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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
in deren Abgasbereich ein Abgasreiniger und eine Dosiereinrichtung
eines für
den Abgasreiniger erforderlichen Reagenzmittels angeordnet sind,
und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Aus der
DE 43 15 278 A1 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dosierung eines Reduktionsmittels
in ein stickoxidhaltiges Abgas bekannt geworden, bei denen die Durchflussrate
des Reduktionsmittels von Laständerungen
der Brennkraftmaschine abhängt. Die
Beeinflussung der Reduktionsmittelrate erfolgt in Abhängigkeit
von der Bilanz des in einem Katalysator enthaltenen Reduktionsmittels.
Die Bilanz wird anhand einer Berechnung ermittelt, bei der die Adsorption
und die Desorption des Reduktionsmittels berücksichtigt werden. Die Berechnung
geht davon aus, dass bei einer erhöhten Temperatur des Katalysators
mehr Reduktionsmittel im Katalysator gespeichert ist als bei niedrigerer
Temperatur. Bei einem positiven Lastsprung, der zu einem erhöhten Bedarf
an Reduktionsmittels in der Folge führen wird, wird davon ausgegangen,
dass der erhöhte
Bedarf in verstärktem
Maß durch
das gespeicherte Reduktionsmittel ersetzt wird. Bei einem negativen
Lastsprung, der zu einem verminderten Bedarf an Reduktionsmittel
in der Folge führen
wird, wird davon ausgegangen, dass der verminderte Bedarf bereits
zu einem gewissen Maß dadurch
erreicht wird, dass im Katalysator nur geringe Mengen an Reduktionsmittel
gespeichert sind. Bei einem positiven Lastsprung der Brennkraftmaschine
wird aufgrund dieser Überlegungen
die Reduktionsmittelrate abgesenkt und analog bei einem negativen
Lastsprung erhöht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens anzugeben, bei denen die Dosierung eines Reagenzmittels
möglichst
exakt eingestellt wird.
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Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale jeweils gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass die Dosiereinrichtung, die das für den Abgasreiniger erforderliche
Reagenzmittel bereitstellt, unmittelbar in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit
eines Lastsignals der Brennkraftmaschine beeinflusst wird. In Versuchen
hat sich herausgestellt, dass mit der unmittelbaren Beeinflussung
der Dosiereinrichtung in Abhängigkeit
von der Änderungsgeschwindigkeit
des Lastsignals der Brennkraftmaschine eine weitere Verbesserung
der Abgasreinigung erzielt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
stellt zunächst
sicher, dass nach einem Lastsprung möglichst genau die erforderliche
Reagenzmittelrate oder Reagenzmittelmenge zur Verfügung gestellt
wird. Weiterhin reduziert das erfindungsgemäße Verfahren die Gefahr eines
Durchbruchs des Reagenzmittels.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass bei einem positiven Lastsprung unmittelbar eine Erhöhung der
Dosiermittelrate oder der Dosiermittelmenge und entsprechend einem
negativen Lastsprung unmittelbar eine Absenkung der Reagenzmittelrate
oder der Reagenzmittelmenge in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit
des Lastsignals der Brennkraftmaschine vorgenommen wird.
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Eine
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass das Lastsignal der Brennkraftmaschine aus der Drehzahl
und/oder einem Luftsignal und/oder einem Kraftstoffsignal und/oder
einem Drehmomentsignal und/oder einem Vorgabesignal ermittelt wird.
Das Lastsignal kann auch mit einem der genannten Signale identisch
sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht
es, die Last der Brennkraftmaschine auf einfache Weise aus vorhandenen
Signalen zu ermitteln.
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Eine
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass die Änderungsgeschwindigkeit
des Lastsignals der Brennkraftmaschine auf einen unteren und/oder oberen
Grenzwert festgelegt wird.
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Eine
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass die Dosiereinrichtung weiterhin in Abhängigkeit
unmittelbar vom Lastsignal der Brennkraftmaschine beeinflusst wird.
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Eine
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass die Dosiereinrichtung weiterhin in Abhängigkeit
von einem Temperatursignal beeinflusst wird, das wenigstens ein
Maß für die Temperatur
des Abgasreinigers widerspiegelt. Die Berücksichtigung der Temperatur
des Abgasreinigers erhöht
die Genauigkeit der Reagenzmittelrate oder Reagenzmittelmenge.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens schließt
auf Grund des Rückbezugs
auf das erfindungsgemäße Verfahren sämtliche
erforderliche Teile ein, die zur Realisierung des Verfahrens erforderlich
sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
weist demnach dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren
auf.
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Eine
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht einen Katalysator als Abgasreiniger vor. Eine Weiterbildung
sieht vor, dass der Katalysator ein SCR-Katalysator ist.
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Eine
andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht einen
Partikelfilter als Abgasreiniger vor.
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Der
Abgasreiniger kann entweder nur eine der genannten Komponenten,
eine Auswahl der genannten Komponenten sowie zusätzlich nicht genannte Komponenten
enthalten.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens
als auch der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und
aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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Die
Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren
läuft in
diesem Umfeld ab.
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Die
Figur zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Luftzufuhrbereich 11 ein
Luftsensor 12 angeordnet ist, der ein Luftsignal 13 an
ein Steuergerät 14 und
an eine Lastermittlung 15 abgibt. Die Brennkraftmaschine 10 gibt
sowohl an das Steuergerät 14 als auch
an die Lastermittlung 15 ein Drehzahlsignal 16 ab.
Im Abgasbereich 17 der Brennkraftmaschine 10 sind
sowohl eine Dosiereinrichtung 18 als auch ein Abgasreiniger 19 angeordnet.
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Ein
Vorgabesignal 20 wird sowohl dem Steuergerät 14 als
auch der Lastermittlung 15 zugeführt. Das Steuergerät 14 gibt
sowohl an die Brennkraftmaschine 10 als auch an die Lastermittlung 15 ein
Kraftstoffsignal 21 ab. Weiterhin gibt das Steuergerät 14 an
die Lastermittlung 15 ein Drehmomentsignal 22 ab.
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Ein
von der Lastermittlung 15 ermitteltes Lastsignal 23 wird
sowohl einem Addierer 24 als auch einem Differenzierer 25 zugeführt. Der
Differenzierer 25 gibt ein Last-Änderungsgeschwindigkeits-Signal 26 an
einen Begrenzer 27 ab, der ein begrenztes Last-Änderungsgeschwindigkeits-Signal 28 an
einen ersten Kennlinienblock 29 weiterleitet. Der erste
Kennlinienblock 29 gibt ein Last-Korrektursignal 30 an
den Addierer 24 ab.
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Die
Temperatur des Abgasreinigers 19 erfasst ein Temperatursensor 31,
der ein Temperatur-Signal 32 an
einen zweiten Kennlinienblock 33 abgibt. Der zweite Kennlinienblock 33 stellt
dem Addierer 24 ein erstes Temperatur-Korrektursignal 34 und
dem ersten Kennlinienblock 29 ein zweites Temperatur-Korrektursignal 35 zur
Verfügung.
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Der
Addierer 24 gibt an die Dosiereinrichtung 18 ein
Dosiersignal 36 ab, mit welchem die Dosiereinrichtung 18 die
Reagenzmittelrate oder die Reagenzmittelmenge für die Einbringung im Abgasbereich 17 der
Brennkraftmaschine 10 festgelegt. Das Regeneriermittel
ist im Regeneriermitteltank 37 gelagert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet folgendermaßen:
Der
im Luftzufuhrbereich 11 der Brennkraftmaschine 10 angeordnete
Luftsensor 12, der beispielsweise die Luftmasse oder die
Luftmenge erfasst, gibt das entsprechende Luftsignal 13 an
das Steuergerät 14 ab,
welches in Verbindung mit dein Vorgabesignal 20 und dem Drehzahlsignal 16 das
Kraftstoffsignal 21 festgelegt. Das Vorgabesignal 20 wird
beispielsweise von einem nicht näher
gezeigten Fahrpedal bereitgestellt, sofern die Brennkraftmaschine 10 als
Antriebsmotor in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Das im Abgasbereich 17 auftretende
Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird vom Abgasreiniger 19 gereinigt. Der
Abgasreiniger 19 benötigt
ein Reagenzmittel, welches die Dosiereinrichtung 18 in
den Abgasbereich 17 vor dem Abgasreiniger 19 einbringt.
Das Reagenzmittel wird beispielsweise für eine katalytische Funktion
und/oder zum Regenerieren und/oder zum Beheizen des Abgasreinigers 19 benötigt.
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Die
Lastermittlung 15 ermittelt das Lastsignal 23 aus
dem Luftsignal 13 und/oder dem Vorgabesignal 20 und/oder
dem vom Steuergerät 14 bereitgestellten
Drehmomentsignal 22 und/oder dem Drehzahlsignal 16 und/oder
dem Kraftstoffsignal 21. Das Drehmomentsignal 22 ermittelt
das Steuergerät 14 beispielsweise
aus dem Drehzahlsignal 16 und dem Kraftstoffsignal 21.
Die Lastermittlung 15 kann das Lastsignal 23 bereits
aus einem der genannten Signale oder vorzugsweise aus einer Kombination
dieser Signale ermitteln. Gegebenenfalls können sogar nur eines oder zwei
der genannten Signale unmittelbar herangezogen werden. In diesem
Fall kann die Lastermittlung 15 sogar entfallen, sodass
eines der genannten Signale identisch ist mit dem Lastsignal 23.
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Das
Lastsignal 23 ist bereits zur Ansteuerung der Dosiereinrichtung 18 geeignet.
Das Lastsignal 23 wird deshalb direkt dein Addierer 24 zugeführt, der
das Dosiersignal 36 an die Dosiereinrichtung 18 weiterleitet.
Bei der Dosierung kann es sich um eine kontinuierliche Dosierung
handeln, sodass die Dosiereinrichtung 18 eine Reagenzmittelrate
vorgibt. Vorgesehen sein kann eine diskontinuierliche Dosierung,
sodass die Dosiereinrichtung 18 eine bestimmte Reagenzmittelmenge
beispielsweise zu vorgegebenen Zeitpunkten bereitstellt. Eine kontinuierliche Dosierung
ist in beispielsweise vorgesehen, wenn der Abgasreiniger 19 einen
Katalysator mit selektiver Reduktion (SCR-Katalysator) enthält, wobei
das Reagenzmittel eine wässrige
Harnstofflösung
ist. Eine diskontinuierliche Dosierung ist beispielsweise vorgesehen,
wenn der Abgasreiniger 19 einen NOx-Speicherkatalysator
enthält,
der in zyklischen Vorgängen
regeneriert wird, wobei das Reagenzmittel beispielsweise Kohlenwasserstoffe
enthält,
die aus dem der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff erhalten werden
können.
In diesem Fall entfällt der
Reagenzmitteltank 37. Gegebenenfalls enthält der Abgasreiniger 19 einen
Partikelfilter. Die Dosiereinrichtung 18 kann in diesem
Fall dem Abgas eine katalytisch wirkende Substanz als Reagenzmittel
beimischen. Die Dosiereinrichtung 18 kann weiterhin dem
Abgas Kohlenwasserstoffe beimischen, die noch verbrannt werden können, um
eine Heizung des Abgasreinigers 19 zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß vorgesehen
ist die Beeinflussung der Dosiereinrichtung 18 unmittelbar
in Abhängigkeit
von der Änderungsgeschwindigkeit
des Lastsignals 23 der Brennkraftmaschine 10.
Zur Ermittlung der Änderungsgeschwindigkeit
des Lastsignals 23 sind der Differenzierer 25,
der Begrenzer 27 und der erste Kennlinienblock 29 vorgesehen.
Der Differenzierer 25 bildet die zeitliche Ableitung des Lastsignals 23.
Als Ergebnis steht eine relative Zahl zur Verfügung, deren Betrag ein Maß für die Änderungsgeschwindigkeit
und deren Vorzeichen ein Maß für die Richtung
der Änderung
darstellt. Das Ergebnis ist das Last-Änderungsgeschwindigkeits-Signal 26.
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Im
Begrenzer 27 wird das Last-Änderungsgeschwindigkeits-Signal 26 auf
einen vorgegebenen unteren und/oder oberen Grenzwert begrenzt. Mit dieser
Maßnahme
wird die endliche Redaktionsgeschwindigkeit im Abgasreiniger 19 insbesondere
hinsichtlich des Adsorptions- und
des Desorptionsvermögens
des Reagenzmittels berücksichtigt.
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Das
begrenzte Last-Änderungsgeschwindigkeits-Signal 28,
welches der Begrenzer 27 bereitstellt, wird dem ersten
Kennlinienblock 29 zugeführt, der zumindest eine Kennlinie
enthält,
aus der das vom ersten Kennlinienblock 29 bereitgestellte Last-Korrektursignal 30 ermittelt
werden kann. Das Last-Korrektursignal 30 wird im Addierer 24 zum Lastsignal 23 addiert
und als Dosiersignal 36 weitergeleitet. Das Last-Korrektursignal 30 beeinflusst
daher unmittelbar die Reagenzmittelrate oder die Reagenzmittelmenge
in positiver oder negativer Richtung, je nachdem, ob eine Lasterhöhung oder
eine Lastreduzierung vorgelegen hat.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
die Dosiereinrichtung 18 weiterhin in Abhängigkeit
von einem Temperatursignal beeinflusst wird, das wenigstens ein
Maß für die Temperatur
des Abgasreinigers 19 ist. Die Temperatur des Abgasreinigers 19 wird vom
Temperatursensor 31 erfasst, der nur symbolisch eingezeichnet
ist. Der Temperatursensor 31 kann als Bauteil vorhanden
sein, das an geeigneter Stelle des Abgasreinigers 19 angeordnet
ist. Vorzugsweise wird die Temperatur des Abgasreinigers 19 aus
vorhandenen Größen berechnet.
Für die
Berechnung geeignet ist beispielsweise das Lastsignal 23 oder
wenigstens eines der Lastermittlung 15 zugeführten Signalen 13, 16, 20, 21, 22.
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Das
Temperatursignal 32 gelangt in den zweiten Kennlinienblock 33,
der dem Temperatursignal 32 anhand wenigstens einer Kennlinie
das erste Temperatur-Korrektur-Signal 34 und das zweite
Temperatur-Korrektur-Signal 35 zugeordnet.
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Das
erste Temperatur-Korrektur-Signal 34 wird dem Addierer 24 direkt
zugeführt.
Das erste Temperatur-Korrektur-Signal 34 beeinflusst demnach ständig die
Dosiereinrichtung 18. Das zweite Temperatur-Korrektur-Signal 35 korrigiert
vorzugsweise das Last-Korrektursignal 30. Das zweite Temperatur-Korrektur-Signal 35 kann
beispielsweise dein ersten Kennlinienblock 29 zugeführt werden
und dort zu einer Kennlinienverschiebung herangezogen werden.
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Alternativ
ist es möglich,
das zweite Temperatur-Korrektur-Signal 35 zur Auswahl einer
von mehreren hinterlegten Kennlinien im ersten Kennlinienblock 29 heranzuziehen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
tragen dazu bei, eine möglichst
exakte Reagenzmittelrate oder Reagenzmittelmenge einzustellen, sodass
eine optimale Abgasreinigung so weit wie möglich gewährleistet ist.