Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des N02 Austritts bei einer

Brennkraftmaschine mit Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) und Dieselpartikelfilter (DPF). Ein üblicher Systemaufbau einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel- Brennkraftmaschine mit Vorrichtungen zur Abgasnachbereitung umfasst einen Motor, einen Diesel-Oxidationskatalysator sowie einen Dieselpartikelfilter. Bei der Abgasnachbereitung, deren Arbeitsparameter über Umweltvorschriften und Kundenanforderungen festgelegt werden, wird am Ende des Abgasstrangs unter anderem eine gewisse Konzentration an Stickoxiden, insbesondere an N02 (Stickstoff-Dioxid) emittiert, welche im Verbrennungsprozess und im Rahmen der Abgasnachbereitung generiert werden.

Die Abgabe von Stickoxiden an Brennkraftmaschinen ist nicht in beliebigen Konzentrationen erwünscht oder zulässig. Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2011 111 023 AI sind Verfahren zur Motorgas NOx Steuerung bekannt, durch welche die abgegebene Menge an Stickoxiden gesteuert werden kann. Auf den Stand der Technik, insbesondere auf die Offenbarung zum technologischen Hintergrund wird hiermit Bezug genommen.

Bei Laständerung des Motors kann es aufgrund der Änderung der Abgastemperatur dazu kommen, dass die N02 Bildungskurve eines DOC durchfahren wird. Dabei kommt es in bestimmten Temperaturbereichen zu höheren Umsatzraten im DOC und damit einhergehenden erhöhten N02 Konzentrationen hinter dem DOC. Diese N02 Konzentration darf nicht über einem parametrisierbaren Sichtbarkeitsgrenzwert für N02 liegen, um den betriebsseitigen und kundenseitigen Anforderungen zu genügen. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine N02 Sichtbarkeitsregelung für den entsprechenden Fall bereit.

Aufgrund des Systemaufbaus einer Gattung von Brennkraftmaschine in Form von Motor + DOC + DPF kann es bei bestimmten Motorbetriebszuständen dazu kommen, dass die N02

Konzentration am Abgasaustritt oberhalb einer N02 Sichtbarkeitsgrenze liegt. Dies stellt einen unerwünschten Betriebszustand dar, welcher nicht zuletzt aufgrund der damit einhergehenden optischen Wahrnehmung insbesondere bei Fahrzeugmotoren auch bei möglicherweise zulässiger tatsächlicher Konzentration vom Kunden nicht akzeptiert wird. Die Sichtbarkeitsgrenze bei Abgasen ist abhängig vom jeweiligen Zustand und der Substanz des Abgasaustritts. Dabei spielen sowohl die Abgasmasse, die Form der Partikel und die

Zusammensetzung eine erhebliche Rolle. Üblicherweise wird diese Grenze optisch ermittelt und daraus ein Grenzwert für den Einzelfall festgesetzt. In der Regel sind Werte von 250ppm bis 500ppm sinnvoll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Motor in seinen Betriebszuständen derart einzustellen, dass die N02 Konzentration stets unter einer definierbaren N02 Sichtbarkeitsgrenze gehalten wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Regelung des N02 Austritts bei einem

Betriebszustand einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und mit einem

Abgasnachbehandlungssystem folgende Schritte:

- Ermittlung einer aktuellen N02 Konzentration am Austrittspunkt aus einem

Abgasnachbehandlungssystem mit einem N02 -Bildungsmodell,

- Vergleich der ermittelten N02 Konzentration mit einer parametrierbaren N02

Grenzkonzentration in Form der Sichtbarkeitsgrenze von N02,

- Berechnung einer maximalen NOx Emission des Motors am Betriebszustand bei einer gegenüber der N02 Grenzkonzentration erhöhten N02 Konzentration am Austrittspunkt,

- Regelung der maximalen NOx Emission am Motor über Regelparameter zur Absenkung der N02 Konzentration am Austrittspunkt aus einem Abgasnachbehandlungssystem.

Durch die Regelung der maximalen NOx Emission am Motor und die damit einhergehende Anpassung der maximalen N02 Konzentration am Abgas Austrittspunkt ist es möglich, auch bei Abgastemperatursprüngen, welche bei einem Wechsel eines Betriebszustands einer Brennkraftmaschine in einen andere Betriebszustand der Brennkraftmaschine auftreten können, einen vorgegebenen Grenzwert an N02 Konzentration einzuhalten.

In vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelparameter Regelparameter des Motors im Motormanagement, insbesondere der Ladedruck und/oder der Einspritz-Startzeitpunkt (BOI -„begin of injection") sind. Auch eine Anpassung über die Regelung der Lambda-Sonde oder andere Maßnahmen sind ggf. sinnvoll, um die Begrenzung der NOx Emission herbeizuführen. Diese ohnehin vorhandenen, und für die benötigte Regelung einsetzbaren Stellhebel, lassen eine Absenkung der motorischen NOx Emission zu, wodurch auch die N02 Konzentration am Ende des Abgasstrangs beeinflusst wird.

Es ist überdies zweckmäßig, dass die Absenkung der N02 Konzentration am Austrittspunkt aus dem Abgasnachbehandlungssystem über Regelparameter bis zur vorgegebenen

Grenzkonzentration oder unter die vorgegebene Grenzkonzentration erfolgt.

Über entsprechende Schaltbedingungen bei einem Wechsel des Betriebszustands wird die berechnete NOx Zielemission an die Regelung weitergeleitet. Sobald sich die Abgastemperatur und die damit einhergehende Umsetzung der Stickoxide an den Wert eines Stationärpunktes angenähert werden, wird der Motor wiederum durch entsprechende Kriterien an den

Regelparametern in den normalen Betriebszustand versetzt.

Im Folgenden wird anhand einer Ausführungsform mit einem Abgasnachbehandlungssystem, das einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) umfasst, die Erfindung näher erläutert. Es zeigen dabei

Figur 1 Ein Schema zur logischen und funktionellen Zusammenwirkung der einzelnen

Komponenten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Figur 2 Verlaufsdiagramme verschiedener Zustandsparameter.

Figur 1 zeigt im Einzelnen ein Schema einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Motor 2, einem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) 3 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 4. Der Motor 2, DOC 3 sowie DPF 4 sind entlang eines Abgasstrangs 5 angeordnet. Zwischen dem Motor 2 und dem DOC 3 sind zwei Sensoren 6,7 zur Erfassung der Stickoxid-Konzentration und/oder der Abgastemperatur angeordnet, welche über Signalleitungen 8 die Parameter an eine Steuerung 10 übermitteln. Am Ende 9 des Abgasstrangs 5 ist ein weiterer Sensor 11 angeordnet, welcher die Stickoxid-Konzentration am Ende 9 des Abgasstrangs 5 erfasst.

Die Daten der Sensoren 6 und/oder 7 werden über die Signalleitungen 8 in der Steuerung einem Rechenmodell 12 übergeben. Dieses Rechenmodell bzw. DOC Modell ermittelt die N02 Konzentration nach dem DOC bzw. die Umsatzrate und übergibt die entsprechenden Werte an eine Vergleichseinheit 13. In der Vergleichseinheit 13 wird der ermittelte Wert mit einer parametrisierten N02 Grenzkonzentration, vorliegend mit der Sichtbarkeitsgrenze 14 ins Verhältnis gesetzt und die Abweichung Delta NOx nach der folgende Vorschrift ermittelt:

Sichtbar qeitsqrenze N02 nach DOC

Delta NOx = -—

Umsatzrate Umsatzrate Die Umsatzrate ist dabei durch das Verhältnis

N02 nach DOC— Rohemission N02

Umsatzrate = -—, :— : —

Rohemission NO gegeben.

Ist sodann der Wert der Abweichung in der Vergleichseinheit 13 Delta NOx positiv, sodass die N02 Emission nach dem DOC über dem Sichtbarkeitswert liegt, wird über Regelparameter 15 über Signalleitungen 16 für Aktoren in die NOx Emission des Motors 2 eingegriffen. Diese Aktoren werden beispielsweise über den Ladedruck oder BOI bereitgestellt. Durch die

Absenkung der motorischen NOx Emission sinkt die N02 Konzentration im weiteren Betrieb ab.

Ein Motor ist üblicherweise auf stationäre Betriebspunkte abgestimmt. Bei einem Lastwechsel und dem damit einhergehenden Übergang der Betriebsparameter zwischen zwei Betriebspunkten wird eine N02 Umsatzkurve im DOC durchfahren, welche überhöhte Umsatzraten im DOC auftreten lässt. Figur 2 zeigt die zeitlichen Verläufe eines Wechsels eines Betriebszustands bei einer Brennkraftmaschine. Untereinander sind dabei der Verlauf des Motor-Betriebszustands - MB -, der Abgastemperatur am DOC - T ⁰⁰⁰ -, der Umsatzrate am DOC - % ^DOC - sowie der N02 Konzentration nach dem DPF - C ^N ° ² - dargestellt.

Erfolgt ein Lastwechsel, wie im Diagramm MB dargestellt vom Motor-Betriebszustand MB1 in den Motor Betriebszustand MB2, so folgt die Temperatur am DOC, dargestellt im Diagramm T ⁰⁰⁰ dem Lastwechsel mit entsprechender systembedingter Trägheit. Der Übergangszeitraum von einer oberen Temperatur, beispielsweise 450°C am Arbeitspunkt MB1 zu einer niedrigeren Temperatur, beispielsweise 250°C am Arbeitspunkt MB2 kann dabei in etwa 10 Minuten oder mehr betragen. Die Umsatzrate am DOC, dargestellt über den Zeitverlauf im Diagramm Vo ⁰⁰⁰ , ist jedoch stark von der Temperatur am DOC abhängig. Wird aufgrund des am Motor anliegenden lastverminderten Betriebszustands MB2 nun weniger Stickoxid produziert, während die Temperatur am DOC noch erhöht ist, erfolgt eine verstärkte Umsetzung in N02. Die verstärkte Umsetzung führt wiederum zu einem Anstieg der N02 Konzentration, dargestellt über den Zeitverlauf im Diagramm C ^N ° ² am Austrittspunkt aus dem Abgasstrang, so dass ein kritischer Bereich oberhalb der Sichtbarkeitsgrenze erzielt wird. Im vorliegenden Beispiel ist der Motor auf eine Sichtbarkeitsgrenze von 350ppm abgestimmt (stationärer Betrieb). Darüber liegende Konzentrationen, welche durch den schraffierten Bereich 20 im Diagramm C ^N ° ² markiert werden, stellen den Regelbereich dar. Ab diesem Bereich führt eine Konzentration von über 350ppm bis hin zu 450ppm oder darüber dazu, dass über Regelparameter, beispielsweise den Ladedruck oder BOI oder eine Regelung an der Lambda-Sonde, die NOx Emission des Motors angepasst wird. Dies erfolgt, um der überhöhten Umsatzrate und dem damit

einhergehenden Anstieg der N02 Konzentration im Abgasstrom am Abgasaustritt entgegen zu wirken.

Sobald die Temperatur am DOC außerhalb der DOC-Umsatzkurve liegt, welche einen erhöhten N02 Umsatz bedingt, kann die Regelung wieder abgeschaltet werden. Darüber hinaus ist auch eine zeitliche, parametrisierbare Abschaltung der Regelung denkbar.