发明内容

本发明的任务是克服现有技术的缺点。本发明的任务尤其是提供一种用于调节和/或控制颗粒过滤器装载的方法，借此可以简单、准确且低成本地调节颗粒过滤器的装载，使得颗粒过滤器一方面具有足够高的过滤效率，而另一方面，颗粒过滤器的流动阻力足够小。因此，本发明的任务尤其是提供一种简单、准确且廉价的用于调节颗粒过滤器装载的方法。特别是应该提供如下方法，其仅使用传统的废气再处理设备的传感器。

根据本发明的任务尤其通过独立权利要求1的特征来完成。

本发明尤其涉及一种用于调节和/或控制内燃机废气再处理设备的颗粒过滤器的装载、尤其是碳黑装载的方法，其中，该废气再处理设备包括至少两个SCR系统和一颗粒过滤器，其中，第一SCR系统在废气流动方向上布置在颗粒过滤器之前或之处，或者第一SCR系统包括颗粒过滤器，其中，第二SCR系统在废气流动方向上布置在颗粒过滤器之后，其中，为了对待净化废气所包含的氮氧化物进行氮氧化物还原，在第一SCR系统的SCR催化器之前计量加入或可计量加入第一工作物质量，其中，为了对待净化废气所包含的氮氧化物进行氮氧化物还原，在第二SCR系统的SCR催化器之前计量加入或可计量加入第二工作物质量，并且其中，该工作物质包含还原剂或者可转化成还原剂。

该颗粒过滤器在此可以是柴油颗粒过滤器或汽油颗粒过滤器。

优选规定，该颗粒过滤器的装载状态、尤其是碳黑装载利用模型、尤其是动力学模型来确定，从而当所确定的装载状态低于预先规定的装载范围时，如此调设第一工作物质量，即，还原剂量大于或等于用于在第一SCR系统中按照反应化学当量来基本上完全还原氮氧化物所需要的还原剂量，和/或当所确定的装载状态高于预先规定的装载范围时，如此调设第一工作物质量，即，还原剂量小于用于在第一SCR系统中按照反应化学当量来基本上完全还原氮氧化物所需要的还原剂量。

优选规定，适用于选择性催化反应的工作物质如尤其是含尿素的混合物、尿素溶液或是在第一和第二SCR系统之前被计量加入或可被计量加入的。所述工作物质可以含有还原剂如尤其是氨气NH₃，或者可转化为还原剂如尤其是氨气NH₃。优选地，作为工作物质而采用含尿素的混合物、尤其是尿素水溶液例如像在这里，工作物质或许通过以下所示的反应被转化为还原剂、尤其是氨气NH₃：

热解：(NH₂)₂CO→NH₃+HNCO

水解：HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

在第一步骤中，可以在热解反应中将尿素(NH₂)₂CO转化为氨气NH₃和异氰酸HNCO。在第二步骤中，可以在水解反应中将异氰酸HNCO与水H₂O转化为氨气NH₃和二氧化碳CO₂。

该还原剂且尤其是氨气NH₃或许至少暂时可被存储和/或被存储在相应SCR系统的SCR催化器中。或许，氨气NH₃积聚在SCR催化器的活性中心处。至少暂时存储的还原剂且尤其是氨气NH₃随后可以还原氮氧化物NO_X如尤其是一氧化氮NO和二氧化氮NO₂。

工作物质的计量可以通过计量装置如尤其是喷射器或喷嘴来进行。该计量装置可以设立用于在相应的SCR系统、即相应的SCR催化器前加入预先规定的工作物质量。

在本公开文本范围内，SCR系统尤其可以是指如下系统，其包括SCR涂覆的柴油颗粒过滤器(所谓的SDPF)、SCR催化器、设立用于选择性催化还原氮氧化物的催化器和/或氨逃逸催化器(所谓的ASC)，或者其由SCR涂覆的柴油颗粒过滤器(所谓的SDPF)、SCR催化器、设立用于选择性催化还原氮氧化物的催化器和/或氨逃逸催化器(所谓的ASC)构成。

但在本公开文本范围内，SCR系统也尤其可以是指如下系统，其包括SCR涂覆的汽油颗粒过滤器(OPF)。本发明的方法因此不仅适用于柴油发动机总成，也适用于汽油发动机总成。

尤其是，相应的SCR系统也包括用于所述工作物质的一个、两个或三个计量装置、工作物质罐和/或或许还有工作物质本身。优选地，这个或这些计量装置布置在所述SCR系统、尤其是SCR催化器之前。

在内燃机运行中可能出现和/或产生废气，废气含有氮氧化物并且在离开内燃机之后流过该废气再处理设备。

或许规定，废气在流过废气再处理设备时首先经过第一SCR系统，接着或同时经过颗粒过滤器，随后经过第二SCR系统。

或许规定，第一SCR系统包含该颗粒过滤器。在此情况下，可以在颗粒过滤器处设置SCR涂层，或者颗粒过滤器可设计成SDPF或OPF。或许，废气在此情况下同时流入第一SCR系统和颗粒过滤器，尤其是流入SDPF或OPF，或者首先流过第一SCR系统的SCR催化器，接着流过该颗粒过滤器、尤其是SDPF或OPF。

优选规定，为了二氧化氮还原，在第一SCR系统和第二SCR系统之前计量加入或可计量加入工作物质。由此，还原剂可以在相应SCR系统之前被加入到废气再处理设备中。

不同于传统方法，该颗粒过滤器的装载状态、尤其是颗粒过滤器的装载是利用模型来计算和/或确定的。由此可能可行的是简单且低成本地确定颗粒过滤器的装载，而不必在废气再处理设备中设置其它的传感器。

优选规定，当用模型所确定的装载状态低于或高于预先规定的装载范围时改变工作物质量。

尤其规定，内燃机所产生的废气流过该内燃机的废气再处理设备，尤其是流过SCR系统，优选是流过SCR系统的SCR催化器。在SCR系统的SCR催化器和/或SDPF中，内燃机所排放的氮氧化物能够被转化为氮气和水。

一氧化氮NO的还原是在高于250℃的还原温度下基本上按照以下定则进行的：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

此外可行的是，当废气中既有一氧化氮NO也有二氧化氮NO2并且还原温度在170℃至300℃的范围内时，可以进行所谓的“快速SCR反应”。快速SCR反应基本按照如下定则进行：

NO+2NH₃+NO₂→2N₂+3H₂O

二氧化氮NO₂的还原基本上按照如下定则进行：

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O

这或许意味着，在SCR系统之前、尤其在SCR催化器或SDPF之前的氮氧化物浓度或者说NO_X浓度高于在SCR系统之后的NO_X浓度。

通过二氧化氮NO₂，可能可以至少部分氧化位于颗粒过滤器中的碳黑颗粒、尤其是碳C。由此可能可行的是使该颗粒过滤器再生，因为其碳黑装载量被减少。碳黑氧化基本上按照如下定则进行：

2NO₂+C→2NO+CO₂

特别是，碳黑氧化过程所需要的再生温度在使用二氧化氮NO₂时显著低于在使用氧气O₂时碳黑氧化过程所需要的再生温度。

在常见的柴油机总成中，颗粒过滤器可以在柴油机总成按照规定运行时所达到的温度范围内被动再生，其中，所装载的碳借助二氧化氮被氧化。所谓的被动再生、即借助于NO₂的柴油机颗粒过滤器再生可以在低于600℃、尤其低于500℃、优选是在200℃至500℃之间的颗粒过滤器温度下起效。

因为使用基于二氧化氮的再生和因此在颗粒过滤器中出现更低温度，故可能可行的是在耐久性方面提升汽油发动机颗粒过滤器的耐热老化性能和/或耐热机械老化性能。

为了获得更高的过滤效率、尤其是减少颗粒数量，在颗粒过滤器中应该有一定的装载、所谓的烟炱。但所述装载也不应该过高，以避免颗粒过滤器的高流动阻力和/或高背压。

装载的形成尤其取决于被动再生。通过本发明的方法，可以调整和/或调节在颗粒过滤器之前的NO_X浓度和进而还有NO₂浓度。由此可以影响颗粒过滤器的被动再生，由此也可以调整和调节颗粒过滤器的装载。通过调整和/或调节装载量，也还可以影响颗粒过滤器的过滤效率和由颗粒过滤器造成的流动阻力。

尤其规定，当所确定的装载状态低于预先规定的装载范围时，如此调节第一工作物质量，即，氮氧化物的分解、尤其是二氧化氮的分解通过第一SCR系统被阻止和/或削弱。就是说，或许按照所选的第一工作物质量在第一SCR系统之前加入足够多的还原剂且尤其是NH₃，使得第一SCR系统的NOx转化效率被最大化。在此情况下，还原剂量且尤其是NH₃量大于或等于为了按照相应的反应化学当量基本上完全将废气所含的氮氧化物NO_X转化为氮气和水而所需要的量。

在此情况下，借助于二氧化氮NO₂的颗粒过滤器再生可被减至最低程度，尤其被阻止和/或削弱。由此能够提高颗粒过滤器的装载或碳黑装载，由此一来，一方面可以提升颗粒过滤器的过滤效率。另一方面，可以通过提高颗粒过滤器的装载来增大颗粒过滤器的流动阻力和/或反作用力。

优选规定，当所确定的装载状态高于预先规定的装载范围时，如此调节第一工作物质量，即，废气所含的氮氧化物NO_X、尤其是废气所含的二氧化氮NO₂可以至少部分、基本上以未被还原和/或削减的方式经过第一SCR系统。

在此情况下，该颗粒过滤器可利用二氧化氮NO₂被再生。由此可以降低该颗粒过滤器中的装载，进而可以减小和/或降低颗粒过滤器的流动阻力和/或反作用力，但也减小和/或降低过滤效率。

该内燃机可以是机动车的内燃发动机。

在所有实施方式中优选规定，自动地执行本发明的方法，尤其是在通过机动车的控制器控制和/或调整的情况下执行所述方法。

尤其规定，本发明的方法在内燃机按照规定运行期间和/或在包含该内燃机的机动车按照规定运行期间被启用。这尤其意味着，在机动车正常行驶运行中能够执行本发明的方法。

或许规定，当第一工作物质量被增大时减小第二工作物质量，和/或如此调节第二工作物质量，即，还原剂量大于或等于为了在第二SCR系统中按照反应化学当量来基本上完全还原氮氧化物所需要的还原剂量。

在此情况下，由内燃机产生的氮氧化物且尤其是所产生的NO₂在第一SCR系统中尤其是基本上完全地被转化为氮气和水。因此，或许只须计量加入较小的第二工作物质量，以便能够遵守由立法者所制定的与氮氧化物排放相关的规定。换言之，在此情况下能够在第二SCR系统中转化较少的氮氧化物。

这意味着，或许根据所选的第二工作物质量在第二SCR系统之前按如下剂量加入还原剂且尤其是NH₃，即，还原剂量且尤其是NH₃量大于或等于为了按照相应的反应化学当量将在第二SCR系统之前、尤其在颗粒过滤器之后废气所含的氮氧化物NO_X尤其基本完全转化为氮气和水而所需要的还原剂量。

或许，氮氧化物且尤其是二氧化氮可以通过颗粒过滤器被动再生而被还原。由此，第二工作物质量且尤其是通过第二工作物质量所加入的还原剂量可依照在被动再生中所耗用的氮氧化物量而被减少。

或许规定，当第一工作物质量被降低时增大第二工作物质量，和/或如此调节第二工作物质量，即，还原剂量大于或等于为了在第二SCR系统中按照反应化学当量来基本上完全还原氮氧化物所需要的还原剂量。

在此情况下，比较少的氮氧化物在第一SCR系统中被转化为氮气和水。因此，或许应当计量加入比较高的第二工作物质量，以便能够遵守立法者所制定的关于氮氧化物排放的规定。换句话说，在此情况下能够在第二SCR系统中转化比较多的氮氧化物。

就是说，或许按照所选的第二工作物质量在第二SCR系统之前加入足够多的还原剂、尤其是NH₃，使得第二SCR系统的NO_X转化效率被最大化。在此情况下，还原剂量大于或等于按照相应的反应化学当量所需要的还原剂量，用以将在第二SCR系统之前、尤其在颗粒过滤器之后废气所含的氮氧化物NO_X尤其是基本完全转化为氮气和水。

或许氮氧化物且尤其是二氧化氮可以通过颗粒过滤器的被动再生而被减少。由此，第二工作物质量和通过第二工作物质量所加入的还原剂量可依照在被动再生中消耗的氮氧化物量而被减少。

或许规定，当所确定的装载状态在预先规定的装载范围内时，第一和第二工作物质量保持不变。

在此情况下，颗粒过滤器所具有的装载状态一方面允许足够高的过滤效率，另一方面使得由此造成的流动阻力足够小。

在此情况下，按照从现有技术中知道的常见方式来控制和调整该工作物质量。

或许规定，该颗粒过滤器是柴油颗粒过滤器或SCR涂覆的柴油颗粒过滤器，或者该颗粒过滤器包括柴油颗粒过滤器或SCR涂覆的柴油颗粒过滤器，和/或该内燃机是柴油发动机。

或许规定，除了实际运行外，对该方法重要的颗粒过滤器反应还在模型且尤其是动力学模型中被计算，在这里，该模型尤其对应于所用颗粒过滤器的物理模型的数学映射。

或许规定，在第一SCR系统且尤其是第一SCR系统的SCR催化器之前的待净化废气中的氮氧化物量是借助传感器和/或依照发动机综合特性曲线来确定或计算的，和/或在第一SCR系统且尤其是第一SCR系统的SCR催化器之前的待净化废气中的氮氧化物量是借助模型且尤其是动力学模型来确定或计算的，其中，除了真实运行外，借助该模型还计算对于该方法重要的汽油发动机反应和/或过程，并且其中，该模型尤其对应于所用内燃机的物理模型的数学映射。

或许规定，在第二SCR系统且尤其是第二SCR系统的SCR催化器之前的待净化废气中的氮氧化物量是借助传感器来确定或计算的，和/或在第二SCR系统且尤其是第二SCR系统的SCR催化器之前的待净化废气中的氮氧化物量是借助模型且尤其是动力学模型来确定或计算的，其中，除了真实运行外，借助该模型还计算第一SCR系统尤其是SCR催化器的和颗粒过滤器的方法关键反应，其中，该动力学模型尤其对应于物理模型的数学映射。

待净化废气中的氮氧化物量可以在第一SCR系统之前的区域内、尤其是在内燃机与第一SCR系统之间或者在柴油氧化催化器和第一SCR系统之间被确定和/或计算。

待净化废气中的氮氧化物量可以在第二SCR系统之前的区域内、尤其是在第一SCR系统的SCR催化器之后且在第二SCR系统之前或者在SDPF和第二SCR系统之间或者在所述颗粒过滤器和第二SCR系统之间被确定和/或计算。

可以在数学物理模型中计算对于该方法重要的反应。或许规定，通过动力学模型以数学-物理的方式描绘重要的反应。所述反应因此可以基于物理条件，由此可以减少估算和/或不确定性，由此可以提高模拟值的精度。或许可以在所有实施方式中规定，实际测量值也作为输入参数被纳入动力学模型。

例如也可以借助动力学模型来反映还原剂的氧化、尤其是NH₃的氧化。在常见的方法和/或常见的模型中，还原剂的氧化在被纳入考虑的情况下大多只能被估算，这带来了极大的不确定性或者说是很不准确的。例如，这样的动力学模型在豪洛夫·波恩德的《基于模型的SCR脱氮系统闭环控制》(硕士论文，克恩滕应用科技大学，2009)中被公开。

例如可以针对颗粒过滤器的建模而采用如下模型，该模型基于内燃机的未处理排放。优选规定，颗粒过滤器的模型可以在不采用压力传感器的情况下确定颗粒过滤器的装载。

或许规定，在废气再处理设备中所设置的废气再处理组成部件利用模型尤其是动力学模型而被描绘。尤其可以规定，在数学物理模型中计算和/或确定相应废气再处理组成部件的对该方法重要的反应。

或许规定，氮氧化物量且尤其是二氧化氮量是利用在第一SCR系统和/或第二SCR系统之前的传感器来确定的。在此情况下，氮氧化物量的确定可以通过现有技术所已知的方式来进行。优选规定，氮氧化物量的确定是借助废气体积流和由NO_X传感器所确定的氮氧化物浓度来进行。尤其规定，NO_X传感器布置在第一SCR系统之前和/或NO_X传感器布置在第二SCR系统之前。

或许规定，氮氧化物量且尤其是二氧化氮量是按照发动机综合特性曲线来确定和/或计算的。发动机综合特性曲线可以在常规的校准范围内来确定。

或许规定，第一SCR系统包括SCR催化器、SCR涂覆的柴油颗粒过滤器和/或氨逃逸催化器，并且第一SCR系统包括第一催化器和或许设于第一催化器之后的第二催化器，其中，第一催化器是该SDPF并且或许第二催化器是该SCR催化器，或者其中，第一催化器是该SCR催化器并且或许第二催化器是该SDPF，或者其中，第一催化器是该SCR催化器并且或许第二催化器是该ASC。

或许规定，废气首先流过第一SCR系统的SDPF，接着或许流过第一SCR系统的SCR催化器；或者废气首先流过第一SCR系统的SCR催化器，接着或许流过第一SCR系统的SDPF；或者废气首先流过第一SCR系统的SCR催化器，接着流过第一SCR系统的ASC。

或许规定，第二SCR系统包括SCR催化器和或许ASC，并且该SCR催化器布置在该ASC之前。

或许规定，废气首先流过第二SCR系统的SCR催化器，接着或许流过第二SCR系统的ASC。

或许规定，在第一SCR系统之前设有柴油氧化催化器，和/或在第一SCR系统与第二SCR系统之间设有所述或另一个柴油氧化催化器，和/或在第一SCR系统和颗粒过滤器之间设有所述或另一个柴油氧化催化器。

或许规定，废气在离开内燃机之后首先流过柴油氧化催化器，和/或废气在离开第一SCR系统之后且在进入第二SCR系统之前流过所述或另一个柴油氧化催化器，和/或废气在离开第一SCR系统之后且在进入颗粒过滤器之前流过所述或另一个柴油氧化催化器。

或许规定，废气在离开内燃机之后且在进入第一SCR系统之前首先流过该氧化催化器。

或许规定，废气在离开第一SCR系统之后且在进入颗粒过滤器之前和/或在离开第一SCR系统之后且在进入第二SCR系统之前流过所述另一个氧化催化器。

或许规定，废气首先流过包含该颗粒过滤器的第一SCR系统，随后流过第二SCR系统。在此情况下，第一SCR系统可以包含SDPF或者由SDPF构成。

或许可以规定，废气首先流过包含该颗粒过滤器的第一SCR系统，接着流过第二SCR系统。在此情况下，第一SCR系统可以包含SDPF和设于该SDPF之后的SCR催化器，或者由SDPF和设于该SDPF之后的SCR催化器构成。换言之，废气首先流过SDPF，接着流过第一SCR系统的SCR催化器，接着是第二SCR系统的SCR催化器，接着或许流过第二SCR系统的ASC。

或许可以规定，废气首先流过包含该颗粒过滤器的第一SCR系统，接着流过第二SCR系统。在此情况下，第一SCR系统可以包括SCR催化器和设于该SCR催化器之后的SDPF，或者由SCR催化器和设于该SCR催化器之后的SDPF构成。换言之，废气首先流过第一SCR系统的SCR催化器，接着流过第二SCR系统的SCR催化器，接着或许流过第二SCR系统的ASC。

或许可以规定，废气首先流过第一SCR系统，接着流过颗粒过滤器，接着流过第二SCR系统。在此情况下，第一SCR系统可以包括SCR催化器和或许设于SCR催化器之后的ASC，或者由SCR催化器和或许设于SCR催化器之后的ASC构成。换言之，废气首先流过第一SCR系统的SCR催化器，接着或许流过ASC，接着是所述颗粒过滤器且随后是第二SCR系统。

或许规定，第二SCR系统包括ASC，其设于第二SCR系统的SCR催化器之后。或许规定，废气再处理设备包括柴油氧化催化器、所谓的DOC、ASC和/或至少两个SCR催化器，或者废气再处理设备由柴油氧化催化器、所谓的DOC、ASC和/或至少两个SCR催化器构成。

或许规定，废气再处理设备包括DOC催化器、DPF催化器、ASC催化器和/或至少两个SCR催化器，或者废气再处理设备由DOC催化器、DPF催化器、ASC催化器和/或至少两个SCR催化器组成。

或许规定，废气再处理设备包括DOC催化器、SDPF催化器(即SCR涂覆的DPF)、SCR催化器和/或ASC催化器，或者废气再处理设备由DOC催化器、SDPF催化器、SCR催化器和/或ASC催化器组成。

或许规定，废气再处理设备包括SCR催化器、DOC催化器、DPF催化器、另一个SCR催化器和/或ASC催化器，或者废气再处理设备由SCR催化器、DOC催化器、DPF催化器、另一个SCR催化器和/或ASC催化器组成。

或许规定，废气再处理设备包括SCR催化器、DOC催化器、SDPF催化器、SCR催化器和/或ASC催化器，或者废气再处理设备由SCR催化器、DOC催化器、SDPF催化器、SCR催化器和/或ASC催化器组成。

或许规定，废气再处理设备包括DPF催化器、ASC催化器和/或至少两个SCR催化器，或者废气再处理设备由DPF催化器、ASC催化器和/或至少两个SCR催化器组成。

或许规定，废气再处理设备包括LNT催化器、SDPF催化器、SCR催化器和/或ASC催化器，或者废气再处理设备由LNT催化器、SDPF催化器、SCR催化器和/或ASC催化器构成。

或许规定，该废气再处理设备包括LNT催化器、cDPF催化器(即催化型DPF)、ufSCR催化器(即下装式SCR)和/或ASC催化器，或者该废气再处理设备由LNT催化器、cDPF催化器、ufSCR催化器和/或ASC催化器构成。

或许规定，该废气再处理设备包括LNT催化器、SCR催化器、SDPF催化器和/或ASC催化器，或者该废气再处理设备由LNT催化器、SCR催化器、SDPF催化器和/或ASC催化器构成。

或许规定，废气再处理设备包括LNT催化器、SDPF催化器、ufSCR催化器和/或ASC催化器，或者废气再处理设备由LNT催化器、SDPF催化器、ufSCR催化器和/或ASC催化器组成。

或许规定，该废气再处理设备包括LNT催化器、SDPF催化器、ufSCR催化器和/或ASC催化器，或者该废气再处理设备由LNT催化器、SDPF催化器、ufSCR催化器和/或ASC催化器构成。

或许规定，废气再处理系统的一个、两个、三个、四个、五个或全部的催化器可被加热或被加热，并且尤其被设计成电热式催化器E-CAT。

或许规定，代替DOC催化器和/或代替LNT催化器地，废气再处理设备包括“被动式NO_X吸附器”PNA。

或许规定，除了上述催化器外，该废气再处理设备还包括“被动式NO_X吸附器”PNA。

或许规定，除了上述催化器外，废气再处理设备还包括“前置涡轮催化器”PTC。

或许规定，废气再处理设备包括一个或两个计量装置和一个、两个或三个NO_X传感器和/或一个、两个或三个NH₃传感器、尤其是在废气再处理设备后的NH₃传感器。

或许规定，第一工作物质量通过第一计量装置被计量加入或可被计量加入，其中，第一计量装置布置在第一SCR系统、尤其第一SCR系统的SCR催化器之前，和/或第二工作物质量通过第二计量装置被计量加入或可被计量加入，其中，第二计量装置布置在第二SCR系统、尤其第二SCR系统的SCR催化器之前。

本发明尤其涉及一种总成尤其是柴油发动机总成，其中，该总成包括内燃机和废气再处理设备，其中，该废气再处理设备包括颗粒过滤器和至少两个SCR系统，其特征是，该总成包括用于执行本发明方法的控制器。

所述总成且尤其是柴油发动机总成可以是车辆、尤其是机动车的一部分。

所述总成且尤其是柴油发动机总成可设立用于执行本发明的方法。