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DE102009040111A1 - dosing - Google Patents

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DE102009040111A1
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DE
Germany
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reducing agent
exhaust gas
urea solution
sensor
detected
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DE102009040111A
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German (de)
Inventor
Georg Dr. Hüthwohl
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Albonair GmbH
Original Assignee
Albonair GmbH
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Publication date
Application filed by Albonair GmbH filed Critical Albonair GmbH
Priority to DE102009040111A priority Critical patent/DE102009040111A1/en
Priority to PCT/EP2010/001866 priority patent/WO2011026531A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden im Abgas von Verbrennungsmotoren (1) oder dergleichen mittels eines SCR-Katalysators (2), wobei eine Einbringung eines gelösten Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstofflösung, in den Abgasstrom mittels einer Dosierung (6) erfolgt, wobei das System eine mit einem Reduktionsmitteltank (3) verbindbare oder verbundene Förderleitung (4) aufweist, wobei das System eine Sensoranordnung (5) aufweist, mittels derer der Volumen- und/oder Massenstrom und zumindest eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, erfassbar ist oder erfasst wird.The invention relates to a system for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines (1) or the like by means of an SCR catalytic converter (2), a dissolved reducing agent, in particular a urea solution, being introduced into the exhaust gas stream by means of a metering device (6) The system has a delivery line (4) which can be connected or connected to a reducing agent tank (3), the system having a sensor arrangement (5) by means of which the volume and / or mass flow and at least one substance property of the conveyed reducing agent, in particular the urea solution , is detectable or is recorded.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden im Abgas von Verbrennungsmotoren oder dergleichen mittels eines SCR-Katalysators, wobei eine Einbringung eines gelösten Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstofflösung, in den Abgasstrom mittels einer Dosierung erfolgt, wobei das System eine mit einem Reduktionsmitteltank verbindbare oder verbundene Förderleitung aufweist.The invention relates to a system for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines or the like by means of an SCR catalyst, wherein a contribution of a dissolved reducing agent, in particular a urea solution, into the exhaust gas stream by means of a metering, wherein the system can be connected to a reducing agent tank or associated funding line.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Dosierung und Einbringung eines Reduktionsmittels, insbesondere Harnstofflösung, in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors oder dergleichen, zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden in dem Abgas mittels eines SCR-Katalysators.Furthermore, the invention relates to a method for controlling the metering and introduction of a reducing agent, in particular urea solution, into the exhaust gas flow of an internal combustion engine or the like, for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas by means of an SCR catalyst.

Derartige Systeme und Verfahren zur Einbringung eines Reduktionsmittels in Form einer Harnstofflösung in den Abgasstrom sind bekannt. Unter Reduktionsmittel bzw. Harnstofflösung soll in diesem Sinne sowohl Ammoniak respektive eine Ammoniaklösung als auch Harnstofflösung und insbesondere eine Harnstofflösung gemäß DIN 70070 verstanden werden.Such systems and methods for introducing a reducing agent in the form of a urea solution in the exhaust gas stream are known. Under reducing agent or urea solution in this sense, both ammonia or an ammonia solution and urea solution and in particular a urea solution according to DIN 70070 be understood.

Die selektive katalytische Reduktion (abgekürzt SCR – englisch: selektiv catalytic reduction) bezeichnet die Technik der Reduktion von Stickoxyden in Abgasen von Dieselmotoren von Nutzfahrzeugen, aber auch von sonstigen Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Gasturbinen und Industrieanlagen. Die chemische Reaktion am SCR-Katalysator ist selektiv, d. h., es werden bevorzugt die Stickoxyde NOx reduziert, während unerwünschte Reaktionen weitgehend unterdrückt werden. Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak benötigt, der dem Abgas zugemischt wird. Dieses Ammoniak wird in Form einer Harnstofflösung insbesondere gemäß DIN 70070 in den Abgasstrom eindosiert.Selective catalytic reduction (abbreviated SCR - English: selective catalytic reduction) refers to the technique of reducing nitrogen oxides in exhaust gases from diesel engines of commercial vehicles, but also from other combustion plants, waste incinerators, gas turbines and industrial plants. The chemical reaction on the SCR catalyst is selective, ie, the nitrogen oxides NOx are preferably reduced, while undesired reactions are largely suppressed. The reaction requires ammonia, which is added to the exhaust gas. This ammonia is in the form of a urea solution in particular according to DIN 70070 metered into the exhaust stream.

Bei dem Einsatz solcher Systeme zur selektiven katalytischen Reduktion in Nutzfahrzeugen wird gesetzlich eine so genannte On-Board-Diagnose (OBD) der Funktion des SCR-Katalysatorsystems gefordert, die üblicherweise mit einem NOx-Sensor, der nach dem SCR-Katalysator angeordnet ist, erfolgt. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise sind die sehr hohen Kosten des NOx-Sensors sowie der hohe Aufwand bei der Kalibrierung jeder Systemvariante.When using such systems for selective catalytic reduction in commercial vehicles, a so-called on-board diagnosis (OBD) of the function of the SCR catalyst system is required by law, which usually takes place with a NOx sensor arranged downstream of the SCR catalytic converter , The disadvantage of this approach is the very high cost of the NOx sensor and the high cost in the calibration of each system variant.

Um einer Manipulation vorzubeugen, wird teilweise von Seiten des Gesetzgebers gefordert, dass ein nicht ordnungsgemäßes Arbeiten der im Motorsystem vorhandenen Einrichtungen der NOx-Emission durch im Abgasstrom liegende Sonden zur Überwachung der NOx-Konzentration erkannt werden muss. Diese Einrichtungen müssen nach der gesetzlichen Vorgabe auch über entsprechende Aufzeichnungen und Speicherungen etwaiger Fehler verfügen.In order to prevent manipulation, it is sometimes demanded by the legislator that improper operation of the NOx emission facilities in the engine system must be detected by NOx concentration monitoring probes located in the exhaust gas flow. According to the legal requirements, these facilities must also have appropriate records and records of any errors.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zu selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden sowie ein Verfahren zur Steuerung der Dosierung und Einbringung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom zur selektiven katalytischen Reduktion derart weiterzubilden, dass eine manipulationssichere Diagnose der Dosierung des Reduktionsmittels und eine manipulationssichere Überwachung der Reduktionsmittelqualität gewährleistet ist.The object of the invention is to develop a system for selective catalytic reduction of nitrogen oxides and a method for controlling the metering and introduction of a reducing agent into the exhaust stream for selective catalytic reduction such that a tamper-proof diagnosis of the dosage of the reducing agent and tamper-proof monitoring of the reducing agent quality is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a system according to claim 1 and by a method according to claim 12. Advantageous developments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Besonders vorteilhaft bei dem System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden im Abgas von Verbrennungsmotoren oder dergleichen mittels eines SCR-Katalysators, wobei eine Einbringung eines gelösten Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstofflösung, insbesondere gemäß DIN 70070 , in den Abgasstrom mittels einer Dosierung erfolgt, wobei das System eine mit einem Reduktionsmitteltank verbindbare oder verbundene Förderleitung aufweist, ist es, dass das System eine Sensoranordnung aufweist, mittels derer der Volumen- und/oder Massenstrom und zumindest eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, erfassbar ist oder erfasst wird.Particularly advantageous in the system for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines or the like by means of an SCR catalyst, wherein an introduction of a dissolved reducing agent, in particular a urea solution, in particular according to DIN 70070 , in the exhaust stream by means of a metering, wherein the system comprises a connectable to a reducing agent tank or connected conveyor line, it is that the system comprises a sensor arrangement by means of which the volume and / or mass flow and at least one material property of the subsidized reducing agent, in particular the urea solution, is detectable or detected.

Die Erfindung basiert somit auf der Tatsache, dass die einwandfreie Funktion des SCR-Systems über der Lebensdauer auch mit Hilfe eines Harnstoffqualitätssensors dargestellt werden kann. Die Menge des Reduktionsmittels wird hierbei mit geeigneten Sensoren in dem Dosiersystem selbst überwacht. Durch einen Harnstoffqualitätssensor, mittels dessen zumindest eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels erfasst wird, kann ferner festgestellt werden, ob das korrekte Reduktionsmittel eingedüst wird.The invention is thus based on the fact that the proper functioning of the SCR system over the lifetime can also be represented by means of a urea quality sensor. The amount of reducing agent is hereby monitored with suitable sensors in the metering system itself. By a urea quality sensor, by means of which at least one substance property of the conveyed reducing agent is detected, it can also be determined whether the correct reducing agent is injected.

Dadurch, dass das System eine derartige Sensoranordnung aufweist, ist eine Manipulation unmöglich, d. h. es wäre nicht möglich, den Sensor mittels dessen die Reduktionsmittelqualität überwacht wird, mit Harnstoff zu beaufschlagen, so dass er ein korrektes Signal abgibt, während die Dosierung zur Senkung der Betriebskosten einfaches Wasser ansaugt. Da die Sensoranordnung in das System integriert ist und sowohl den Volumen- bzw. Massenstrom und ferner zumindest eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels überwacht, ist eine Manipulation ausgeschlossen.Because the system has such a sensor arrangement, manipulation is impossible, ie it would not be possible to monitor the sensor by means of which the reducing agent quality is monitored, to supply urea, so that it emits a correct signal, while the dosage for reducing the operating costs suck in simple water. Since the sensor arrangement is integrated into the system and both the volume and mass flow and also at least one substance property monitored the subsidized reducing agent, a manipulation is excluded.

Vorzugsweise ist die Sensoranordnung dazu eingerichtet, die Erfassung des Volumenstromes und/oder des Massenstromes und der zumindest einen Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels, welches in den Abgasstrom eindosiert wird, kontinuierlich und/oder periodisch durchzuführen.Preferably, the sensor arrangement is adapted to continuously and / or periodically perform the detection of the volume flow and / or the mass flow and the at least one material property of the delivered reducing agent, which is metered into the exhaust gas flow.

Hierdurch ist es möglich, die Qualität und die geförderte Menge des Reduktionsmittels permanent oder mit einer vorgebbaren Zeittaktung zu überwachen und zu erfassen, insbesondere abzuspeichern.This makes it possible to monitor the quality and the funded amount of the reducing agent permanently or with a predetermined timing and to capture, in particular save.

Vorzugsweise weist die Sensoranordnung einen Strömungssensor auf. Insbesondere kann das System ferner Mittel zur Berechung des Massenstromes und/oder des Volumenstromes des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung beispielsweise auf der Basis eines Druckabfalls an einer Messblende aufweisen. Zur Erfassung des Volumen- und/oder Massenstromes kann somit auf bekannte Strömungsmesstechniken zurückgegriffen werden, wobei eine Manipulation dadurch ausgeschlossen ist, dass die Sensoranordnung in das System eingebunden ist, d. h. dass eine solche Messung nicht etwa an einem Bypass erfolgt, sondern in oder an der Förderleitung des Reduktionsmittels selbst.The sensor arrangement preferably has a flow sensor. In particular, the system may further comprise means for calculating the mass flow and / or the volume flow of the delivered reducing agent, in particular the urea solution, for example on the basis of a pressure drop across a metering orifice. For the detection of the volume and / or mass flow can thus be made use of known flow measuring techniques, with a manipulation is excluded by the fact that the sensor assembly is integrated into the system, d. H. that such a measurement is not carried out at a bypass, but in or on the delivery line of the reducing agent itself.

Vorzugsweise weist die Sensoranordnung einen Sensor zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, auf.The sensor arrangement preferably has a sensor for measuring the electrical conductivity of the conveyed reducing agent, in particular the urea solution.

In diesem Fall erfolgt die Qualitätsüberwachung in der Weise, dass als Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels dessen elektrische Leitfähigkeit gemessen und überwacht wird.In this case, the quality is monitored in such a way that the electrical property is measured and monitored as the substance property of the promoted reducing agent.

Alternativ oder kumulativ kann die Sensoranordnung einen Sensor zur Messung der Schallgeschwindigkeit in dem geförderten Reduktionsmittel, insbesondere der Harnstofflösung, aufweisen.Alternatively or cumulatively, the sensor arrangement can have a sensor for measuring the speed of sound in the conveyed reducing agent, in particular the urea solution.

In diesem Fall erfolgt die Qualitätsüberwachung dadurch, dass als Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels alternativ oder kumulativ zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit die Schallgeschwindigkeit in dem geförderten Reduktionsmittel gemessen und überwacht wird.In this case, the quality monitoring takes place in that, as an alternative or cumulative measure of the electrical conductivity, the sound velocity in the conveyed reducing agent is measured and monitored as the substance property of the promoted reducing agent.

Hierdurch ist eine zuverlässige Qualitätsüberwachung des geförderten Reduktionsmittels gewährleistet und eine Manipulation ausgeschlossen, da Qualitätsabweichungen unmittelbar detektiert werden.As a result, a reliable quality monitoring of the subsidized reducing agent is guaranteed and a manipulation excluded because quality deviations are detected immediately.

Dabei kann das System derart eingerichtet sein, dass für die zumindest eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels, die mittels der Sensoranordnung erfasst wird, Grenzwerte vorgegeben sind, bei deren Unter- oder Überschreitung eine Fehlermeldung erzeugt und dauerhaft gespeichert wird.In this case, the system can be set up in such a way that limit values are predetermined for the at least one substance property of the conveyed reducing agent, which is detected by means of the sensor arrangement, an error message being generated and permanently stored when it is undershot or overshot.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoranordnung in die Förderleitung integriert. Mit dem Begriff integriert ist dabei gemeint, dass sie in die Förderleitung eingebaut und zwangsweise durchströmt wird oder aber der Förderleitung zugeordnet ist, wobei eine derartige Anordnung erfolgt, dass ein Durchströmen der Sensoranordnung oder ein Überströmen der Sensoranordnung zwingend erfolgt, um eine Manipulationsmöglichkeit auszuschließen.In a particularly preferred embodiment, the sensor arrangement is integrated into the delivery line. With the term integrated is meant that it is installed in the delivery line and forcibly flows through or is associated with the delivery line, wherein such an arrangement takes place that a flow through the sensor assembly or an overflow of the sensor arrangement is mandatory to preclude a possibility of manipulation.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind in Strömungsrichtung vor und hinter dem Katalysator jeweils zumindest ein Temperatursensor angeordnet.In a particularly preferred embodiment, at least one temperature sensor is arranged upstream and downstream of the catalyst in the flow direction.

Dies bedeutet, das vor und hinter dem Katalysator Temperatursensoren angeordnet sind, beispielsweise Thermoelemente oder dergleichen, mittels derer die Temperatur gemessen wird, insbesondere kontinuierlich und/oder periodisch gemessen und somit überwacht wird.This means that temperature sensors are arranged in front of and behind the catalyst, for example thermocouples or the like, by means of which the temperature is measured, in particular continuously and / or periodically measured and thus monitored.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das System Mittel zur Berechung des Abgasmassenstromes und/oder zumindest einen Sensor zur Messung des Abgasmassenstromes und/oder einen Sensor zur Messung der Abgastemperatur auf.In a preferred embodiment, the system has means for calculating the exhaust gas mass flow and / or at least one sensor for measuring the exhaust gas mass flow and / or a sensor for measuring the exhaust gas temperature.

Alternativ oder kumulativ erhält das System ein Signal, welches zum Abgasmassenstrom korreliert, aus der Motorsteuerung.Alternatively or cumulatively, the system receives a signal that correlates to the exhaust gas mass flow from the engine controller.

Aus dem Abgasmassenstromsignal und/oder aus der Abgastemperatur und/oder dem gemessenen Abgasmassenstrom ist es möglich, die in Abhängigkeit des jeweiligen Motorbetriebspunktes vorliegenden Betriebsparameter Abgastemperatur oder Abgasmassenstrom zu erfassen und über eine entsprechende Steuerelektronik des Dosiersystems auszuwerten, um somit die Dosierung hinsichtlich zeitlicher Steuerung und Menge des eindosierten Reduktionsmittels den gemessenen Betriebsparametern anzupassen und zu regeln.From the exhaust gas mass flow signal and / or from the exhaust gas temperature and / or the measured exhaust gas mass flow, it is possible to detect the operating parameters exhaust gas temperature or exhaust gas mass flow present in dependence on the respective engine operating point and to evaluate them via a corresponding control electronics of the dosing system, in order thus to control the dosage with regard to time control and quantity the metered reducing agent to the measured operating parameters to adjust and regulate.

Vorzugsweise weist das System ein Steuergerät auf, mittels dessen die Ansteuerung der Dosierung des Reduktionsmittels, insbesondere des Volumenstromes und/oder die zeitliche Dauer der Dosierung, in Abhängigkeit des erfassten Messwerte steuerbar ist oder gesteuert wird, insbesondere in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels und/oder in Abhängigkeit der Abgastemperatur und/oder in Abhängigkeit des Abgasmassenstromes und/oder in Abhängigkeit der Temperaturen vor und hinter dem SCR-Katalysator.The system preferably has a control unit by means of which the triggering of the metering of the reducing agent, in particular the volume flow and / or the duration of the metering, is controllable or controlled as a function of the measured values recorded, in particular as a function of at least one substance property of the reducing agent and / or or as a function of the exhaust gas temperature and / or as a function of Exhaust gas mass flow and / or depending on the temperatures in front of and behind the SCR catalyst.

Hierbei sind die Sensoren vorzugsweise dazu eingerichtet, die Erfassung der Messwerte kontinuierlich und/oder periodisch durchzuführen, so dass eine Onlinediagnose und/oder eine in zeitlichen Abständen wiederholte Diagnose und Überwachung erfolgen kann.In this case, the sensors are preferably set up to carry out the acquisition of the measured values continuously and / or periodically, so that an online diagnosis and / or a repeated diagnosis and monitoring can take place.

Vorzugsweise weist das System einen Speicher zur dauerhaften Speicherung der erfassten Messwerte und/oder Steuerzustände der Dosierung und/oder etwaiger Fehlermeldungen auf.The system preferably has a memory for the permanent storage of the recorded measured values and / or control states of the metering and / or any error messages.

Durch einen solchen Speicher ist gewährleistet, dass im Nachhinein beispielsweise im Rahmen einer Inspektion des Nutzfahrzeuges, eine Überprüfung der Dosiersystems erfolgen kann, da mittels dieses Speichers auch etwaige Fehler dauerhaft gespeichert werden und auslesbar sind.By such a memory ensures that, for example, in the context of an inspection of the commercial vehicle, a review of the metering can be done later, as well as any errors are permanently stored and readable by means of this memory.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das System einen Reduktionsmitteltank, insbesondere einen Harnstofflösungstank, und/oder einen Harnstofffilter und/oder eine Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, auf.In a preferred embodiment, the system has a reducing agent tank, in particular a urea solution tank, and / or a urea filter and / or a pump for conveying the reducing agent, in particular the urea solution.

Durch die Anordnung derartiger Komponenten kann ein kompaktes System mit allen für die Dosierung des Reduktionsmittels erforderlichen Komponenten geschaffen werden.By arranging such components, a compact system with all the components required for the metering of the reducing agent can be created.

Vorzugsweise weist das System eine Düse, insbesondere eine Zweistoffdüse auf, mittels derer das Reduktionsmittel insbesondere die Harnstofflösung in den Abgasstrom eingespritzt und/oder im Abgasstrom zerstäubt wird. Ferner kann das Dosiersystem eine integrierte Druckluftversorgung, insbesondere einen Kompressor, aufweisen und/oder mit einer externen Druckluftversorgung koppelbar sein, so dass die Zerstäubung und Einspritzug des Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, mittels Druckluft erfolgt, um zu einer optimalen Tröpfchengröße des Reduktionsmittels in dem Abgasstrom in dem SCR-Katalysator zu gelangen.The system preferably has a nozzle, in particular a two-component nozzle, by means of which the reducing agent, in particular the urea solution, is injected into the exhaust gas stream and / or atomized in the exhaust gas stream. Furthermore, the metering system can have an integrated compressed air supply, in particular a compressor, and / or can be coupled to an external compressed air supply, so that the atomization and injection of the reducing agent, in particular the urea solution, takes place by means of compressed air in order to obtain an optimum droplet size of the reducing agent in the exhaust gas flow to get into the SCR catalyst.

Um sicherzustellen, dass das Reduktionsmittel auch in das Abgas eingeleitet wird, kann ein entsprechender Sensor in der Abgasleitung eingebracht werden. Geeignet ist zum Beispiel ein Temperatur-Sensor, der von dem Reduktionsmittel beaufschlagt wird. Bei Eindüsen des Reduktionsmittels wird die Temperatur des Sensors durch den Kühleffekt abgesenkt. Hierdurch kann Produktionssicher erkannt werden, dass das geförderte Reduktionsmittel auch in das Abgas gelangt und nicht z. B. in einen Sammelbehälter aufgefangen wird.To ensure that the reducing agent is also introduced into the exhaust gas, a corresponding sensor can be introduced in the exhaust pipe. Suitable is, for example, a temperature sensor, which is acted upon by the reducing agent. When injecting the reducing agent, the temperature of the sensor is lowered by the cooling effect. As a result, reliable production can be detected that the subsidized reducing agent also enters the exhaust and not z. B. is collected in a sump.

Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung der Dosierung und Einbringung eines Reduktionsmittels, insbesondere Harnstofflösung, in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors oder dergleichen zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden in dem Abgas mittels eines SCR-Katalysators ist es, dass zumindest eine Stoffeigenschaft, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Schallgeschwindigkeit, des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere Harnstofflösung, erfasst wird, und wobei zumindest die Temperaturen vor und hinter dem SCR-Katalysator gemessen werden, wobei die Dosierung des Reduktionsmittels, insbesondere die Steuerung des Volumenstromes und/oder die zeitliche Dauer der Dosierung, in Abhängigkeit zumindest der einen erfassten Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels und in Abhängigkeit der vor und hinter dem SCR-Katalysator gemessenen Temperaturen des Abgases erfolgt.Particularly advantageous in the inventive method for controlling the dosage and introduction of a reducing agent, in particular urea solution, in the exhaust gas stream of an internal combustion engine or the like for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas by means of an SCR catalyst is that at least one material property, in particular the electrical Conductivity and / or the speed of sound, the subsidized reducing agent, in particular urea solution, is detected, and wherein at least the temperatures are measured before and after the SCR catalyst, wherein the dosage of the reducing agent, in particular the control of the volume flow and / or the time duration of the Dosing, depending on at least one detected material property of the reducing agent and in dependence on the measured before and after the SCR catalyst temperatures of the exhaust gas.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist äquivalent zu dem vom Gesetzgeber geforderten Verfahren.The method according to the invention is equivalent to the method required by the legislature.

Es hat sich gezeigt, dass die Tatsache, ob ein SCR-Katalysator im Abgassystem eingesetzt ist, einwandfrei durch eine Auswertung der Temperatursignale vor und nach dem SCR-Katalysator festgestellt werden kann. Physikalische Größe ist hierbei die Wärmekapazität des Katalysatorträgers selbst. Weiterhin kann über die Temperatursensoren festgestellt werden, ob der SCR-Katalysator überhitzt wurde. Ist dies nicht der Fall, erhält der SCR-Katalysator seine Wirkung nachweislich über die Lebensdauer eines Fahrzeugs. Somit ist manipulationssicher weiterhin festzustellen, ob die korrekte Menge des Reduktionsmittels zugeführt wurde und ob das Reduktionsmittel die geforderte Qualität, insbesondere gemäß DIN 70070 , aufweist, um die Forderungen des Gesetzgebers zur Reduktion der NOx-Emissionen äquivalent zu erfüllen.It has been found that the fact whether an SCR catalytic converter is used in the exhaust system can be determined without any problems by an evaluation of the temperature signals before and after the SCR catalytic converter. The physical size here is the heat capacity of the catalyst support itself. Furthermore, it can be determined via the temperature sensors whether the SCR catalyst has been overheated. If this is not the case, the SCR catalyst has been proven to have an effect over the life of a vehicle. Thus, it is tamper-resistant to continue to determine whether the correct amount of the reducing agent has been supplied and whether the reducing agent the required quality, in particular according to DIN 70070 , in order to meet the legislator's requirements for the reduction of NOx emissions equivalent.

Vorzugsweise werden bei dem Verfahren zur Steuerung der Dosierung und Einbringung eines Reduktionsmittels die erfassten Messwerte und Steuerzustände dauerhaft gespeichert, um diese zu einer Überprüfung und Überwachung des Betriebes dauerhaft und überprüfbar verfügbar zu machen.Preferably, in the method for controlling the metering and introducing a reducing agent, the detected measured values and control states are stored permanently in order to make them permanently and verifiably available for checking and monitoring the operation.

Vorzugsweise werden die erfassten Messwerte auf Plausibilität geprüft, wobei bei Überschreiten von Fehlergrenzen die Fehler angezeigt und gespeichert werden.Preferably, the measured values recorded are checked for plausibility, the errors being displayed and stored when error limits are exceeded.

Vorgeschlagen wird, den Harnstoffqualitätssensor unmittelbar mit einem Sensor für den Durchfluss des Harnstoffes zu kombinieren und zwar vorzugsweise in einem Gehäuse. Hierdurch kann einwandfrei detektiert werden, dass der von der Dosierung angesaugte Harnstoff auch der ist, der von dem Qualitätssensor gemessen wurde. Mit Qualitätssensor ist dabei jener Sensor der Sensoranordnung gemeint, mittels dessen zumindest eine Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels überwacht wird. Zur Erfassung des Durchflusses können Massenstromsensoren, Temperatursensoren oder Drucksensoren eingesetzt werden. Es ist dabei nicht erforderlich den Massenstrom am Sensor selbst sehr genau zu erfassen. Es ist lediglich notwendig zu erfassen, dass Harnstoff von der Dosierung angesaugt wurde, wenn die Dosierung ein entsprechendes Signal von der Elektronik erhalten hat. Diese Kombination aus Qualitäts- und Durchflusssensor, d. h. die gesamte Sensoranordnung die erfindungsgemäß vorgesehen ist, kann in der Saug- oder Druckleitung, also vor oder nach der Dosierung eingesetzt werden.It is proposed to combine the urea quality sensor directly with a sensor for the flow of urea, preferably in a housing. As a result, it can be perfectly detected that the urea sucked in by the metering is also that which was measured by the quality sensor. With Quality sensor is meant that sensor of the sensor arrangement, by means of which at least one substance property of the reducing agent is monitored. Mass flow sensors, temperature sensors or pressure sensors can be used to record the flow. It is not necessary to detect the mass flow at the sensor itself very accurately. It is only necessary to detect that urea was sucked from the dosage when the dosage has received a corresponding signal from the electronics. This combination of quality and flow sensor, ie the entire sensor arrangement which is provided according to the invention, can be used in the suction or pressure line, ie before or after the metering.

Die Anwendung des Systems und des Verfahrens ist dabei nicht auf Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, Baumaschinen und dergleichen beschränkt, sondern ist vielmehr auch einsetzbar bei sonstigen Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Gasturbinen, Industrieanlagen und stationären Motoren. Die Anwendung bei Nutzfahrzeugen ist jedoch eine besonders bevorzugte Anwendung des Systems, da dieses insbesondere sehr kompakt ausgelegt werden kann durch die Integration aller erforderlicher Systemkomponenten.The application of the system and the method is not limited to vehicles, in particular commercial vehicles, construction machines and the like, but rather is also used in other furnaces, waste incineration plants, gas turbines, industrial plants and stationary engines. The application in commercial vehicles, however, is a particularly preferred application of the system, since this particular can be designed very compact by the integration of all required system components.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems ist in 1 dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the system according to the invention is in 1 and will be explained in more detail below. It shows:

1 ein Schema eines erfindungsgemäßen System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden im Abgas eines Verbrennungsmotors. 1 a diagram of a system according to the invention for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of an internal combustion engine.

Die Abgase des Verbrennungsmotors 1 werden mittels des SCR-Katalysators 2 nachbehandelt. Hierzu wird im SCR-Katalysator 2 NOx durch das mittels der Düse 8 in den Abgasstrom eingedüste Reduktionsmittel in Form einer Harnstofflösung gemäß DIN 70070 reduziert.The exhaust gases of the internal combustion engine 1 be using the SCR catalyst 2 treated. This is done in the SCR catalyst 2 NOx by means of the nozzle 8th in the exhaust stream injected reducing agent in the form of a urea solution according to DIN 70070 reduced.

Das in den Abgasstrom eingedüste Reduktionsmittel wird aus dem Harnstoffwasserlösungstank 3 über eine Förderleitung 4 entnommen. In die Förderleitung 4 ist eine Sensoranordnung 5 integriert. Die Sensoranordnung kann auch in dem Tank selber angeordnet sein. Die Sensoranordnung 5 in der Förderleitung 4 weist einerseits einen Qualitätssensor und ferner einen Durchflusssensor auf. Mittels des Qualitätssensors wird eine Stoffeigenschaft der geförderten Harnstoffwasserlösung erfasst und überwacht. Mittels des Durchflusssensors wird der geförderte Volumenstrom der Harnstoffwasserlösung überwacht.The reducing agent injected into the exhaust stream becomes the urea water solution tank 3 via a conveyor line 4 taken. In the promotion line 4 is a sensor arrangement 5 integrated. The sensor arrangement can also be arranged in the tank itself. The sensor arrangement 5 in the promotion line 4 on the one hand has a quality sensor and also a flow sensor. By means of the quality sensor, a substance property of the extracted urea water solution is detected and monitored. By means of the flow sensor, the delivered volume flow of the urea water solution is monitored.

Ferner weist das System eine Elektronik 7, auf mittels derer unter Berücksichtigung aktuell erfasster Messwerte die Dosierung 6 des Systems angesteuert wird und mittels derer die Dosierzeiten und Dosiermengen der über die Düse 8 in den Abgasstrom des Motors 1 abgegebene Harnstoffwasserlösung gesteuert wird. Dies Dosierung 6 weist eine Pumpe auf, mittels derer die Harnstofflösung aus dem Tank 3 gefördert und dosiert wird.Furthermore, the system has an electronics 7 , by means of which, taking into account currently measured values, the dosage 6 the system is controlled and by means of which the dosing and dosing through the nozzle 8th in the exhaust stream of the engine 1 discharged urea water solution is controlled. This dosage 6 has a pump, by means of which the urea solution from the tank 3 promoted and dosed.

In Strömungsrichtung des Abgases vor dem SCR-Katalysator 2 ist angeordnet ein erster Temperatursensor 9. In Strömungsrichtung hinter dem SCR-Katalysator 2 ist angeordnet ein zweiter Temperatursensor 10. Mittels der Temperatursensoren 9 und 10 werden die Temperaturen vor und nach dem SCR-Katalysator 2 gemessen und der Elektronik 7 zur Auswertung zugeleitet. Durch die Auswertung der Temperatursignale des Sensors 9 vor und des Sensors 10 nach dem SCR-Katalysator 2 kann festgestellt werden, ob der SCR-Katalysator 2 im Abgassystem eingesetzt ist und einwandfrei arbeitet. Ferner wird mittels der Temperatursensoren 9, 10 überwacht, ob der SCR-Katalysator 2 während des Betriebes überhitzt wurde.In the flow direction of the exhaust gas before the SCR catalyst 2 is arranged a first temperature sensor 9 , In the flow direction behind the SCR catalyst 2 is arranged a second temperature sensor 10 , By means of temperature sensors 9 and 10 The temperatures are before and after the SCR catalyst 2 measured and the electronics 7 forwarded for evaluation. By evaluating the temperature signals of the sensor 9 before and of the sensor 10 after the SCR catalyst 2 can be determined if the SCR catalyst 2 used in the exhaust system and works properly. Furthermore, by means of the temperature sensors 9 . 10 monitors whether the SCR catalyst 2 was overheated during operation.

Die Elektronik 7 weist einen dauerhaften Speicher auf der auslesbar ist und in dem etwaige Fehlermeldungen des Systems oder Grenzwertüberschreitungen der Sensoranordnung 5 oder der Temperatursensoren 9, 10 dauerhaft auslesbar gespeichert werden. Wenn der SCR-Katalysator 2 zu keiner Zeit während des Betriebes des Motors 1 überhitzt wurde, ist gewährleistet, dass der SCR-Katalysator 2 seine Wirkung über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs und somit auch des Verbrennungsmotors 1 erfüllt und zuverlässig arbeitet.The Electronic 7 has a permanent memory which can be read and in which any error messages of the system or limit value exceed the sensor arrangement 5 or the temperature sensors 9 . 10 be stored permanently readable. When the SCR catalyst 2 at no time during engine operation 1 has been overheated, it is guaranteed that the SCR catalyst 2 its effect over the entire life of the vehicle and thus also of the internal combustion engine 1 fulfilled and works reliably.

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Claims (15)

System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden im Abgas von Verbrennungsmotoren (1) oder dergleichen mittels eines SCR-Katalysators (2), wobei eine Einbringung eines gelösten Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstofflösung, in den Abgasstrom mittels einer Dosierung (6) erfolgt, wobei das System eine mit einem Reduktionsmitteltank (3) verbindbare oder verbundene Förderleitung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Sensoranordnung (5) aufweist, mittels derer der Volumen- und/oder Massenstrom und zumindest eine Stoffeigenschaft des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, erfassbar ist oder erfasst wird.System for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines ( 1 ) or the like by means of an SCR catalyst ( 2 ), wherein an introduction of a dissolved reducing agent, in particular a urea solution, into the exhaust gas stream by means of a metering ( 6 ), the system having one with a reducing agent tank ( 3 ) connectable or linked delivery line ( 4 ), characterized in that the system comprises a sensor arrangement ( 5 ), by means of which the volume and / or mass flow and at least one substance property of the conveyed reducing agent, in particular the urea solution, can be detected or detected. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (5) einen Strömungssensor aufweist, insbesondere dass das System ferner Mittel zur Berechnung des Massenstromes und/oder des Volumenstromes des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, aufweist.System according to claim 1, characterized in that the sensor arrangement ( 5 ) has a flow sensor, in particular that the system further comprises means for calculating the mass flow and / or the volume flow of the subsidized reducing agent, in particular the urea solution. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (5) einen Sensor zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, aufweist.System according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor arrangement ( 5 ) has a sensor for measuring the electrical conductivity of the promoted reducing agent, in particular the urea solution. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (5) einen Sensor zur Messung der Schallgeschwindigkeit in dem geförderten Reduktionsmittel, insbesondere der Harnstofflösung, aufweist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement ( 5 ) has a sensor for measuring the speed of sound in the promoted reducing agent, in particular the urea solution. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (5) in die Förderleitung (4) integriert ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement ( 5 ) in the support line ( 4 ) is integrated. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und hinter dem Katalysator (2) jeweils zumindest ein Temperatursensor (9, 10) angeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that in front of and behind the catalyst ( 2 ) at least one temperature sensor ( 9 . 10 ) is arranged. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zur Berechnung des Abgasmassenstromes und/oder zumindest einen Sensor zur Messung des Abgasmassenstromes und/oder einen Sensor zur Messung der Abgastemperatur aufweist.System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for calculating the exhaust gas mass flow and / or at least one sensor for measuring the exhaust gas mass flow and / or a sensor for measuring the exhaust gas temperature. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel im Abgas das Temperatursignal eines Temperatursensors beeinflusst.System according to one of the preceding claims, characterized in that the reducing agent in the exhaust gas influences the temperature signal of a temperature sensor. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steuergerät (7) aufweist, mittels dessen die Ansteuerung der Dosierung (6) des Reduktionsmittels, insbesondere des Volumenstromes und/oder die zeitliche Dauer der Dosierung, in Abhängigkeit der erfassten Messwerte steuerbar ist oder gesteuert wird, insbesondere in Abhängigkeit zumindest einer Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels und/oder in Abhängigkeit der Abgastemperatur und/oder in Abhängigkeit des Abgasmassenstromes und/oder in Abhängigkeit der Temperaturen vor und hinter dem SCR-Katalysator (2).System according to one of the preceding claims, characterized in that it is a control unit ( 7 ), by means of which the control of the dosage ( 6 ) of the reducing agent, in particular of the volumetric flow and / or the duration of the dosing, is controllable or controlled as a function of the detected measured values, in particular as a function of at least one substance property of the reducing agent and / or as a function of the exhaust gas temperature and / or as a function of the exhaust gas mass flow and / or depending on the temperatures in front of and behind the SCR catalyst ( 2 ). System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Speicher zur dauerhaften Speicherung der erfassten Messwerte und/oder Steuerzustände der Dosierung (6) aufweist.System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a memory for the permanent storage of the detected measured values and / or control states of the dosage ( 6 ) having. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Reduktionsmitteltank (3), insbesondere einen Harnstofflösungstank, und/oder einen Harnstofffilter und/oder eine Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, aufweist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the system comprises a reducing agent tank ( 3 ), in particular a urea solution tank, and / or a urea filter and / or a pump for conveying the reducing agent, in particular the urea solution. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest eine Düse (8), insbesondere eine Zweistoffdüse, aufweist, mittels derer das Reduktionsmittel, insbesondere die Harnstofflösung, in den Abgasstrom eingespritzt und/oder im Abgasstrom zerstäubt wird, und/oder dass das Dosiersystem eine integrierte Druckluftversorgung, insbesondere einen Kompressor, aufweist und/oder mit einer externen Druckluftversorgung koppelbar ist, sodass die Zerstäubung und Einspritzung des Reduktionsmittels, insbesondere der Harnstofflösung, mittels Druckluft erfolgt.System according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one nozzle ( 8th ), in particular a two-fluid nozzle, by means of which the reducing agent, in particular the urea solution, injected into the exhaust stream and / or atomized in the exhaust stream, and / or that the metering system has an integrated compressed air supply, in particular a compressor, and / or with an external Compressed air supply can be coupled, so that the atomization and injection of the reducing agent, in particular the urea solution, by means of compressed air. Verfahren zur Steuerung der Dosierung und Einbringung eines Reduktionsmittels, insbesondere Harnstofflösung, in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (1) oder dergleichen zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden in dem Abgas mittels eines SCR-Katalysators (2), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stoffeigenschaft, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Schallgeschwindigkeit, des geförderten Reduktionsmittels, insbesondere Harnstofflösung, erfasst wird, und wobei zumindest die Temperaturen vor und hinter dem SCR-Katalysator (2) gemessen werden, wobei die Dosierung des Reduktionsmittels, insbesondere die Steuerung des Volumenstromes und/oder die zeitliche Dauer der Dosierung, in Abhängigkeit zumindest der einen erfassten Stoffeigenschaft des Reduktionsmittels und in Abhängigkeit der vor und hinter dem SCR-Katalysator (2) gemessenen Temperaturen des Abgases erfolgt.Method for controlling the metering and introduction of a reducing agent, in particular urea solution, into the exhaust gas flow of an internal combustion engine ( 1 ) or the like for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas by means of an SCR catalyst ( 2 ), characterized in that at least one material property, in particular the electrical conductivity and / or the speed of sound, of the delivered reducing agent, in particular urea solution, is detected, and wherein at least the temperatures upstream and downstream of the SCR catalyst ( 2 ), wherein the metering of the reducing agent, in particular the control of the volume flow and / or the duration of the metering, depending on at least one detected material property of the reducing agent and depending on the upstream and downstream of the SCR catalyst ( 2 ) measured temperatures of the exhaust gas takes place. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Messwerte und Steuerzustände dauerhaft gespeichert werden.A method according to claim 13, characterized in that the detected measured values and control states are stored permanently. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Messwerte auf Plausibilität geprüft werden und bei Überschreiten von Fehlergrenzen die Fehler angezeigt und gespeichert werden. A method according to claim 13 or 14, characterized in that the detected measured values are checked for plausibility and the errors are displayed and stored when exceeding error limits.
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