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WO2019101639A1 - Verfahren zum betreiben einer abgasanlage, insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer abgasanlage, insbesondere eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Publication number
WO2019101639A1
WO2019101639A1 PCT/EP2018/081533 EP2018081533W WO2019101639A1 WO 2019101639 A1 WO2019101639 A1 WO 2019101639A1 EP 2018081533 W EP2018081533 W EP 2018081533W WO 2019101639 A1 WO2019101639 A1 WO 2019101639A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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exhaust gas
reducing agent
threshold
temperature
scr
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/081533
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ortwin Balthes
Berthold Keppeler
Siegfried Mueller
Thorsten Woog
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Priority to CN201880075782.1A priority Critical patent/CN111386388B/zh
Priority to US16/766,482 priority patent/US11053832B2/en
Publication of WO2019101639A1 publication Critical patent/WO2019101639A1/de

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an exhaust system, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a method for operating an exhaust gas system through which an exhaust gas from an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, can flow is already known, for example, from DE 10 2015 000 955 A1.
  • the exhaust system has a first SCR catalytic converter and a second SCR catalytic converter, which is arranged downstream of the first SC R catalytic converter in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust system.
  • the respective SCR catalytic converter has at least one catalytic coating which acts catalytically for the selective catalytic reduction (SCR), so that the respective SCR catalytic converter catalytically supports or effects the selective catalytic reduction (SCR).
  • the SCR can run in the respective SCR catalytic converter, in whose framework any nitrogen oxides (NO x ) present in the exhaust gas are mixed with ammonia, which originates from a reducing agent introduced into the exhaust gas, into nitrogen and water responding.
  • the nitrogen oxides possibly contained in the exhaust gas are at least partially removed from the exhaust gas, which is also referred to as Entsticken the exhaust gas.
  • the exhaust system further comprises a first metering element, by means of which the
  • Reducing agent can be introduced into the exhaust gas at at least one first introduction point.
  • the first introduction point is arranged upstream of the first SCR catalyst and thus also upstream of the second SCR catalyst. Furthermore, the
  • a second metering element by means of which the reducing agent at a second introduction point can be introduced into the exhaust gas.
  • the second introduction point is arranged downstream of the first SCR catalyst and upstream of the second SCR catalyst.
  • WO 2013/178435 A1 discloses a method for operating a reducing agent metering of an SCR catalytic converter system of an internal combustion engine.
  • WO 2016/008758 A1 likewise discloses a method for operating a
  • Emission control system of a vehicle having a first SCR area and a second SCR area, which is arranged downstream of the first SCR area.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that a low-emission operation can be realized.
  • the first temperature is, for example, a temperature prevailing in the SCR catalytic converter, in particular the exhaust gas flowing through the SCR catalytic converter.
  • the method takes place during a period during which the first temperature exceeds a predetermined or predetermined first threshold and at least a second temperature of the second SCR catalyst a predetermined or predetermined, with respect to the first
  • Threshold lower second threshold value exceeds the introduction of the reducing agent in the exhaust gas with respect to the metering exclusively via the second metering, so that during the period caused by the first metering element introducing the reducing agent into the exhaust gas.
  • the exhaust gas there is a supply of the exhaust gas with the reducing agent during the period of time during which the introduction of the reducing agent into the exhaust gas takes place
  • the period of time comprises, for example, a plurality of time-spaced and consecutive introduction operations, at or during which the reducing agent is actually introduced into the exhaust gas
  • Reducing agent into the exhaust gas is omitted, however, the time intervals belong to the period.
  • a predeterminable or predetermined total amount of the reducing agent is introduced into the exhaust gas as a whole, but during the period of time, the respective total amount which is introduced into the exhaust gas during the respective introduction process is distributed or distributed to the metering elements such that the total quantity based on the metering elements is introduced exclusively by means of the second metering element and not by means of the first metering element in the exhaust gas.
  • the amount that is introduced into the exhaust gas in the respective introduction process by means of the second metering element thus corresponds to the total amount, while a caused by the first metering element introducing reducing agent is omitted in the exhaust gas or while the amount of the reducing agent, in the respective introduction process in the exhaust gas is introduced, is 0.
  • the total amount is greater than 0.
  • the invention is based on the idea, for example, a change operation of
  • Dosage elements and thus provide, for example, the SCR catalysts to thereby, for example, one or the total amount of the reducing agent, which is to be introduced in the course of a Einbringvorgangs in the exhaust gas to the
  • Exhaust gas mass flow to vary. For example, depending on the temperature as well
  • Period of time is mainly or completely introduced via the second metering element reducing agent in the exhaust gas.
  • lower temperatures for example, over both dosing or only over the first
  • the first SCR catalyst is, for example, a close-coupled catalyst, which is arranged closer to the internal combustion engine in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust system than the second SCR catalyst.
  • Combustion engine and the exhaust system comprehensive and, for example, as a motor vehicle, especially passenger car, trained motor vehicle, for example, the internal combustion engine and the first SCR catalyst are arranged together in an engine compartment. Since the first SCR catalyst is arranged particularly close to the internal combustion engine, the SCR catalyst can be heated particularly quickly and thus particularly advantageously in one
  • the second SCR catalytic converter is, for example, a so-called underfloor catalyst, which is arranged, for example, in the region or below a subfloor of the motor vehicle.
  • the underbody of the motor vehicle is formed, for example, by a construction, in particular of a self-supporting body, of the motor vehicle.
  • the invention is based on the following finding: In order to achieve a sufficient nitrogen oxide conversion and thus sufficient de-stenching of the exhaust gas in the exhaust system as quickly as possible, for example, a short time after a cold start of the internal combustion engine, an attempt is made to obtain the first SCR Position the catalyst as close as possible to the engine.
  • an SCR catalyst or the respective SCR catalyst means that the SCR catalyst has at least one catalytic or catalytically active coating which is catalytically active for selective catalytic reduction (SCR).
  • SCR selective catalytic reduction
  • the respective SCR catalytic converter catalytically effect or support the SCR, so that, for example, the selective catalytic reduction can take place or take place in the respective SCR catalytic converter.
  • the first SCR catalytic converter may be, for example, a particulate filter, in particular a diesel particulate filter (DPF), with a coating catalytically active for the SCR or formed by such a particulate filter.
  • DPF diesel particulate filter
  • the arrangement of the first SCR catalytic converter close to the engine can be disadvantageous in that at very high temperatures, in particular of the exhaust gas or the first SCR catalyst, a reduced nitrogen oxide conversion behavior of the first SCR catalyst can occur, in particular in comparison to lower temperatures .
  • an excess of reducing agent can be introduced into the exhaust gas.
  • Such an excess of the reducing agent means that a higher amount of reducing agent is introduced into the exhaust gas than is required for denitrification of the exhaust gas.
  • the consumption of reducing agent increases very strongly on the one hand, and on the other hand, a complete conversion of nitrogen oxides can not be achieved.
  • the selectivity of the SCR deteriorates at higher temperatures, for example, more than 400 degrees Celsius, and it is increasingly laughing gas (N 2 0) and NO x is formed. At very high levels of NO x emissions, an increasingly large amount of reductant is required.
  • Another challenge to the close-coupled SCR catalytic converter is a desirable operation with the highest possible exhaust gas recirculation rate (EGR rate), especially in the case of low-pressure exhaust gas recirculation.
  • EGR rate exhaust gas recirculation rate
  • the probability or the risk increases that a slip amount of reducing agent exceeds one
  • Exhaust gas recirculation line in the internal combustion engine in particular in at least one example designed as a cylinder combustion chamber of
  • Reducing agent is an ammonia slip (NH 3 -slip) to understand.
  • the amount of slip means reducing agent that has passed through the respective SCR catalyst without participating in the SCR, that is, without being consumed.
  • Such recycling of unconsumed reductant into the internal combustion engine increases the risk of corrosion of affected components, and unused reductant is at least partially converted to nitric oxide and / or nitrous oxide.
  • a difference of the first temperature and the second temperature is at least 50 degrees Celsius, preferably at least 100 degrees Celsius.
  • the second SCR catalyst operated at least substantially optimal or then by means of the second SCR catalyst at least almost optimal nitrogen oxide conversion or Nitrogen conversion can be ensured, so that overall the nitrogen oxide emissions can be kept very low.
  • the second SCR catalyst can have optimum temperature conditions with regard to the conversion of nitrogen oxide, while the engine-related SCR catalyst is actually too hot for a nitrogen oxide conversion.
  • the advantage of using the second metering element is that particularly when the first SCR catalyst can not or only very slightly effect a nitrogen oxide conversion, the second SCR catalyst via the second metering element is particularly advantageous with a particularly advantageous or sufficient amount can be supplied to reducing agent, in particular bypassing the first SCR catalyst.
  • bypassing the first SCR catalyst it is to be understood in particular that the reducing agent, which is introduced into the exhaust gas at the second introduction point by means of the second metering element, in particular injected, is not flowed through the first SCR catalyst before it flows through the second SCR catalyst.
  • a distribution of the total amount to the metering depends on the prevailing conditions. This includes, for example, respective temperatures of the SCR catalysts, a recorded in a tank formed for storing the reducing agent and also as a level
  • the second temperature is lower than the first threshold value.
  • Nitrogen oxide conversion can be ensured.
  • the first threshold value is 450 degrees Celsius.
  • the second threshold is 250 degrees Celsius.
  • Catalyst technologies are based or different
  • the first SCR catalyst has a lower light-off temperature and in particular a lower light-off temperature than the second SCR catalyst.
  • the first SCR Catalyst a greater temperature stability than the second SCR catalyst.
  • the first SCR catalyst is temperature stable up to 900 degrees Celsius.
  • the second SCR catalyst is, for example, temperature-stable up to 650 degrees Celsius.
  • the second SCR catalyst has its maximum performance with respect to the conversion of nitrogen oxides in a temperature range of up to and including 600 degrees Celsius, including 300 degrees Celsius.
  • Mass flow takes place. As a further condition has been shown to be advantageous if, during the period of time, the mass flow of the exhaust gas falls below a predefinable third threshold.
  • the first threshold during a second time period during which the first temperature, the first threshold
  • the second temperature exceeds the second threshold and the mass flow of the exhaust gas, however, exceeds the third threshold, the
  • Incorporation of reducing agent in the exhaust gas via both metering takes place.
  • the mass flow of the exhaust gas exceeds the third threshold, regardless of the temperatures of the SCR catalysts via both, also referred to as dosing metering the reducing agent is introduced into the exhaust gas, especially when the temperatures SCR catalysts are greater than a fifth threshold.
  • the fifth threshold is 200 degrees Celsius.
  • the introduction of the reducing agent in the exhaust gas over both dosing takes place during a third period during which the first temperature exceeds a predetermined, lower than the first threshold fourth threshold and falls below the first threshold and the second temperature falls below the second threshold, the introduction of the reducing agent in the exhaust gas over both dosing.
  • the fourth threshold is 400 degrees Celsius.
  • the amount which is introduced into the exhaust gas by means of the first metering element is greater than the amount which is introduced into the exhaust gas by means of the second metering element. This means that although reducing agents are introduced into the exhaust gas at both introduction points, a larger amount of reducing agent is introduced at the first introduction point, in particular in a transition region, than at the second introduction point, in particular in the course of the respective introduction process.
  • a ratio of the amount that is introduced by means of the first metering element into the exhaust gas, to the amount that is introduced by means of the second metering element in the exhaust gas in a range of including 70th / 30 or 7/3 up to and including 80/20 or 8/2.
  • the introduction of the reducing agent into the exhaust gas takes place via both metering elements wherein, during the fourth time period, the amount that is introduced into the exhaust gas by means of the first metering element is less than the amount that is introduced into the exhaust gas by means of the second metering element.
  • the amount that is introduced into the exhaust gas by means of the first metering element is less than the amount that is introduced into the exhaust gas by means of the second metering element.
  • Metering requirements can be activated independently of the respective operating modes.
  • reducing agent is introduced into the exhaust gas to cool components of the exhaust system, in particular the Einbringvoides itself, by means of the introduced into the exhaust reducing agent.
  • the exhaust system is operated in respective operating modes.
  • the respective time period corresponds to a respective operating mode of the respective exhaust system.
  • the exhaust system can be operated in the corresponding four operating modes.
  • a fifth mode of operation is set during a fifth time period during which the first temperature is the first threshold
  • the fourth threshold value falls below and the second temperature the second threshold.
  • the introduction of the reducing agent into the exhaust gas with respect to the metering elements takes place exclusively via the first metering element.
  • a heat exchanger device may be provided at least in front of one of the SCR catalysts or in front of both SCR catalysts.
  • at least one of the SCR catalysts or both SCR catalysts can be designed as a heat exchanger device.
  • a heat exchanger device provided with an SCR coating is to be understood as an SCR catalytic converter designed as a heat exchanger device.
  • the heat exchanger device and thus the respective SCR catalytic converter can be flowed through in particular by an air flow and thereby cooled in order to avoid excessive temperatures.
  • the exhaust system has at least one ammonia slip catalyst (ASC), wherein the ammonia slip catalyst is also referred to as ammonia trap catalyst.
  • ASC ammonia slip catalytic converter
  • the ammonia slip catalytic converter (ASC) is arranged in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust system downstream of the second SCR catalytic converter and thus downstream of the first SCR catalytic converter and, like the SCR catalytic converter, can flow through the exhaust gas.
  • the ammonia slip catalyst can convert unconsumed reducing agent, which has, for example, passed through the SCR catalysts or by at least one of the SCR catalysts and has not participated in the SCR, that is to convert, in nitrogen and water. As a result, excessive emissions of unused reducing agent can be avoided.
  • ammonia slip catalyst in particular a catalytically effective for the conversion of unused reducing agent coating of the ammonia slip catalyst, in particular based on the flow direction of the exhaust gas, at the inlet or at the entrance surface begins.
  • the invention is further based on the finding that a desired conversion of unused and thus excess reducing agent or ammonia by the ASC takes place in nitrogen and water only in a very narrow temperature range, for example, from 150 degrees Celsius to 200 degrees Celsius and thereby optimal from 200 degrees Celsius to 250 degrees Celsius. In contrast to higher temperatures, oxidation takes place in nitric oxide. Therefore, it makes sense to operate the ASC at a lower temperature level than the second SCR catalyst, which ultimately causes reductant or ammonia slip. At least 50 degrees Celsius, in particular at least 100 degrees Celsius, is advantageous as the difference or temperature difference between the second SCR catalytic converter and the ASC, in particular in the aforementioned nominal power point.
  • a difference between the second temperature of the second SCR catalytic converter and a third temperature of the ammonia slip catalytic converter, in particular in the rated power point, is at least 50 degrees Celsius, preferably at least 100 degrees Celsius.
  • the ammonia Schi upfkatalysator is integrated into a muffler of the exhaust system, thereby to arrange the ammonia slip catalyst particularly far away from the internal combustion engine.
  • the ammonia slip catalyst In order to be able to operate the ammonia slip catalyst at a temperature level which is at least 50 degrees, in particular at least 100 degrees, lower than the second SCR catalyst or the second temperature, it is expedient to aim for the ammonia slip catalyst to be positioned as far as possible.
  • the distance between the ASC and the second SCR catalyst is preferably at least 30 centimeters, preferably at least 50 centimeters.
  • the ASC can be compared to the second SCR catalyst lower temperature level are shown. As a result, the risk of undesirable oxidation of ammonia to nitric oxide on the ASC can be kept very low.
  • at least one, in particular switchable, cooling device of the ASC can be cooled.
  • the cooling device of the ASC and thus the ammonia slip catalyst are, for example, by a cooling medium, in particular a cooling liquid, flowed through, whereby, for example, the temperature level can be set on the ASC advantageous.
  • a cooling medium in particular a cooling liquid
  • an air flow can be directed past the ASC via a, in particular switchable, flap or venetian blind, so that the ASC can be supplied with the mentioned air flow as needed.
  • the ASC is cooled, which is particularly advantageous at temperatures of more than 300 degrees Celsius ASC.
  • Reductant in particular, taking into account the exhaust gas recirculation rate so on the metering and thus so divided on the Einbringstellen and the SCR catalysts that optimum emission reduction takes place with minimal consumption of reducing agent.
  • the exhaust gas recirculation rate so on the metering and thus so divided on the Einbringstellen and the SCR catalysts that optimum emission reduction takes place with minimal consumption of reducing agent.
  • switchable cooling measures the
  • Temperature of the second SC R catalyst can be optimally adjusted.
  • the second SCR catalytic converter can be subjected to an airflow as needed and specifically in order to cool the second SCR catalytic converter. This is particularly advantageous at temperatures at the second SCR catalyst of more than 400 degrees Celsius.
  • first SCR catalyst can on the second SCR catalyst, that is on this associated second metering be switched, especially if the average temperature of the second SCR catalyst is greater than 250 degrees Celsius.
  • This switching is to be understood as the first operating mode belonging to the first time period, in which the
  • Total amount is introduced only by means of the second metering element, but not by means of the first metering element in the exhaust gas. This switching can be done, for example, digitally or linearly, for example by means of a temperature-dependent ramp.
  • Reducing means are introduced by means of the first metering element in the exhaust gas, especially when required for Entsticken the exhaust gas total of the
  • Reductant due to high levels of raw nitric oxide emissions is so great, if they can not be introduced in a sufficiently short time not only on the second metering in the exhaust gas.
  • the drawing shows in the single FIGURE is a schematic representation of a
  • Performing a method according to the invention formed exhaust system, in particular a motor vehicle.
  • the single FIGURE shows a schematic representation of an exhaust system 10 for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle.
  • the motor vehicle includes the exhaust system 10 and also as
  • Internal combustion engine designated internal combustion engine, by means of which the motor vehicle is driven. During a fired operation of the
  • the exhaust system 10 includes a first SCR catalyst 14 for effecting selective catalytic reduction (SCR).
  • the exhaust system further includes a second SCR catalyst 16, which is arranged in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust system 10 downstream of the first SCR catalyst 14. Also, by means of the second SCR catalyst 16, the SCR can be catalytically supported or effected.
  • the respective SCR catalyst 14 or 16 has at least one coating catalytically active for the SCR, so that the SCR can take place or run off in the respective SCR catalyst 14 or 16.
  • the SCR react in the exhaust possibly contained nitrogen oxides (NO x ) with ammonia (NH 3 ), which consists of a Reducing agent is derived, which is introduced into the exhaust gas or was, to nitrogen and water, so that the nitrogen oxides contained in the exhaust gas are at least partially removed from the exhaust gas. This is also referred to as Entsticken the exhaust gas.
  • the exhaust system 10 comprises a dosing system denoted as a whole by 18, by means of which, for example, within the scope of a respective introduction process, a dosing system is provided
  • the metering system 18 comprises a first metering element 20, by means of which the reducing agent, in particular in the course of each Einbringvorgangs, at least a first introduction point E1 is introduced into the exhaust gas.
  • the introduction of the reducing agent into the exhaust gas is also referred to as dosing or metering.
  • the metering system 18 further comprises a second metering element 22, which is arranged, for example, downstream of the first metering element 20.
  • the reducing agent at a second introduction point E2 can be introduced into the exhaust gas, in particular injectable.
  • the first introduction point E1 is arranged upstream of the SCR catalytic converter 14, the second introduction point E2 being arranged downstream of the SCR catalytic converter 14 and upstream of the SCR catalytic converter 16.
  • the exhaust system 10 further comprises a particulate filter 24, which in particular, when the
  • Internal combustion engine is designed as a diesel engine, is designed as a diesel particulate filter (DPF).
  • the particulate filter 24 is disposed upstream of the SCR catalyst 14.
  • the particle filter 24 has a catalytically effective coating for the SCR, so that, for example, the particle filter 24 is designed as an SCR particle filter, in particular as an SCR diesel particle filter (SDPF).
  • SDPF SCR diesel particle filter
  • the particulate filter 24 also represents an SCR catalytic converter or a catalyst element catalytically active for the SCR.
  • the introduction point E1 is also arranged upstream of the particulate filter 24.
  • the exhaust system 10 further includes an exhaust aftertreatment element 26 which is disposed upstream of the introduction point E1 and thus upstream of the SCR catalyst 14 and upstream of the particulate filter 24.
  • the exhaust aftertreatment element 26 is formed for example as an oxidation catalyst or comprises such an oxidation catalyst, wherein the oxidation catalyst, in particular when the internal combustion engine is designed as a diesel engine, as Diesel oxidation catalyst (DOC) is formed.
  • the exhaust gas aftertreatment element 26 is designed, for example, as a nitrogen oxide storage catalyst (NSK) or as a passive nitrogen oxide adsorber (PNA) or comprises such a nitrogen oxide storage catalyst or passive nitrogen oxide adsorber.
  • NNK nitrogen oxide storage catalyst
  • PNA passive nitrogen oxide adsorber
  • Nitrogen oxides are collected from the exhaust gas and stored.
  • the exhaust system 10 also has an exhaust gas recirculation device 28, by means of which a low-pressure exhaust gas recirculation (LP-EGR) can be carried out.
  • LP-EGR low-pressure exhaust gas recirculation
  • Exhaust gas recirculation device 28 may be at least a part of the exhaust system 10th
  • the exhaust gas recirculation device 28 comprises a valve element 32 designed, for example, as a flap, by means of which a quantity of the exhaust gas to be recirculated and thus a so-called
  • Exhaust gas recirculation rate (EGR rate) can be adjusted.
  • the exhaust system 10 includes an ammonia slip catalyst 34, which is also referred to as ASC or ammonia trap catalyst.
  • the ASC is located downstream of the second SCR catalyst 16.
  • an arrow 36 illustrates a so-called ammonia or reducing agent slip, also referred to as a slip amount.
  • the Reduktionsstoff- or ammonia slip is formed by unconsumed reducing agent or by unconsumed, from the reducing agent, which is or was introduced into the exhaust gas, the resulting ammonia, which although having flowed through at least one of the SCR catalysts 14 and 16, but not on the SCR
  • the reductant or ammonia slip which is simply referred to as slip, includes unconsumed reductant (s) that has passed through at least one of the SCR catalysts 14 and 16 but has not participated in the SCR.
  • the Reduktionsstoff- or ammonia slip that is, the slip forming reducing agent or the slip forming ammonia, converted in the ASC or by means of the ASC in nitrogen and water.
  • Einbringvorgangs in the exhaust gas to be introduced amount of the reducing agent in
  • Dependent on at least a first temperature of the first SCR catalyst 14 is set.
  • the first temperature is detected, for example, by means of at least one first temperature sensor, not shown in the figure, and / or by means of a first temperature sensor
  • Dosing element 20 causes introduction of the reducing agent or the Total or part of the total amount in the exhaust gas is omitted.
  • the second temperature is detected, for example, by means of at least one second temperature sensor and / or calculated by means of a calculation model.
  • the introduction of the reducing agent into the exhaust gas takes place exclusively via the second metering element 22.
  • the first SCR catalyst 14 effected and for example resulting from exceeding the first threshold value by the first temperature nitrogen oxide conversion by means of the second SCR catalyst 16 are compensated, so that the exhaust gas can be particularly advantageous entstickt , At the same time, the reducing agent consumption can be kept to a particularly low level.
  • the first SCR catalytic converter 14 is, for example, a close-coupled SCR catalytic converter, which is arranged substantially closer to the internal combustion engine than the second SCR catalytic converter 16. This is advantageous since then the first SCR catalytic converter 14 changes particularly quickly to one for the conversion the nitrogen oxides advantageous temperature can be brought. However, excessively high temperatures of the SCR catalyst 14 may occur, such that it may cause insufficient conversion of nitrogen oxides at such high temperatures. Since then, however, such a division of the total amount to the metering 20 and 22, that the total amount in the respective introduction process exclusively by means of
  • Dosing element 22 is not introduced by means of the metering element 20 in the exhaust gas, a sufficient nitrogen oxide conversion can be ensured by means of the SCR catalyst 16, so that excessive nitrogen oxide emissions can be avoided.
  • a distance B between the SCR catalytic converter 16, in particular between its outlet is greater than 30 centimeters, in particular greater than 50 centimeters.
  • a difference between the second temperature and a third temperature of the ASC at least 50 degrees, in particular at least 100 degrees, whereby excessive ammonia slip can be particularly advantageously avoided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgasanlage (10), mit einem ersten SCR- Katalysator (14), mit einem stromab des ersten SCR-Katalysators (14) angeordneten zweiten SCR-Katalysator (16), mit einem ersten Dosierelement (20), mittels welchem ein Reduktionsmittel an wenigstens einer stromauf des ersten SCR-Katalysators (14) angeordneten ersten Einbringstelle (E1) in das Abgas einbringbar ist, und mit einem zweiten Dosierelement (22), mittels welchem das Reduktionsmittel an wenigstens einer stromab des ersten SCR-Katalysators (14) und stromauf des zweiten SCR-Katalysators (16) angeordneten zweiten Einbringstelle (E2) in das Abgas einbringbar ist, wobei eine jeweilige, mittels des jeweiligen Dosierelements (20, 22) in das Abgas einzubringende Menge des Reduktionsmittels in Abhängigkeit von wenigstens einer ersten Temperatur des ersten SCR-Katalysators (14) eingestellt wird, wobei, während einer Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur einen vorgebbaren ersten Schwellenwert überschreitet und wenigstens eine zweite Temperatur des zweiten SCR-Katalysators (16) einen vorgebbaren, gegenüber dem ersten Schwellenwert geringeren zweiten Schwellenwert überschreitet, die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas bezüglich der Dosierelemente (20, 22) ausschließlich über das zweite Dosierelement (22) erfolgt, sodass während der Zeitspanne ein mittels des ersten Dosierelements (20) bewirktes Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbleibt.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, durchströmbaren Abgasanlage ist beispielsweise bereits der DE 10 2015 000 955 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Abgasanlage weist einen ersten SCR-Katalysator und einen zweiten SCR-Katalysator auf, welcher in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases stromab des ersten SC R- Katalysators angeordnet ist. Der jeweilige SCR-Katalysator weist wenigstens eine für die selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch wirksame Beschichtung auf, sodass der jeweilige SCR-Katalysator die selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch unterstützt beziehungsweise bewirkt. Dies bedeutet, dass in dem jeweilige SCR-Katalysator die SCR ablaufen kann, in deren Rahmen im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide (NOx) mit Ammoniak, welches aus einem Reduktionsmittel, das in das Abgas eingebracht wurde beziehungsweise wird, stammt, zu Stickstoff und Wasser reagiert. Dadurch werden die im Abgas etwaig enthaltenen Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt, was auch als Entsticken des Abgases bezeichnet wird.
Die Abgasanlage umfasst ferner ein erstes Dosierelement, mittels welchem das
Reduktionsmittel an wenigstens einer ersten Einbringstelle in das Abgas einbringbar ist. Die erste Einbringstelle ist dabei stromauf des ersten SCR-Katalysators und somit auch stromauf des zweiten SCR-Katalysators angeordnet. Des Weiteren umfasst die
Abgasanlage ein zweites Dosierelement, mittels welchem das Reduktionsmittel an einer zweiten Einbringstelle in das Abgas einbringbar ist. Die zweite Einbringstelle ist dabei stromab des ersten SCR-Katalysators und stromauf des zweiten SCR-Katalysators angeordnet. Des Weiteren offenbart die WO 2013/178435 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Reduktionsmitteldosierung eines SCR-Katalysatorsystems eines Verbrennungsmotors.
Die WO 2016/008758 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben einer
Reduktionsmitteldosierung eines SCR-Katalysatorsystems. Des Weiteren ist aus der DE 10 2010 032 544 A1 ein Verfahren zum Steuern eines
Schadstoffbegrenzungssystems eines Fahrzeugs bekannt, mit einem ersten SCR-Bereich und einem zweiten SCR-Bereich, welcher stromab des ersten SCR-Bereiches angeordnet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine jeweilige, mittels des jeweiligen
Dosierelements in das Abgas einzubringende Menge des Reduktionsmittel in
Abhängigkeit von wenigstens einer ersten Temperatur des ersten SCR-Katalysators eingestellt wird. Die erste Temperatur ist beispielsweise eine in dem SCR-Katalysator herrschende Temperatur, insbesondere des den SCR-Katalysator durchströmenden Abgases. Bei dem Verfahren erfolgt während einer Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur einen vorgebbaren beziehungsweise vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet und wenigstens eine zweite Temperatur des zweiten SCR-Katalysators einen vorgebbaren beziehungsweise vorbestimmten, gegenüber dem ersten
Schwellenwert geringeren zweiten Schwellenwert überschreitet, die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas bezüglich der Dosierelemente ausschließlich über das zweite Dosierelement erfolgt, sodass während der Zeitspanne ein mittels des ersten Dosierelements bewirktes Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbleibt.
Dies bedeutet, dass während der Zeitspanne ein Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas erfolgt, wobei das Reduktionsmittel mittels des zweiten Dosierelements und nicht mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird.
Unter der Zeitspanne, während welcher das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas erfolgt, ist insbesondere eine Versorgung des Abgases mit dem Reduktionsmittel zu verstehen, wobei die Zeitspanne beispielsweise mehrere, zeitlich voneinander beabstandete und aufeinanderfolgende Einbringvorgänge umfasst, bei beziehungsweise während welchen das Reduktionsmittel tatsächlich in das Abgas eingebracht,
insbesondere eingespritzt, wird. Zwischen den Einbringvorgängen liegen beispielsweise Zeitintervalle, in denen ein Einbringen beziehungsweise Einspritzen des
Reduktionsmittels in das Abgas unterbleibt, wobei jedoch die Zeitintervalle zu der Zeitspanne gehören.
Bei dem jeweiligen Einbringvorgang wird insgesamt eine vorgebbare beziehungsweise vorgegebene Gesamtmenge des Reduktionsmittels in das Abgas eingebracht, wobei jedoch während der Zeitspanne die jeweilige Gesamtmenge, welche bei dem jeweiligen Einbringvorgang in das Abgas eingebracht wird, derart auf die Dosierelemente verteilt beziehungsweise aufgeteilt wird, dass die Gesamtmenge bezogen auf die Dosierelemente ausschließlich mittels des zweiten Dosierelements und nicht jedoch mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird. Die Menge, die bei dem jeweiligen Einbringvorgang mittels des zweiten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, entspricht somit der Gesamtmenge, während ein durch das erste Dosierelement bewirktes Einbringen von Reduktionsmittel in das Abgas unterbleibt beziehungsweise während die Menge des Reduktionsmittels, die bei dem jeweilige Einbringvorgang in das Abgas eingebracht wird, 0 beträgt. Dabei ist die Gesamtmenge größer als 0.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, beispielsweise einen Wechselbetrieb der
Dosierelemente und somit beispielsweise der SCR-Katalysatoren vorzusehen, um dadurch beispielsweise eine beziehungsweise die Gesamtmenge des Reduktionsmittels, die im Zuge eines Einbringvorgangs in das Abgas einzubringen ist, auf die
Dosierelemente aufzuteilen und dabei diese Aufteilung der Gesamtmenge auf die Dosierelemente, insbesondere je nach Temperatur sowie gegebenenfalls je nach
Abgasmassenstrom, zu variieren. Beispielsweise je nach Temperatur sowie
gegebenenfalls Abgasmassenstrom wird beispielsweise ausschließlich das erste
Dosierelement, ausschließlich das zweite Dosierelement oder beide Dosierelemente verwendet, um das Reduktionsmittel in das Abgas einzubringen und somit das Abgas zu entsticken und hierzu beispielsweise bedarfsgerecht die SCR-Katalysatoren zu verwenden. Bei hohen Temperaturen beziehungsweise während der genannten
Zeitspanne wird hauptsächlich beziehungsweise komplett über das zweite Dosierelement Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht. Bei demgegenüber tieferen Temperaturen wird beispielsweise über beide Dosierelemente oder lediglich über das erste
Dosierelement Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht. Hierdurch können jeweilige, für das Entsticken des Abgases vorteilhafte Temperaturfenster genutzt werden. Die Aufteilung der Gesamtmenge auf die Dosierelemente kann in Abhängigkeit von unterschiedlichen Faktoren wie beispielsweise Alterung des jeweiligen SC R- Katalysators, wenigstens einer oder mehrerer Temperaturen, Abgasmassenstrom, Lastbereich, Betriebsmodus etc. durchgeführt werden. Der erste SCR-Katalysator ist beispielsweise ein motornaher Katalysator, welcher in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases näher an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist als der zweite SCR-Katalysator. In fertig hergestelltem Zustand eines die
Verbrennungskraftmaschine und die Abgasanlage umfassenden und beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs sind beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine und der erste SCR-Katalysator gemeinsam in einem Motorraum angeordnet. Da der erste SCR-Katalysator besonders nahe an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, kann der SCR-Katalysator besonders schnell aufgeheizt werden und dadurch besonders vorteilhaft in einen
Temperaturbereich gelangen, in welchem der SCR-Katalysator das Abgas besonders vorteilhaft entsticken kann.
Der zweite SCR-Katalysator ist beispielsweise ein sogenannter Unterbodenkatalysator, welcher beispielsweise im Bereich beziehungsweise unterhalb eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Unterboden des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise durch einen insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftfahrzeugs gebildet. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Um möglichst schnell, das heißt beispielsweise kurze Zeit nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine, einen hinreichenden Stickoxid-Umsatz und somit ein hinreichendes Entsticken des Abgases in der Abgasanlage zu erreichen, wird versucht, den ersten SCR-Katalysator möglichst motornah zu positionieren.
Im Rahmen der Erfindung ist unter einem SCR-Katalysator beziehungsweise unter dem jeweiligen SCR-Katalysator zu verstehen, dass der SCR-Katalysator wenigstens eine katalytische beziehungsweise katalytisch wirksame Beschichtung aufweist, welche für die selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch wirksam ist. Somit kann der jeweilige SCR-Katalysator die SCR katalytisch bewirken beziehungsweise unterstützen, sodass beispielsweise in dem jeweiligen SCR-Katalysator die selektive katalytische Reduktion ablaufen beziehungsweise stattfinden kann. Im Rahmen der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) werden im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide mit Ammoniak, der aus dem Reduktionsmittel stammt, das in das Abgas eingebracht wird beziehungsweise wurde, zu Stickstoff und Wasser umgewandelt. Mit anderen Worten reagieren die im Abgas etwaig enthaltenen Stickoxide im Rahmen der SCR mit dem Ammoniak aus dem Reduktionsmittel zu Stickstoff und Wasser, sodass die im Abgas etwaig enthaltenen Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden. Dies wird auch als Entsticken des Abgases bezeichnet. Der erste SCR- Katalysator kann beispielsweise ein Partikelfilter, insbesondere ein Dieselpartikelfilter (DPF), mit einer für die SCR katalytisch wirksamen Beschichtung sein beziehungsweise durch einen solchen Partikelfilter gebildet sein.
Die motornahe Anordnung des ersten SCR-Katalysators kann jedoch insofern nachteilhaft sein, als bei sehr hohen Temperaturen, insbesondere des Abgases beziehungsweise des ersten SCR-Katalysators, ein reduziertes Stickoxid-Umsatzverhalten des ersten SCR- Katalysators auftreten kann, insbesondere im Vergleich zu demgegenüber geringeren Temperaturen. Um diese Reduzierung des Stickoxid-Umsatzverhaltens teilweise zu kompensieren, kann beispielsweise ein Überschuss an Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht werden. Unter einem solchen Überschuss des Reduktionsmittels ist zu verstehen, dass eine höhere Menge an Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht wird, als dies zur Entstickung des Abgases erforderlich ist. Dadurch steigt jedoch zum einen der Verbrauch an Reduktionsmittel sehr stark an und zum anderen kann eine vollständige Stickoxid-Konvertierung nicht erreicht werden. Zudem verschlechtert sich die Selektivität der SCR bei höheren Temperaturen von beispielsweise mehr als 400 Grad Celsius, und es wird vermehrt Lachgas (N20) sowie NOx gebildet. Bei sehr hohen NOx- Rohemissionsmengen wird eine zunehmend hohe Reduktionsmittelmenge erforderlich.
Die Aufbereitung großer Mengen an Reduktionsmittel kann nur schwer an nur einer auch als Eindosierposition bezeichneten Einbringstelle gewährleistet werden. Unter der Aufbereitung des Reduktionsmittels ist eine Verdampfung beziehungsweise eine
Umwandlung des Reduktionsmittels in Ammoniak zu verstehen, wodurch der Ammoniak bereitgestellt wird. Als Konsequenz müsste deshalb in solchen Situationen die NOx- Rohemission abgesenkt werden. Dies bedeutet jedoch einen erhöhten Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine und erhöhte Partikelemissionen. Insofern besteht ein Zielkonflikt zwischen dem Wunsch, Stickoxid-Emissionen besonders gering zu halten und dem Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Partikelemissionen in einem besonders geringen Rahmen zu halten.
Eine weitere Herausforderung an den motornahen SCR-Katalysator stellt ein erwünschter Betrieb mit einer möglichst hohen Abgasrückführrate (AGR-Rate) dar, insbesondere bei einer Niederdruck-Abgasrückführung. Durch eine hohe Abgasrückführrate, insbesondere eine hohe Niederdruck-Abgasrückführrate, wird die Wahrscheinlichkeit beziehungsweise das Risiko erhöht, dass eine Schlupfmenge an Reduktionsmittel über eine
Abgasrückführstrecke in die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine, rückgeführt wird. Unter der Schlupfmenge des
Reduktionsmittels ist ein Ammoniak-Schlupf (NH3-Schlupf) zu verstehen. Mit anderen Worten bezeichnet die Schlupfmenge Reduktionsmittel, welches durch den jeweiligen SCR-Katalysator geströmt ist, ohne an der SCR teilzunehmen, das heißt ohne verbraucht zu werden. Eine solche Rückführung von unverbrauchtem Reduktionsmittel in die Verbrennungskraftmaschine erhöht das Korrosionsrisiko von betroffenen Bauteilen, und unverbrauchtes Reduktionsmittel wird zumindest teilweise in Stickoxid und/oder Lachgas umgewandelt. Zudem erhöht sich an der motornahen Position bei hohen
Abgasrückführraten die Raumgeschwindigkeit, und der Stickoxid-Umsatz wird schlechter.
Den zuvor genannten Problemen und Nachteilen kann durch Verwendung des zweiten SCR-Katalysators und der zweiten Einbringstelle beziehungsweise des zweiten
Dosierelements entgegengewirkt werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an beziehungsweise in dem Nennleistungspunkt der Verbrennungskraftmaschine eine Differenz der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur mindestens 50 Grad Celsius, vorzugsweise mindestens 100 Grad Celsius, beträgt. Hierdurch kann
beispielsweise dann, wenn mittels des ersten SCR-Katalysators keine oder nur eine geringfügige Stickoxid-Konvertierung bewirkt werden kann, der zweite SCR-Katalysator zumindest im Wesentlichen optimal betrieben werden beziehungsweise dann kann mittels des zweiten SCR-Katalysators eine zumindest nahezu optimale Stickoxid-Konvertierung beziehungsweise Stickoxid-Umsetzung gewährleistet werden, sodass insgesamt die Stickoxid-Emissionen besonders gering gehalten werden können. Bei der beschriebenen Differenz kann der zweite SCR-Katalysator bezüglich der Stickoxid-Konvertierung optimale Temperaturbedingungen aufweisen, während der motornahe SCR-Katalysator für eine Stickoxid-Konvertierung eigentlich zu heiß ist.
Hierbei ist der Vorteil des Einsatzes des zweiten Dosierelements, dass insbesondere dann, wenn der erste SCR-Katalysator eine Stickoxid-Konvertierung nicht oder nur sehr geringfügig bewirken kann, der zweite SCR-Katalysator über das zweite Dosierelement besonders vorteilhaft mit einer besonders vorteilhaften beziehungsweise hinreichenden Menge an Reduktionsmittel versorgt werden kann, insbesondere unter Umgehung des ersten SCR-Katalysators. Unter der Umgehung des ersten SCR-Katalysators ist insbesondere zu verstehen, dass das Reduktionsmittel, welches mittels des zweiten Dosierelements an der zweiten Einbringstelle in das Abgas eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, nicht den ersten SCR-Katalysator durchströmt, bevor es den zweiten SCR-Katalysator durchströmt. Durch die Verwendung der beiden SCR-Katalysatoren und der beiden Dosierelemente, insbesondere in Kombination mit einer entsprechend optimierten Betriebsstrategie, kann stets ein zumindest nahezu optimaler Stickoxid- Umsatz bei minimalem Reduktionsmittelverbrauch und reduzierten N20-Emissionen dargestellt werden. Mit anderen Worten ist es möglich, Lachgas-Emissionen besonders gering zu halten, das Abgas besonders vorteilhaft zu entsticken und dabei den Verbrauch des Reduktionsmittels besonders gering zu halten.
Eine Aufteilung der Gesamtmenge auf die Dosierelemente richtet sich beispielsweise stets nach jeweiligen vorherrschenden Bedingungen. Diese umfasst beispielsweise jeweilige Temperaturen der SCR-Katalysatoren, eine in einem zum Speichern des Reduktionsmittels ausgebildeten Tank aufgenommene und auch als Füllstand
bezeichnete Menge des Reduktionsmittels, die Raumgeschwindigkeit und/oder eine Kapazität bezüglich aufzubereitender Reduktionsmittelmengen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist während der Zeitspanne die zweite Temperatur geringer als der erste Schwellenwert. Durch diese Bedingung für das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas kann eine besonders vorteilhafte
Stickoxid-Konvertierung gewährleistet werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der erste Schwellenwert 450 Grad Celsius beträgt.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der zweite Schwellenwert 250 Grad Celsius beträgt. Diesen Ausgestaltungen liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass eine besonders vorteilhafte Stickoxid-Konversion in einem
Temperaturbereich von einschließlich 250 Grad Celsius bis einschließlich 450 Grad Celsius liegt. Eine weitere Erkenntnis ist, dass der Verbrauch des Reduktionsmittels bei hohen Abgasrückführraten am zweiten SCR-Katalysator aufgrund des geringeren Abgasmassenstroms kleiner ist, insbesondere bei gleicher Stickoxid-Konzentration.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die SCR-Katalysatoren auf unterschiedlichen
Katalysatortechnologien basieren beziehungsweise unterschiedliche
Katalysatortechnologien einsetzen. Dabei weist beispielsweise der erste SCR-Katalysator eine geringere Anspringtemperatur und insbesondere eine geringere Anspringtemperatur als der zweite SCR-Katalysator auf. Ferner weist beispielsweise der erste SCR- Katalysator eine größere Temperaturstabilität als der zweite SCR-Katalysator auf. Der erste SCR-Katalysator ist beispielsweise temperaturstabil bis 900 Grad Celsius. Der zweite SCR-Katalysator ist beispielsweise temperaturstabil bis 650 Grad Celsius. Ferner ist es denkbar, dass der zweite SCR-Katalysator seine maximale Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Konvertierung von Stickoxiden in einem Temperaturbereich von einschließlich 300 Grad Celsius bis einschließlich 600 Grad Celsius aufweist.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Einbringen des
Reduktionsmittels in das Abgas und insbesondere das Aufteilen der Gesamtmenge auf die Dosierelemente in Abhängigkeit von dem Abgas, insbesondere von dessen
Massenstrom, erfolgt. Als weitere Bedingung hat sich vorteilhaft gezeigt, wenn während der Zeitspanne der Massenstrom des Abgases einen vorgebbaren dritten Schwellenwert unterschreitet.
Um beispielsweise einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass während einer zweiten Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur den ersten Schwellenwert
überschreitet, die zweite Temperatur den zweiten Schwellenwert überschreitet und der Massenstrom des Abgases jedoch den dritten Schwellenwert überschreitet, die
Einbringung von Reduktionsmittel in das Abgas über beide Dosierelemente erfolgt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass, wenn der Massenstrom des Abgases den dritten Schwellenwert überschreitet, unabhängig von den Temperaturen der SCR-Katalysatoren über beide, auch als Dosiereinrichtung bezeichnete Dosierelemente das Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht wird, insbesondere dann, wenn die Temperaturen der SCR-Katalysatoren größer als ein fünfter Schwellenwert sind. Der fünfte Schwellenwert beträgt beispielsweise 200 Grad Celsius.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt während einer dritten Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur einen vorgebbaren, gegenüber dem ersten Schwellenwert geringeren vierten Schwellenwert überschreitet und den ersten Schwellenwert unterschreitet und die zweite Temperatur den zweiten Schwellenwert unterschreitet, die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas über beide Dosierelemente. Der vierte Schwellenwert beträgt beispielsweise 400 Grad Celsius.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn während der dritten Zeitspanne die Menge, die mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, größer als die Menge ist, die mittels des zweiten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird. Dies bedeutet, dass zwar an beiden Einbringstellen Reduktionsmitteln in das Abgas eingebracht wird, jedoch wird, insbesondere in einem Übergangsbereich, an der ersten Einbringstelle eine größere Menge an Reduktionsmittel eingebracht als an der zweiten Einbringstelle, insbesondere im Zuge des jeweiligen Einbringvorgangs.
Um dabei einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, liegt beispielsweise ein Verhältnis aus der Menge, die mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, zu der Menge, die mittels des zweiten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, in einem Bereich von einschließlich 70/30 beziehungsweise 7/3 bis einschließlich 80/20 beziehungsweise 8/2.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn während einer vierten Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur den ersten Schwellenwert, insbesondere den vierten Schwellenwert, unterschreitet und die zweite Temperatur den zweiten Schwellenwert überschreitet, die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas über beide Dosierelemente erfolgt, wobei während der vierten Zeitspanne die Menge, die mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, geringer als die Menge ist, die mittels des zweiten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird. Hierbei liegt beispielsweise ein Verhältnis aus der Menge, die mittels des zweiten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, zu der Menge, die mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird, insbesondere in einem Übergangsbereich, in einem Bereich von einschließlich 7/3 bis einschließlich 8/2.
Ferner sind Dosieranforderungen zum Bauteilschutz denkbar, wobei diese
Dosieranforderungen unabhängig von jeweiligen Betriebsmodi aktiviert werden können. Bei einer solchen Dosieranforderung wird beispielsweise Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht, um Bauteile der Abgasanlage, insbesondere die Einbringvorichtung selbst, mittels des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels zu kühlen.
Während der jeweiligen Zeitspannen wird die Abgasanlage in jeweiligen Betriebsmodi betrieben. Mit anderen Worten korrespondiert die jeweilige Zeitspanne mit einem jeweiligen Betriebsmodus der jeweiligen Abgasanlage. Da beispielsweise zumindest die beschriebenen vier Zeitspannen vorgesehen sind, kann die Abgasanlage in den entsprechenden vier Betriebsmodi betrieben werden.
Ein fünfter Betriebsmodus wird beispielsweise während einer fünften Zeitspanne eingestellt, während welcher die erste Temperatur den ersten Schwellenwert,
insbesondere den vierten Schwellenwert, unterschreitet und die zweite Temperatur den zweiten Schwellenwert unterschreitet. Während der fünften Zeitspanne beziehungsweise während des fünften Betriebsmodus oder in dem fünften Betriebsmodus erfolgt beispielsweise die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas bezüglich der Dosierelemente ausschließlich über das erste Dosierelement.
Da somit unterschiedliche Betriebsmodi vorgesehen sind, kann im Rahmen einer entsprechenden Betriebsstrategie zwischen den Betriebsmodi umgeschaltet und somit von einem der Betriebsmodi in einen jeweils anderen der Betriebsmodi übergegangen werden. Ein solcher Übergang von einem der Betriebsmodi zu einem anderen der Betriebsmodi erfolgt vorzugsweise über eine Rampe oder aber digital. Um beispielsweise eine übermäßige Temperatur des jeweiligen SC R- Katalysators zu vermeiden, kann wenigstens vor einem der SCR-Katalysatoren oder vor beiden SCR-Katalysatoren eine Wärmetauschereinrichtung vorgesehen sein. Alternativ können wenigstens einer der SCR-Katalysatoren oder beide SCR-Katalysatoren als Wärmetauschereinrichtung ausgeführt sein. Unter einem als Wärmetauschereinrichtung ausgeführten SCR- Katalysator soll im Rahmen der Erfindung eine Wärmetauschereinrichtung, die mit einer SCR-Beschichtung versehen ist, verstanden werden. Die Wärmetauschereinrichtung und somit der jeweilige SCR-Katalysator ist dabei insbesondere von einer Luftströmung durchströmbar und dadurch zu kühlen, um übermäßige Temperaturen zu vermeiden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Abgasanlage wenigstens einen Ammoniak-Schlupfkatalysator (ASC) aufweist, wobei der Ammoniak- Schlupfkatalysator auch als Ammoniak-Sperrkatalysator bezeichnet wird. Der Ammoniak- Schlupfkatalysator (ASC) ist in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases stromab des zweiten SCR-Katalysators und somit stromab des ersten SCR- Katalysators angeordnet und wie die SCR-Katalysatoren von dem Abgas durchströmbar. Mittels des Ammoniak-Schlupfkatalysators kann unverbrauchtes Reduktionsmittel, welches beispielsweise durch die SCR-Katalysatoren beziehungsweise durch wenigstens einen der SCR-Katalysatoren geströmt ist und nicht an der SCR teilgenommen hat, umzuwandeln, das heißt zu konvertieren, und zwar in Stickstoff und Wasser. Dadurch können übermäßige Emissionen von unverbrauchtem Reduktionsmittel vermieden werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn ein Abstand zwischen dem zweiten SCR-Katalysator, insbesondere zwischen einem Ausgang beziehungsweise einer Austrittsfläche des zweiten SCR-Katalysators, und dem Ammoniak-Schlupfkatalysator, insbesondere einem Eintritt beziehungsweise einer Eintrittsfläche des Ammoniak- Sch lupf katalysators, insbesondere bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases, größer als 30 Zentimeter, insbesondere größer als 50 Zentimeter, ist. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass der zweite SCR-Katalysator, insbesondere dessen für die SCR katalytisch wirksame Beschichtung, an der genannten Austrittsfläche
beziehungsweise an dem Austritt endet. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Ammoniak-Schlupfkatalysator, insbesondere eine für die Konvertierung von unverbrauchtem Reduktionsmittel katalytisch wirksame Beschichtung des Ammoniak- Schlupf katalysators, insbesondere bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases, an dem Eintritt beziehungsweise an der Eintrittsfläche beginnt.
Diesbezüglich liegt der Erfindung ferner die Erkenntnis zugrunde, dass eine gewünschte Umwandlung von unverbrauchtem und somit überschüssigem Reduktionsmittel beziehungsweise Ammoniak durch den ASC in Stickstoff und Wasser nur in einem sehr engen Temperaturbereich stattfindet, welcher beispielsweise sich von 150 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius und dabei optimaler von 200 Grad Celsius bis 250 Grad Celsius erstreckt. Bei demgegenüber höheren Temperaturen findet eine Oxidation in Stickoxid statt. Deshalb ist es sinnvoll, den ASC auf einem geringeren Temperaturniveau zu betreiben als den zweiten SCR-Katalysator, der final Reduktionsmittel- beziehungsweise Ammoniakschlupf verursacht. Als Differenz beziehungsweise Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten SCR-Katalysator und dem ASC ist dabei mindestens 50 Grad Celsius, insbesondere mindestens 100 Grad Celsius, vorteilhaft, insbesondere in dem zuvor genannten Nennleistungspunkt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Differenz zwischen der zweiten Temperatur des zweiten SCR- Katalysators und einer dritten Temperatur des Ammoniak-Schlupfkatalysators, insbesondere in dem Nennleistungspunkt, mindestens 50 Grad Celsius, vorzugsweise mindestens 100 Grad Celsius, beträgt. Insbesondere ist es denkbar, dass der Ammoniak- Schi upfkatalysator in einen Endschalldämpfer der Abgasanlage integriert ist, um dadurch den Ammoniak-Schlupfkatalysator besonders weit von der Verbrennungskraftmaschine entfernt anzuordnen.
Um den Ammoniak-Schlupfkatalysator auf einem gegenüber dem zweiten SCR- Katalysator beziehungsweise der zweiten Temperatur um mindestens 50 Grad, insbesondere um mindestens 100 Grad, geringeren Temperaturniveau betreiben zu können, ist es sinnvoll, eine möglichst ferne Positionierung des Ammoniak- Schlupfkatalysators anzustreben. Hierbei beträgt vorzugsweise der Abstand zwischen dem ASC und dem zweiten SCR-Katalysator mindestens 30 Zentimeter, vorzugsweise mindestens 50 Zentimeter. Durch diese Anordnung kann an den ASC ein gegenüber dem zweiten SCR-Katalysator geringeres Temperaturniveau dargestellt werden. Dadurch kann das Risiko einer unerwünschten Oxidation von Ammoniak zu Stickoxid an dem ASC besonders gering gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann über wenigstens eine, insbesondere schaltbare, Kühleinrichtung der ASC gekühlt werden. Die Kühleinrichtung des ASC und somit der Ammoniak-Schlupfkatalysator sind beispielsweise von einem Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar, wodurch beispielsweise das Temperaturniveau am ASC vorteilhaft eingestellt werden kann. Beispielsweise kann über eine, insbesondere schaltbare, Klappe beziehungsweise Jalousie eine Luftströmung gezielt an dem ASC vorbeigeleitet werden, sodass der ASC bedarfsgerecht mit der genannten Luftströmung beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird der ASC gekühlt, was insbesondere bei Temperaturen am ASC von mehr als 300 Grad Celsius vorteilhaft ist.
Insgesamt ist es beispielsweise vorgesehen, dass je nach vorherrschenden
Temperaturen der SCR-Katalysatoren entsprechend der vorliegenden Stickoxid- Rohemission die zum Entsticken des Abgases notwendige Gesamtmenge des
Reduktionsmittels insbesondere unter Berücksichtigung der Abgasrückführrate so auf die Dosierelemente und somit so auf die Einbringstellen und die SCR-Katalysatoren aufgeteilt wird, dass eine optimale Emissionsminderung bei minimalem Reduktionsmittelverbrauch stattfindet. Alternativ oder zusätzlich kann über schaltbare Kühlmaßnahmen die
Temperatur des zweiten SC R- Katalysators optimal eingestellt werden. Beispielsweise kann über eine schaltbare Klappe beziehungsweise Jalousie der zweite SCR-Katalysator bedarfsgerecht und gezielt mit einer Luftströmung beaufschlagt werden, um den zweiten SCR-Katalysator zu kühlen. Dies ist insbesondere bei Temperaturen am zweiten SCR- Katalysator von mehr als 400 Grad Celsius vorteilhaft.
Zur weiteren Veranschaulichung soll folgendes Beispiel genutzt werden: Beispielsweise ab einer mittleren Temperatur von mehr als 400 Grad Celsius, vorzugsweise von mehr als 450 Grad Celsius, an dem motornahen, ersten SCR-Katalysator kann auf den zweiten SCR-Katalysator, das heißt auf das diesem zugeordnete zweite Dosierelement umgeschaltet werden, insbesondere dann, wenn die mittlere Temperatur des zweiten SCR-Katalysators größer als 250 Grad Celsius ist. Unter diesem Umschalten ist der zur ersten Zeitspanne gehörende erste Betriebsmodus zu verstehen, in welchem die
Gesamtmenge ausschließlich mittels des zweiten Dosierelements, nicht jedoch mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht wird. Diese Umschaltung kann beispielsweise digital oder linear, beispielsweise mittels einer temperaturabhängigen Rampe, erfolgen. Bei hohen Abgasmassenströmen, wie sie beispielsweise bei mehr als 60 Prozent der Volllast der Verbrennungskraftmaschine auftreten, kann zusätzlich das Reduktionsmittel mittels des ersten Dosierelements in das Abgas eingebracht werden, vor allem, wenn die zum Entsticken des Abgases erforderliche Gesamtmenge des
Reduktionsmittels aufgrund hoher Stickoxid-Rohemissionen so groß ist, wenn diese in hinreichend kurzer Zeit nicht mehr nur über das zweite Dosierelement in das Abgas eingebracht werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer zum
Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Abgasanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Abgasanlage 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. In seinem vollständig hergestellten Zustand umfasst das Kraftfahrzeug die Abgasanlage 10 und eine auch als
Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Während eines befeuerten Betriebs der
Verbrennungskraftmaschine stellt diese Abgas bereit, welche - wie in der Fig. durch einen Pfeil 12 veranschaulicht ist - in die Abgasanlage 10 einströmen und die Abgasanlage 10 durchströmen kann. Die Abgasanlage 10 umfasst einen ersten SCR-Katalysator 14 zum Bewirken beziehungsweise Unterstützen der selektiven katalytischen Reduktion (SCR). Die Abgasanlage umfasst darüber hinaus einen zweiten SCR-Katalysator 16, welcher in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases stromab des ersten SCR-Katalysators 14 angeordnet ist. Auch mittels des zweiten SCR-Katalysators 16 kann die SCR katalytisch unterstützt beziehungsweise bewirkt werden. Zum
katalytischen Bewirken beziehungsweise Unterstützen der SCR weist der jeweilige SCR- Katalysator 14 beziehungsweise 16 wenigstens eine für die SCR katalytisch wirksame Beschichtung auf, sodass in dem jeweiligen SCR-Katalysator 14 beziehungsweise 16 die SCR stattfinden beziehungsweise ablaufen kann. Im Rahmen der SCR reagieren im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide (NOx) mit Ammoniak (NH3), welches aus einem Reduktionsmittel stammt, das in das Abgas eingebracht wird beziehungsweise wurde, zu Stickstoff und Wasser, sodass die im Abgas enthaltenen Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden. Dies wird auch als Entsticken des Abgases bezeichnet.
Die Abgasanlage 10 umfasst ein im Ganzen mit 18 bezeichnetes Dosiersystem, mittels welchem beispielsweise im Rahmen eines jeweiligen Einbringvorgangs eine zum
Entsticken des Abgases vorteilhafte beziehungsweise, insbesondere mindestens, erforderliche Menge des Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht werden kann beziehungsweise eingebracht wird. Hierzu umfasst das Dosiersystem 18 ein erstes Dosierelement 20, mittels welchem das Reduktionsmittel, insbesondere im Zuge des jeweiligen Einbringvorgangs, an wenigstens einer ersten Einbringstelle E1 in das Abgas einbringbar ist. Das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas wird auch als Dosieren oder Eindosieren bezeichnet. Das Dosiersystem 18 umfasst ferner ein zweites Dosierelement 22, welches beispielsweise stromab des ersten Dosierelements 20 angeordnet ist. Mittels des zweiten Dosierelements 22 ist das Reduktionsmittel an einer zweiten Einbringstelle E2 in das Abgas einbringbar, insbesondere einspritzbar. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die erste Einbringstelle E1 stromauf des SCR-Katalysators 14 angeordnet ist, wobei die zweite Einbringstelle E2 stromab des SCR-Katalysators 14 und stromauf des SCR-Katalysators 16 angeordnet ist.
Bei dem in der Fig. veranschaulichen Ausführungsbeispiel umfasst die Abgasanlage 10 darüber hinaus einen Partikelfilter 24, welcher insbesondere dann, wenn die
Verbrennungskraftmaschine als Dieselmotor ausgebildet ist, als Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet ist. Der Partikelfilter 24 ist stromauf des SCR-Katalysators 14 angeordnet. Insbesondere weist beispielsweise der Partikelfilter 24 eine für die SCR katalytisch wirksame Beschichtung auf, sodass beispielsweise der Partikelfilter 24 als SCR- Partikelfilter, insbesondere als SCR-Dieselpartikelfilter (SDPF), ausgebildet ist. Somit stellt beispielsweise auch der Partikelfilter 24 einen SCR-Katalysator beziehungsweise ein für die SCR katalytisch wirksames Katalysatorelement dar. Die Einbringstelle E1 ist dabei auch stromauf des Partikelfilters 24 angeordnet.
Die Abgasanlage 10 umfasst darüber hinaus ein Abgasnachbehandlungselement 26, welches stromauf der Einbringstelle E1 und somit stromauf des SCR-Katalysators 14 und stromauf des Partikelfilters 24 angeordnet ist. Das Abgasnachbehandlungselement 26 ist beispielsweise als Oxidationskatalysator ausgebildet beziehungsweise umfasst einen solchen Oxidationskatalysator, wobei der Oxidationskatalysator insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine als Dieselmotor ausgebildet ist, als Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist das Abgasnachbehandlungselement 26 beispielsweise als Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK) oder als Passiver Stickoxid-Adsorber (PNA) ausgebildet beziehungsweise umfasst einen solchen Stickoxid-Speicherkatalysator oder Passiven Stickoxid-Adsorber.
Insbesondere können mittels des Stickoxid-Speicherkatalysators oder mittels des
Passiven Stickoxid-Adsorbers Stickoxide aus dem Abgas aufgefangen und eingespeichert werden.
Die Abgasanlage 10 weist auch eine Abgasrückführeinrichtung 28 auf, mittels welcher eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) durchführbar ist. Mittels der
Abgasrückführeinrichtung 28 kann zumindest ein Teil des die Abgasanlage 10
beziehungsweise ein Abgasrohr 30 der Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases aus der Abgasanlage 10 beziehungsweise aus dem Abgasrohr 30 abgezweigt und zu der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt werden. Mittels der Abgasrückführeinrichtung 28 kann zumindest der Teil des Abgases an einer Abzweigstelle A aus dem Abgasrohr 30 abgezweigt werden, wobei die Abzweigstelle A stromab des SC R- Katalysators 14 und stromauf des SCR-Katalysators 16 angeordnet und dabei näher an dem SC R- Katalysator 14 als an dem SCR-Katalysator 16 angeordnet ist. Die Abgasrückführeinrichtung 28 umfasst dabei ein beispielsweise als Klappe ausgebildetes Ventilelement 32, mittels welchem eine Menge des rückzuführenden Abgases und somit eine sogenannte
Abgasrückführrate (AGR-Rate) eingestellt werden kann.
Außerdem umfasst die Abgasanlage 10 einen Ammoniak-Schlupfkatalysator 34, welcher auch als ASC oder Ammoniak-Sperrkatalysator bezeichnet wird. Der ASC ist stromab des zweiten SCR-Katalysators 16 angeordnet. In der Fig. veranschaulicht ein Pfeil 36 einen sogenannten Ammoniak- oder Reduktionsmittelschlupf, der auch als Schlupfmenge bezeichnet wird. Der Reduktionsmittel- beziehungsweise Ammoniakschlupf wird durch unverbrauchtes Reduktionsmittel beziehungsweise durch unverbrauchten, aus dem Reduktionsmittel, welches in das Abgas eingebracht wird beziehungsweise wurde, resultierenden Ammoniak gebildet, das beziehungsweise der zwar durch wenigstens einen der SCR-Katalysatoren 14 und 16 geströmt ist, jedoch nicht an der SCR
teilgenommen hat und somit nicht verbraucht wurde. Mit anderen Worten umfasst der Reduktionsmittel- beziehungsweise Ammoniakschlupf, welcher einfach auch als Schlupf bezeichnet wird, unverbrauchtes Reduktionsmittel beziehungsweise unverbrauchten Ammoniak, das beziehungsweise der zwar durch wenigstens einen der SCR- Katalysatoren 14 und 16 geströmt ist, jedoch nicht an der SCR teilgenommen hat. Um dabei übermäßige Emissionen an unverbrauchtem Reduktionsmittel beziehungsweise Ammoniak zu vermeiden, wird der Reduktionsmittel- beziehungsweise Ammoniakschlupf, das heißt das den Schlupf bildende Reduktionsmittel beziehungsweise der den Schlupf bildende Ammoniak, in dem ASC beziehungsweise mittels des ASC in Stickstoff und Wasser umgewandelt. Im Folgenden wird anhand der einzigen Fig. ein Verfahren beschrieben, mittels welchem die Abgasanlage 10 betrieben wird und ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann.
Bei dem Verfahren wird beispielsweise die in das die Abgasanlage 10 durchströmende Abgas, insbesondere im Zuge eines jeweiligen Einbringvorgangs, mittels des
Dosiersystems 18 einzubringende und für die Entstickung des Abgases notwendige beziehungsweise vorteilhafte Gesamtmenge des Reduktionsmittels auf die
Dosierelemente 20 und 22 und somit auf die Einbringstellen E1 und E2 aufgeteilt, sodass jeweilige, mittels der Dosierelemente 20 und 22 in das Abgas einzubringende Mengen des Reduktionsmittels, insbesondere mittels einer in der Fig. nicht dargestellten elektronischen Recheneinrichtung, eingestellt beziehungsweise variiert werden, wobei die Mengen in Summe die Gesamtmenge ergeben und beispielsweise im Rahmen des jeweiligen Einbringvorgangs mittels der Dosierelemente 20 und 22 in das Abgas einzubringen sind beziehungsweise eingebracht werden.
Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass die jeweilige, mittels des jeweiligen
Dosierelements 20 beziehungsweise 22, insbesondere im Zuge des jeweiligen
Einbringvorgangs, in das Abgas einzubringende Menge des Reduktionsmittels in
Abhängigkeit von wenigstens einer ersten Temperatur des ersten SCR-Katalysators 14 eingestellt wird. Die erste Temperatur wird beispielsweise mittels wenigstens eines in der Fig. nicht dargestellten ersten Temperatursensors erfasst und/oder mittels eines
Rechenmodells berechnet.
Ferner ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass, während einer Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur einen vorgebbaren ersten Schwellenwert überschreitet und wenigstens eine zweite Temperatur des zweiten SCR-Katalysators 16 einen vorgebbaren, gegenüber dem ersten Schwellenwert geringeren zweiten Schwellenwert überschreitet und beispielsweise den ersten Schwellenwert unterschreitet, die Einbringung des
Reduktionsmittels beziehungsweise der Gesamtmenge des Reduktionsmittels in das Abgas bezüglich der Dosierelemente 20 und 22 ausschließlich über das zweite
Dosierelement 22 erfolgt, sodass während der Zeitspanne ein mittels des ersten
Dosierelements 20 bewirktes Einbringen des Reduktionsmittels beziehungsweise der Gesamtmenge oder eines Teils der Gesamtmenge in das Abgas unterbleibt. Die zweite Temperatur wird beispielsweise mittels wenigstens eines zweiten Temperatursensors erfasst und/oder mittels eines Rechenmodells berechnet.
Mit anderen Worten, wenn die erste Temperatur den vorgebbaren beziehungsweise vorbestimmten ersten Schwellenwert übersteigt und die zweite Temperatur größer als der vorgebbare beziehungsweise vorbestimmte zweite Schwellenwert ist und beispielsweise geringer als der erste Schwellenwert ist, erfolgt das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas ausschließlich über das zweite Dosierelement 22. Hierdurch kann
beispielsweise eine nicht stattfindende oder nur unzureichende, mittels des ersten SCR- Katalysators 14 bewirkbare und beispielsweise aus dem Überschreiten des ersten Schwellenwerts durch die erste Temperatur resultierende Stickoxid-Konvertierung mittels des zweiten SCR-Katalysators 16 kompensiert werden, sodass das Abgas besonders vorteilhaft entstickt werden kann. Gleichzeitig kann der Reduktionsmittelverbrauch in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Der erste SCR-Katalysator 14 ist beispielsweise ein motornaher SCR-Katalysator, welcher wesentlich näher an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist als der zweite SCR-Katalysator 16. Dies ist von Vorteil, da dann der erste SCR-Katalysator 14 besonders schnell auf eine für die Konvertierung der Stickoxide vorteilhafte Temperatur gebracht werden kann. Jedoch kann es zu übermäßig hohen Temperaturen des SCR- Katalysators 14 kommen, sodass dieser bei solch hohen Temperaturen eine nur unzureichende Konvertierung von Stickoxiden bewirken kann. Da dann jedoch eine solche Aufteilung der Gesamtmenge auf die Dosierelemente 20 und 22 erfolgt, dass die Gesamtmenge bei dem jeweiligen Einbringvorgang ausschließlich mittels des
Dosierelements 22, nicht jedoch mittels des Dosierelements 20 in das Abgas eingebracht wird, kann eine hinreichende Stickoxid-Konvertierung mittels des SCR-Katalysators 16 gewährleistet werden, sodass übermäßige Stickoxid-Emissionen vermieden werden können.
Um übermäßigen Reduktionsmittel- beziehungsweise Ammoniakschlupf zu vermeiden, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein Abstand B zwischen dem SCR-Katalysator 16, insbesondere zwischen dessen Austritt, größer als 30 Zentimeter, insbesondere größer als 50 Zentimeter, ist. Somit beträgt beispielsweise am beziehungsweise im
Nennleistungspunkt der Verbrennungskraftmaschine eine Differenz zwischen der zweiten Temperatur und einer dritten Temperatur des ASC mindestens 50 Grad, insbesondere mindestens 100 Grad, wodurch übermäßiger Ammoniakschlupf besonders vorteilhaft vermieden werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Abgasanlage
12 Pfeil
14 erster SC R- Katalysator
16 zweiter SCR-Katalysator
18 Dosiersystem
20 erstes Dosierelement
22 zweites Dosierelement
24 Partikelfilter
26 Abgasnachbehandlungselement
28 Abgasrückführeinrichtung
30 Abgasrohr
32 Ventilelement
34 Ammoniak-Schlupfkatalysator
36 Pfeil
A Abzweigstelle
B Abstand
E1 erste Einbringstelle
zweite Einbringstelle

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine
durchströmbaren Abgasanlage (10), mit einem ersten motornahen SCR-Katalysator (14), mit einem stromab des ersten SCR-Katalysators (14) angeordneten zweiten SCR-Katalysator (16), mit einem ersten Dosierelement (20), mittels welchem ein Reduktionsmittel an wenigstens einer stromauf des ersten SCR-Katalysators (14) angeordneten ersten Einbringstelle (E1 ) in das Abgas einbringbar ist, und mit einem zweiten Dosierelement (22), mittels welchem das Reduktionsmittel an wenigstens einer stromab des ersten SCR-Katalysators (14) und stromauf des zweiten SCR- Katalysators (16) angeordneten zweiten Einbringstelle (E2) in das Abgas einbringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine jeweilige, mittels des jeweiligen Dosierelements (20, 22) in das Abgas einzubringende Menge des Reduktionsmittels in Abhängigkeit von wenigstens einer ersten Temperatur des ersten SCR-Katalysators (14) eingestellt wird, wobei während einer Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur einen
vorgebbaren ersten Schwellenwert überschreitet und wenigstens eine zweite Temperatur des zweiten SCR-Katalysators (16) einen vorgebbaren, gegenüber dem ersten Schwellenwert geringeren zweiten Schwellenwert überschreitet, die
Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas bezüglich der Dosierelemente (20, 22) ausschließlich über das zweite Dosierelement (22) erfolgt, sodass während der Zeitspanne ein mittels des ersten Dosierelements (20) bewirktes Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbleibt, wobei
ab einer mittleren ersten Temperatur von mehr als 400 Grad Celsius an dem motornahen, ersten SCR-Katalysator auf den zweiten SCR-Katalysator, das heißt auf das diesem zugeordnete zweite Dosierelement umgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der Zeitspanne die zweite Temperatur geringer als der erste
Schwellenwert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Schwellenwert 450 Grad Celsius beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Schwellenwert 250 Grad Celsius beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der Zeitspanne ein Massenstrom des Abgases einen vorgebbaren dritten Schwellenwert unterschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
während einer zweiten Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur den ersten Schwellenwert überschreitet, die zweite Temperatur den zweiten
Schwellenwert überschreitet und der Massenstrom des Abgases den dritten Schwellenwert überschreitet, die Einbringung von Reduktionsmittel in das Abgas über beide Dosierelemente (20, 22) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während einer dritten Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur einen vorgebbaren, gegenüber dem ersten Schwellenwert geringeren vierten
Schwellenwert überschreitet und den ersten Schwellenwert unterschreitet und die zweite Temperatur den zweiten Schwellenwert unterschreitet, die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas über beide Dosierelemente (20, 22) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
während der dritten Zeitspanne die Menge, die mittels des ersten Dosierelements (20) in das Abgas eingebracht wird, größer als die Menge ist, die mittels des zweiten Dosierelements (22) in das Abgas eingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Verhältnis aus der Menge, die mittels des ersten Dosierelements (20) in das Abgas eingebracht wird, zu der Menge, die mittels des zweiten Dosierelements (22) in das Abgas eingebracht wird, in einem Bereich von einschließlich 7/3 bis einschließlich 8/2 liegt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während einer vierten Zeitspanne, während welcher die erste Temperatur den ersten Schwellenwert, insbesondere den vierten Schwellenwert, unterschreitet und die zweite Temperatur den zweiten Schwellenwert überschreitet, die Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas über beide Dosierelemente (20, 22) erfolgt, wobei während der vierten Zeitspanne die Menge, die mittels des ersten
Dosierelements (20) in das Abgas eingebracht wird, geringer als die Menge ist, die mittels des zweiten Dosierelements (22) in das Abgas eingebracht wird.
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