DE10240399A1 - Verfahren und Gerät zur Regelung der Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs in einen aktiven Magerverbrennungs-NOx-Katalysator - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Regelung der Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs in einen aktiven Magerverbrennungs-NOx-Katalysator

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System (10), die ermitteln, ob eine gewünschte Kohlenwasserstoffmenge tatsächlich in das Abgas (12) eines Motors (14) zur Reaktion mit in dem Abgas enthaltenem NO¶X¶ eingespritzt wird. Die Reaktion wird durch einen Katalysator (20) unterstützt, der stromabwärts von dem Kohlenwasserstoffinjektor (16) liegt. Durch das Verfahren und das System wird eine erste Temperaturdifferenz über dem Katalysator während der Reaktion gemessen. Die erste Temperaturdifferenz wird mit einer während der Reaktion über dem Katalysator erwarteten Temperaturdifferenz verglichen und das Vergleichsergebnis dazu verwendet, die eingespritzte Kohlenwasserstoffmenge abzugleichen und Injektorfehler zu erkennen (Figur).

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft Verfahren und ein Gerät zur Reduktion von NOx im Motorabgas und besonders ein Verfahren und Gerät zur Reduktion von NOx im Motorabgas durch Einspritzen eines Verbrennungshilfsstoffs, der mit dem Motorabgas reagiert.
  • HINTERGRUND
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, dass Magerverbrennungsmotoren (z. B. Diesel- und DISI-Motoren) im Vergleich mit funkengezündeten Motoren, die mit stöchiometrischen Luft/Kraftstoffmischungen betrieben werden, eine verbesserte Kraftstoffökonomie bringen, die allerdings mit einer komplizierteren Abgasnachbehandlung erkauft wird. Besonders besteht eine derartige Abgasnachbehandlung in der Reduktion von NOx im Motorabgas. Damit die NOx-Emissionen im Auspuffrohr verringert werden können, verwendet man typischerweise Mager-NOx-Katalysatoren (ALNCs).
  • Bei einer typischen ALNC-Konfiguration wird ein Reduktionsmittel oder Verbrennungshilfsstoff, z. B. Harnstoff oder Kohlenwasserstoff, dem Abgasstrom des Motors zugesetzt. In vielen Fällen wird diese Reaktion von einem Katalysator unterstützt. Im Falle von Kohlenwasserstoff (HC) reagiert dieses mit dem NOx im Abgasstrom und die Reaktion wird im Katalysator beschleunigt. Diese NOx-Reduktionsanordnung ist im wesentlichen eine in offener Schleife, da eine Messung des Wirkungsgrads der NOx-Reduktion zum Abgleich der zuzusetzenden oder in den Abgasstrom vom Motor einzuspritzenden Verbrennungshilfsstoffs nicht verwendet wird. Diese Anordnung in offener Schleife enthält eine Verweistabelle, die die Beziehung zwischen der gewünschten Menge des injizierten Kohlenwasserstoffs unter anderem in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl, der Motorlast, der zurückgeführten Abgasmenge (EGR), der Katalysatortemperatur und der Geschwindigkeit im Raum speichert. Typische Einspritzstrategien berechnen die einzuspritzenden HC-Menge q1 als Produkt einer ersten Funktion f1 (wobei f1 selbst eine Funktion der Raumgeschwindigkeit (SV), der Motordrehzahl (RPM) und der Kraftstoffmenge (fuel) ist) mit einer zweiten Funktion f2, die eine Funktion der Katalysatortemperatur T_cat ist. Genauer ergibt sich q1 = f1(SV, RPM, fuel)*f2(T_cat). Auf diese Weise werden f1 und f2 zuvor ermittelt, um daraus q1 zu berechnen. Das die Menge q1 angebende Signal dient als Regel/Steuersignal für einen HC-Injektor.
  • Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass es keine Garantie dafür gibt, dass die gewünschte Kohlenwasserstoffmenge tatsächlich eingespritzt wird, da die aktuelle Kohlenwasserstoffkonzentration im Motorabgas nicht gemessen werden kann. Unsicherheiten des Injektors (z. B. eine Verstopfung desselben) können dazu beitragen, dass die tatsächlich eingespritzte Kohlenwasserstoffmenge über oder unter der gewünschten Menge liegt. Wir haben erkannt, da weiterentwickelte Dieselmotorabgasbehandlungsgeräte Temperaturfühler vor und nach dem ALNC enthalten, dass die exotherme Reaktion über dem ALNC berechnet werden und eine Angabe darüber liefern kann, ob die gewünschte Kohlenwasserstoffmenge tatsächlich in das Motorabgas eingespritzt wird. Außerdem kann sich die Kohlenwasserstoffmenge im Eintragsgas durch die Alterung des Motors ändern. Dieses Verfahren erlaubt, dass der HC-Injektor derartige Änderungen kompensieren kann.
  • KURZFASSUNG
  • Mit der Erfindung werden ein Verfahren und System angegeben, die ermitteln, ob eine gewünschte Menge eines Verbrennungshilfsstoffs tatsächlich in das Motorabgas, um mit dem darin enthaltenen NOx zu reagieren, eingespritzt worden ist. Die Reaktion wird in einem stromabwärts der Einspritzstelle des Verbrennungshilfsstoffs liegenden Katalysator unterstützt. Das Verfahren und System misst eine von der Reaktion erzeugte Wärmemenge während der Reaktion am Katalysator. Die gemessene Wärmemenge wird mit der Wärmemenge verglichen, die während der Reaktion am Katalysator erwartet wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Wärmemenge proportional zur Temperaturdifferenz über dem Katalysator. Für den Fall der Kohlenwasserstoffeinspritzung entsteht die Wärmemenge durch eine exotherme Reaktion zwischen dem Kohlenwasserstoff und O2 im Abgas des Motors. Diese erzeugte Wärme wird als "Exotherme" bezeichnet.
  • Bei einer solchen Anordnung liegen zwei Temperaturfühler oberhalb und unterhalb des Katalysators, und ein Prozessor erfasst auf Grund der Ausgangssignale der Temperaturfühler, ob eine gewünschte Kohlenwasserstoffmenge tatsächlich in das Motorabgas eingespritzt wurde.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind ein Verfahren und System vorgesehen, die ermitteln, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor verschlechtert bzw. in seiner Funktion beeinträchtigt ist, welcher zum Einspritzen von Kohlenwasserstoffen in die Motorabgase dient, um dort mit NOx zu reagieren. Dabei enthalten das Verfahren und das System die Messung einer über dem Katalysator während der Reaktion erzeugten Eexotherme und vergleichen diese mit einer über dem Katalysator während der Reaktion erwarteten Exotherme.
  • In einem Ausführungsbeispiel ermitteln ein erfindungsgemäßes Verfahren und System, ob der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in das Motorabgas dienende Kohlenwasserstoffinjektor verschlechtert bzw. in seiner Funktion beeinträchtig ist. Dazu misst das Verfahren und das System eine während der Reaktion erzeugte Exotherme über dem Katalysator und ermittelt eine exotherme Differenz, die die Differenz zwischen der gemessenen Exotherme und der erwarteten, während der Reaktion über dem Katalysator, erzeugten Exotherme ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel arbeiten das Verfahren und das System mit einer zeitlichen Integration der exothermen Differenz und vergleichen das Integrationsergebnis mit einem vorbestimmten Niveau und erfassen daraus, ob die Injektorfunktion verschlechtert ist.
  • Übereinstimmend mit einem weiteren Merkmal der Erfindung sind ein Verfahren und System zur Regelung der Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs in eine durch diesen Verbrennungshilfsstoff zu reduzierende Substanz angegeben. Die Reaktion wird durch einen Katalysator unterstützt. Das Verfahren und das System messen eine während der Reaktion über dem Katalysator erzeugte Wärmemenge. Die gemessene Wärmemenge wird mit der während der Reaktion über dem Katalysator erwarteten Wärmemenge verglichen. Daraus wird eine Wärmemengendifferenz ermittelt. Die Wärmemengendifferenz ist die Differenz zwischen der gemessenen Wärmemenge und der erwarteten Wärmemenge; Schließlich wird die Menge des einzuspritzenden Verbrennungshilfsstoffs in Übereinstimmung mit der ermittelten Wärmemengendifferenz abgeglichen.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind ein Verfahren und System zur Regelung der in die Motorabgase einzuspritzenden Menge eines Verbrennungshilfsstoffs angegeben. Das Motorabgas enthält eine Substanz, die mit dem Verbrennungshilfsstoff reagiert und von diesem reduziert wird. Das Verfahren und System enthalten: die Messung einer während der Reaktion exotherm erzeugten Exotherme; die Ermittlung einer exothermen Differenz, die eine Differenz zwischen der gemessenen und einer erwarteten Exotherme ist, und die Veränderung der Menge des einzuspritzenden Verbrennungshilfsstoffs durch eine Integralregelung, wenn die ermittelte exotherme Differenz einen Schwellwert übersteigt, und die ansonsten die Menge des eingespritzten Verbrennungshilfsstoffs beibehält.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungshilfsstoff Kohlenwasserstoff und die Wärmemenge eine Exotherme (die bei der exothermen Reaktion mit dem Kohlenwasserstoff und der Substanz erzeugte Wärmemenge).
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Substanz im Motorabgas NOx.
  • Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein System zur Regelung der in die Motorabgase eingespritzten Kohlenwasserstoffmenge vorgesehen. Das Abgas enthält NOx, das mit dem Kohlenwasserstoff reagiert und dadurch reduziert wird.
  • Das System enthält zwei Temperaturfühler, von denen einer stromaufwärts eines Katalysators und der andere stromabwärts des Katalysators angeordnet ist. Mittels eines Kohlenwasserstoffinjektors wird in Reaktion auf ein Regelsignal stromaufwärts des Katalysators Kohlenwasserstoff in das Abgas des Motors eingespritzt. Das System enthält eine Verweistabelle, mit der ein Grundanteil des Regelsignals ermittelt wird. Der Grundanteil des Regelsignals stellt eine Grundmenge von in das Motorabgas einzuspritzendem Kohlenwasserstoff dar. Der Grundanteil ist eine Funktion mehrerer Betriebsparameter, die Motorbetriebszustände und die Katalysatortemperatur enthalten. Das System enthält einen Generator zur Erzeugung eines variablen Regelsignals, das einen zeitlich veränderlichen Anteil des Regelsignals angibt. Der zeitlich veränderliche Anteil des Regelsignals ist eine Funktion der Temperaturdifferenz, die durch die beiden Temperaturfühler gemessen wird.
  • Die Einzelheiten eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung und in der beiliegenden Zeichnung ausgeführt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung, der Zeichnung und aus den Patentansprüchen deutlich.
    • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die einzige Figur zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Motorabgassystems, das einen Prozessor hat, der dazu eingerichtet ist, gemäß der Erfindung NOx im Motorabgas zu reduzieren.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Bezug wird nun auf die Figur genommen, in der ein Motorabgassystem 10 gezeigt ist, das die Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs, hier Kohlenwasserstoffe, in eine Substanz, hier in das Abgas 12 eines Motors 14, regelt. Im einzelnen werden die Kohlenwasserstoffe in das Abgas 12 durch einen Injektor 16 eingespritzt, und die eingespritzte Kohlenwasserstoffmenge geschieht in Reaktion auf ein, dem Injektor 16 über eine Leitung 18, zugeleitetes Regelsignal. Ein Katalysator 20 liegt stromabwärts der Kohlenwasserstoffeinspritzstelle in dem Motorabgasweg 12 und unterstützt die Reaktion zwischen dem in das Motorabgas eingespritzten Kohlenwasserstoff und dem im Abgas enthaltenen NOx, indem es das NOx reduziert.
  • Zwei Temperaturfühler 22, 24 liegen jeweils stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators 20. Die von den Temperaturfühlern 22, 24 erzeugten Temperaturmesswerte werden einem Prozessor 26 zugeführt. Der Prozessor 26 erzeugt das Regelsignal auf der Leitung 18, um so die Menge der in das Motorabgas 12 einzuspritzenden Kohlenwasserstoffe zu regeln.
  • Der Prozessor 26 enthält eine Verweistabelle 30, um einen Grundanteil HC_NOM des Regelsignals auf der Leitung 18 zu ermitteln. Der Grundanteil HC_NOM stellt eine Grundmenge des dem Motorabgas einzuspritzenden Kohlenwasserstoffs dar. Die Grundmenge HC_NOM ist eine Funktion mehrerer Betriebsparameter, die Motorbetriebszustände und eine Katalysatortemperatur T_cat einschließen. Genauer ist hier der Grundanteil HC_NOM des Regelsignals eine Funktion der Motordrehzahl, der Motorlast, der zurückgeführten Abgasmenge EGR, des Beginns der Kraftstoffeinspritzung (SOI), der Katalysatortemperatur T_cat und der Geschwindigkeit (SV) im Raum.
  • Der Prozessor 26 enthält einen Regelsignalgenerator zur Erzeugung eines zeitveränderlichen Anteils k_i*Z(t) des Regelsignals auf der Leitung 18, das nachstehend im einzelnen beschrieben wird.
  • Hier ist jedoch anzumerken, dass k_i eine zu beschreibende Konstante und Z(t) eine zeitveränderliche Menge ist, die mit dem Integral der Differenz zwischen einer gemessenen Exotherme Texo_meas der Reaktion zwischen Kohlenwasserstoff und NOx im Katalysator 20 und einer erwarteten Exotherme Texo_expected der Reaktion zwischen dem Kohlenwasserstoff und NOx im Katalysator 20 übereinstimmt, und dass die gemessene Exotherme gleich der Differenz zwischen der von den beiden Temperaturfühlern 22 und 24 erfassten Temperaturdifferenz ist.
  • Außerdem liefert, wie nachstehend im einzelnen beschrieben ist, Z(t) eine Angabe darüber, ob der Kohlenwasserstoffinjektor 16 fehlerhaft ist (z. B. verstopft ist oder leckt).
  • Bezogen auf die Figur stellt der Prozessor 26 den zeitlich veränderlichen Anteil k_i*T(t) zur Verfügung, indem er die Differenz zwischen den von den Temperaturfühlern 22 und 24 gemessenen Temperaturen in einem Subtrahierer 32 bildet und dadurch Texo_meas = T_downstream-T_upstream erzeugt, worin T_downstream die vom Fühler 24 gemessene Temperatur und T_upstream die vom Fühler 22 gemessene Temperatur sind. Eine Verweistabelle 31 erzeugt eine erwartete Exotherme Texo_expected über dem Katalysator für den von der Verweistabelle 30 für den Injektor 60 bestimmten Grund-HC-Anteil HC_NOM und die laufenden Motor- und Katalysatorbetriebszustände. Falls diese Grundmenge von HC, nämlich HC_NOM tatsächlich in das Motorabgas 12 eingespritzt würde, würde auch die erwartete Exotherme Texo_expected über dem Katalysator 20 erzeugt. Deshalb wird von der Verweistabelle auf Grund des HC_NOM-Signals und der laufenden Motor- und Katalysatorbetriebszustände eine erwartete Exotherme Texo_expected festgestellt. Eine etwaige Differenz zwischen der erwarteten Exotherme Texo_expected und der wirklichen über dem Katalysator erzeugten Exotherme Texo_meas würde eine Fehlersignal Texo_diff = Texo_meas-Texo_expected ergeben. Dieses Fehlersignal Texo_diff ist ein Differenzsignal der Exotherme. Das Fehlersignal Texo_diff wird von einem Subtrahierer 34 festgestellt. Das Fehlersignal Texo_diff wird in der folgenden Weise zwei Vergleichern 38, 40 eingespeist. Diesen Vergleichern 38, 40 werden jeweils auch ein oberes und ein unteres Schwellwertsignal Texo_thres_pos und Texo_thres_neg zugeführt, wie sie von der Verweistabelle 30 in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsparametern und der Katalysatortemperatur zur Verfügung gestellt werden.
  • Falls Texo_diff größer als Texo_thres_pos ist, wird am Ausgang des Vergleichers 38 eine 1 erzeugt. Andernfalls wird, falls Texo_diff kleiner oder gleich Texo_thres_pos ist, am Ausgang des Vergleichers 38 eine 0 erzeugt. Gleichermaßen wird am Ausgang des Vergleichers 40, falls Texo_diff kleiner als Texo_thres_neg ist, eine 1 erzeugt, wohingegen am Ausgang des Vergleichers 40 eine 0 erzeugt wird, wenn Texo_diff größer oder gleich Texo_thres_neg ist.
  • Das Signal Texo_thres_pos von der Verweistabelle 30 wird, wie gezeigt, dem negativen Eingang eines Summierglieds 39 und das Signal Texo_thres_neg dem negativen Eingang eines Summierglieds 41 eingegeben. Aus diesem Grund ist der Ausgang des Summierglieds 39 (Texo_diff)-(Texo_thres_pos) und der Ausgang des Summierglieds 41 (Texo_diff)- (Texo_thres_neg). Das Ausgangssignal des Summierglieds 39 wird dem Multiplizierer 43 zusammen mit dem Ausgang des Vergleichers 38 eingegeben. Der Ausgang des Summierglieds 41 wird dem Multiplizierer 45 zusammen mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 40 zugeführt. Die Ausgänge der Multiplizierer 43 und 45 werden einem Summierglied 47 eingegeben. Das Ausgangssignal des Summierglieds 47 wird dem Eingang eines Integrators 36 eingegeben. Der Ausgang des Integrators 36 wird dem Multiplizierer 43 eingegeben, der einen zeitlich veränderlichen Anteil des Injektorsignals zu HC_NOM addiert, das somit das gesamte Regelsignal für den Injektor 16 bildet.
  • Auf diese Weise ist der Ausgang des Summierglieds 47, wenn (Texo_diff) größer als 0 ist, gleich: (Texo_diff)- (Texo_thres_pos). Wenn außerdem Texo_diff kleiner als 0 ist, wird das Ausgangssignal des Summierglieds 47 gleich: (Texo_diff)-(Texo_thres_neg). Es ist zu bemerken, dass, wenn Texo_diff kleiner oder gleich Texo_thres_pos ist und wenn Texo_diff gleich oder größer als Texo_thres_neg ist, das Ausgangssignal des Summierglieds 47 gleich 0 ist. Deshalb bleibt, wenn Texo_diff kleiner oder gleich Texo_thres_pos ist und wenn Texo_diff gleich oder größer als Texo_thres_neg ist, das Ausgangssignal des Integrators gleich und ändert sich nur, wenn Texo_diff größer als Texo_thres_pos ist oder wenn Texo_diff kleiner als Texo_thres_neg ist.
  • Das Ausgangssignal Z(t) des Integrators 36 wird einem Multiplizierer 42 eingespeist und dort mit dem Skalierungsfaktor ki multipliziert. Das sich ergebende Produkt ki*Z(t) wird algebraisch mit HC_NOM im Summierglied summiert. Die algebraische Summe von HC_NOM und ki*Z(t) liefert das Regelsignal auf der Leitung 18 für den HC-Injektor 16. Der Grund für die Verwendung der Integralregelung statt einer Proportionalregelung liegt in einer langsamen Korrektur (z. B. über Monate) der sich durch die Alterung des Injektors verändernden Vorspannungen und dass die Temperaturdynamik in jedem Fall für schnelle Veränderungen zu langsam ist.
  • Für die Diagnose gilt:
    Wenn Z > diag_thres_pos oder Z < diag_thres_neg ist, kann daraus geschlossen werden, dass der Injektor beschädigt ist (entweder leckt oder verstopft ist) und der Prozessor kann ein Warnlicht anschalten.
  • Obwohl in der obigen Beschreibung der Prozessor 26 funktionell dargestellt wurde, ist der Prozessor 26 bevorzugt ein Digitalprozessor, der gemäß dem nachfolgenden Flussdiagramm programmiert ist:
    • FLUSSDIAGRAMM
  • Schritt 1 Verweistabelle: RPM, Luftmassenstrom (MAF), Grundmenge an eingespritztem HC, T_cat, SOI, EGR-Position.
  • Schritt 2 Verweistabelle: Texo_expected (eine Funktion der HC-Menge (d. h. von HC_NOM), T_cat, MAF usw.).
  • Schritt 3 Messung: Texo_meas = T_downstream vom Fühler 24 - T_upstream vom Fühler 22.
  • Schritt 4 Vergleichen Texo_diff = Texo_meas- Texo_expected.
  • Schritt 5 aus der Verweistabelle werden die erlaubten Exothermfehler Texo_thres_pos und Texo_thres_neg als Funktionen der HC-Menge (HC_NOM), von T_cat, von MAF usw. ausgelesen.
  • Schritt 6 kleine Fehler in der Exotherme werden abgeschnitten: DZ/dt ist 0, falls Texo_diff < Texo_thres_pos und Texo_diff > Texo_thres_neg sind.
  • Schritt 7 für den Fehler wird eine Totzone eingeführt:
    berechne:
    u = Texo_diff-Texo_thres_pos, falls Texo_diff > 0;
    u = Texo_diff-Texo_thres_neg, falls Texo_diff < 0.
  • Schritt 8 der Fehlerwert wird integriert:
    dz/dt = u.
  • Schritt 9 vernünftige Integrationsgrenzen werden eingeführt:
    y = sat(Texo_z_lmn, Texo_z_lmx) HC-Menge (d. h. das Signal auf Leitung 18) ist HC_NOM (RPM, fuel, SOI, Tcat, EGR usw.) + k_i*y.
  • Schritt 10 Diagnose:
    falls z > diag_thres_pos ist, leckt der Injektor (dies ist funktionell durch den Vergleicher 50 in der Figur gezeigt);
    falls z < diag_thres_neg ist, ist der Injektor verstopft (dies ist funktionell durch den Vergleicher 52 in der Figur gezeigt).
  • Oben wurde eine Reihe Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dennoch sollte es einleuchtend sein, dass im Rahmen der beiliegenden Patentansprüche verschiedene Änderungen und Modifikationen der Erfindung möglich sind.

Claims (15)

1. Verfahren zur Ermittlung, ob eine gewünschte Menge eines Verbrennungshilfsstoffs tatsächlich in das Abgas eines Motors zur Reaktion mit einer im Abgas enthaltenen Substanz eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
a) eine durch die Reaktion erzeugte Wärmemenge wird während der Reaktion gemessen; und
b) die während der Reaktion erwartete erzeugte Wärmemenge wird mit der gemessenen erzeugten Wärmemenge verglichen.
2. Verfahren zur Ermittlung, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor fehlerhaft ist, der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in Motorabgas verwendet wird, die dort mit dem darin enthaltenen NOx reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
a) Messen einer von der Reaktion stammenden Exotherme; und
b) Vergleichen der gemessenen Exotherme mit einer erwarteten Exotherme.
3. Verfahren zur Ermittlung, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor fehlerhaft ist, der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in Motorabgas verwendet wird, die mit im Motorabgas enthaltenem NOx reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
Messen einer Exotherme über einem im Abgasweg liegenden Katalysator während der Reaktion;
Ermitteln einer erwarteten Exotherme über dem Katalysator;
Vergleichen der gemessenen Exotherme mit der erwarteten Exotherme.
4. Verfahren zur Ermittlung, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor fehlerhaft ist, der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in Motorabgas verwendet wird, die mit im Motorabgas enthaltenem NOx reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
Messen einer Exotherme während der Reaktion;
Ermitteln einer exothermen Differenz, die eine Differenz zwischen der gemessenen Exotherme und einer erwarteten Exotherme ist;
zeitliche Integration der exothermen Differenz, und Vergleichen des Integrationsergebnisses mit einem vorbestimmten Niveau zur Erfassung, ob der Injektor fehlerhaft ist.
5. System zur Ermittlung, ob eine gewünschte Menge eines Verbrennungshilfsstoffs tatsächlich in Abgas (12) von einem Motor (14) zur Reaktion von in diesem Motorabgas (12) enthaltenem NOx eingespritzt wurde, wobei diese Reaktion durch einen stromabwärts der Einspritzstelle des Verbrennungshilfsstoffs liegenden Katalysator (20) unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
zwei über dem Katalysator (20) angebrachte Temperaturfühler (22, 24); und
einen Prozessor (26), der programmiert ist, um:
in Reaktion auf jeweilige Ausgangssignale (T_upstream, T_downstream) der beiden Temperaturfühler (22, 24) eine über dem Katalysator gemessene Exotherme während der Reaktion zu ermitteln und
die gemessene Exotherme mit einer über dem Katalysator während der Reaktion erwarteten Exotherme zu vergleichen.
6. System zur Ermittlung, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor (16) fehlerhaft ist, der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in Motorabgase (12) verwendet wird, um dort mit im Motorabgas enthaltenem NOx zu reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
zwei über einem stromabwärts des Kohlenwasserstoffinjektors (16) liegenden Katalysator (20) angeordnete Temperaturfühler (22, 24) und
einen Prozessor (26), der programmiert ist, um: in Reaktion auf von den beiden Temperaturfühlern (22, 24) jeweils abgegebenen Signalen (T_upstream, T_downstream) eine über dem Katalysator während der Reaktion gemessene Exotherme zu ermitteln, und
die gemessene Exotherme mit einer über dem Katalysator während der Reaktion erwarteten Exotherme zu vergleichen.
7. System zur Ermittlung, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor lerhaft ist, der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in Motorabgase dient, um dort mit dem darin enthaltenen NOx zu reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
zwei über einem im Abgasstrom (12) unterhalb des Kohlenwasserstoffinjektors (16) liegenden Katalysator (20) angeordnete Temperaturfühler (22, 24), und
einen Prozessor (26), der programmiert ist, um:
in Reaktion auf von den beiden Temperaturfühlern (22, 24) jeweils abgegebenen Signalen (T_upstream, T_downstream) eine über dem Katalysator während der Reaktion gemessene Exotherme zu ermitteln, und
eine über dem Katalysator während der Reaktion erzeugte, erwartete Exotherme zu ermitteln.
8. System zur Ermittlung, ob ein Kohlenwasserstoffinjektor fehlerhaft ist, der zur Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in Motorabgase dient, um dort mit darin enthaltenem NOx zu reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
zwei über einem im Abgasstrom (12) unterhalb des Kohlenwasserstoffinjektors (16) liegenden Katalysator (20) angeordnete Temperaturfühler (22, 24), und
einen Prozessor (26), der programmiert ist, um:
in Reaktion auf jeweilige Ausgangssignale (T_upstream, T_downstream) der beiden Temperaturfühler (22, 24) eine gemessene, über dem Katalysator (20) während der Reaktion erzeugte Exotherme zu ermitteln,
eine exotherme Differenz festzustellen, die eine Differenz zwischen der gemessenen Exotherme und einer über dem Katalysator während der Reaktion erwarteten Exotherme ist,
die exotherme Differenz zeitlich zu integrieren und das Integrationsergebnis mit einem vorbestimmten Niveau zu vergleichen, um zu erfassen, ob der Injektor eine Fehlfunktion hat.
9. Verfahren zur Regelung der Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs in eine durch diesen zu reduzierende Substanz, wobei die Reduktionsreaktion durch einen Katalysator unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
eine während der Reaktion erzeugte Wärmemenge wird gemessen;
eine Differenz in der Wärmemenge wird so ermittelt,
dass sie die Differenz zwischen der gemessenen Wärmemenge und einer während der Reaktion erzeugten erwarteten Wärmemenge ist und
die eingespritzte Menge des Verbrennungshilfsstoffs wird in Übereinstimmung mit der ermittelten Wärmemengendifferenz abgeglichen.
10. Verfahren zur Regelung der Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs in Motorabgas, das durch den Verbrennungshilfsstoff zu reduzierendes NOx enthält, wobei diese Reduktionsreaktion durch einem stromabwärts der Einspritzstelle des Verbrennungshilfsstoffs liegenden Katalysator unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
eine über dem Katalysator während der Reaktion erzeugte Exotherme wird gemessen;
eine exotherme Differenz wird ermittelt, die eine Differenz zwischen der gemessenen Exotherme und einer während der Reaktion über dem Katalysator erwarteten Exotherme ist, und
die eingespritzte Menge des Verbrennungshilfsstoffs wird mittels einer Integralregelung abgeglichen, wenn die Höhe der ermittelten exothermen Temperaturdifferenz einen Schwellwert übersteigt, während sonst die Menge des eingespritzten Verbrennungshilfsstoffs beibehalten wird.
11. Verfahren zur Regelung der Einspritzung eines Kohlenwasserstoffs in Motorabgas, das mit dem eingespritzten Kohlenwasserstoff reagierendes und dadurch reduziertes NOx enthält, wobei diese Reduktionsreaktion durch einen stromabwärts der Einspritzstelle des Kohlenwasserstoffs angeordneten Katalysator unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
Messen einer während der Reaktion über dem Katalysator erzeugten Exotherme;
Ermitteln einer exothermen Differenz, die die Differenz zwischen der gemessenen Exotherme und einer während der Reaktion über dem Katalysator erwarteten Exotherme ist;
Abgleichen der eingespritzten Kohlenwasserstoffmenge, wenn die Höhe der ermittelten exothermen Differenz einen Schwellwert übersteigt und andernfalls Beibehalten der eingespritzten Kohlenwasserstoffmenge.
12. System zur Regelung der Einspritzung eines Verbrennungshilfsstoffs in Motorabgas, das NOx enthält, das mit dem Verbrennungshilfsstoff reagiert und dadurch reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
zwei Temperaturfühler (22, 24), von denen einer stromaufwärts von einem die Reduktion von NOx durch den Verbrennungshilfsstoff unterstützenden Katalysator (20) und der andere Temperaturfühler stromabwärts des Katalysators (20) angeordnet ist;
einen Injektor (16), der in Reaktion auf ein Regelsignal das Verbrennungshilfsmittel in den Abgasstrom (12) des Motors (14) stromaufwärts vom Katalysator (20) einspritzt und
eine Verweistabelle (30) zur Ermittlung eines Grundanteils des Regelsignals, der eine Grundmenge des in das Motorabgas einzuspritzenden Verbrennungshilfsstoffs darstellt, die ihrerseits eine Funktion mehrerer Betriebsparameter ist, die Motorbetriebszustände und Katalysatortemperatur einschließen; und
einen Regelsignalgenerator zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Anteils des Regelsignals, der eine Funktion einer Differenz zwischen einer gemessenen über dem Katalysator während der Reaktion erzeugten Wärmemenge und einer über dem Katalysator während der Reaktion erwarteten erzeugten Wärmemenge ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungshilfsstoff einen Kohlenwasserstoff enthält.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemenge eine Exotherme ist.
15. System zur Regelung der Einspritzung von Kohlenwasseroff in Motorabgas, das NOx enthält, das mit dem eingespritzten Kohlenwasserstoff reagiert und dadurch reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist:
zwei Temperaturfühler (22, 24), von denen einer (22) im Abgasstrom (12) des Motors (14) stromaufwärts eines die Reduktion von NOx durch den Kohlenwasserstoff unterstützenden Katalysators (20) und der andere Temperaturfühler (24) stromabwärts des Katalysators (20) angeordnet ist, und
einen Prozessor (26), um
in Reaktion auf von den beiden Temperaturfühlern (22, 24) erzeugten Signalen (T_upstream, T_downstream) eine über dem Katalysator während der Reaktion erzeugte Exotherme zu ermitteln;
eine exotherme Differenz zu ermitteln, die die Differenz zwischen der ermittelten Exotherme und einer während der Reaktion über dem Katalysator erwarteten Exotherme ist, und
die Menge des eingespritzten Kohlenwasserstoffs abzugleichen, wenn die ermittelte exotherme Differenz einen Schwellwertbereich übersteigt, und ansonsten die eingespritzte Kohlenwasserstoffmenge beizubehalten.
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