DE102008025215A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators (34) zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine, die mindestens aufweist einen Brennraum (26) und einen Abgastrakt (14), in dem der Katalysator (34) angeordnet ist, und ein Harnstoffzuführsystem (55) zum Zuführen von Harnstoff in den Abgastrakt (14). Bei einer Anforderung einer Erhöhung (LOAD_DIF) der Last der Brennkraftmaschine wird abhängig von dem Maß der angeforderten Erhöhung (LOAD_DIF) der Last und einer aktuellen Temperatur (T_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) eine Temperatur (T_KAT_PRED) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last bestimmt, eine aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) bestimmt, eine maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34) abhängig von der Temperatur (T_KAT_PRED) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last bestimmt und, falls die aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) größer ist als die nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34), eine Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch chemische Umsetzung des Ammoniaks durchgeführt wird, mindestens bis die nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator erreicht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine.
  • Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen in Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln.
  • Hierzu kommen neben Partikelfiltern Abgaskatalysatoren insbesondere Dreiwege-Katalysatoren, und Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion zum Einsatz, die einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Schadstoffkomponenten, wie etwa Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide, aufweisen sollen.
  • Zur Reduzierung eines Stickoxidanteils im Abgas einer Brennkraftmaschine kann insbesondere eine Abgasnachbehandlung mit einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion und einer wässrigen Harnstofflösung durchgeführt werden.
  • Der Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion ist vorzugsweise aus Vanadium-, Titan- und Wolframverbindungen oder aus Zeolithen aufgebaut.
  • Die wässrige Harnstofflösung kann auch als Harnstoff bezeichnet werden. Zur Abgasnachbehandlung wird die wässrige Harnstofflösung mit einer Flüssigkeitspumpe oder einem anderen Förderaggregat zu einem Harnstoffeinspritzventil gepumpt, das die Harnstofflösung stromaufwärts des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion in einen Abgasstrom in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine zumisst. Die Harnstofflösung wird in dem heißen Abgasstrom durch eine Hydrolysereaktion zu Ammoniak und Kohlendioxid umgesetzt. In dem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion kann der Ammoniak bei entsprechender Temperatur dann mit dem Stickoxidgemisch des Abgases zu Stickstoff und Wasser reagieren. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der motorischen Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment der Brennkraftmaschine abhängig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, durch das bzw. die ein Betrieb mit sehr geringen Schadstoffemissionen ermöglicht wird.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine, die mindestens einen Zylinder mit einem Brennraum und einen Abgastrakt aufweist, in dem der Katalysator angeordnet ist, wobei der Abgastrakt mit dem Brennraum koppelbar ist, und ein Harnstoffzuführsystem zum Zuführen von Harnstoff in den Abgastrakt vorgesehen ist. Der Katalysator ist ausgebildet zum Aufnehmen und Abgeben von aus dem Harnstoff gebildeten Ammoniak. Bei einer Anforderung einer Erhöhung der Last der Brennkraftmaschine wird abhängig von dem Maß der angeforderten Erhöhung der Last und einer aktuellen Temperatur in dem Katalysator eine Temperatur in dem Katalysator nach der Erhöhung der Last bestimmt. Weiter wird eine aktuelle Ammoniak-Beladung in dem Katalysator bestimmt und eine maximal mögliche Ammoniak-Beladung in dem Katalysator abhängig von der Temperatur in dem Katalysator nach der Erhöhung der Last bestimmt. Falls die aktuelle Ammoniak-Beladung in dem Katalysator größer ist als die nach der Erhöhung der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung in dem Katalysator, wird eine Reduzierung der Ammoniak-Beladung in dem Katalysator durch chemische Umsetzung des Ammoniaks durchgeführt, bis die nach der Erhöhung der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung in dem Katalysator erreicht ist.
  • Dies hat den Vorteil, dass bei einer Erhöhung der Last der Brennkraftmaschine und einem damit verbundenen Temperaturanstieg im Katalysator durch einen chemischen Abbau der Ammoniakbeladung in dem Katalysator eine Emission von Ammoniak aus dem Katalysator nach der Erhöhung der Last der Brennkraftmaschine vermieden werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Ammoniak-Beladung in dem Katalysator durch ein Unterbinden der Zufuhr des Harnstoffs in den Abgastrakt. Damit kann eine Aufnahme von Ammoniak in dem Katalysator vermieden werden und in dem Katalysator kann ein Abbau des gespeicherten Ammoniaks durch eine Reduktion von in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden mittels des Ammoniaks erfolgen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Ammoniak-Beladung in dem Katalysator durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine mit ihren für den Magerbetrieb ermittelten Verbrennungsparametern betrieben, wodurch sich eine betriebsübliche Stickoxidemission einstellt. Damit wird eine besonders große Menge an Stickoxiden zur chemischen Umsetzung bereitgestellt, die damit zum Abbau des Ammoniaks in dem Katalysator beitragen kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Ammoniak-Beladung in dem Katalysator durch eine gezielte Veränderung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine derart, dass bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine die Stickoxidmenge in dem Abgas stromabwärts des Brennraums zunimmt. Damit ist eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur und damit eine Erhöhung der zur Stickoxid-Bildung beitragenden Anteile des dem Brennraum zugeführten Gasstroms möglich. Folglich ist ein beschleunigter Abbau des Ammoniaks in dem Katalysator durch eine größere umsetzbare Menge an Stickoxid möglich.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Ammoniak-Beladung in dem Katalysator durch eine Reduzierung eines aus dem Abgastrakt in den Brennraum zurückgeführten Massenstroms des Abgases. Dies stellt insbesondere eine bevorzugte Ausführungsform einer gezielten Veränderung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine zur Erhöhung der Stickoxidmenge in dem Abgas stromabwärts des Brennraums dar. Damit ist eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur und damit eine Erhöhung der zur Stickoxid-Bildung beitragenden Anteile des dem Brennraum zugeführten Gasstroms in besonders einfacher Weise möglich.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die aktuelle Ammoniak-Beladung in dem Katalysator bestimmt abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines Massenstroms des dem Abgastrakt zugeführten Harnstoffs und einem zeitlichen Verlauf eines Massenstroms des Abgases. Damit kann zur Bestimmung der aktuellen Ammoniak-Beladung in dem Katalysator ein einfaches Massenstrom-Bilanzierungsmodell eingesetzt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine einen in dem Abgastrakt stromabwärts des Katalysators angeordneten Stickoxidsensor auf, und die aktuelle Ammoniak-Beladung in dem Katalysator wird abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines Messsignals des Stickoxidsensors bestimmt. Da ein Stickoxidsensor eine Querempfindlichkeit bezüglich Ammoniak aufweisen kann, kann mit diesem so eine Ammoniakemission aus dem Katalysator bestimmt werden. Damit kann eine mögliche Emission von Ammoniak aus dem Katalysator detektiert werden. Insbesondere kann durch die Bestimmung einer Emission von Ammoniak aus dem Katalysator auch das Massenstrom-Bilanzierungsmodell und die aktuelle Ammoniakbeladung gemäß dem Bilanzierungsmodell abgeglichen werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine ein Otto-Motor. Bei diesen Motoren ist die Dynamik und Spreizung einer Änderung der Abgastemperatur besonders groß und es erfolgt eine Umschaltung in einen stöchiometrischen Betrieb.
  • Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
  • 2 eine weitere Darstellung der Brennkraftmaschine mit einem Harnstoffzuführsystem, und
  • 3A und 3B ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 1 ist eine Brennkraftmaschine gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 10, einem Motorblock 12, einem Zylinderkopf 13 und einem Abgastrakt 14. Der Ansaugtrakt 10 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 15, einen Sammler 16, und ein Saugrohr 17. Das Saugrohr 17 ist hin zu einem Zylinder Z1 beim Einlasskanal in einen Brennraum 26 des Motorblocks 12 geführt. Der Motorblock 12 umfasst eine Kurbelwelle 18, welche über eine Pleuelstange 20 mit einem Kolben 21 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
  • Der Zylinderkopf 13 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 22 und einem Gasauslassventil 24. Der Zylinderkopf 13 umfasst ferner ein Einspritzventil 28 und eine Zünd kerze 30. Alternativ kann das Einspritzventil 28 auch in dem Saugrohr 17 angeordnet sein.
  • In dem Abgastrakt 14 ist ein Oxidationskatalysator 32 angeordnet. Ferner ist in dem Abgastrakt ein Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion angeordnet. Der Oxidationskatalysator 32 kann das NO zu NO2 oxidieren und damit ein Verhältnis von NO zu NO2 herstellen, das besonders günstig für den Betrieb des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion ist.
  • Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Steuervorrichtung 35 auf, mit Sensoren, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgrößen ermitteln können. Die Steuervorrichtung 35 ermittelt in Abhängigkeit von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden können. Die Steuervorrichtung 35 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden. Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 15, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 22, 24, das Einspritzventil 28 oder die Zündkerze 30.
  • Die Sensoren umfassen einen Pedalstellungsgeber 36, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 38 erfasst. Weiter weist die Brennkraftmaschine einen Luftmassensensor 40 auf, der stromaufwärts der Drosselklappe 15 angeordnet ist und dort einen Luftmassenstrom erfasst. Ein Temperatursensor 42 stromaufwärts der Drosselklappe 15 erfasst eine Ansauglufttemperatur. Ein Saugrohrdrucksensor 44 stromabwärts der Drosselklappe 15 ist in dem Sammler 16 angeordnet und erfasst einen Saugrohrdruck in dem Sammler 16. Des Weiteren umfasst die Brennkraftmaschine einen Kurbelwellenwinkelsensor 46, der ei nen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem eine Drehzahl der Brennkraftmaschine zugeordnet werden kann.
  • Stromaufwärts des Oxidationskatalysators 32 ist eine Abgassonde 52 angeordnet, die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1.
  • Ferner ist ein Stickoxidsensor 54 vorgesehen, der stromabwärts des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion angeordnet ist und der einerseits einen Stickoxidgehalt des Abgases erfasst und andererseits eine Querempfindlichkeit gegenüber Ammoniak aufweist.
  • Ferner ist dem Abgastrakt 14 vorzugsweise ein Harnstoffzuführsystem 55 zugeordnet (2). Das Harnstoffzuführsystem umfasst einen Harnstofftank 56 zum Aufnehmen des Harnstoffs, eine Harnstoffpumpe 60 und ein Harnstoffeinspritzventil 64. Mittels der Harnstoffpumpe 60 kann der Harnstoff aus dem Harnstofftank 56 über eine Harnstoffleitung 58 zu dem Harnstoffeinspritzventil 64 geleitet werden. Durch entsprechendes Ansteuern des Harnstoffeinspritzventils 64 kann dann der Harnstoff dem Abgastrakt 14 zugemessen werden. Das Pumpen des Harnstoffs aus dem Harnstofftank 56 hin zu dem Harnstoffeinspritzventil 64 trägt zu einem vorteilhaften Zumessen des Harnstoffs bei.
  • Zum Zumessen von Harnstoff ragt das Harnstoffeinspritzventil 64 in den Abgastrakt 14 stromabwärts des Oxidationskatalysators 32 und stromaufwärts des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion. Stromabwärts des Harnstoffeinspritzventils 64 und stromaufwärts des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion ist vorzugsweise eine Mischvor richtung zum Mischen des zugemessenen Harnstoffs mit dem Abgas angeordnet.
  • Zusätzlich zu dem Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion kann stromabwärts des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion ein Oxidationskatalysator 65 vorgesehen sein, mittels dem Ammoniak, das aus dem Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion austreten konnte, vor dem Austritt aus dem Abgastrakt 14 oxidiert werden kann.
  • Stromabwärts des Brennraums 26 zweigt eine Abgasrückführleitung 66 von dem Abgastrakt 14 ab, die stromaufwärts des Brennraums 26 in den Ansaugtrakt 10 mündet. In der Abgasrückführleitung 66 ist ein Abgasrückführventil 68 angeordnet, mittels dem die zurückgeleitete Abgasmenge gesteuert werden kann. Mittels der Abgasrückführleitung 66 kann Abgas in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden, um so den Sauerstoffgehalt in dem angesaugten, für den Brennraum 26 bestimmten Gasgemisch zu senken, und so die Emission von Stickoxiden zu senken.
  • Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen ebenfalls entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind.
  • Zum Betreiben des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine kann in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 35 ein Programm gespeichert sein und während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden. Mittels des Programms kann bei einer Erhöhung der Last der Brennkraftmaschine ein chemischer Abbau der Ammoniak-Beladung in dem Katalysator 34 durchgeführt werden, um so eine Emission von Ammoniak aus dem Katalysator 34 zu vermeiden.
  • Das Programm ist in 3 dargestellt.
  • Das Programm wird in einem Schritt S10 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Der Start erfolgt bevorzugt dann, wenn eine aktuelle Information über den Zustand des Katalysators 34 ermittelt werden soll. Dies kann beispielsweise während eines Motorlaufs erfolgen.
  • In einem Schritt S12 erfolgt eine permanente Überwachung und Regelung CTL_ENG des Betriebs der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Last der Brennkraftmaschine. Dazu wird geprüft, ob eine Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brennkraftmaschine vorliegt.
  • Ist die Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brennkraftmaschine größer 0, so wird in einem weiteren Schritt S14 geprüft, ob eine vorhergesagte Temperatur T_KAT_PRED in dem Katalysator 34 nach der Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brennkraftmaschine minus der aktuellen Temperatur T_KAT_PRES in dem Katalysator 34 größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert T_DIF_THD für die Temperaturänderung in dem Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem Schritt S12 zurückgegangen.
  • Ist dies der Fall, so wird in einem weiteren Schritt S16 geprüft, ob eine aktuelle Ammoniak-Beladung NH3_KAT_PRES in dem Katalysator 34 für die zu erwartende Temperaturerhöhung in dem Katalysator 34 größer ist als eine maximal mögliche Ammoniak-Beladung NH3_KAT_MAX in dem Katalysator 34. Die maximal mögliche Ammoniak-Beladung NH3_KAT_MAX in dem Katalysator 34 ist dabei abhängig von der Temperatur T_KAT_PRED in dem Katalysator 34 nach der Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brenn kraftmaschine. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem Schritt S12 zurückgegangen.
  • Ist die aktuelle Ammoniak-Beladung NH3_KAT_PRES in dem Katalysator 34 größer als die maximal mögliche Ammoniak-Beladung NH3_KAT_MAX in dem Katalysator 34 bei der Temperatur T_KAT_PRED in dem Katalysator 34 nach der Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brennkraftmaschine, so werden in einem folgenden Schritt S18 Maßnahmen ergriffen, um die Ammoniak-Beladung NH3_KAT des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion zu reduzieren.
  • Dazu wird in einer ersten Maßnahme eine Zufuhr des Harnstoffs in den Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine unterbunden, der Harnstoffmassenstrom MF_UREA also gleich Null gesetzt. Damit wird ein Eindüsen der Harnstoff-Wasserlösung über das Harnstoffeinspritzventil 64 in den Abgastrakt 14 unterbunden.
  • Zum zweiten wird die Brennkraftmaschine in einem mageren Betrieb AFL mit unveränderten Verbrennungsparametern weiter betrieben. Dabei erfolgt durch das Zuströmen des im Abgas enthaltenen Stickoxids eine chemische Umsetzung des im Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion gespeicherten Ammoniaks in Stickstoff und Wasser.
  • Mit Hilfe dieser Maßnahmen kann die Stickoxidkonvertierung in dem Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion die Ammoniak-Beladung NH3_KAT in dem Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion reduzieren.
  • In einem weiteren Schritt S22 wird nun geprüft, ob eine Geschwindigkeit der Abnahme der Ammoniak-Beladung NH3_KAT in dem Katalysator 34 ausreichend hoch ist, also eine vorgegebene Schwelle TRD überschreitet.
  • Ist dies nicht der Fall, so erfolgt in einem weiteren Schritt S24 ein Verändern der Betriebsparameter mit dem Ziel eine Erhöhung der Stickoxidemission der Brennkraftmaschine zu erreichen, um die Geschwindigkeit der Abnahme der Ammoniak-Beladung NH3_KAT in dem Katalysator 34 zu erhöhen. Dazu wird vorzugsweise das Abgasrückführventil 68 in der Abgasrückführleitung 66 so weit geschlossen, bis eine Abgasrückführrate EGR geeignet verringert ist. Der Sauerstoffanteil in dem der Brennkammer 26 zuströmenden Gasgemisch und damit die Verbrennungstemperatur in dem Brennraum 26 wird so erhöht. Damit kann durch eine chemische Umsetzung ein Abbau des Ammoniaks in dem Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion besonders rasch erfolgen.
  • In einem weiteren Schritt S26 wird nun wiederum geprüft, ob die aktuelle Ammoniak-Beladung NH3_KAT_PRES kleiner oder gleich der maximal möglichen Ammoniak-Beladung NH3_KAT_MAX in dem Katalysator 34 bei der Temperatur T_KAT_PRED in dem Katalysator 34 nach der Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brennkraftmaschine ist, ob die Ammoniak-Beladung NH3_KAT in dem Katalysator 34 für die erwartete Temperatur T_KAT_PRED nach Erhöhung LOAD_DIF der Last der Brennkraftmaschine also ausreichend gering ist. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem Schritt S18 zurückgegangen und die Ammoniak-Beladung des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion durch die oben beschriebenen Maßnahmen weiter reduziert.
  • Ist die Bedingung des Schritts S26 erfüllt, so werden in einem weiteren Schritt S28 die Maßnahmen zur Reduzierung der Ammoniak-Beladung des Katalysators 34 zur selektiven katalytischen Reduktion deaktiviert. Dazu wird das Einbringen der Harnstoff-Wasserlösung über das Harnstoffeinspritzventil 64 wieder bedarfsgerecht aktiviert, der Harnstoffmassenstrom MF_UREA kann also wieder größer Null sein. Des Weiteren wird von dem mageren Betrieb AFL der Brennkraftmaschine auf einen stöchiometrischen Betrieb AFS oder einem fetten Betrieb AFR der Brennkraftmaschine übergegangen.
  • In einem weiteren Schritt S30 wird anschließend wieder die reguläre Regelung CTL_NH3_KAT der Ammoniak-Beladung im Katalysator 34 zur selektiven katalytischen Reduktion aktiviert.
  • In einem weiteren Schritt S32 endet das Verfahren.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Katalysators (34) zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine, die mindestens aufweist – einen Zylinder (Z1–Z4) mit einem Brennraum (26) und einen Abgastrakt (14), in dem der Katalysator (34) angeordnet ist, wobei der Abgastrakt (14) hydraulisch mit dem Brennraum (26) koppelbar ist, und – ein Harnstoffzuführsystem (55) zum Zuführen von Harnstoff in den Abgastrakt (14), wobei der Katalysator (34) ausgebildet ist zum Aufnehmen und Abgeben von aus dem Harnstoff gebildeten Ammoniak, wobei bei einer Anforderung einer Erhöhung (LOAD_DIF) der Last der Brennkraftmaschine – abhängig von dem Maß der angeforderten Erhöhung (LOAD_DIF) der Last und einer aktuellen Temperatur (T_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) eine Temperatur (T_KAT_PRED) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last bestimmt wird, – eine aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) bestimmt wird, – eine maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34) abhängig von der Temperatur (T_KAT_PRED) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last bestimmt wird, und, – falls die aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) größer ist als die nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34), eine Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch chemische Umsetzung des Ammoniaks durchgeführt wird, mindestens bis die nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34) erreicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch ein Unterbinden der Zufuhr des Harnstoffs in den Abgastrakt (14) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch eine gezielte Veränderung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine derart erfolgt, dass bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine die NOx-Menge in dem Abgas stromabwärts des Brennraums (26) zunimmt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch eine Reduzierung eines aus dem Abgastrakt (14) in den Brennraum (26) zurückgeführten Massenstroms des Abgases erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) bestimmt wird abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines Massenstroms des dem Abgastrakt (14) zugeführten Harnstoffs und einem zeitlichen Verlauf eines Massenstroms des Abgases.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine aufweist einen in dem Abgastrakt (14) stromabwärts des Katalysators (34) angeordneten NOx-Sensor (54), und die aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) bestimmt wird abhängig von einem zeitlichen Verlauf eines Messsignals des NOx-Sensors (54).
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine ein Otto-Motor ist.
  9. Vorrichtung zum Betreiben eines Katalysators (34) zur selektiven katalytischen Reduktion für eine Brennkraftmaschine, die mindestens aufweist einen Zylinder (Z1–Z4) mit einem Brennraum (26) und einen Abgastrakt (14), in dem der Katalysator (34) angeordnet ist, wobei der Abgastrakt (14) hydraulisch mit dem Brennraum (26) koppelbar ist, und ein Harnstoffzuführsystem (55) zum Zuführen von Harnstoff in den Abgastrakt (14), wobei der Katalysator (34) ausgebildet ist zum Aufnehmen und Abgeben von aus dem Harnstoff gebildeten Ammoniak, und die Vorrichtung ausgebildet ist bei einer Anforderung einer Erhöhung (LOAD_DIF) der Last der Brennkraftmaschine zum – Bestimmen einer Temperatur (T_KAT_PRED) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last abhängig von dem Maß der angeforderten Erhöhung (LOAD_DIF) der Last und einer aktuellen Temperatur (T_KAT_PRES) in dem Katalysator (34), – Bestimmen einer aktuellen Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34), – Bestimmen einer maximal möglichen Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34) abhängig von der Temperatur (T_KAT_PRED) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last, und – Durchführen eine Reduzierung der Ammoniak-Beladung (NH3_KAT) in dem Katalysator (34) durch chemische Umsetzung des Ammoniaks, falls die aktuelle Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_PRES) in dem Katalysator (34) größer ist als die maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34) nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last, mindestens bis die nach der Erhöhung (LOAD_DIF) der Last maximal mögliche Ammoniak-Beladung (NH3_KAT_MAX) in dem Katalysator (34) erreicht ist.
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