. Das dritte Katalysatorgehäuse enthält einen Clean-up-Katalysator 31.In the exhaust line are three catalyst housing in the flow direction one behind the other 1 . 2 . 3 arranged. The first catalyst housing 1 has a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) at its entrance 11 on. Downstream of the DOC 11 is in the case 1 a dosing module 12 arranged, which is adapted to meter urea water solution (HWL) into the exhaust gas. Downstream of this metering point is a first catalyst 13 arranged, which consists of a particulate filter with SCR coating (SCRoF). The second catalyst housing contains a second catalyst 21 which is an SCR catalyst 21 is. The third catalyst housing contains a clean-up catalyst 31 ,

Stromaufwärts des ersten Katalysatorgehäuses 1 ist ein erster NH3-querempfindlicher Stickoxidsensor 41 angeordnet. Weitere NH3-querempfindliche Stickoxidsensoren 44 und 46 sind zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR-Katalysator 21 sowie stromabwärts des Clean-up-Katalysators 31 angeordnet. Zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR-Katalysator 21 ist weiterhin ein Ammoniaksensor 43 angeordnet. Zwischen dem DOC 11 und dem SCRoF-Katalysator 13, zwischen dem SCR-Katalysator 21 und dem Clean-up-Katalysator 31 sowie stromabwärts des Clean-up-Katalysators 31 sind drei Temperatursensoren 42, 45, 47 angeordnet.Upstream of the first catalyst housing 1 is a first NH 3 cross-sensitive nitric oxide sensor 41 arranged. Other NH 3 -sensitive nitrogen oxide sensors 44 and 46 are between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 and downstream of the clean-up catalyst 31 arranged. Between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 is still an ammonia sensor 43 arranged. Between the DOC 11 and the SCRoF catalyst 13 , between the SCR catalyst 21 and the clean-up catalyst 31 and downstream of the clean-up catalyst 31 are three temperature sensors 42 . 45 . 47 arranged.

Ein Steuergerät 5 ist mit den Katalysatorgehäusen 1, 2, 3 und mit den Sensoren 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 verbunden (Verbindungen nicht gezeigt). Eine Brennkraftmaschine 6 ist stromaufwärts des ersten Katalysatorgehäuses 1 angeordnet und leitet Abgas in dieses ein.A control unit 5 is with the catalyst housings 1 . 2 . 3 and with the sensors 41 . 42 . 43 . 44 . 45 . 46 . 47 connected (compounds not shown). An internal combustion engine 6 is upstream of the first catalyst housing 1 arranged and introduces exhaust gas into this.

Die Überprüfung des SCRoF-Katalysators 13 des SCR-Katalysators 21 durch Beurteilung des Dämpfungsgrades einer Änderung einer Betriebsgröße nutzt die Tatsache, dass nur in einem der Katalysatoren 13, 21 gebundenes Ammoniak zur Stickoxidkonvertierung beitragen kann. Außerdem sinkt die Speicherfähigkeit der Katalysatoren 13, 21 bei deren Alterung. Bei dem SCRoF-Katalysator 13, der direkt stromabwärts des Dosiermoduls 12 im Abgasstrang angeordnet ist, sind in dem hier gezeigten Betriebszustand positive Stickoxidsensorsignale zu beobachten, da eine vollständige Adsorption von Ammoniak nicht mehr möglich ist und die Stickoxidkonvertierung diesen Effekt nicht vollständig eliminieren kann.The review of the SCRoF catalyst 13 of the SCR catalyst 21 by assessing the degree of damping of a change in an operating variable exploits the fact that only in one of the catalysts 13 . 21 bound ammonia can contribute to nitrogen oxide conversion. In addition, the storage capacity of the catalysts decreases 13 . 21 during their aging. For the SCRoF catalyst 13 , which is directly downstream of the dosing module 12 is arranged in the exhaust line, positive nitrogen oxide sensor signals are observed in the operating state shown here, since a complete adsorption of ammonia is no longer possible and the nitrogen oxide conversion can not completely eliminate this effect.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Kraftfahrzeuge, bei denen zur Erreichung möglichst hoher Konvertierungsraten von Abgaskomponenten wie z.B. Stickoxiden möglichst nahe an der Brennkraftmaschine angeordnete Abgasnachbehandlungssysteme, z.B. nachfolgend beschriebene SCR-Katalysatorsysteme, vorgesehen sind. Die höheren Konvertierungsraten werden insbesondere durch die höheren Abgastemperaturen bei einer solchen Anordnung ermöglicht.The present invention relates in particular to motor vehicles in which exhaust gas aftertreatment systems, eg SCR catalyst systems described below, are provided to achieve the highest possible conversion rates of exhaust gas components such as nitrogen oxides as close as possible to the internal combustion engine. The higher conversion rates are made possible in particular by the higher exhaust gas temperatures in such an arrangement.

Nachteilig an einer solchen motornahen Anordnung, im Gegensatz zu einer meist vorliegenden Unterflur-Anordnung, ist jedoch der relativ große Platzmangel im Motorraum des Kraftfahrzeugs und die dadurch verursachten relativ kurzen Mischstrecken des Abgases. Obwohl die hieraus resultierende Verschlechterung der Gemischaufbereitung des Abgases an sich tolerabel ist, ist ein solches Abgasnachbehandlungssystem schwer zu beherrschen, da in einem Steuergerät implementierte Abgasnachbehandlungsmodelle bzw. entsprechende Modellberechnungen zu der genannten Konvertierung von Abgaskomponenten wie z.B. Stickoxiden eine genannte schlechte Gemischbildung nicht oder nur unzureichend berücksichtigen können.However, a disadvantage of such a close-coupled arrangement, in contrast to a mostly existing underfloor arrangement, is the relatively large lack of space in the engine compartment of the motor vehicle and the resulting relatively short mixing distances of the exhaust gas. Although the resulting deterioration of the exhaust gas mixture treatment per se is tolerable, such an exhaust aftertreatment system is difficult to control, since exhaust aftertreatment models implemented in a control unit or corresponding model calculations for the aforementioned conversion of exhaust gas components such as, for example, Nitrogen oxides can not or insufficiently take into account a poor mixture formation mentioned.

Im Stand der Technik werden daher z.B. motornahe SCR-Katalysatorsysteme mit einer gegenüber der technisch an sich möglichen Füllmenge verringerten Füllmenge an NH3 betrieben, um einen genannten NH3-Schlupf möglichst zu verhindern bzw. zu minimieren. Dabei besteht jedoch ein erhebliches Risiko von Fehldiagnosen z.B. einer genannten SCR On-Board-Diagnose, da ein modellierter und ein gemessener Wirkungsgrad aufgrund der schlechten Durchmischung des Abgases erheblich voneinander abweichen können.In the prior art, therefore, for example, close-coupled SCR catalyst systems are operated with a reduced amount of NH 3 compared with the technically possible filling quantity, in order to prevent or minimize an abovementioned NH 3 slip. However, there is a considerable risk of misdiagnosis, for example, of a named SCR on-board diagnosis, since a modeled and a measured efficiency can differ significantly due to the poor mixing of the exhaust gas.

Die genannte SCR-Modellierung betreffend sind eine Vielzahl von Ansätzen bekannt geworden, z.B. aus der Publikation „Unsteady Analysis of NO Reduction over Selective Catalyst Reduction – De-NOxMonolith Catalysts“, E. Tronconi et al., Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, Seiten 2341–2349 . Derartige in modernen KFZ-Steuergeräten implementierte Modelle bilden sowohl den NOx-Umsatz des SCR-Katalysators als auch den NH3-Schlupf ab. Die Modelle arbeiten entweder auf der Grundlage einer Durchschnittstemperatur oder sie bilden die Temperatur und die NH3-Verteilung in dem SCR-Katalysator entlang der Strömungsrichtung des Abgases nach, indem sie den Katalysator in entsprechende Segmente bzw. finite Elemente unterteilen.With regard to said SCR modeling, a large number of approaches have become known, for example from the publication "Unsteady Analysis of NO Reduction on Selective Catalyst Reduction - De-NOx Monolith Catalysts", E. Tronconi et al., Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, pages 2341-2349 , Such models implemented in modern vehicle control units map both the NOx conversion of the SCR catalyst and the NH 3 slip. The models either operate on the basis of an average temperature or replicate the temperature and NH 3 distribution in the SCR catalyst along the flow direction of the exhaust gas by dividing the catalyst into corresponding segments or finite elements.

In den 2a und 2b ist schematisch dargestellt, wie eine erfindungsgemäße Aufteilung eines hier betroffenen Katalysatorsystems quer zur Strömungsrichtung des Abgases der Brennkraftmaschine in einzelne Bilanzelemente bzw. finite Elemente erfolgen kann, um auch Bereiche unterschiedlicher HWL- bzw. Ammoniakbenetzung mittels solcher diskreten Bilanzelemente berechnen zu können.In the 2a and 2 B is shown schematically how a division of a catalyst system according to the invention can be made transversely to the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine into individual balance elements or finite elements in order to calculate areas of different HWL or ammonia wetting means such discrete balance elements.

Hierbei wird die Querschnittsfläche des an sich länglich ausgebildeten Katalysatorsystems in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in drei diskrete Bereiche bzw. finite Elemente unterteilt, welche bezüglich einer genannten Modellrechnung getrennt betrachtet werden. Es ist anzumerken, dass die Anzahl der so gebildeten Bereiche auch größer als drei sein kann, jedoch bevorzugt kleiner als fünf und ebenfalls bevorzugt ungerade ist, um eine symmetrische Verteilung um einen mittleren Bereich herum zu ermöglichen.Here, the cross-sectional area of the per se elongated catalyst system is divided in the present embodiment into three discrete areas or finite elements, which are considered separately with respect to a given model calculation. It should be noted that the number of regions thus formed may also be greater than three, but preferably less than five, and also preferably odd, to allow for symmetrical distribution about a central region.

In 2a ist die Stirnfläche 200 eines SCR-Katalysators dargestellt, der eine Vielzahl von in Strömungsrichtung des Abgases angeordneten Kanälen 205 aufweist. Die Stirnfläche 200 wird ungleichmäßig mit einem hier betroffenen Reduktionsmittel, d.h. im Falle eines SCR-Systems Ammoniak oder einer Vorläufersubstanz wie z.B. genanntes HWL, beaufschlagt bzw. benetzt. In dem durch die gestrichelte Linie 210 abgegrenzten inneren Bereich kommt dabei relativ mehr Ammoniak an und in dem außerhalb dieses inneren Bereichs 215 angeordneten äußeren Bereichs 220 in Bezug auf den inneren Bereich 215 relativ weniger Ammoniak bzw. Vorläufersubstanz.In 2a is the frontal area 200 an SCR catalyst, which has a plurality of channels arranged in the flow direction of the exhaust gas 205 having. The face 200 is unevenly applied or wetted with a reducing agent involved here, ie in the case of an SCR system ammonia or a precursor substance such as called HWL. In the dashed line 210 demarcated inner area arrives at relatively more ammonia and in the outside of this inner area 215 arranged outer area 220 in terms of the inner area 215 relatively less ammonia or precursor substance.

Zur Modellierung werden die einzelnen Kanäle 205 des Katalysators ihrer Ammoniakkonzentration nach sortiert dargestellt, wie in 2b zu ersehen. Diese Sortierung ermöglicht es, die Verteilung an Ammoniak quer zur Strömungsrichtung des Abgases, d.h. in 2a in der Papierebene, durch eine grobe Diskretisierung darzustellen bzw. anzunähern, um die Verteilung dadurch einer numerischen Echtzeit-Simulation zugänglich zu machen. Eine Modellierung mit einer besonders groben Diskretisierung mit nur wenigen Bereichen kann vorteilhaft so in Echtzeit durchgeführt werden, dass sie in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine bzw. des SCR-Systems implementiert werden kann und so im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. eines zugrundeliegenden Kraftfahrzeugs eingesetzt bzw. angewendet werden kann.To model the individual channels 205 of the catalyst according to its ammonia concentration, as shown in 2 B to see. This sorting allows the distribution of ammonia across the flow direction of the exhaust gas, ie in 2a at the paper level, by approximating a rough discretization to make the distribution accessible to a real-time numerical simulation. A modeling with a particularly coarse discretization with only a few areas can advantageously be carried out in real time so that it can be implemented in a control unit of the internal combustion engine or the SCR system and thus used during operation of the internal combustion engine or an underlying motor vehicle or can be applied.

Die in 2b gezeigte Diskretisierung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel in drei Bilanzräume, die den Flächenanteil v an der gesamten in 2a gezeigten Stirnfläche 200 von x%, y% und 100% – x% – y% einnehmen. Der mittlere Bereich 225 der NH3-Konzentrationsverteilung wird in dem vorliegenden Modell mit einem Mittelwert 230 der Ammoniakkonzentration oder einer genannten Vorläufersubstanz beaufschlagt. Der linke Bereich 235 wird dabei mit b% mehr beaufschlagt 240 und der rechte Bereich 245 dagegen mit a% weniger 250, und zwar jeweils gemessen an der mittleren Ammoniakkonzentration 230.In the 2 B shown discretization takes place in this embodiment in three balance areas, the area ratio v of the total in 2a shown end face 200 from x%, y% and 100% - x% - y% occupy. The middle area 225 the NH 3 concentration distribution is averaged in the present model 230 the ammonia concentration or a said precursor substance acted upon. The left area 235 is charged with b% more 240 and the right area 245 but with a% less 250 , in each case measured on the average ammonia concentration 230 ,

Die in 2b eingezeichnete Messkurve 255265 an einem Teststand gemessener NH3-Konzentrationen umfasst drei in 2a gezeigte Kurvensegmente 255, 260, 265, wobei das linke Kurvensegment 255 dem inneren Bereich 215 der NH3-Benetzung, das mittlere Kurvensegment 260 der im rechten Teil des inneren Bereichs 215 heller dargestellten Benetzung 270 und das rechte Kurvensegment 265 der NH3-Benetzung im äußeren Bereich 220 entsprechen.In the 2 B drawn trace 255 - 265 NH 3 concentrations measured at a test bench include three in 2a shown curve segments 255 . 260 . 265 , where the left curve segment 255 the inner area 215 the NH 3 - Wetting, the middle curve segment 260 in the right part of the inner area 215 lightly displayed wetting 270 and the right curve segment 265 the NH 3 addition in the outer area 220 correspond.

Die in 2b gezeigte Diskretisierung hat den Vorteil, dass man durch dreimaliges Berechnen desselben SCR-Modells eine korrekte Berücksichtigung der Ungleichverteilung an Ammoniak simulieren kann und damit das Modell und die Wirklichkeit in erheblich bessere Übereinstimmung gebracht werden können.In the 2 B The advantage of the presented discretization is that by calculating the same SCR model three times, it is possible to simulate a correct consideration of the unequal distribution of ammonia and thus to bring the model and the reality into much better agreement.

3 zeigt eine konkrete Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Diskretisierung, wobei der Katalysator entsprechend den 2a und 2b quer zur Abgasströmungsrichtung in jeweils drei Bilanzelemente 300, 305, 310 und zusätzlich längs der Abgasströmungsrichtung in zehn Bilanzelemente 315, 320, 325, usw. unterteilt wird. Wie bereits erwähnt, wird für die Modellierung bzw. Simulation eine quer zur Abgasströmungsrichtung symmetrische Ungleichverteilung von Ammoniak angenommen, d.h. im oberen Teil 300 der Bilanzelemente 300310 werden u% mehr Ammoniak und im unteren Teil 310 entsprechend u% weniger Ammoniak angenommen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zudem in Strömungsrichtung des Abgases ein Abgastemperaturverlauf von zehn verschiedenen Abgastemperaturen 315, 320, 325, usw. (T1–T10) angenommen. 3 shows a concrete embodiment of a discretization according to the invention, wherein the catalyst according to the 2a and 2 B transverse to the exhaust gas flow direction in each case three balance elements 300 . 305 . 310 and additionally along the exhaust gas flow direction in ten balance elements 315 . 320 . 325 , etc. is divided. As already mentioned, a symmetrical unequal distribution of ammonia is assumed for the modeling or simulation, ie in the upper part 300 of balance sheet elements 300 - 310 will be u% more ammonia and in the lower part 310 correspondingly u% less ammonia assumed. In addition, in the exemplary embodiment shown, an exhaust gas temperature profile of ten different exhaust gas temperatures is determined in the flow direction of the exhaust gas 315 . 320 . 325 , etc. (T1-T10).

Für jedes der dreißig in 3 gezeigten Bilanzelemente wird, wie nachfolgend beschrieben, ein SCR-Modell berechnet, welches das NOx-Konvertierungsverhalten, den NH3-Füllstand und den NH3-Schlupf jedes der dreißig Bilanzelemente berechnet. Die erfindungsgemäß unterschiedliche Beaufschlagung mit Ammoniak wird dabei zunächst nur für die jeweils erste aus drei Bilanzelementen gebildete Scheibe 330 durchgeführt und zieht sich dann von links nach rechts durch das gesamte Modell des Katalysators.For each of the thirty in 3 As described below, an SCR model is calculated which calculates the NOx conversion behavior, the NH 3 level and the NH 3 slip of each of the thirty balance elements. The inventively different admission of ammonia is initially only for the first disc formed from three balance elements 330 performed and then pulls from left to right through the entire model of the catalyst.

Bei der in 3 gezeigten Modellierung bzw. Bilanzrechnung wird zudem vereinfachend angenommen, dass zwischen den in 2a gezeigten einzelnen Kanälen 205, und damit auch zwischen den drei Bilanzelementen 300310 einer jeweiligen Scheibe 330, 335, 340, usw., kein Stoffaustausch an Ammoniak stattfindet. Entsprechend der genannten symmetrischen Ungleichverteilung sind auch die Flächenanteile 345 der drei Bilanzelemente 300310 einer jeweiligen Scheibe 330, 335, 340, usw. mit v% bei den beiden äußeren Bilanzelementen 300, 310 bzw. 100 – 2·v% bei dem mittleren Bilanzelement 305 symmetrisch ausgebildet.At the in 3 For the sake of simplification, it is assumed that between the in 2a shown individual channels 205 , and thus between the three balance sheet elements 300 - 310 a respective disc 330 . 335 . 340 , etc., no mass transfer to ammonia takes place. According to the aforementioned symmetrical unequal distribution are also the area proportions 345 of the three balance sheet items 300 - 310 a respective disc 330 . 335 . 340 , etc. with v% at the two outer balance elements 300 . 310 or 100 - 2 · v% at the middle balance element 305 formed symmetrically.

Auf der Grundlage der in 3 gezeigten Modellierung wird für jede der drei Bilanzelementereihen 300310 der Mittelwert von sich hinter dem Katalysator entsprechend den relativen Flächenanteilen (v) 345 ergebenden einzelnen Konzentrationen der beteiligten Stoffe (vorliegend bevorzugt NOx und Ammoniak) berechnet. So wird z.B. der Mittelwert der NOx-Konzentration gemäß der folgenden Gleichung (1) berechnet: NOx_Mittelwert = v%·NOx_Scheibe_10_überdosierend + (100 – 2·v%)·NOx_Scheibe10_nominal + v%·NOx_Scheibe10_unterdosierend (1) On the basis of in 3 Modeling shown is for each of the three balance element rows 300 - 310 the mean value behind the catalyst corresponding to the relative area proportions (v) 345 resulting individual concentrations of the substances involved (in this case preferably NOx and ammonia) calculated. For example, the mean value of the NOx concentration is calculated according to the following equation (1): NOx_means = v% · NOx_tube_10_overdosing + (100 - 2 · v%) · NOx_tube10_nominal + v% · NOx_tube10_substituting (1)

Demnach wird die stromab der zehnten Scheibe sich ergebende Stoffkonzentration hergenommen und entsprechend ihrem Flächenanteil gewichtet. Die in Gleichung (1) aufgeführte Berechnung wird in gleicher Weise für die Ammoniakkonzentration durchgeführt.Accordingly, the substance concentration downstream of the tenth slice is taken and weighted according to its area fraction. The calculation shown in equation (1) is carried out in the same way for the ammonia concentration.

Es ist anzumerken, dass mit dem beschriebenen Modellierungsansatz auch ein SCR-Katalysator bzw. -system modelliert bzw. simuliert werden kann, bei dem ein NOx-Sensor stromab des Katalysators außermittig angeordnet ist. Ein so angeordneter NOx-Sensor wird meist auch ungleichförmig vom Abgas angeströmt. Bei dieser Anordnung werden die drei hinteren Scheiben 350, 355, 360 mit einer gegenüber den übrigen Scheiben unterschiedlichen Gewichtung in eine Konzentration umgerechnet, um das Messsignal des NOx-Sensors in dem Modell möglichst gut nachzubilden. Das gleiche Prinzip kann angewendet werden, um die Anströmung eines stromabwärts angeordneten zweiten SCR-Katalysators zu simulieren.It should be noted that with the described modeling approach, it is also possible to model or simulate an SCR catalytic converter or system in which a NOx sensor is arranged off-center downstream of the catalytic converter. An NOx sensor arranged in this way is usually also flowed through in a non-uniform manner by the exhaust gas. In this arrangement, the three rear discs 350 . 355 . 360 converted into a concentration with a different weighting than the other discs in order to emulate the measurement signal of the NOx sensor in the model as well as possible. The same principle can be used to simulate the flow of a second downstream SCR catalyst.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start 400 der dort gezeigten Routine erfolgt zunächst die Erstellung bzw. Berechnung 405 genannter Bilanzelemente, d.h. die in dem jeweiligen Bilanzelement angenommene Benetzung mit Ammoniak bzw. HWL-Lösung. Als Eingangsgrößen für diese Berechnung 405 dienen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die gesamte, in dem Katalysator angenommene adsorbierte NH3-Stoffmasse 410, der Flächenanteil (v) 415 des jeweiligen Bilanzelementes sowie der Temperaturverlauf 420 über die verschiedenen, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zehn Scheiben des Modells. 4 shows an embodiment of the method according to the invention. After the start 400 The routine shown there is initially the creation or calculation 405 said balance elements, ie, assumed in the respective balance element wetting with ammonia or HWL solution. As input variables for this calculation 405 serve in the present embodiment, the entire, assumed in the catalyst adsorbed NH 3 mass 410 , the area percentage (v) 415 of the respective balance element and the temperature profile 420 about the various, in the present embodiment, ten slices of the model.

Auf der Grundlage der in Schritt 405 bestimmten Bilanzelemente erfolgt in Schritt 430 für jedes der dreißig Bilanzelement eine (Bilanz-)berechnung der auf der rechten Seite der Gleichung (1) genannten Größen, wobei sich im Ergebnis ein NOx-Mittelwert hinter dem Katalysator ergibt. Für die NOx-Bilanzierung beispielsweise des ersten, mittleren Bilanzelements kann folgende Bilanz angesetzt werden:

  • • Die NOx-Konzentration ist die NOx-Konzentration des stromauf gelegenen NOx-Sensors (oder eines geeigneten Ersatzmodells).
  • • Die Anzahl an NH3-Molekülen entspricht 50% der eingespritzten Harnstoff-Moleküle, und zwar multipliziert mit dem Flächenanteil der mittleren Scheibe. In diesem Fall geht das Modell von einer perfekten Thermolysierung des Harnstoffs zu Ammoniak und Isocyansäure aus. Mit Hilfe des Abgasmassenstroms kann hieraus natürlich auch eine Konzentration an NH3 berechnet werden.
  • • Die anderen 50% der Harnstoffmoleküle zerfallen zu Isocyansäure.
  • • Die NOx-Konzentration ausgangs des Bilanzelements ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel folgendermaßen: – Es sei rNOx die Reaktionsgeschwindigkeit der genannten Thermolysierungsreaktion gemäß der Gleichung rNOx = kNOxcNOxθexp(–ENOx/RT), mit kNOx als applizierbarem Parameter, cNOx als NOx-Konzentration im Bilanzelement, theta als Bedeckungsgrad, d.h. als NH3-Füllstand des Katalysators geteilt durch den maximalen Füllstand, ENOx als Aktivierungsenergie, R als universelle Gaskonstante und T als in dem Bilanzelement vorherrschender Temperatur. – Für die Konzentration ausgangs des Bilanzelements wird die folgende Gleichung zugrunde gelegt NOxDs = NOxUs – Int(rNOx), in der NOxDs die Konzentration ausgangs des Bilanzelements, NOxUs die Konzentration eingangs des Bilanzelements und Int() das zeitliche Integral über die Verweilzeit des Gases im entsprechenden Bilanzelement bezeichnen.
  • • Die Bilanzierung für die anderen Spezies (NH3, CHNO) erfolgt analog. Die Ansätze für die Reaktionsgeschwindigkeiten können der Literatur entnommen werden.
Based on the in step 405 certain balance sheet items takes place in step 430 for each of the thirty balancing items, a (balance) calculation of the values given on the right-hand side of equation (1), resulting in a NOx average value behind the catalytic converter. The following balance sheet can be used for NOx balancing, for example, of the first, middle balance element:
  • • The NOx concentration is the NOx concentration of the upstream NOx sensor (or a suitable replacement model).
  • The number of NH 3 molecules corresponds to 50% of the injected urea molecules, multiplied by the area fraction of the middle slice. In this case, the model assumes a perfect thermolysis of the urea to ammonia and isocyanic acid. Of course, with the aid of the exhaust gas mass flow, a concentration of NH 3 can also be calculated therefrom.
  • • The other 50% of the urea molecules decompose to isocyanic acid.
  • The NO x concentration output of the balance element in this exemplary embodiment results as follows: Let rNOx be the reaction rate of the said thermolysing reaction according to the equation r NOx = k NOx c NOx θexp (-E NOx / RT), with kNOx as the applicable parameter, cNOx as the NOx concentration in the balance element, theta as the coverage, ie as the NH 3 level of the catalyst divided by the maximum fill level, ENOx as the activation energy, R as the universal gas constant and T as the prevailing temperature in the balance element. - For the concentration output of the balance element, the following equation is used NOxDs = NOxUs - Int (rNOx), in which NOxDs denote the concentration output of the balance element, NOxUs the concentration at the beginning of the balance element and Int () the time integral over the residence time of the gas in the corresponding balance element.
  • • The balancing for the other species (NH 3 , CHNO) is analogous. The approaches for the reaction rates can be found in the literature.

So erhält man die Konzentrationen ausgangs des ersten mittleren Bilanzelements, die wiederum die Eingangswerte für das zweite mittlere Bilanzelement bilden usw. Für die anderen Bilanzelemente erfolgt die Berechnung analog.Thus one obtains the concentrations output of the first middle balance element, which in turn form the input values for the second middle balance element etc. For the other balance elements the calculation is done analogously.

In dem vorliegenden SCR-Katalysatormodell wird bei dieser Berechnung der Parameter v als frei einstellbar angenommen und der Parameter u über eine erste Kennlinie 435 ermittelt bzw. berechnet, wobei diese erste Kennlinie 435 vom gesamten Abgasvolumenstrom Ivol 445 in dem Katalysator abhängt. Die genannte Anströmung des NOx-Sensors, welche wie beschrieben von der genauen lateralen Position des NOx-Sensors abhängt, wird über einen weiteren Parameter v2 mittels einer zweiten Kennlinie 440 dargestellt, welcher ebenfalls vom Abgasvolumenstrom Ivol abhängt.In the present SCR catalyst model, the parameter v is assumed to be freely adjustable in this calculation, and the parameter u is assumed to have a first characteristic 435 determined or calculated, this first characteristic 435 of the total exhaust gas volume flow I vol 445 in the catalyst depends. The mentioned flow of the NOx sensor, which as described depends on the exact lateral position of the NOx sensor, is determined via a further parameter v2 by means of a second characteristic curve 440 represented, which also depends on the exhaust gas volume flow I vol .

Beispielsweise wird u als Kennlinie mit zwei Stützstellen 100m3/h und 200m3/h angenommen, die mit 0,5 und 0,2 jeweils bedatet sind. Dieses Beispiel nimmt an, dass die Ungleichverteilung bei höheren Volumenströmen niedriger ausfällt. In diesem Fall könnte der Parameter v2 mit denselben Stützstellen und den Werten 0,2 und 0,15 bedatet sein (auch hier wird der Effekt dann bei größeren Volumenströmen geringer). For example, u is assumed to be a characteristic with two interpolation points 100m 3 / h and 200m 3 / h, which are respectively 0.5 and 0.2. This example assumes that the unequal distribution is lower at higher volume flows. In this case, the parameter v2 could be fed with the same nodes and the values 0.2 and 0.15 (again, the effect will be lower for larger volume flows).

Der so ermittelte NOx-Mittelwert wird in einem Prüfschritt 450 mit einem von dem NOx-Sensor gemessenen NOx-Wert verglichen. Ergibt der Vergleich, dass sie Abweichung zwischen diesen beiden Werten größer als ein empirisch vorgegebener Schwellenwert ist, wird im nachfolgenden Schritt 455 eine entsprechende Gegenmaßnahme ergriffen, z.B. die dem Katalysator zugeführte Stoffmenge an HWL bzw. Ammoniak verändert. Alternativ kann bei einer solchen Abweichung eine Fehlermeldung an ein genanntes On-Board-Diagnosesystem (OBD) ausgegeben werden.The thus determined NOx average is in a test step 450 is compared with an NOx value measured by the NOx sensor. If the comparison shows that the deviation between these two values is greater than an empirically specified threshold value, the following step will be used 455 a corresponding countermeasure taken, for example, changed the catalyst supplied amount of HWL or ammonia. Alternatively, in the event of such a deviation, an error message can be output to a named on-board diagnostic system (OBD).

Es ist hervorzuheben, dass die Schritte 430 bis 455, wie durch die gestrichelte Linie 425 angedeutet werden soll, für jede der genannten (vorliegend drei) Bilanzelementereihen ausgeführt werden, d.h. diese Schritte entweder in einer entsprechenden Programmschleife oder aber zur Verbesserung des Echtzeitverhaltens sogar parallel ausgeführt werden.It is worth noting that the steps 430 to 455 as shown by the dashed line 425 is to be indicated, for each of the above (in the present case three) balance element rows are executed, ie these steps are executed either in a corresponding program loop or to improve the real-time behavior even in parallel.

Die von dem SCR-Katalysator insgesamt adsorbierte NH3-Stoffmasse wird in einen nicht-flüchtigen Speicher, z.B. einen EEPROM eines Steuergeräts, gespeichert. Denn es ist besonders vorteilhaft, nur einen einzigen Wert der Gesamtmasse zu speichern und die Gesamtmasse entsprechend einer üblichen Verteilung zwischen den in 3 gezeigten dreißig Bilanzelementen aufzuteilen. Dabei wird eine Gleichverteilung entlang der zehn Scheiben 315360 angenommen. In Richtung der genannten Ungleichverteilung quer zur Abgasströmungsrichtung erfolgt die Aufteilung der Gesamtmasse entsprechend der Wurzel bzw. dem Quadrat des Bedeckungsgrades (entsprechend dem genannten Parameter u), der vorliegend definiert wird als ein Verhältnis der so aufgeteilten NH3-Masse zur maximalen NH3-Masse.The total adsorbed by the SCR catalyst NH 3 mass is stored in a non-volatile memory, such as an EEPROM of a controller. Because it is particularly advantageous to store only a single value of the total mass and the total mass according to a common distribution between the in 3 split thirty balance sheet items shown. This is an even distribution along the ten slices 315 - 360 accepted. In the direction of the aforementioned unequal distribution transversely to the exhaust gas flow direction, the total mass is divided according to the root or the square of the coverage (corresponding to said parameter u), which is defined herein as a ratio of the thus divided NH 3 mass to the maximum NH 3 mass ,

Alternativ kann vorgesehen sein, dass anstatt der Speicherung der NH3-Gesamtmasse, die in allen der in 3 gezeigten dreißig Bilanzelemente sich ergebende NH3- bzw. HWL-Benetzung in einen EEPROM eines genannten Steuergeräts gespeichert wird, wodurch die Modellierungs- bzw. Simulationsergebnisse noch erheblich präziser werden können.Alternatively it can be provided that, instead of storing the total NH 3 mass, which in all of the in 3 shown NH 3 - or HWL wetting is stored in an EEPROM of said control device, whereby the modeling or simulation results can be much more precise.

Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, dass der Parameter u vom Abgasstrom, von der Abgas- bzw. Katalysatortemperatur, von der Dosiermenge an Ammoniak bzw. HWL, vom NOx-Massenstrom oder von einer Kombination aus diesen Parametern abhängt. Auch kann vorgesehen sein, dass die genannte Diskretisierung gröber oder feiner gewählt wird und/oder dass anstatt zehn Temperaturscheiben eine andere Anzahl, z.B. fünf Temperaturscheiben, bei der Berechnung bzw. Simulation zugrundegelegt werden. Auch kann die genannte Ungleichverteilung mit nur zwei Bilanzelementen pro Scheibe oder mit deutlich mehr Bilanzelementen pro Scheibe dargestellt werden. Again alternatively, it can be provided that the parameter u depends on the exhaust gas flow, on the exhaust gas or catalyst temperature, on the metered quantity of ammonia or HWL, on the NOx mass flow or on a combination of these parameters. It can also be provided that the said discretization is chosen to be coarser or finer and / or that instead of ten temperature disks, a different number, for example five temperature disks, are used in the calculation or simulation. Also, the said unequal distribution can be represented with only two balance elements per slice or with significantly more balance elements per slice.

Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung eines hier betroffenen Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines SCR-Katalysatorsystems, oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.The method described can be realized in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, in particular an SCR catalyst system, or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004031624 A1 [0005] DE 102004031624 A1 [0005]
  • FR 2872544 A1 [0005] FR 2872544 A1 [0005]
  • DE 102012220151 A1 [0007] DE 102012220151 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „Unsteady Analysis of NO Reduction over Selective Catalyst Reduction – De-NOxMonolith Catalysts“, E. Tronconi et al., Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, Seiten 2341–2349 [0034] "Unsteady Analysis of NO Reduction on Selective Catalyst Reduction - De-NOx Monolith Catalysts", E. Tronconi et al., Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, pages 2341-2349 [0034]

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysatorsystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Abgasnachbehandlung wenigstens einer Abgaskomponente mittels wenigstens eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Katalysator für eine Modellberechnung sowohl in Strömungsrichtung des Abgases als auch quer zur Strömungsrichtung des Abgases in jeweils wenigstens zwei diskrete Bilanzelemente (300310) unterteilt wird und dass auf der Grundlage der so gebildeten Bilanzelemente eine Berechnung der sich am Ausgang des wenigstens einen Katalysators ergebenden Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente durchgeführt wird (430).Method for operating an SCR catalyst system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, for the exhaust gas after treatment of at least one exhaust gas component by means of at least one catalyst, characterized in that the at least one catalyst for a model calculation both in the flow direction of the exhaust gas and transverse to the flow direction of the exhaust gas in at least two discrete balance sheet elements ( 300 - 310 ) and that, on the basis of the balance elements thus formed, a calculation of the concentration of the at least one exhaust gas component resulting at the outlet of the at least one catalytic converter is carried out ( 430 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das SCR-Katalysatorsystem in einem brennraumnahen Bereich eines Abgastrakts der Brennkraftmaschine angeordnet ist, in dem im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Abgastemperatur im Bereich von 150–500 °C vorliegt.A method according to claim 1, characterized in that the SCR catalyst system is disposed in a region close to the combustion chamber of an exhaust tract of the internal combustion engine, in which an exhaust gas temperature in the range of 150-500 ° C is present during operation of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Katalysator quer zur Strömungsrichtung des Abgases in eine ungerade Anzahl von wenigstens drei Bilanzelementen (300310) unterteilt wird, um eine symmetrische, um ein mittleres Bilanzelement herum angeordnete Verteilung von Bilanzelementen bereitzustellen.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one catalyst transversely to the flow direction of the exhaust gas in an odd number of at least three balance elements ( 300 - 310 ) to provide a symmetrical distribution of balance elements around a central balance element. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Strömungsrichtung des Abgases gebildeten Bilanzelemente (300310) unabhängig voneinander berechnet werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the balance elements formed transversely to the flow direction of the exhaust gas ( 300 - 310 ) are calculated independently. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der sich am Ausgang des wenigstens einen Katalysators ergebenden Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente quer zur Strömungsrichtung des Abgases eine symmetrische Ungleichverteilung u der wenigstens einen Abgaskomponente sowie in Strömungsrichtung des Abgases ein Abgastemperaturverlauf T1–Tx zugrundegelegt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the calculation of the output of at least one catalyst resulting concentration of the at least one exhaust gas component transverse to the flow direction of the exhaust gas, a symmetrical unequal distribution u of at least one exhaust gas component and in the flow direction of the exhaust gas, an exhaust gas temperature T1- Tx. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ausgang des wenigstens einen Katalysators sich ergebenden Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente als ein Mittelwert der Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente auf der Grundlage der Gleichung NOx_Mittelwert = v%·NOx_letzte-Reihe_überdosierend + (100 – 2·v%)·NOx_letzte-Reihe_nominal + v%·NOx_letzte-Reihe_unterdosierend berechnet wird, wobei v den Flächenanteil des jeweiligen Bilanzelementes an einer gesamten Querschnittsfläche des wenigstens einen Katalysators in % bedeutet und wobei die Indizes „letzte-Reihe_überdosierend“ und „letzte-Reihe_unterdosierend“ am Ausgang des wenigstens einen Katalysators angeordnete Bilanzelemente (360) bezeichnen, in denen sich bei einer gegenüber einem mit dem Index „letzte-Reihe_nominal“ bezeichneten Nominalwert überschreitenden bzw. unterschreitenden Menge an Reduktionsmittel entsprechende Konzentrationen der wenigstens einen Abgaskomponente ergeben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at the output of the at least one catalyst resulting concentration of the at least one exhaust gas component as an average of the concentration of the at least one exhaust gas component based on the equation NOx_means = v% · NOx_last_range_overdosing + (100 - 2 · v%) · NOx_last_range_nominal + v% · NOx_last_set_dosing where v denotes the area fraction of the respective balance element on a total cross-sectional area of the at least one catalyst in% and wherein the indices "last-row overdosing" and "last-row under-dosing" at the outlet of the at least one catalyst arranged balance elements ( 360 ), in which corresponding concentrations of the at least one exhaust gas component result at a quantity of reducing agent which exceeds or falls below a nominal value designated by the index "last row_nominal". Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Katalysator eine Vielzahl von in Strömungsrichtung des Abgases angeordneten Kanälen (205) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Modellierung des wenigstens einen Katalysators einzelne der Kanäle (205) ihrer Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente nach sortiert werden und auf der Grundlage dieser Sortierung eine Konzentrationsverteilung der wenigstens einen Abgaskomponente quer zur Strömungsrichtung des Abgases mittels Diskretisierung angenähert wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one catalyst comprises a plurality of channels arranged in the flow direction of the exhaust gas ( 205 ), characterized in that for modeling the at least one catalyst, individual ones of the channels ( 205 ) are sorted by their concentration of at least one exhaust gas component and on the basis of this sorting a concentration distribution of at least one exhaust gas component is approximated transversely to the flow direction of the exhaust gas by means of discretization. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Diskretisierung eine ungerade Anzahl von wenigstens drei Bilanzräumen gebildet werden, welche jeweils einen Flächenanteil v an einer gesamten Querschnittsfläche (200) des wenigstens einen Katalysators von x%, y% und 100% – x% – y% einnehmen, wobei ein mittlerer Bereich (225) der Konzentrationsverteilung mit einem Mittelwert (230) der Konzentration der wenigstens einen Abgaskomponente beaufschlagt wird und die wenigstens zwei übrigen Bereiche (235, 245) mit einer um b% erhöhten (240) und einer mit a% verringerten (250) Konzentration (230) beaufschlagt werden.A method according to claim 7, characterized in that by means of the discretization an odd number of at least three balance spaces are formed, each having an area fraction v on an entire cross-sectional area ( 200 ) of the at least one catalyst of x%, y% and 100% - x% - y%, wherein a middle range ( 225 ) of the concentration distribution with an average value ( 230 ) the concentration of the at least one exhaust gas component is applied and the at least two remaining areas ( 235 . 245 ) with a b% increase ( 240 ) and one with a% reduced ( 250 ) Concentration ( 230 ). Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.A computer program configured to perform each step of a method according to any one of claims 1 to 8. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.Machine-readable data carrier on which a computer program according to claim 9 is stored. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches zur Abgasnachbehandlung wenigstens einer Abgaskomponente mittels wenigstens eines Katalysators vorgesehen ist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem nahe an der Brennkraftmaschine angeordnet ist, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zu steuern.Electronic control unit, which is set up, an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, which is provided for exhaust aftertreatment of at least one exhaust gas component by means of at least one catalyst, wherein the exhaust aftertreatment system is arranged close to the internal combustion engine to control by means of a method according to one of claims 1 to 8 ,
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209100A1 (en) * 2022-09-01 2024-03-07 Audi Aktiengesellschaft Method for operating a drive device for a motor vehicle and corresponding drive device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2872544A1 (en) 2004-06-30 2006-01-06 Bosch Gmbh Robert METHOD FOR MANAGING A CATALYST USED TO CLEAN THE EXHAUST GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
DE102012220151A1 (en) 2012-11-06 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Method for checking SCR catalysts in exhaust gas system of internal combustion engine of motor car, involves altering size of ammonia sensor to output signal to ammonium cross-sensitive sensor, which is attenuated below threshold level

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2872544A1 (en) 2004-06-30 2006-01-06 Bosch Gmbh Robert METHOD FOR MANAGING A CATALYST USED TO CLEAN THE EXHAUST GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
DE102004031624A1 (en) 2004-06-30 2006-02-02 Robert Bosch Gmbh Method for operating a catalyst used for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine and apparatus for carrying out the method
DE102012220151A1 (en) 2012-11-06 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Method for checking SCR catalysts in exhaust gas system of internal combustion engine of motor car, involves altering size of ammonia sensor to output signal to ammonium cross-sensitive sensor, which is attenuated below threshold level

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
„Unsteady Analysis of NO Reduction over Selective Catalyst Reduction – De-NOxMonolith Catalysts", E. Tronconi et al., Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 37, Seiten 2341–2349

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209100A1 (en) * 2022-09-01 2024-03-07 Audi Aktiengesellschaft Method for operating a drive device for a motor vehicle and corresponding drive device

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