DE10237490A1

DE10237490A1 - Verfahren und Gerät zur Regelung der Menge eines einer Substanz zur Reaktion zuzusetzenden Reaktionspartners unter Verwendung eines Sensors, der auf den Reaktionspartner und auf die Substanz anspricht

Info

Publication number: DE10237490A1
Application number: DE10237490A
Authority: DE
Inventors: Michiel Jacques Van Nieuwstadt
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2003-05-22
Also published as: US20030046928A1; GB2382658A; US20030051468A1; US6546720B2; GB0218374D0

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem eine Menge eines einer Substanz zur Reaktion mit ihr zugesetzten Reaktionspartners abgeglichen wird. Das Reaktionsprodukt wird zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz sowie unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor (26) zugeleitet. Der Sensor (26) erzeugt ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung der unreagierten Anteile der Substanz und der unreagierten Anteile des Reaktionspartners. Dieses Verfahren enthält eine Änderung der Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners. Durch eine Messung wird festgestellt, ob die Änderung der Menge des Reaktionspartners und die Änderung des Ausgangssignals des Sensors (26) dieselbe Richtung oder einander entgegengesetzte Richtungen haben. Zur Regelung der Menge des der Substanz zur Reaktion mit ihr zugesetzten Reaktionspartners ist ein Prozessor (12) vorgesehen. Der Prozessor führt eine periodische Veränderung der Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners durch und ist dazu programmiert zu ermitteln, ob die Änderung der Menge des Reaktionspartners und die Änderung des Ausgangssignals des Sensors (26) in derselben Richtung oder in einander entgegengesetzten Richtungen ablaufen. Mit dieser Anordnung verwendet der Prozessor (12) das Produkt der Änderung der Menge des Reaktionspartners mit dem Ausgangssignal des Sensors, um das nominelle Verhältnis von Harnstoff zu NO¶X¶ zu korrigieren (Figur 1).

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft allgemein Verfahren und ein Gerät zur Regelung der Menge eines zur Reduktion einer Substanz zuzusetzenden Reaktionspartners. Genauer betrifft die Erfindung Verfahren und ein Gerät zur Reduktion von NO_x mit Harnstoff unter Verwendung eines Sensors, der auf unreagierte NO_x-Anteile und unreagierte Harnstoffanteile anspricht.

HINTERGRUND

Es ist im Stand der Technik bekannt, dass in vielen Anwendungen der Wirkungsgrad einer zur Reduktion einer Substanz dienenden Reaktion erfasst werden sollte. Eine dieser Anwendungen ist die Messung der Effektivität in einer auf Harnstoff beruhenden, selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickoxid (NO_x) im Abgas eines Dieselmotors. Mehr im einzelnen wird eine wässrige Harnstofflösung in das Abgas des Motors stromaufwärts eines Katalysators eingespritzt. Damit mit diesem Verfahren der Bestandteil NO_x im Abgas effektiv reduziert wird, ist es wichtig, die Menge des in das Abgas eingespritzten Harnstoffs genau zu kontrollieren bzw. zu regeln. Wenn zu wenig Harnstoff eingespritzt wird, kann daraus eine unzureichende Umwandlung von NO_x resultieren. Dagegen erzeugt zu viel eingespritzter Harnstoff Nitrate im Abgas, die die Lebensdauer des Abgassystems stromabwärts des Katalysators verringern können, einen schlechten Geruch erzeugen und außerdem die gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsmengen erhöhen können.

Deshalb ist ein Sensor stromabwärts des Katalysators erforderlich, der nach der Reaktion noch vorhandenes NO_x erfassen kann. Leider können die derzeit erhältlichen Sensoren, die hinsichtlich Kosten und Größe für den Einsatz im Kraftfahrzeug taugen, nicht zwischen NO_x und Harnstoff unterscheiden. Man hat deshalb vorgeschlagen, stromaufwärts des Katalysators und der Einspritzstelle des Harnstoffs einen Sensor einzusetzen. Mit dieser Anordnung wäre der Sensor Harnstoff nicht ausgesetzt und würde nur auf NO_x im Motorabgas ansprechen. Allerdings wird bei einer derartigen Anordnung ein Vorwissen der in das Motorabgas einzuspritzenden Harnstoffmenge für eine gemessene Menge vorreagierten NO_x angenommen. Deshalb beträgt, wenn der Sensor ein Signal nox1 erzeugt, für den Harnstoffinjektor die korrekte einzuspritzende Harnstoffmenge k_base*nox1, wobei k_base ein zuvor ermittelter Faktor ist. Dieser Faktor k_base kann eine Funktion mehrerer Variabler, z. B. der Motordrehzahl, der Last u. s. w. sein. Auf diese Weise können Werte des Faktors k_base als Funktion dieser Variablen in einer Verweistabelle gespeichert sein. Im Betrieb werden diese Variablen gemessen und der Verweistabelle zugeführt, damit diese den Faktor k_base ausgibt. Bei dieser Anordnung ist jedoch angenommen, dass sich der Faktor k_base mit der Zeit nicht ändert, dass der auf das Signal k_base*nox1 reagierende Sensor eine bekannte, zeitlich unveränderte Übertragungsfunktion k_injektor hat und dass der Katalysator ordentlich arbeitet. Dies ist ein Regelsystem mit Vorwärtsregelung. Um solchen Variablen, wie Alterung, Veränderungen der Übertragungsfunktion k_injector und Veränderungen der Katalysatoreffizienz Rechnung zu tragen, ist ein Rückkoppelsystem erwünscht, das auf die tatsächliche nach dem Katalysator erzeugte NO_x-Menge anspricht. Unglücklicherweise reagieren aber, wie erwähnt, praktische Kraftfahrzeug-NO_x-Sensoren sowohl auf NO_x als auch auf Harnstoff.

Nachstehend wird im einzelnen ein Erfassungsverfahren beschrieben, das eine Unterscheidung zwischen vorhandenem Harnstoff und NO_x durch einen Sensor erreicht, der selbst nicht zwischen NO_x und Harnstoff unterscheiden kann, um von diesem Sensor ein Regelsignal zu gewinnen, um das Einspritzen des Reaktionspartners in die Substanz zu optimieren.

KURZFASSUNG

Diese Erfindung gibt ein Verfahren zur Regelung der Menge einer ersten Substanz an, die einer zweiten Substanz zumindest zur Reaktion mit ihr zugegeben wird. Dieses Verfahren dient zur Reduktion der ersten Substanz bei der Reaktion. Das Produkt dieser Reaktion wird zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz zu einem Sensor geleitet. Der Sensor erzeugt ein Ausgangssignal in Reaktion auf eine Erfassung unreagierter Anteile der ersten Substanz und unreagierter Teile der zweiten Substanz. Das Verfahren enthält eine Veränderung der Menge der zur Reaktion zuzugebenden ersten Substanz. Das Ausgangssignal wird gemessen, um daran festzustellen, ob das Ausgangssignal bei veränderter Menge der ersten Substanz wächst oder fällt. Aus dieser Messung wird festgestellt, ob der Sensor auf die unreagierten Anteile der ersten Substanz oder die unreagierten Anteile der zweiten Substanz anspricht. Die Menge der ersten Substanz wird entsprechend dem Ergebnis dieser Ermittlung eingestellt.

Übereinstimmend mit einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zur Regelung der Menge eines einer Substanz zur Reaktion mit ihr beigegebenen Reaktionspartners ermöglicht. Das Reaktionsprodukt wird zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz und unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor zugeleitet. Der Sensor erzeugt ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung sowohl der unreagierten Anteile der Substanz als auch der unreagierten Anteile des Reaktionspartners. Das Verfahren enthält eine Änderung der Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners in Übereinstimmung mit einer Messung, die ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob sich das Ausgangssignal mit der veränderten Menge des Reaktionspartners erhöht oder verringert. Genauer wird aus dieser Messung ermittelt, ob der Sensor auf den unreagierten Reaktionspartner oder auf die unreagierte Substanz anspricht, und die der Substanz zugesetzte Menge des Reaktionspartners wird übereinstimmend mit der Ermittlung abgeglichen.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Reaktionspartner Harnstoff und die Substanz NO_x. Deshalb kann bei einer solchen Anordnung ein für Harnstoff unselektiver NO_x-Sensor stromabwärts des Katalysators liegen. Folglich lässt sich die Harnstoffmenge hinsichtlich Alterungseffekten und sich ändernden Umgebungsbedingungen abgleichen. Deshalb kann die tatsächlich erzeugte NO_x-Menge von der vorhergesagten Menge abweichen. Im Gegensatz dazu kann ein System, das lediglich die Motordrehzahl und die Last, die Abgastemperatur und die Beschleunigungsveränderung u. s. w. misst, um daraus in offener Schleife die dem Abgas einzuspritzende Harnstoffmenge zu ermitteln, Alterungseffekte und sich verändernde Umgebungsbedingungen nicht ausreichend kompensieren. Dagegen lassen sich mit dem Sensor und dem erfindungsgemäßen Prozess die sich bei einer, in offener Schleife vorausgesagten, Harnstoffmenge einstellenden Abweichungen automatisch in einer Rückkopplungsschleife dadurch kompensieren, dass die einzuspritzende Harnstoffmenge geeignet geregelt wird, um Stöchiometrie herzustellen. In Übereinstimmung mit einem Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Regelung der Menge eines zur Reduktion einer Substanz dieser Substanz zugesetzten Reaktionspartners ermöglicht. Das Reaktionsprodukt wird zusammen mit unreagierten Teilen der Substanz und unreagierten Teilen des Reaktionspartners einem Sensor zugeleitet. Der Sensor erzeugt ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung sowohl der unreagierten Teile der Substanz als auch der unreagierten Teile des Reaktionspartners. Das Verfahren enthält eine periodische Erhöhung und Verringerung der der Substanz zugesetzten Menge des Reaktionspartners. Diese periodischen Erhöhungen und Verringerungen führen zu Änderungen des vom Sensor erzeugten Ausgangssignals. Das Verfahren integriert über eine jeweilige Integrationsperiode ein mathematisches Produkt der sich periodisch erhöhenden und verringernden Menge des Reaktionspartners mit der gemessenen Änderung des Ausgangssignals und erzeugt daraus ein Regelsignal. Übereinstimmend mit dem Regelsignal kann die Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners abgeglichen werden.

In Übereinstimmung mit einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein Prozessor zur Regelung der Zugabe eines Reaktionspartners zu einer Substanz, um mit der Substanz zu reagieren, erzielt. Das Reaktionsprodukt wird zusammen mit unreagierten Teilen der Substanz und unreagierten Teilen des Reaktionspartners einem Sensor zugeführt. Des Sensor erzeugt ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung der unreagierten Teile der Substanz und der unreagierten Anteile des Reaktionspartners. Der Prozessor ändert die Menge des der Substanz zugegebenen Reaktionspartners in Übereinstimmung mit einem Programm, das den Prozessor dazu befähigt zu ermitteln, ob die Änderung der Menge des Reaktionspartners und die Änderung des Ausgangssignals die gleiche Richtung oder entgegengesetzte Richtungen haben.

Übereinstimmend mit einem Ausführungsbeispiel ist dieser Prozessor dazu programmiert: (a) die Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners periodisch zu erhöhen und zu verringern; (b) Änderungen zu messen, die sich aus diesen periodischen Erhöhungen und Verringerungen im Ausgangssignal des Sensors einstellen; (c) über eine jeweilige Periode ein mathematisches Produkt der periodischen Erhöhung und Verringerung der Reaktionspartnermenge mit der gemessenen Änderung des Ausgangssignals zur Erzeugung eines Regelsignals zu integrieren, und (d) die Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners übereinstimmend mit dem Ergebnis der Ermittlung einzustellen. Details eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung ausgeführt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung, der Zeichnung und aus den Ansprüchen deutlich.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Funktionsdiagramm eines Motorabgassystems, das erfindungsgemäß einen Prozessor hat, der zur Ermittlung des Wirkungsgrads injizierten Harnstoffs bei der Reduktion des vom Motor erzeugten NO_x programmiert ist;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das grafisch die Abhängigkeit eines von einem im Abgassystem der Fig. 1 eingesetzten Sensor erzeugten Ausgangssignals von der Menge von Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO₂) und Harnstoff zeigt;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm des von dem im Abgassystem der Fig. 1 eingesetzten Sensor erzeugten Ausgangssignals in Reaktion auf Erhöhungen und Verringerungen der dem Motorabgas in dem System der Fig. 1 eingespritzten Harnstoffmenge;
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm des von dem in Fig. 1 gezeigten Prozessor ausgeführten Prozesses zur Bestimmung des Wirkungsgrads von eingespritztem Harnstoff bei der Reduktion des von dem Abgassystem der Fig. 1 erzeugten NO_x;
Fig. 5 ist ein Funktionsblockdiagramm eines einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechenden NO_x- Reduktionssystems;
Fig. 6 zeigt grafisch als Ergebnis von Computersimulationen verschiedene Parameter, die in dem System der Fig. 5 für einen angenommenen Harnstoff-NO_x- Verhältniskorrekturfaktor von +0,32 erzeugt werden; und
Fig. 7 zeigt grafisch als Ergebnis von Computersimulationen verschiedene Parameter, die in dem System der Fig. 5 für einen angenommenen Harnstoff-NO_x- Verhältniskorrekturfaktor von -0,3 erzeugt werden.
In den Zeichnungen geben dieselben Bezugszeichen die gleichen Elemente an.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Nun wird Bezug auf Fig. 1 genommen, die ein Funktionsdiagramm eines Motorabgassystems 10 zeigt, das einen Prozessor 12 aufweist, der zur Ermittlung der Effektivität von eingespritztem Harnstoff bei der Reduktion des von einem Motor 14 erzeugten NO_x programmiert ist. Das System 10 enthält einen Reaktionspartnerinjektor 16, der hier ein Harnstoffinjektor ist und der zum Einspritzen von Harnstoff in das Abgas 18 des Motors in Reaktion auf ein Anregungssignal u(t) eingerichtet ist, worin t die Zeit ist. Das Anregungssignal u(t) besteht aus zwei Komponenten; einem Nominalpegel U₀ und einer veränderlichen Komponente Û(t). Der Nominalpegel kann von einem Sensor 13 im Motorabgas stromaufwärts von der Einspritzstelle des Harnstoffs erzeugt werden. Deshalb gilt hier u0 = k_base*NOx1, worin NOx das vom stromabwärts liegenden Sensor 13 erzeugte Signal und k_base ein in einer Verweistabelle 15 gespeicherter Umwandlungsfaktor ist, der die zuvor angenommene stöchiometrische Menge von Harnstoff betrifft, die zur Umwandlung des NO_x- Bestandteils in dem stromaufwärts des Sensors vorhandenen Motorabgas benötigt wird.
Das Abgas 18 wird zusammen mit dem eingespritzten Harnstoff durch das Abgasrohr des Motors einem Katalysator 20 zugeleitet. Der Katalysator 20 dient dazu, die Reaktion zwischen NO_x und Harnstoff zur erleichtern. Der eingespritzte Harnstoff reagiert mit dem NO_x-Anteil, der im Abgas 18 im Katalysator 20 vorhanden sein kann, und erzeugt ein Produkt 22, das die Reaktionsprodukte und irgendwelche unreagierten Anteile des eingespritzten Harnstoffs und unreagierte Anteile von NO_x enthält.
Wie nachstehend beschrieben wird, ist das Programm des Prozessors auch dafür geeignet, um festzustellen, ob der Injektor 16 fehlerhaft und ob der Katalysator 20 fehlerhaft ist.
Genauer wird der Ausstoß des Katalysators 22 von einem zweiten NO_x-Sensor 26 erfasst. Obwohl es erwünscht wäre, dass der Sensor 26 ausschließlich vorhandenes NO_x im Ausstoß des Katalysators erfasst, erzeugen die derzeit verfügbaren praktischen Kraftfahrzeug-NO_x-Sensoren ein Ausgangssignal in Reaktion auf NO_x und Harnstoff. Deshalb können solche Sensoren nicht zwischen NO_x und Harnstoff unterscheiden. D. h., dass der Sensor 26 ein nichtselektiver NO_x- Sensor ist. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Die Kurve 30 zeigt die Verhältnisse, d. h. die Übertragungsfunktion zwischen dem Ausgangssignal (V in Volt) des Sensors 26 und gemessenem Harnstoff, wenn nur Harnstoff vorhanden ist. Es ist zu bemerken, dass die Steigung der Kurve 30 hier k_Harnstoff beträgt. Die Kurve 32 zeigt die Beziehung, d. h. die Übertragungsfunktion zwischen dem Ausgangssignal (V in Volt) des Sensors 26 und gemessenem NO, wenn nur NO vorhanden ist. Es ist zu bemerken, dass die Steigung der Kurve 32 in diesem Fall k_no beträgt. Die Kurve 34 zeigt die Beziehung, d. h. die Übertragungsfunktion zwischen dem Ausgangssignal (V in Volt) des Sensors 26 und gemessenem NO₂, wenn nur NO₂ vorhanden ist. Hier ist zu bemerken, dass die Steigung der Kurve 34 k_no2 beträgt. (Anzumerken ist, dass die Reaktion des Sensors auf NO_x anhand der Reaktionen auf NO und NO₂ interpoliert wird. Z. B. würde eine Mischung von NO und NO₂ die Steigung (k_no + k_no2)/2 ergeben. Die Familie der interpolierten Steigungen wird gemeinsam als k_nox bezeichnet.
Das hier beschriebene Verfahren erlaubt eine Unterscheidung zwischen NO_x und der Harnstofferfassung unter Verwendung dieser praktischen, nichtselektiven NO_x-Sensoren. Genauer gestattet das noch zu beschreibende Harnstoffanregungsverfahren, die Feststellung zu treffen, ob der unselektive Sensor 26 auf NO_x oder auf Harnstoff reagiert. Nach diesem Verfahren wird die Menge des dem Motorabgas 18 eingespritzten Harnstoffs in einer besonderen, zuvor bekannten Richtung oder einem besonderen Sinn moduliert oder verändert. Das Ausgangssignal des unselektiven NO_x-Sensors 26 wird vom Prozessor 12 gemeinsam mit der Kenntnis der Änderungsrichtung der eingespritzten Harnstoffmenge verarbeitet. Das Verarbeitungsergebnis liefert eine Angabe, ob der Sensor Harnstoff oder NO_x erfasst, indem ermittelt wird, ob die Änderung der eingespritzten Harnstoffmenge und die Änderung im Ausgangssignal des Sensors 26 in dieselbe Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen gehen.
Hier wird in dem in Fig. 1 gezeigten System ein kleines periodisches negatives Amplitudenanregungssignal û(t) der Dauer Texc dem Anregungssignal u₀ in einem Summierglied 28 überlagert. Das Summierglied 28 erzeugt u(t), welches das Anregungssignal für den Harnstoffinjektor 16 ist. Da während dieser negativen Ausschläge des Anregungssignals u(t) die Harnstoffmenge verringert wird, wird, wenn überhaupt, auch weniger NO_x reduziert. Falls das Ausgangssignal des Sensors 26, hier eine Spannung V(t), in Reaktion auf den negativen Ausschlag des Anregungssignals u(t) kleiner wird, ist zu viel Harnstoff in das Abgas 18 eingespritzt worden und die Änderung ≙(t) des Ausgangssignals des Sensors 26 stammte von unreagiertem Harnstoff. Wenn andererseits der Sensor 26 eine höhere Spannung V(t) erzeugt, wurde nicht genügend Harnstoff in des Abgas zur Reduktion der gesamten NO_x-Menge eingespritzt und die Änderung ≙(t) des Ausgangssignals stammte von unreagiertem NO_x. Deshalb ergibt sich, wenn wir die Harnstoffmenge verringern und sich daraufhin die vom Sensor erzeugte Spannung V verringert (d. h., dass die Änderungsrichtung der Harnstoffmenge dieselbe ist, wie die Änderungsrichtung des Ausgangssignals V(t) des Sensors), dass dieser Sensor 26 nun auf Harnstoff reagiert hat. Wenn wir andererseits die Harnstoffmenge verringern und die vom Sensor erzeugte Spannung V(t) wächst (d. h., dass die Änderungsrichtung der Harnstoffmenge entgegengesetzt zur Änderungsrichtung des Ausgangssignals V(t) des Sensors ist), ist daraus abzuleiten, dass der Sensor 26 nun auf NO_x reagiert. Fig. 3 veranschaulicht diesen Effekt.
Der Prozessor 12 (Fig. 1) ist dazu eingerichtet, die Änderungsrichtung der eingespritzten Harnstoffmenge anhand des Anregungssignals u(t) im Verhältnis zur Änderung des Ausgangssignals V(t) des Sensors 26 zu erfassen. D. h., dass der Prozessor feststellt, ob die Änderungsrichtung des Ausgangssignals V(t) des Sensors 26 mit der Änderungsrichtung des eingespritzten Harnstoffs u(t) übereinstimmt oder entgegengesetzt dazu ist. Wenn diese Richtungen übereinstimmen, erfasst, wie oben erwähnt, der Sensor 26 Harnstoff, wohingegen der Sensor 26 NO_x erfasst, wenn diese Richtungen einander entgegengesetzt sind. Hier wird diese Feststellung durch Multiplikation eines ≙(t) darstellenden Signals (das ist die Änderung in dem vom Fühler 26 erzeugten Ausgangssignal V(t)) mit der Änderung û(t) des Anregungssignals ausgeführt. ≙(t) ist proportional zur Änderung des Ausgangssignals V(t) des Sensors 26. Hier wird ≙(t) ermittelt, wenn das System im stationären Zustand ist (Fließgleichgewicht des Systems), der durch Überwachung der Änderungsgeschwindigkeit der Motordrehzahl, der Last und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs u. s. w. überprüft werden kann.
Deshalb wird die Ausgangsspannung Vss im stationären Zustand in der Zeitdauer [t0-Tss, t0] wie folgt ermittelt
Deshalb ist während der Zeitdauer von t0 bis t0 + D + Texc:

worin Vss die Ausgangsspannung des Sensors 26 im stationären Zustand ist, und die Anregung wird alle Ttot-Sekunden wiederholt, wobei Ttot > D + Tss + Texc ist, und Tss dazu dient, die zur Ermittlung von Vss verwendete Zeitdauer zu berücksichtigen.
Wenn das mathematische Produkt von ≙(t) und û(t) positiv ist, stellt der Prozessor 12 fest, dass der Sensor 26 Harnstoff erfasst. Wenn andererseits das mathematische Produkt negativ ist, stellt der Prozessor 12 fest, dass der Sensor 26 NO_x erfasst. In Fig. 1 wird die Multiplikation durch einen Multiplizierer 41 angedeutet, dem die von einem Hochpassfilter 42 erzeugte Größe ≙(t) (das ist ein Signal, das der Änderung des Sensorausgangssignals proportional ist) und ein Signal zugeführt werden, das die Änderung û(t) der Harnstoffanregung darstellt. Es sollte hier verständlich sein, dass der Prozessor 12 bevorzugt ein Digitalprozessor ist, der die in Fig. 4 gezeigten Prozessschritte ausführt.
Es soll bemerkt werden, dass das Zeitprofil der vom Sensor 26 erzeugten Spannung V(t) wegen der Absorption und Desorption von Harnstoff im Katalysator 20 und der Reaktionskinetik kein sich plötzlich verändernder Impuls, sondern stattdessen eine tiefpassgefilterte Version eines Impulses ist. Außerdem wird wegen der Transportverzögerung (das ist die Verzögerung zwischen der Zeit, wo der Harnstoff in das Abgas 18 eingespritzt wird und der Zeit der Reaktion des Katalysators 20) die vom Sensor erzeugte Spannung V(t) um den Wert D vom Beginn der Änderung der eingespritzten Harnstoffmenge verzögert. Die Verzögerung D kann zuvor als Funktion der Motorbetriebszustände, d. h. der Motordrehzahl, in einer Verweistabelle gespeichert werden.
Hier wird das Ausgangssignal des Multiplizierers 41 in dem Prozessor 12 durch einen Integrator 43 integriert. Der Ausgang des Integrators 43 kann deshalb, wenn die Pulsdauer der Änderung des Harnstoffanregungssignals û(t) Texc beträgt und zum Zeitpunkt t0 startet, durch folgende Beziehung dargestellt werden:
Deshalb erfasst der Sensor 26 Harnstoff, falls I > 0 ist (d. h., das integrierte mathematische Produkt von ≙(t) und û(t) ist positiv). Dieser Zustand wird hier durch eine von einem Vergleicher 44 erzeugte logische 1 dargestellt. Somit ist hier die Harnstoffmenge durch V(t)*k_urea angegeben.
Wenn andererseits I < 0 ist (d. h., dass das integretierte mathematische Produkt aus ≙(t) und û(t) negativ ist), erfasst der Sensor 26 NO_x. Dieser Zustand wird hier durch eine von einem Vergleicher 46 erzeugte logische 1 dargestellt. Somit ergibt sich hier die NO_x-Menge als V (t)*k_nox.
Nachdem die Unterscheidung zwischen der Erfassung von Harnstoff und der Erfassung von NO_x getroffen ist, kann, falls I < 0 ist, das Ausgangssignal V(t) des Sensors 26, der durch die Kurven 32 oder 34 in Fig. 2 dargestellten Übertragungsfunktion eingespeist und daraus ein Messwert für NO_x gewonnen werden. Falls andererseits I > 0 ist, kann das Ausgangssignal V(t) des Sensors 26 der durch die Kurve 30 in Fig. 2 dargestellten Übertragungsfunktion eingespeist und daraus ein Messwert für Harnstoff gewonnen werden.
Wie erwähnt, wird die Anregung alle Ttot-Sekunden wiederholt, wobei Ttot > D + Texc + Tss ist.
Es soll bemerkt werden, dass, wenn I = 0 ist, die befohlene Änderung der Harnstoffmenge nicht ausgeführt worden ist und dass sich daraus ein fehlerhafter Injektor diagnostizieren lässt. Hier wird ein solcher Fehlerzustand durch eine von einem Vergleicher 48 erzeugte logische 1 angegeben.
Wenn V » 0 ist (d. h. größer ist als ein bestimmter abgeglichener Schwellwert), bedeutet dies, dass nach dem Katalysator 20 im Motorabgas noch NO_x und Harnstoff gemessen werden, und daraus lässt sich auf einen fehlerhaften Katalysator 20 schließen. Dieser Zustand ist hier durch eine von einem Vergleicher 50 erzeugte logische I angegeben.
Es soll bemerkt werden, dass sich durch die hier vorgenommene kurzzeitige Verringerung der Harnstoffmenge eine Erhöhung der Emissionen im Auspuffrohr ergeben kann. Dies ist der Fall, wenn I < 0 ist. Dies lässt sich durch Anlegen einer positiven Korrekturgröße +û nach T0 + T1 + T2 kompensieren, wenn I < 0 ist. Wenn I > 0 ist, wurde zu viel Harnstoff eingespritzt und deshalb wird keine positive Korrektur benötigt. Diese Prozedur hält die Gesamtemissionen im Auspuffrohr neutral.
Es sollte auch bemerkt werden, dass die Prozedur am besten im stationären Zustand (d. h. im Fließgleichgewicht) arbeitet, wenn sich, wie erwähnt, die Größe ≙(t) einfach durch Subtraktion des Mittelwerts über die vorangehenden Perioden ermitteln lässt. Wenn das Verhalten des Katalysators und die Motorabgase sehr genau bekannt sind, kann das Verfahren auch bei Übergangszuständen angewendet werden. In diesem Fall lassen sich aus ihm weitere Informationen über die Katalysatorzustände, das Harnstoffeinspritzsystem und den NO_x-Sensor durch Messung der Sensorreaktion bei Übergangszuständen gewinnen.
Wie erwähnt, ist der Prozessor 12 entsprechend dem in Fig. 4 gezeigten Flussdiagramm programmiert. Somit wird zuerst in offener Schleife eine zuzusetzende Harnstoffmenge u0 ermittelt. Danach wird dem Harnstoffinjektor für T2-Sekunden ein negatives Anregungssignal angelegt. Dann wird die Änderung des Ausgangssignals des Sensors 26 gemessen. Das Signal I wird in der oben beschriebenen Weise berechnet. Falls I < 0 ist, wird die NO_x-Übertragungsfunktion verwendet und der Harnstoffmenge eine positive Erhöhung erteilt. Wenn andererseits I > 0 ist, wird die Harnstoffübertragungsfunktion verwendet.
Oben wurde ein Verfahren und System zur Feststellung beschrieben, ob der Sensor 26 auf NO_x oder Harnstoff reagiert. Nachstehend werden ein Verfahren und System beschrieben, das diese Verfahren für eine Regelung der dem Motorabgas einzuspritzenden Harnstoffmenge zur Erzeugung der korrekten stöchiometrischen Harnstoffmischung und zu Diagnosezwecken verwendet.
Bezogen auf Fig. 5 ist ein Funktionsblockdiagramm eines NO_x-Reduktionssystems 10' gezeigt. Hier ist stromaufwärts der Stelle 19, an der durch einen Injektor 16 Harnstoff in das Abgas 18 des Motors 14 eingespritzt wird, ein NO_x- Sensor 60 eingesetzt. Der NO_x-Sensor 26 liegt, wie gezeigt, stromabwärts des Katalysators 20. Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, reagieren die NO_x-Sensoren 26 und 60 empfindlich sowohl auf Harnstoff als auch auf NO_x. Der Katalysator 20 liegt zwischen der Stelle 19, an der Harnstoff eingespritzt wird, und der Position des NO_x-Sensors 26. Ausgangssignale nox1 und nox2 (wobei nox2 in den Fig. 1 bis 4 mit V bezeichnet ist), die von den Sensoren 60 und 26 erzeugt werden, werden jeweils von einem programmierten Prozessor 12' in der nachstehend beschriebenen Weise so verarbeitet, dass ein an den Harnstoffinjektor 16 anzulegendes Harnstoffinjektionssignal erzeugt wird. Hier soll bemerkt werden, dass ein Teil des Ausgangssignals nox2 von durchgeschlüpftem Harnstoff herrührt.
Der Prozessor 12' ist hier durch ein Funktionsblockdiagramm dargestellt, damit man die vom Prozessor 12' erzeugten Signale versteht. Es sollte deutlich sein, dass der Prozessor 12' bevorzugt ein digitaler Prozessor ist, der zur Ausführung des nachstehend beschriebenen Algorithmus programmiert ist. Hier ist auch zu sagen, dass der Prozessor 12' einen Rechteckschwingungsgenerator 62 enthält, der eine Anregungsspannung u_exc erzeugt (u_exc wurde in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 mit û(t) bezeichnet), die sich darstellen lässt zu:

u_exc:=A_du*k_nox/k_urea, falls t < 0,5*T_du

u_exc:=A_du, falls t > 0,5*T_du;

worin:
A_du die Amplitude des negativen Teils des im stationären Zustand erzeugten Anregungssignals ist, das dem Harnstoffinjektor 16 eingespeist wird (d. h., dass ein negatives Anregungssignal die Menge des in das Abgas des Motors eingespritzten Harnstoffs verringert);
T_du die Periode des Anregungssignals u_exc; (T_du=Texc × 2) angibt;
k_urea die Empfindlichkeit des NO_x-Sensors 26 für Harnstoff angibt, und
k_nox die Empfindlichkeit des NO_x-Sensors 26 für NO_x bezeichnet.
Deshalb wird ein Korrekturfaktor k_nox/k_urea eingeführt, um den unterschiedlichen Empfindlichkeiten des Sensors 26 auf Harnstoff und NO_x Rechnung zu tragen.
Das Ausgangssignals des Rechteckschwingungsgenerators 62 wird über einen Schalter 64 einem Tiefpassfilter 66 eingegeben. Die Funktion des Tiefpassfilters 66 besteht darin, einer Reaktionsverzögerung D zwischen dem Zeitpunkt, zu dem Harnstoff ins Abgas eingespritzt wird und der Reaktion im Katalysator 20 Rechnung zu tragen. Der Prozessor 12' erzeugt selbst dieses Tiefpassfilter 66 digital in Übereinstimmung mit:

u_rk: = kf_rk*u_rk+ (1-kf_rk)*u_exc,

worin:
u_rk das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 66 und kf_rk die Zeitkonstante der NO_x-Harnstoff-Reaktionskinetik bezeichnen.
Das vom Sensor 26 erzeugte Ausgangssignal ist, wie oben erwähnt, mit nox2 bezeichnet. Das Signal nox2 wird einem Hochpassfilter 42 zur Erzeugung eines Ausgangssignals nox2_hp zugeleitet, das die Änderung in dem vom Sensor 26 erzeugten Ausgangssignal darstellt. Hier erzeugt der Prozessor 40 selbst dieses Ausgangssignal des Hochpassfilters in Übereinstimmung mit:
nox2_hp: = nox2-nox2_lp; (wobei nox2_hp in den Fig. 1 bis 4 mit ≙(t) bezeichnet wurde),
worin nox2_lp: = kf_lp_nox2*nox2_lp+(1-kf_lp_nox2)nox2 und kf_lp_nox2 die Filterverstärkung für das Tiefpassfilter nox2 sind.
Das Ausgangssignal des Hochpassfilters 42 (welches die Änderung in dem vom Sensor 26 erzeugten Ausgangssignal darstellt) und das vom Tiefpassfilter 66 erzeugte Signal (das die Änderung des dem Harnstoffinjektor 16 einzuspeisenden Anregungssignal u_exc angibt) werden in einer nachstehend zu beschreibenden Weise einem Multiplizierer 41 eingespeist. Es soll hier erwähnt werden, dass, wenn das Anregungssignal u_rk dieselbe Richtung, wie die Änderung im Signal vom Sensor 26 hat, das von dem Multiplizierer 41 erzeugte mathematische Produkt positiv ist. Wenn andererseits die Änderungsrichtung des Anregungssignals u_rk der Richtung der Änderung des Signals des Sensors 26entgegengesetzt ist, wird das vom Multiplizierer 41 erzeugte mathematische Produkt negativ.
Das vom Multiplizierer erzeugte mathematische Produkt wird durch das vom Sensor 60 erzeugte Signal nox1 in einem Dividierer 45 normalisiert, der erzeugt:

dydu: = nox-hp*u_rk/nox1
Das Signal dydu wird durch ki skaliert und von einem Integrator 43 integriert, der ein Korrektursignal k_corr erzeugt gemäß:

kcorr:=∫(ki*dydu)dt

worin ki > 0 die zur Korrektur des nominellen Harnstoffzu NO_x-Verhältnisses (welches k_base ist) dienende Integralverstärkung ist.
Somit sollte, falls dydu > 0 ist (d. h., dass die Änderung im Sensor 26 die gleiche Richtung hat, wie die Änderung in der Harnstoffanregung), die Harnstoffmenge verringert werden, wohingegen die Harnstoffmenge erhöht werden sollte, falls dydu < 0 ist (d. h., wenn die Änderung im Sensor 26 und die in der Harnstoffanregung entgegengesetzt gerichtet sind).
Das Signal k_corr dient zur Addition (wenn k_corr > 0) oder zur Subtraktion (falls k_corr < 0) zu bzw. von der zuvor bestimmten nominellen Harnstoffmenge zur Korrektur der Stöchiometrie, die k_base*nox1 ist. Die Istmenge des vom Injektor hinzugefügten Harnstoffs ist k_base*nox1*k_injector, wobei k_injector die aufgrund von Alterung u. s. w. unbekannte Injektorübertragungsfunktion ist. Deshalb modulieren im Prozessor 12' sowohl das Signal k_corr als auch das Signal u_exc das Signal k_base*nox1 und erzeugen die stöchiometrische Harnstoffmenge unabhängig von der Größe k_injector und stellen damit automatisch die Harnstoffmenge ein, die dem Abgas zugegeben werden sollte.
Insbesondere ist das Endergebnis für die schließlich durch den Injektor 16 zuzusetzenden Harnstoffmenge:

u_tot_ppm:=(k_base+k_corr)*nox1 + u_exc,

worin k_base das nominelle Harnstoff- zu NO_x-Verhältnis ist.
Anders gesagt wird ein zuvor ermitteltes Injektionssignal u0=nox1*k_base durch das Korrektursignal k_corr*nox1 und durch das Rechteckschwingungssignal u_exc moduliert. Korrekte Stöchiometrie, (k_corr+k_base)*k_injector*nox1, veranlasst, dass der Injektor 16 dem Motorabgas oberhalb des Katalysators 20 eine stöchiometrische Harnstoffmenge einspritzt.
Das in ppm (Teile pro Million) von Harnstoff angegebene Signal u_tot_ppm wird in einem Umsetzer 61 in die Mengeneinheit mg/s des Harnstoffs mittels des Luftmassenstroms (Maf) des Abgases, der stromaufwärts des Katalysators herrschenden Temperatur (TMP) und der Kraftstoffströmung (Wf) umgesetzt.
Am Ende jeder Periode T_du wird das Integral int_dydu_last in einem Vergleicher 47 wie folgt abgeleitet:

und zwar zwischen den Grenzen t-T_du und t, wobei t die laufende Zeit ist. Das Integral stellt die inkrementelle Korrektur für das über die letzte Anregungsperiode T_du aufsummierte Verhältnis Harnstoff zu NO_x dar. Falls int_dydy_last < k_dydu_thres ist (worin k_dydu_thres der Schwellwert für den Korrekturbeitrag ist, um zu ermitteln, ob eine weitere Einstellung nötig ist), wird diese inkrementelle Korrektur als klein genug angesehen, um die Einstellung der Harnstoffmenge zu beenden, und der Schalter 64 wird von seinem anfänglich geschlossenen Zustand geöffnet. Andernfalls bleibt der Schalter 64 geschlossen.
Ein von einem Vergleicher 47 festgestellter Systemfehler (d. h. dass der Katalysator 20 inaktiv oder der Injektor 16 blockiert ist) ist aufgetreten, wenn k_corr > k_corr_lmx ist, wobei k_corr_lmx die Obergrenze für den Korrekturfaktor k_corr ist, die einen Fehlerzustand angibt (d. h. einen blockierten Injektor 16 oder einen Ausfall des Katalysators 20).
Andererseits wird von einem Vergleicher 49 festgestellt, dass ein Systemfehler aufgetreten ist, d. h., dass der Injektor leckt und dass zu viel Harnstoff die Lebensdauer des Abgassystems verkürzt, falls k_corr < k_corr_lmn < 0 ist, worin k_corr_lmn die Untergrenze für den Korrekturfaktor k_corr ist, die einen Systemfehler eines leckenden Harnstoffinjektors angibt. Beispielsweise wird zur Erfassung einer 50%-igen Erhöhung k_corr_lmx = 0,5 gesetzt.
Fig. 6 zeigt als Ergebnis von Computersimulationen verschiedene in dem System der Fig. 5 erzeugte Parameter für einen sich ergebenden Harnstoff-NO_x -Verhältniskorrekturfaktor von +0,32 (d. h. k_base = 0,68). Fig. 7 zeigt als Ergebnis von Computersimulationen verschiedene in dem System der Fig. 5 erzeugte Parameter für einen sich ergebenden Harnstoff-NO_x-Verhältniskorrekturfaktor von -0,3 (d. h. k_base = 1,3).
Der oben in Verbindung mit Fig. 5 beschriebene Prozess kann wie folgt zusammengefasst werden:
Folgende gemessene Eingangsgrößen werden verwendet:
nox1: NO_x-Sensorsignal gemessen vor dem SCR-Block (Monolith) (in ppm)
nox2: NO_x-Sensorsignal gemessen nach dem SCR-Block (ein Teil dieses Ausgangssignals rührt vom durchgeschlüpftem Harnstoff her) (in ppm)
MAF: Luftmassenstrom
T1: Temperatur stromaufwärts des SCR-Blocks
Wf: Krafstoffstrom
(MAF, T1 und Wf dienen zur Umwandlung der in ppm gegebenen Harnstoffmenge in mg/s)
Die folgenden Verstärkungsfaktoren ("gains") werden verwendet und müssen aufgrund experimenteller Daten kalibriert werden. Sie können von Motorbetriebszuständen (Drehzahl und Last) und von der Abgastemperatur abhängen:
A_du: die Amplitude des negativen Teils der Anregung,
T_du: die Periode T_du der Anregung,
k_urea: Empfindlichkeit des NO_x-Sensors auf Harnstoff,
k_nox: Empfindlichkeit des NO_x-Sensors auf Harnstoff,
(A_du, k_urea, k_nox bestimmen die Amplitude des positiven Teils der Anregung),
kf_lp nox2: Filterverstärkungsfaktor für tiefpassgefiltertes Signal nox2,
kf_rk: Zeitkonstante für die NO_x-Harnstoff- Reaktionskinetik,
k_base: nominelles Harnstoff- zu NO_x-Verhältnis,
ki: Integralverstärkung zur Korrektur des nominellen Harnstoff- zu NO_x-Verhältnisses,
k_dydu_thres: Schwellwert für den Korrekturbeitrag zur Ermittlung, ob ein weiterer Abgleich nötig ist,
k_corr_lmx: Korrekturfaktorobergrenze zur Angabe eines OBD-Fehlers (blockierter Injektor oder Katalysatorfehlfunktion),
k_corr_lmn: Korrekturfaktoruntergrenze zur Angabe eines Systemfehlers (leckender Injektor).
Wie oben beschrieben, ist der Prozessor 12' ein Digitalprozessor. Das nachfolgende Flussdiagramm beschreibt das von diesem Digitalprozessor ausgeführte Programm:

PROZESSFLUSS

Schritt 1:
Das Anregungssignal ist das sich mit der Periode T_du wiederholende Signal, definiert durch:

u_exc: = A_du*k_nox/k_urea, falls t < 0,5*T_du

u_exc: = -A_du, falls t > 0,5*T_du
Der Korrekturfaktor k_nox/k_urea wird eingeführt, um unterschiedlichen Sensorempfindlichkeiten auf NO_x und Harnstoff Rechnung zu tragen. Diese Verstärkungsfaktoren ergeben sich aus Sensorkennwerten.
Schritt 2:
Berechne Schalter an logic (weiter unten beschrieben)
Schritt 3:
falls an logic = = WAHR, Anlegen u_exc, andernfalls nicht und zurück zu Schritt 1.
Schritt 4:
Berechne das Anregungssignal verzögert durch die Reaktionskinetik:

u_rk: = kf_rk*u_rk+(1-kf_rk)*u_exc.
Schritt 5:
gemessene Spannung nox2 vom zweiten NO_x-Sensor, gewinnen.
Schritt 6:
Berechne die tiefpassgefilterte Version nox2_lp mit der Filterkonstanten kf_lp_nox2:

nox2_lp: = kf_lp_nox2*nox2_lp+(1-kf_lp_nox2)*nox2
Schritt 7:
Berechne das hochpassgefilterte Signal nox2_hp:=nox2-nox2_lp
Schritt 8:
Gewinne Messspannung noxlvom ersten NO_x-Sensor:
Schritt 9:
Berechnen der Faltung:

dydu: = nox2_hp*u_rk/nox1
Schritt 10:
Integration der Faltung zu einem Korrekturfaktor:

k_corr: = k_corr+ki*dydu
Schritt 11:
am Ende jeder Periode T_du Auswertung des Integrals

zwischen den Grenzen t-T_du und t, worin t die laufende Zeit ist. Dieses Integral stellt die inkrementelle Korrektur des über die letzte Anregungsperiode aufsummierten Mengenverhältnisses von Harnstoff zu NO_x dar. Falls in_dydu_last < k_dydu_thres ist, ist diese inkrementelle Korrektur klein genug, um die Einstellung zu beenden und der Schalter wird auf on logic = FALSCH eingestellt.
Andernfalls gilt on_logic = WAHR.
Schritt 11:
falls Zeile k_corr > k_corr_lmx ist, ist ein Systemfehler aufgetreten: Der Katalysator ist inaktiv oder das Harnstoffinjektionssystem blockiert.
Falls k_corr < k_corr_lmn ist, ist ebenfalls ein Systemfehler aufgetreten: Das Harnstoffinjektionssystem leckt. Der Grenzwert k_corr_lmx entspricht direkt den OBD-Grenzen. Für eine Erfassung einer 50%-igen Erhöhung einer geregelten Abgaskomponente wird k_corr_lmx = 0,5 gesetzt.
Schritt 12:
die letztendlich zuzugebende Harnstoffmenge ist:

u_tot_ppm: = (k_base+k_corr)*nox1+u_exc.
Schritt 13:
Verwende MAF, Wf, T1 zur Umwandlung von u_tot_ppm in die Mengeneinheit mg/s: u_tot_mgs.
Schritt 14:
Gehe zurück zum Schritt 1.
Oben wurden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dennoch sollte verständlich sein, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen im Rahmen beiliegender Patentansprüche erlaubt.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Menge einer ersten Substanz, die einer zweiten Substanz wenigstens zur Reaktion mit ihr zuzusetzen ist, wobei dieses Verfahren zur Reduktion wenigstens der zweiten Substanz verwendet wird, das Reaktionsprodukt zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanzen einem Sensor (26) zugeleitet wird, der ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung unreagierter Anteile der ersten Substanz und unreagierter Anteile der zweiten Substanz erzeugt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Veränderung der Menge der zur Reaktion zuzusetzenden ersten Substanz;

b) Messen, ob das Ausgangssignal des Sensors (26) auf die Veränderung der Menge der ersten Substanz größer oder kleiner wird;

c) Feststellen aus dem Messergebnis, ob der Sensor (26) auf die unreagierten Anteile der ersten Substanz oder auf die unreagierten Anteile der zweiten Substanz anspricht; und

d) Einstellen der Menge der zur Reaktion zuzusetzenden ersten Substanz übereinstimmend mit dem Ergebnis der Feststellung in Schritt (c).

2. Verfahren zur Regelung der Menge eines Reaktionspartners, der zur Reduktion einer Substanz dient und dieser Substanz zur Reaktion mit ihr zugesetzt wird, wobei das Reaktionsprodukt zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz und unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor (26) zugeleitet wird, der ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung der unreagierten Anteile der Substanz und der unreagierten Anteile des Reaktionspartners erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Veränderung der Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners;

b) Messen, ob sich das Ausgangssignal des Sensors (26) mit der veränderten Menge des Reaktionspartners erhöht oder verkleinert;

c) Feststellen aus der Messung, ob der Sensor (26) auf die unreagierten Anteile des Reaktionspartners oder auf die unreagierte Substanz anspricht; und

d) Einstellen der der Substanz zuzusetzenden Menge des Reaktionspartners in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Feststellung in Schritt (c).

3. Verfahren zur Regelung der Menge eines Reaktionspartners, der zur Reduktion einer Substanz, um mit ihr zur reagieren, zugesetzt wird, wobei das Reaktionsprodukt zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz und unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor (26) zugeleitet wird, der ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung der unreagierten Anteile der Substanz und der unreagierten Anteile des Reaktionspartners erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) periodische Erhöhung und Verringerung der Menge des der Substanz zugegebenen Reaktionspartners;

b) Messung von Änderungen des vom Sensor (26) erzeugten Ausgangssignal, die sich aus solchen periodischen Erhöhungen und Verringerungen der Menge des Reaktionspartners ergeben; und

c) Integration über eine jeweilige Integrationsperiode eines mathematischen Produkts der periodisch sich erhöhenden und verringernden Menge des Reaktionspartners mit der gemessenen Veränderung des Ausgangssignals des Sensors (26) zur Erzeugung eines Regelsignals und

d) Einstellen der Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners in Übereinstimmung mit dem Regelsignal.

4. Prozessor zur Regelung der Menge eines einer Substanz, um mit ihr zu reagieren, zuzusetzenden Reaktionspartners, wobei das Reaktionsprodukt zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz und unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor (26) zugeleitet wird, der in Reaktion auf unreagierte Anteile der Substanz und unreagierte Anteile des Reaktionspartners ein Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (12) die Menge des der Substanz zuzugebenden Reaktionspartners verändert und dazu programmiert ist, festzustellen, ob sich die Menge des Reaktionspartners und das Ausgangssignal des Sensors (26) in der gleichen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen verändern.

5. Prozessor zur Anwendung bei der Reduktion einer Substanz mittels eines Reaktionspartners, der der Substanz zur Reaktion mit ihr zugesetzt wird, wobei das Reaktionsprodukt zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz und unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor (26) zugeleitet wird, der ein Ausgangssignal in Reaktion auf unreagierte Anteile der Substanz und unreagierte Anteile des Reaktionspartners erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (12) dazu programmiert ist:

a) die der Substanz zuzusetzende Menge des Reaktionspartners zu verändern;

b) festzustellen, ob sich das Ausgangssignal des Sensors (26) mit der veränderten Menge des Reaktionspartners erhöht oder verringert; und

c) aus der Messung zu ermitteln, ob der Sensor (26) auf unreagierte Reaktionspartneranteile oder auf unreagierte Substanzanteile anspricht.

6. Prozessor zur Regelung der Menge eines zur Reduktion einer Substanz zugesetzten Reaktionspartners, der mit der Substanz reagiert, wobei das Reaktionsprodukt zusammen mit unreagierten Anteilen der Substanz und unreagierten Anteilen des Reaktionspartners einem Sensor (26) zugeleitet wird, der ein Ausgangssignal in Reaktion auf die Erfassung der unreagierten Anteile der Substanz und der unreagierten Anteile des Reaktionspartners erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (12, 12') dazu programmiert ist:

a) periodisch die Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners zu erhöhen und zu verringern;

b) die durch diese periodischen Erhöhungen und Verringerungen verursachten Änderungen in dem vom Sensor erzeugten Ausgangssignal zu erfassen;

c) über eine jeweilige Integrationsperiode ein mathematisches Produkt der sich periodisch erhöhenden und verringernden Menge des Reaktionspartners mit der gemessenen Veränderung im Ausgangssignal des Sensor (26) zu integrieren, um ein Regelsignal zu erzeugen; und

d) die Menge des der Substanz zugesetzten Reaktionspartners in Übereinstimmung mit dem Regelsignal abzugleichen.