DE102016215207A1 - Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren - Google Patents

Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren Download PDF

Info

Publication number
DE102016215207A1
DE102016215207A1 DE102016215207.6A DE102016215207A DE102016215207A1 DE 102016215207 A1 DE102016215207 A1 DE 102016215207A1 DE 102016215207 A DE102016215207 A DE 102016215207A DE 102016215207 A1 DE102016215207 A1 DE 102016215207A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
catalytic reduction
selective catalytic
reducing agent
introducing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE102016215207.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Monika Angst
Jan Harmsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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 Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE102016215207.6A priority Critical patent/DE102016215207A1/de
Publication of DE102016215207A1 publication Critical patent/DE102016215207A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/02Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate silencers in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/18Ammonia
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Es wird eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt und einem Abgasrückführungssystem bereitgestellt, in dem zwei Katalysatoren zur spezifischen katalytischen Reduktion und jeweils ein stromabwärts von jedem Katalysator zur spezifischen katalytischen Reduktion angeordneter Ammoniakoxidationskatalysator angeordnet sind. Weiterhin wird ein Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung mit der besagten Anordnung bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem, in dem mindestens zwei Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion und jeweils ein stromabwärts davon angeordneter Ammoniakoxidationskatalysator angeordnet sind.
  • Zum Reinigen von Abgas einer Brennkraftmaschine werden verschiedene Katalysatoreinrichtungen im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet. Im Magerbetrieb einer Brennkraftmaschine können im Abgas enthaltene Stickoxide in einem Stickoxidspeicherkatalysator (lean NOx trap, LNT) zwischengespeichert werden, um im Fettbetrieb in dem LNT und / oder im Magerbetrieb in einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) aus dem Abgas entfernt zu werden. In einem SCR-Katalysator werden die Stickoxide mit Hilfe eines Reduktionsmittels, in der Regel Ammoniak, das in Form einer wässrigen Harnstofflösung in den Abgastrakt eingeleitet, dort in gasförmiges Ammoniak umgewandelt und im SCR-Katalysator gespeichert werden kann, zu Stickstoff reduziert.
  • Wird Abgas mittels eines Abgasrückführungssystems (AGR-System), besonders eines Niederdruck-AGR-Systems (ND-AGR-System) aus dem Abgastrakt in den Ansaugtrakt rückgeleitet, kann zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgastrakt eingeleitetes Ammoniak in das AGR-System gelangen, wo es in der Brennkraftmaschine zu Stickoxiden oxidiert wird. Dadurch wird die Stickoxidproduktion wieder erhöht, was natürlich unerwünscht ist. Ggf. muss die Dosis des Ammoniaks, der in den Abgastrakt eingeleitet wird, dann noch erhöht werden, um die Stickoxidemissionen in die Umwelt im Rahmen der gesetzlichen Vorgaben zu halten.
  • Eine Möglichkeit zum Reduzieren der Stickoxidemissionen ist, stromabwärts vom ersten einen zweiten SCR-Katalysator im Abgastrakt anzuordnen. Der Nachteil dabei ist unter anderem, dass nicht genügend Ammoniak zum zweiten SCR-Katalysator gelangt, wenn Abgas durch das AGR-System rezirkuliert wird. Es besteht damit die Aufgabe, die Stickoxidemission im Abgas bei einem effizienten Verbrauch von Reduktionsmitteln zu regeln.
  • Die Aufgabe wird mittels einer Anordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, einem Abgastrakt und einem im Abgastrakt angeordneten Abgasnachbehandlungssystem, umfassend mindestens einen ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion, mindestens einen zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion, eine stromaufwärts vom zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion abzweigende Abgasrückführungsleitung eines Abgasrückführungssystems, und einer Steuereinrichtung, wobei stromaufwärts vom ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion eine erste Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt und stromaufwärts vom zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion eine zweite Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt angeordnet ist, und wobei stromabwärts vom ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion ein erster Ammoniakoxidationskatalysator und stromabwärts vom zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion ein zweiter Ammoniakoxidationskatalysator angeordnet ist.
  • Die Anordnung ist vorteilhaft, weil die zwei Einrichtungen zum Einleiten eines Reduktionsmittels, auch Einleit-Einrichtungen genannt, eine selektives Dosieren an Reduktionsmittels ermöglichen, so dass nur so viel Reduktionsmittel in den Abgastrakt geleitet wird, wie von dem oder den SCR-Katalysatoren benötigt wird. Als Reduktionsmittel wird idealerweise Ammoniak verwendet. Dabei erlauben die zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren einen größeren Freiheitsgrad beim Einsatz des Reduktionsmittels, ohne dass gesetzliche Vorgaben oder Richtwerte betreffend die Menge an freigesetzten Ammoniak überschritten werden.
  • Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Anordnung zusätzlich mindestens ein Stickoxidsensor stromaufwärts von jedem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion angeordnet. Durch die mittels der Stickoxidsensoren erhaltenen Werte einer Stickoxidkonzentration kann vorteilhaft die Menge an benötigtem Ammoniak ermittelt werden, der mittels der Einleit-Einrichtungen in den Abgastrakt geleitet wird. Alternativ kann die Stickstoffkonzentration auch durch eine Modellrechnung zur Verfügung gestellt werden.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn in der Anordnung jede Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels unabhängig gesteuert werden kann. Dadurch wird vorteilhaft ein dosiertes Einleiten nur für den ersten oder zweiten SCR-Katalysator ermöglicht, wenn ein entsprechender Bedarf besteht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist der erste Ammoniakoxidationskatalysator in der Abgasrückführungsleitung angeordnet. Dadurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass Ammoniak, der aus dem ersten SCR-Katalysator entwichen ist, vom zweiten SCR-Katalysator aufgenommen wird.
  • Vorzugsweise umfasst in der Anordnung das Abgasnachbehandlungssystem weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen ausgewählt aus der Gruppe umfassend mindestens einen Oxidationskatalysator, Stickoxidspeicherkatalysator und Partikelfilter.
  • Vorzugsweise ist in der Anordnung zusätzlich mindestens ein Temperatursensor im Bereich jedes Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion angeordnet. Im Bereich bedeutet in der räumlichen Nähe, z.B. stromaufwärts, stromabwärts oder innerhalb des jeweiligen Katalysators.
  • Alternativ kann die Temperatur auch durch eine Modellrechnung zur Verfügung gestellt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, mit den Schritten:
    • – S1) Betreiben der Brennkraftmaschine, so dass ein Abgasstrom bereitgestellt wird, der durch den ersten und zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion geleitet wird,
    • – S2) Messen oder Berechnen einer ersten Temperatur des ersten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion und einer zweiten Temperatur eines zweiten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion,
    • – S3) Einleiten einer ersten Dosis des Reduktionsmittels mittels der ersten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels, wenn der erste Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion einen ersten Schwellenwert der Temperatur erreicht,
    • – S4) Einleiten einer zweiten Dosis des Reduktionsmittels mittels der ersten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels, wenn der erste Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion einen zweiten Schwellenwert der Temperatur erreicht,
    • – S5) Einleiten einer dritten Dosis des Reduktionsmittels mittels der zweiten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels, wenn der zweite Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion einen ersten Schwellenwert der Temperatur erreicht,
    • – S6) Einleiten einer vierten Dosis des Reduktionsmittels mittels der zweiten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels, wenn der zweite Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion einen zweiten Schwellenwert der Temperatur erreicht.
  • Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung.
  • Vorzugsweise wird nach dem Starten der Funktion des zweiten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion die Dosis des mittels der ersten Einleit-Einrichtung eingeleiteten Reduktionsmittels reduziert. Da idealerweise Ammoniak als Reduktionsmittel verwendet wird, kann auf diese Weise ein Entweichen von Ammoniak aus dem ersten SCR-Katalysator im Wesentlichen auf null reduziert werden. Dadurch kann vorteilhaft der Verbrauch an Ammoniak reduziert werden. Weiterhin wird dabei weniger Ammoniak zu Stickoxiden oxidiert.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Menge des eingeleiteten Reduktionsmittels in Abhängigkeit von der Höhe der Stickoxidmenge im Abgas bemessen wird, die jeweils stromaufwärts der SCR-Katalysatoren gemessen oder berechnet wird. Dadurch kann vorteilhaft der Verbrauch von Ammoniak an die tatsächlich notwendige Menge angepasst und dadurch gesteuert werden.
  • Vorzugsweise kann in dem Verfahren zusätzlich die Ammoniak-Beladung mindestens eines der SCR-Katalysatoren ermittelt und Abweichungen von einem Sollwert durch Anpassen der Dosiermenge an eingeleitetem Reduktionsmittels korrigiert werden.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
  • 2 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
  • 3 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 1 weist in der Darstellung gemäß 1 eine Brennkraftmaschine 2 auf. Die Brennkraftmaschine 2 ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine, kann aber auch fremdgezündet sein. Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einem Ansaugtrakt 3 zum Zuführen von Ladeluft verbunden. Über einen Abgastrakt 4 wird Abgas aus der Brennkraftmaschine 2 abgeleitet. Im Abgastrakt 4 sind verschiedene Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung angeordnet, die als Abgasnachbehandlungssystem zusammengefasst werden können. In 1 sind ein erster Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysator) 5 und ein zweiter SCR-Katalysator 6 angeordnet. Stromabwärts des ersten SCR-Katalysators 5 ist ein erster Ammoniakoxidationskatalysator 7 und stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 6 ein zweiter Ammoniakoxidationskatalysator 8 angeordnet. Der ersten SCR-Katalysator 5 kann mit einem Partikelfilter kombiniert sein. Weitere nicht gezeigte Katalysatoren, die idealerweise Teil des Abgasnachbehandlungssystems sind, sind ein Oxidationskatalysator, ein Stickoxidspeicherkatalysator und ein separater Partikelfilter.
  • Stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators 5 ist eine erste Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels 9 (Einleit-Einrichtung) in den Abgastrakt 4 angeordnet. Stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators 6 ist eine zweite Einleit-Einrichtung 10 zum Einleiten eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt 4 angeordnet. Als Reduktionsmittel wird in der Regel eine Harnstofflösung in der Form einer kommerziell erhältlichen Lösung, z. B. AdBlue®, in den Abgastrakt einleitet, wo der Harnstoff zu Ammoniak hydrolysiert und thermolysiert wird. Dazu kann zusätzlich jeweils ein nicht gezeigter Hydrolysekatalysator stromaufwärts der SCR-Katalysatoren 5, 6 angeordnet sein.
  • Weiterhin ist ein erster Stickoxidsensor 11 stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators 5 und ein zweiter Stickoxidsensor 12 stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators 6 angeordnet. Weiterhin ist im Bereich des ersten SCR-Katalysators 5 ein erster Temperatursensor 13 und im Bereich des zweiten SCR-Katalysators 6 ein zweiter Temperatursensor 14 angeordnet.
  • Temperatursensoren können auch an anderen Stellen des Abgastrakts 4, angeordnet sein. Besonders stromabwärts der SCR-Katalysatoren und Ammoniakoxidationskatalysatoren können neben Stickoxidsensoren auch Ammoniaksensoren angeordnet sein.
  • Die Sensoren und die Einleit-Einrichtungen 9, 10 sind mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden. Die Steuereinrichtung 15 ist ausgebildet, Messwerte von den Sensoren zu empfangen, auszuwerten und die Einleit-Einrichtungen 9, 10 derart zu steuern, dass entsprechend der Messwerte die Dosis des eingeleiteten Reduktionsmittels an die Stickoxidkonzentration angepasst wird.
  • Die Anordnung 1 ist ausgebildet, eine Abgasrückführung, besonders eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR), zu betreiben. Dazu weist die Anordnung 1 eine Abgasrückführungsleitung 16 auf. Die Abgasrückführungsleitung 16 zweigt an einer Abgasentnahmestelle stromabwärts vom ersten SCR-Katalysator 5 und stromaufwärts von der zweiten Einleit-Einrichtung 10 von dem Abgasstrang 4 ab und mündet an einer nicht gezeigten Abgaseinleitstelle in den Ansaugtrakt 3. In der Abgasrückführungsleitung 16 können beispielsweise ein nicht gezeigter Abgaskühler und Ventile zum Steuern des Abgasstroms angeordnet sein.
  • In der Darstellung gemäß 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 1 dargestellt, in der der erste Ammoniakoxidationskatalysator 7 in der Abgasrückführungsleitung 16 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird bei einer geschlossenen Abgasrückführungsleitung 16 Abgas direkt zum zweiten SCR-Katalysator 6 geleitet, das ggf. einen Anteil an Ammoniak aufweist, wenn Ammoniak aus dem ersten SCR-Katalysator 5 entweicht. Bei einer geöffneten Abgasrückführungsleitung kann Ammoniak aus dem rückgeleitetem Abgas entfernt werden.
  • In einem Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung mit einer Anordnung gemäß den 1 und 2 wird in einem Verfahren gemäß der Darstellung von 3 in einem ersten Schritt S1 die Brennkraftmaschine 2 betrieben, so dass durch das Verbrennen von Kraftstoff Abgas entsteht. Der Abgasstrom wird durch den Abgastrakt 4 und damit durch den ersten und zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion. In einem zweiten Schritt S2 wird die Temperatur des ersten SCR-Katalysators 5 und die Temperatur des zweiten SCR-Katalysators 6 gemessen oder berechnet. Die Temperaturen werden mittels entsprechender Sensoren erfasst, die im Bereich der SCR-Katalysatoren 5, 6 angeordnet sind. Die gemessenen oder berechneten Temperaturen werden an die Steuereinrichtung 15 übermittelt. Erreicht der erste SCR-Katalysator 5 einen ersten Temperatur-Schwellenwert (Y wie Yes, Ja), erteilt die Steuereinrichtung 15 einen Steuerbefehl an die erste Einleit-Einrichtung 9, die Reduktionsmittel in den Abgastrakt 4 einleitet. Der erste Schwellenwert entspricht einer Temperatur, bei der die Funktion eines SCR-Katalysators herkömmlicherweise startet. Der Harnstoff wird dabei in einer ersten Dosis eingeleitet, d.h. in einer bestimmten Menge pro Zeiteinheit. Wird der Schwellenwert nicht erreicht (N wie No, Nein), kehrt das Verfahren zu Schritt S1 zurück.
  • Erreicht die Temperatur einen zweiten Schwellenwert (Y), wobei die Temperatur einen Bereich erreicht, in dem ein SCR-Katalysator besonders effizient funktioniert, wird in einem vierten Schritt S4 mittels der ersten Einleit-Einrichtung 9 eine zweite Dosis des Reduktionsmittels in den Abgastrakt 4 eingeleitet. Damit wird auf eine höhere Umsetzung der Stickoxide abgezielt. Wird der Schwellenwert nicht erreicht (N), läuft das Verfahren bei Schritt S3 weiter.
  • Erreicht auch die Temperatur des zweiten SCR-Katalysators 6 den ersten Schwellenwert (Y), d.h. erreicht der zweiten SCR-Katalysator 6 einen Temperaturbereich, bei dem die Funktion eines SCR-Katalysators herkömmlicherweise startet, wird in einem fünften Schritt S5 mittels der zweiten Einleit-Einrichtung 10 eine dritte Dosis des Reduktionsmittels in den Abgastrakt 4 geleitet. Wird die Temperatur nicht erreicht (N), kehrt das Verfahren zu Schritt S1 zurück. Erreicht die Temperatur des zweiten SCR-Katalysators 6 auch den zweiten Schwellenwert (Y), wird die Dosis des Reduktionsmittels in einem sechsten Schritt S6 auf eine vierte Dosis des Reduktionsmittels erhöht. Wird der Schwellenwert nicht erreicht (N), läuft das Verfahren bei Schritt S5 weiter. Die dritte Dosis kann dabei in der Menge der ersten Dosis entsprechen, und die vierte Dosis der zweiten. Die dritte Dosis kann aber auch von der ersten und die vierte von der zweiten verschieden sein, da die Dosis erfindungsgemäß jeweils in Abhängigkeit von der Menge der durch die Stickoxidsensoren 11, 12 gemessenen bzw. mittels Modellrechnung ermittelte Stickoxidkonzentration im Abgas bemessen wird. Weiterhin kann auch noch die Ammoniak-Beladung der SCR-Katalysatoren 5, 6 und Abweichungen von einem Sollwert kompensiert werden, indem die Dosiermenge an eingeleitetem Harnstoff angepasst wird.
  • Die Steuerung der SCR-Katalysatoren 5 und 6 verläuft unabhängig voneinander. In der Regel ist es aber der Fall, dass die Schwellenwert-Temperaturen des ersten SCR-Katalysators 5 eher erreicht werden als die des zweiten SCR-Katalysators 6, da dieser näher an der Brennkraftmaschine 2 angeordnet ist und zuerst vom Abgas erwärmt wird, so dass die Schritte S3 und / oder S4 früher ablaufen als die Schritt S5 und / oder S6. Die Schritte S3 und S5 sowie S4 und S6 können zeitgleich ablaufen, wenn der erste Temperatur-Schwellenwert und/oder der zweite Temperaturschwellenwert von beiden SCR-Katalysatoren 5, 6 zeitgleich erreicht wird.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt S6 die zweite Dosis wieder verringert, wenn die vierte Dosis in den Abgastrakt 4 eingeleitet wird. Dabei kann die mittels der Einleit-Einrichtung 9 eingeleitete Dosis auf bis zu Null reduziert werden. Auf diese Weise wird die Gesamtmenge an eingesetztem Ammoniak verringert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Anordnung
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Ansaugtrakt
    4
    Abgastrakt
    5
    erster Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion
    6
    zweiter Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion
    7
    erster Ammoniakoxidationskatalysator
    8
    zweiter Ammoniakoxidationskatalysator
    9
    erste Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels
    10
    zweite Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels
    11
    erster Stickoxidsensor
    12
    zweiter Stickoxidsensor
    13
    erster Temperatursensor
    14
    zweiter Temperatursensor
    15
    Steuereinrichtung
    16
    Abgasrückführungsleitung

Claims (11)

  1. Anordnung (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit einem Ansaugtrakt (3), einem Abgastrakt (4) und einem im Abgastrakt (4) angeordneten Abgasnachbehandlungssystem, umfassend mindestens einen ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (5), mindestens einen zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (6), eine stromaufwärts vom zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (6) abzweigende Abgasrückführungsleitung (16), einer Steuereinrichtung (15), wobei stromaufwärts vom ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (5) eine erste Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (9) in den Abgastrakt und stromaufwärts vom zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion eine zweite Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (10) in den Abgastrakt angeordnet ist, und wobei stromabwärts vom ersten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (5) ein erster Ammoniakoxidationskatalysator (7) und stromabwärts vom zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (6) ein zweiter Ammoniakoxidationskatalysator (8) angeordnet ist.
  2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei der zusätzlich jeweils mindestens ein Stickoxidsensor (11, 12) stromaufwärts von jedem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (5, 6) angeordnet ist.
  3. Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der jede Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (9, 10) unabhängig gesteuert werden kann.
  4. Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der erste Ammoniakoxidationskatalysator (7) in der Abgasrückführungsleitung (16) angeordnet ist.
  5. Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Abgasnachbehandlungssystem weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen ausgewählt aus der Gruppe umfassend mindestens einen Oxidationskatalysator, Stickoxidspeicherkatalysator und Partikelfilter umfasst.
  6. Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zusätzlich mindestens ein Temperatursensor (13, 14) im Bereich jedes Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (5, 6) angeordnet ist.
  7. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1–6.
  8. Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1–6, mit den Schritten: – S1) Betreiben der Brennkraftmaschine (2), so dass ein Abgasstrom bereitgestellt wird, der durch den ersten (5) und zweiten Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (6) geleitet wird, – S2) Messen oder Berechnen einer ersten Temperatur des ersten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (5) und einer zweiten Temperatur eines zweiten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (6), – S3) Einleiten einer ersten Dosis des Reduktionsmittels mittels der ersten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (9), wenn der erste Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (5) einen ersten Schwellenwert der Temperatur erreicht, – S4) Einleiten einer zweiten Dosis des Reduktionsmittels mittels der ersten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (9), wenn der erste Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (5) einen zweiten Schwellenwert der Temperatur erreicht, – S5) Einleiten einer dritten Dosis des Reduktionsmittels mittels der zweiten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (10), wenn der zweite Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (6) einen ersten Schwellenwert der Temperatur erreicht, – S6) Einleiten einer vierten Dosis des Reduktionsmittels mittels der zweiten Einrichtung zum Einleiten eines Reduktionsmittels (10), wenn der zweite Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (6) einen zweiten Schwellenwert der Temperatur erreicht.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nach dem Starten der Funktion des zweiten Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion (6) die Dosis des mittels der ersten Einleit-Einrichtung (9) eingeleiteten Reduktionsmittels reduziert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Menge des eingeleiteten Reduktionsmittels in Abhängigkeit von der Höhe der Stickoxidmenge im Abgas bemessen wird, die jeweils stromaufwärts der Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (5, 6) gemessen oder berechnet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, wobei zusätzlich die Ammoniak-Beladung mindestens eines der Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (5, 6) ermittelt und Abweichungen von einem Sollwert durch Anpassen der Dosiermenge an eingeleitetem Reduktionsmittels korrigiert werden.
DE102016215207.6A 2016-08-16 2016-08-16 Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren Ceased DE102016215207A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016215207.6A DE102016215207A1 (de) 2016-08-16 2016-08-16 Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016215207.6A DE102016215207A1 (de) 2016-08-16 2016-08-16 Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016215207A1 true DE102016215207A1 (de) 2018-02-22

Family

ID=61082378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016215207.6A Ceased DE102016215207A1 (de) 2016-08-16 2016-08-16 Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016215207A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018000434A1 (de) * 2018-01-19 2019-07-25 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens und Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
DE102018117354A1 (de) * 2018-07-06 2020-01-09 FEV Europe GmbH Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung mit zwei Katalysatoreinheiten und Katalysatoranordnung hierzu
DE102018122844A1 (de) * 2018-09-18 2020-03-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102018126621A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
EP3751106A1 (de) 2019-06-12 2020-12-16 Volkswagen Ag Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102020115714A1 (de) 2020-06-15 2021-12-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014016616A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Perkins Engines Company Limited Method and apparatus for controlling an exhaust gas after-treatment system
US20150096287A1 (en) * 2013-10-03 2015-04-09 Baohua Qi Multi-stage SCR Control and Diagnostic System

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014016616A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Perkins Engines Company Limited Method and apparatus for controlling an exhaust gas after-treatment system
US20150096287A1 (en) * 2013-10-03 2015-04-09 Baohua Qi Multi-stage SCR Control and Diagnostic System

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018000434A1 (de) * 2018-01-19 2019-07-25 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens und Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
DE102018000434B4 (de) * 2018-01-19 2021-05-27 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens und Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
US11168600B2 (en) 2018-01-19 2021-11-09 Daimler Ag Method for operating an exhaust system of an internal combustion engine of a motor vehicle and exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle
DE102018117354A1 (de) * 2018-07-06 2020-01-09 FEV Europe GmbH Verfahren zur Steuerung einer Katalysatoranordnung mit zwei Katalysatoreinheiten und Katalysatoranordnung hierzu
DE102018122844A1 (de) * 2018-09-18 2020-03-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102018122844B4 (de) 2018-09-18 2022-02-03 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102018126621A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
EP3751106A1 (de) 2019-06-12 2020-12-16 Volkswagen Ag Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102019115960A1 (de) * 2019-06-12 2020-12-17 Volkswagen Ag Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102020115714A1 (de) 2020-06-15 2021-12-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016215207A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem mit Abgasrückführung und zwei Ammoniakoxidationskatalysatoren
DE112007000322B4 (de) Abgassystem für eine Brennkraftmaschine
EP3150814B1 (de) Verfahren zum betreiben eines abgasnachbehandlungssystems
DE102016223558A1 (de) Abgasreinigung mit zweifacher Reduktionsmitteleinleitung
DE102013215891B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Reduktionsmittellösungszusammensetzung im Abgassystem eines Verbrennungsmotors
WO2017220460A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102008049098A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator und einem vorgeschalteten oxidationskatalytisch wirksamen Abgasreinigungsbauteil
DE102005062120A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102006007122A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und einer daran angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung
EP2657478B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines NO-Oxidationskatalysators
DE102010003705A1 (de) Verfahren zum Heizen eines Katalysators in einem Motorsystem und zur Diagnose der Wirksamkeit von Maßnahmen zum Heizen des Katalysators
DE102016209566A1 (de) Steuern einer Stickoxidemission im Abgas einer Brennkraftmaschine
DE102016222010B4 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem
EP1352159B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems
DE102017115399A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102017011300A1 (de) Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage
DE102009045377A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung
DE102010005428A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator
DE102008052988A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung
DE102008044269A1 (de) Verfahren zum Einstellen der Abgasrückführrate einer Brennkraftmaschine
DE102008043717A1 (de) Restgasanteilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
DE602005000440T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Partikelfilterregeneration einer Brennkraftmaschine
DE102016210897A1 (de) Steuerung einer Stickoxidemission in Betriebsphasen hoher Last
DE102014004439A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines an eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angeschlossenen Abgasreinigungssystems umfassend einen SCR-Katalysator
EP1941145A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL & PARTNER, PATENTANWAEL, DE

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final