DE102017205197A1 - Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) zum Reinigen eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine (4) eines Kraftfahrzeugs (2), bei dem erfasst wird, ob bei einem Startbetriebszustand und/oder bei einem Kaltstartbetriebszustand und/oder bei einem Normalbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, und auf den erfassten Zustand hin die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) in einer Startbetriebsart oder einer Kaltstartbetriebsart oder einer Normalbetriebsart betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen werden Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine verlassen haben, auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Wege gereinigt, um so gesetzliche Schadstofflimits einhalten zu können.
  • Dieselmotoren und moderne Magermix-Ottomotoren arbeiten in einem Magerbetrieb, d.h. mit einem Sauerstoffüberschuss (λ > 1). Herkömmliche Dreiwegekatalysatoren können daher nicht eingesetzt werden. Zwar ist die Oxidation von CO (Kohlenmonoxid) und CmHn (unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe) bei Sauerstoffüberschuss analog zum herkömmlichen Dreiwegekatalysator weiterhin möglich, jedoch muss NOx (Stickoxide) konvertiert werden, nachdem es gegebenenfalls zwischengespeichert wurde. Deren katalytische Reduktion erfolgt zyklisch mit einem stöchiometrischen bis fetten Abgasgemisch. Daher sind Katalysatoren mit zusätzlichen chemischen Elementen erforderlich, die eine Speicherung von NOx ermöglichen, sogenannte NOx-Speicherkatalysatoren.
  • Um diese Zwischenspeicherung der Stickoxide im NOx-Speicherkatalysator zu erreichen, werden auf geeigneten Trägern ein Edelmetallkatalysator wie Platin und eine NOx-Speicherkomponente, die meistens ein Erdalkalimetall wie Barium ist, aufgebracht. In der mageren, das heißt sauerstoffreichen, Atmosphäre werden die Stickstoffoxide unter der Wirkung des Edelmetallkatalysators aufoxidiert, unter Ausbildung von Nitraten wie beispielsweise Bariumnitrat im Katalysator absorbiert und somit aus dem Abgasstrom entfernt. Durch regelmäßiges, kurzzeitiges „Anfetten“ des Abgases laufen diese Reaktionen in der entgegengesetzten Richtung ab, wodurch die NOx-Moleküle wieder in den Abgasstrom abgegeben und durch die in der fetten Atmosphäre vorhandenen reduzierenden Komponenten wie CmHn und/oder CO konvertiert werden.
  • Ist die Aufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators erschöpft, wird seitens der Motorelektronik für einige Sekunden ein fettes unterstöchiometrisches, reduzierendes Abgasgemisch eingestellt. In diesem kurzen Regenerationsbetrieb wird das im Katalysator zwischengespeicherte NOx zu Stickstoff reduziert und damit der NOx-Speicherkatalysator für den nächsten Speicherzyklus vorbereitet. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, die Schadstoffemissionen mit Luftüberschuss betriebener Brennkraftmaschinen zu minimieren und Schadstoffgrenzwerte einzuhalten.
  • Ein Anfetten zum Durchführen eines derartigen Regenerationsbetriebs der NOx-Speicherkatalysatoren kann durch eine Kraftstoffeinspritzung, eine späte Kraftstoffeinspritzung, durch Verändern des Verhältnisses der Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung (main injection) zur Kraftstoffmenge bei der Nacheinspritzung (post injection), mittels Ansaugluftdrosselung (air throttling), durch erhöhte Abgasrückführraten oder andere Maßnahmen erreicht werden.
  • Die Dauer und Frequenz der Regenerationsbetriebe werden von der Motorsteuerung in Abhängigkeit von der gespeicherten Stickoxidmenge, Abgastemperatur, Abgasmassenstrom und anderen Parametern bestimmt.
  • Unter kalten Betriebsbedingungen weisen derartige Abgasnachbehandlungsvorrichtungen lediglich eine begrenzte Fähigkeit zur Umwandlung von Motorenemissionen auf. Dies ist auch bei Abgasnachbehandlungsvorrichtungen der Fall, die sowohl einen NOx-Speicherkatalysator und einen SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion aufweisen. Der NOx-Speicherkatalysator weist bei kalten Temperaturen eine gewisse Speicherkapazität auf, kann aber NOx nicht effizient regenerieren.
  • Bei einem Betrieb mit einem fetten Gemisch wird eine signifikante Menge des gespeicherten NOx nur desorbiert anstatt umgewandelt zu werden. Daher ist die Umwandlungskapazität des NOx-Speicherkatalysators über eine längere Kälteperiode begrenzt. Ein SCR-Katalysator hingegen hat keine Kälteumwandlungsfähigkeit. Somit ist für einen SCR-Katalysator eine gewisse Mindestbetriebstemperatur erforderlich.
  • Daher müssen, um eine ausreichende Abgasumwandlung zu gewährleisten zusätzliche Kontrollmaßnahmen, wie z. B. eine Katalysatorheizung, angewendet werden. Dies ist auf der einen Seite sehr ineffizient, auf der anderen Seite kann die sofortige Umwandlung sehr dynamisch sein. Vorübergehende Temperaturabsenkungen können die Katalysatorheizung aktivieren, während die langfristige Reinigungsleistung zufriedenstellend ist.
  • Jedoch bereitet es Schwierigkeiten, die NOx-Emissionen bei zufälligen realen Fahrbedingungen zu kontrollieren. Beim Steuern von Subsystemen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung stehen allerdings keine Informationen über eine auspuffseitige NOx-Konzentration zur Verfügung.
  • Daher wird im Rahmen einer Worst-Case-Kalibrierung bei jedem Antriebszyklus eine entsprechende Kraftstoffabgabe durchgeführt. Somit wird - auch wenn keine Heizvorgänge zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bzw. seiner Komponenten erforderlich sind, eine Heizung aktiviert. Eine Alternative ist, eine Basiskalibrierung zu verwenden, die die meisten Antriebszyklen, aber nicht die kritischten, abdeckt und diese mit einer Metrik kombiniert, die die Notwendigkeit für zusätzliche Steuerungsaktionen identifiziert.
  • Ein einfacher Ansatz beruht auf einer Integration einer auspuffseitigen NOx-Konzentration geteilt durch eine gefahrene Wegstrecke, z. B. bestimmt durch die Integration der Fahrzeuggeschwindigkeit, um einen Wert indikativ für eine Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen.
  • Während der ersten Sekunden einer Fahrt ist dieser Wert sehr variabel und stark abhängig von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein Extremfall ist Leerlauf, während dessen die gefahrene Wegstrecke Null ist und die Ausgangsgröße unendlich wird.
  • Andererseits würde eine fixe Schaltschwelle zu einem Auslösen von zusätzlichen Aktivitäten während eines Kaltstarts führen. Ferner würde eine fixe Schaltschwelle ständig bei jeden Kaltstart Aktivitäten auslösen, weil bei Kaltstart die Emissionen höher sind. Ein fixe Schaltschwelle würde dann nicht erlauben zwischen kritisch und nicht-kritisch zu trennen.
  • Daher kann dieser Ansatz während der ersten Phase eines beliebigen kalten Antriebszyklus nicht verwendet werden.
  • Es besteht daher Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie die Abgasnachbehandlung bei verschiedenen Betriebsbedingungen verbessert werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem erfasst wird, ob bei einem Startbetriebszustand und/oder bei einem Kaltstartbetriebszustand und/oder bei einem Normalbetriebszustand besteht, und auf den erfassten Zustand hin die Abgasnachbehandlungsvorrichtung in einer Startbetriebsart oder einer Kaltstartbetriebsart oder einer Normalbetriebsart betrieben wird.
  • Somit wendet sich die Erfindung davon ab, verschiedene Betriebszustände universell zu betrachten und schlägt stattdessen vor, je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Betrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung anzupassen. Eine Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht dann, wenn mit einem vorbestimmten Grad an Wahrscheinlichkeit, wie z. B. bei niedrigen Temperaturen, mit einem Überschreiten zulässiger Grenzwerte gerechnet werden muss. Dabei wird unter dem Startbetriebszustand ein Zustand mit eingeschalteter Zündung sowie nachfolgender Inbetriebnahme verstanden, und unter dem Kaltstartbetriebszustand wird ein Zustand verstanden, bei die für den Betrieb des Abgasnachbehandlungsvorrichtung erforderlichen Mindesttemperaturen noch nicht erreicht sind. Nach dem Startbetriebszustand und dem Kaltbetriebszustand erfolgt dann ein Wechsel in den Normalbetriebszustand. So kann insbesondere das Problem umgangen werden, dass während eines Starts der Brennkraftmaschine und kurze Zeit später in einem Zeitraum von 500 sec bis 1000 sec nach dem Start der Brennkraftmaschine Verfahren basierend auf einer Integration der auspuffseitigen NOx-Konzentration geteilt durch eine gefahrene Wegstrecke zu sehr stark schwankenden Ausgangssignalen für den Wert indikativ für ein Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung führen. So kann die Abgasnachbehandlung bei verschiedenen Betriebsbedingungen auf überraschend einfache Weise verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird in der Startbetriebsart ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung durchgeführt. Durch das Aufheizen kann z. B. ein SCR-Katalysator schneller aufgeheizt werden, so dass der SCR-Katalysator schneller seine Mindestbetriebstemperatur erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zum Erfassen der Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bei einem Startbetriebszustand die folgenden Größen erfasst und ausgewertet: in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung gespeichertes NOx, eine Umgebungs-Temperatur, einen Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Unter gespeicherten NOx wird dabei die Menge an NOx verstanden, die z. B. im NOx-Speicherkatalysator zwischengespeichert ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt in der Kaltstartbetriebsart ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und/oder ein Niedertemperaturregenerieren eines NOx-Speicherkatalysators und/oder ein Anheben der Regenerationsfrequenz und/oder Deaktivieren einer Abnahme einer Regenerationsfrequenz bei einer hohen SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Durch das Niedertemperaturregenerieren des NOx-Speicherkatalysators kann die Menge an zwischengespeicherten NOx reduziert werden und durch das Anheben der Regenerationsfrequenz und/oder Deaktivieren einer Abnahme einer Regenerationsfrequenz bei einer hohen SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung können auf indirekten Wege zusätzliche Regenerationen induziert werden, die ebenfalls die Menge an zwischengespeicherten NOx reduzieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zum Erfassen der Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bei einem Startbetriebszustand folgende Größen erfasst und ausgewertet: eine in einem NOx-Speicherkatalysator gespeicherte Menge an NOx, eine eingangsseitige NOx-Konzentration, eine auspuffseitige NOx-Konzentration, eine Umgebungs-Temperatur, einen Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators der Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Unter der in einem NOx-Speicherkatalysator gespeicherte Menge an NOx wird dabei die bei einem Start gespeicherte Menge an NOx als Eingangsgröße verstanden, unter der eingangsseitigen NOx-Konzentration wird die NOx-Konzentration im Abgasstrom verstanden, die z. B. mit einem NOx-Sensor gemessen wird, der in Abgasströmungsrichtung vor der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, während unter der ausgangsseitigen NOx-Konzentration die NOx-Konzentration im Abgasstrom verstanden wird, die z. B. mit einem weiteren NOx-Sensor gemessen wird, der in Abgasströmungsrichtung hinter der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in der Kaltstartbetriebsart gemäß einer ersten Methode ein Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bestimmt und in der Normalbetriebsart wird ein Wert gemäß einer zweiten Methode indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bestimmt, wobei die erste Methode sich von der zweiten Methode unterscheidet. So kann speziell zu Beginn einer Fahrt als erste Methode eine Methode gewählt werden, die nicht zu stark schwankenden Ausgangssignalen führt. So kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung besonders effektiv zu Beginn einer Fahrt betrieben werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird gemäß der ersten Methode eine gefahrene Wegstrecke bestimmt und ausgewertet, um einen variablen Wert indikativ für Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen, und gemäß der zweiten Methode wird ein konstanter Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen verwendet. Mit anderen Worten, um den Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen gemäß der ersten Methode zu bestimmen wird eine Funktion verwendet, die abhängig von einer Distanz bzw. gefahrenen Wegstrecke ist ([g] = f(Distanz). Somit verändert sich der Wert mit der gefahrenen Wegstrecke. Hingegen wird bei der zweiten Methode wird ein konstanter Wert verwendet. Während die erste Methode also auf dem Erfassen der gefahrenen Wegstrecke beruht, wird gemäß der zweiten Methode z. B. ein konstanter Wert verwendet, wie z. B. ein Wert für eine aufintegrierte auspuffseitige NOx-Konzentration auf integriert, dividiert durch eine gefahrene Wegstrecke z. B. mit der Einheit mg/km oder g/km.
  • Ferner gehören zur Erfindung eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Brennkraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungs vorrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 2 ein Ablaufdiagramm des Betriebs der in 1 gezeigten Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Die 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 4 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 eines Kraftfahrzeugs 2.
  • Die Brennkraftmaschine 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Dieselmotor, d.h. der Dieselmotor wird im Normalbetrieb mit einem Sauerstoffüberschuss (λ > 1) betrieben. Abweichend hiervon kann die Brennkraftmaschine 4 auch als Ottomotor im Magerbetrieb zur Erhöhung des Motorwirkungsgrades ausgebildet sein.
  • Die Brennkraftmaschine 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel turboaufgeladen, so dass im Abgasstrom der Brennkraftmaschine 4 eine Turbine 8 eines Abgasturboladers nachgeschaltet ist.
  • Die in Abgasströmungsrichtung der Brennkraftmaschine 4 nachgeschaltete Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Abgasströmungsrichtung hintereinander angeordnet einen NOx-Speicherkatalysator 10, eine Harnstoffeinspritzstelle 12, einen ersten SCR-Katalysator 14, einen zweiten SCR-Katalysator 16 und einen NOx-Sensor 18 auf. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Nox-Sensoren und/oder NOx-Speicherkatalysatoren variieren, d.h. es können mehr als zweiNOx-Speicherkatalysatoren vorgesehen sein. Ebenso kann die Anzahl der SCR-Katalysatoren 14, 16 variieren. Der erste SCR-Katalysator 14 und/oder zweite SCR-Katalysator 16 können eine Beschichtung aufweisen, um sie als Dieselpartikelrußfilter bzw. Dieselpartikelfilter (DPF) zur Reduzierung der im Abgasstrom vorhandenen Partikel auszubilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der erst SCR-Katalysator 14 eine derartige Beschichtung auf und ist auch als Dieselpartikelrußfilter bzw. Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet.
  • Der erste NOx-Speicherkatalysator 10 ist zur Speicherung von NOx (Stickoxiden) ausgebildet. Er weist einen Aufbau mit einem geeigneten Träger mit einem Edelmetallkatalysator wie Platin und einer NOx-Speicherkomponente, wie z. B. ein Erdalkalimetall wie Barium, auf. Der erste SCR-Katalysator 14 und der zweite SCR-Katalysator 16 sind jeweils zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet unter Verwendung von Harnstoff, der an der Harnstoffeinspritzstelle 12 in den Abgasstrom eingespritzt wird. Der NOx-Sensor 18 weist eine Querempfindlichkeit auf Ammoniak (NH3) auf.
  • Des Weiteren ist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Abgasrückführung (AGR) zur Minderung von NOx-Emission ausgebildet. Hierzu ist zwischen der Brennkraftmaschine 4 und der Turbine 8 eine Hochdruckabgasrückführungseinspritzstelle 20 und zwischen dem ersten SCR-Katalysator 14 und dem zweiten SCR-Katalysator 16 ist eine Niederdruckabgasrückführungseinspritzstelle 22 angeordnet.
  • Der Brennkraftmaschine 4 ist ein Steuergerät (nicht dargestellt) zugeordnet, das einen Wechsel von einem Betrieb mit Sauerstoffüberschuss zu einem unterstöchiometrischen Betrieb und umgekehrt bewirkt. Hierzu weist das Steuergerät Hard- und/oder Softwarekomponenten auf.
  • Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen, die ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 zeigt.
  • Das Verfahren beginnt mit einem Schritt S100. In dem Schritt S100 wird bestimmt, ob bei einem Startbetriebszustand oder ob bei einem Kaltstartbetriebszustand oder ob bei einem Normalbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht.
  • Dabei wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter dem Startbetriebszustand ein Zustand mit eingeschalteter Zündung sowie nachfolgender Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 4 verstanden, während unter dem Kaltstartbetriebszustand ein Zustand verstanden wird, bei dem die für den Betrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 erforderlichen Mindesttemperatur noch nicht erreicht sind.
  • Zum Erfassen, ob bei einem Startbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel das in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 gespeicherte NOx, eine Umgebungs-Temperatur, ein Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators 14, 16 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 erfasst und ausgewertet.
  • Zum Erfassen, ob bei einem Kaltstartbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, werden eine eingangsseitige NOx-Konzentration, eine auspuffseitige NOx-Konzentration, die Umgebungs-Temperatur, der Umgebungs-Druck und/oder die SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators 14, 16 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 sowie das in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 gespeicherte NOx erfasst und ausgewertet.
  • Zur Bestimmung der auspuffseitigen NOx-Konzentration wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der NOx-Sensor 18 verwendet. Alternativ kann vorgesehen sein ein NOx-Vorhersage-Modell zu verwenden, oder Messwerte des NOx-Sensors 18 mit dem Vorhersage-Modell zu kombinieren.
  • Ferner werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der auspuffseitigen NOx-Konzentration eine Betriebstemperatur und eingangsseitige NOx-Konzentration erfasst und ausgewertet. So kann umgangen werden, dass der auspuffseitig angeordnete NOX-Sensor 18 keine aussagekräftigen Messwerte kurz nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 4 bei niedrigen Temperaturen liefert.
  • Wenn die Auswertung ergibt, dass weder ein Startbetriebszustand noch ein Kaltstartbetriebszustand vorliegt, wird die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 in einer Normalbetriebsart betrieben.
  • Wenn die Auswertung hingegen ergibt, dass im Startbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht wird in einem weiteren Schritt S200 ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 durchgeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der erste SCR-Katalysator 14 aufgeheizt, so dass der erste SCR-Katalysator 14 schneller seine Mindestbetriebstemperatur erreicht.
  • Wenn die Auswertung aber ergibt, dass im Kaltstartbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht wird in einem weiteren Schritt S300 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen des ersten SCR-Katalysators 14 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 und/oder ein Niedertemperaturregenerieren des NOx-Speicherkatalysators 10 und/oder ein Anheben der Regenerationsfrequenz und/oder Deaktivieren einer Abnahme einer Regenerationsfrequenz bei einer hohen SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators 14, 16 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 durchgeführt. Durch das Niedertemperaturregenerieren des NOx-Speicherkatalysators 10 kann die Menge an zwischengespeicherten NOx reduziert werden, während durch das Anheben der Regenerationsfrequenz und/oder Deaktivieren einer Abnahme einer Regenerationsfrequenz bei einer hohen SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators 14 16 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 zusätzliche Regenerationen induziert werden, die ebenfalls die Menge an zwischengespeicherten NOx reduzieren. Ferner wird bei einem Betrieb in der Kaltstartbetriebsart gemäß einer ersten Methode eine gefahrene Wegstrecke bestimmt und ausgewertet, um einen variablen Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen. Es wird eine Funktion verwendet, die abhängig von einer gefahrenen Wegstrecke bzw. Distanz ist ([g] = f(Distanz). Somit verändert sich der variable Wert mit der gefahrenen Wegstrecke.
  • Wenn nach Ablauf einer Zeitdauer durch Erwärmung durch die Brennkraftmaschine 4 die Abgasnachbehandungsvorrichtung 6 und ihre Komponenten, wie der erste SCR-Katalysator 14, ihre Mindestbetriebstemperatur erreicht haben erfolgt dann in einem Schritt S400 ein Wechsel in die Normalbetriebsart.
  • Bei einem Betrieb in der Normalbetriebsart wird eine Größe indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen gemäß einer zweiten Methode bestimmt. Mit der zweiten Methode wird im Unterschied zur ersten Methode ein konstanter Wert verwendet. Der konstante Wert kann die Einheit mg/km oder g/km aufweisen und entspricht einer aufintegrierten auspuffseitige NOx-Konzentration, dividiert durch eine gefahrene Wegstrecke.
  • Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Verfahrensablauf eine andere Reihenfolge der Schritte aufweisen. So können z. B. einzelene Schritte auch übersprungen bzw. ausgelassen werden. So kann das Verfahren nach dem Schritt S100 anstelle mit dem Schritt S200 auch mit dem Schrtitt S300 oder S400 fortgesetzt werden. Ferner kann das Verfahren auch nach dem Schriff S200 direkt mit dem Schritt S400 fortgesetzt werden.
  • So kann die Abgasnachbehandlung bei verschiedenen Betriebsbedingungen auf überraschend einfache Weise verbessert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Brennkraftmaschine
    6
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    8
    Turbine
    10
    NOx-Speicherkatalysator
    12
    Harnstoffeinspritzstelle
    14
    erster SCR-Katalysator
    16
    zweiter SCR-Katalysator
    18
    NOx-Sensor
    20
    Hochdruckabgasrückführungseinspritzstelle
    22
    Niederdruckabgasrückführungseinspritzstelle
    S100
    Schritt
    S200
    Schritt
    S300
    Schritt
    S400
    Schritt

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) zum Reinigen eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine (4) eines Kraftfahrzeugs (2), bei dem erfasst wird, ob bei einem Startbetriebszustand und/oder bei einem Kaltstartbetriebszustand und/oder bei einem Normalbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, und auf den erfassten Zustand hin die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) in einer Startbetriebsart oder einer Kaltstartbetriebsart oder einer Normalbetriebsart betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in der Startbetriebsart ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch1 oder 2, wobei zum Erfassen der Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bei einem Startbetriebszustand folgende Größen erfasst und ausgewertet werden: in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) gespeichertes NOx, eine Umgebungs-Temperatur, einen Umgebungs-Druck und/oder SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators (14, 16) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4).
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei in der Kaltstartbetriebsart ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) und/oder ein Niedertemperaturregenerieren eines NOx-Speicherkatalysators (10) und/oder eine Anheben der Regenerationsfrequenz und/oder Deaktivieren einer Abnahme einer Regenerationsfrequenz bei einer hohen SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators (14, 16) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zum Erfassen der Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bei einem Kaltstartbetriebszustand folgende Größen erfasst und ausgewertet werden: eine in einem NOx-Speicherkatalysator (10) gespeicherte Menge an NOx, eine eingangsseitige NOx-Konzentration, eine auspuffseitige NOx-Konzentration, eine Umgebungs-Temperatur, einen Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators (14, 16) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der Kaltstartbetriebsart gemäß einer ersten Methode ein Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bestimmt wird und in der Normalbetriebsart ein Wert gemäß einer zweiten Methode indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bestimmt wird, wobei die erste Methode sich von der zweiten Methode unterscheidet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei gemäß der ersten Methode eine gefahrene Wegstrecke bestimmt und ausgewertet wird, um einen variablen Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen und gemäß der zweiten Methode wird ein konstanter Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen verwendet.
  8. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) zum Reinigen eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine (4) eines Kraftfahrzeugs (2), wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist zu erfassen, ob bei einem Startbetriebszustand und/oder bei einem Kaltstartbetriebszustand und/oder bei einem Normalbetriebszustand die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen besteht, und auf den erfassten Zustand hin die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) in einer Startbetriebsart oder einer Kaltstartbetriebsart oder einer Normalbetriebsart zu betreiben.
  9. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch 8, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, in der Startbetriebsart ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) durchzuführen.
  10. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch 8 oder9, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) zum Erfassen der Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bei einem Startbetriebszustand zum Erfassen und Auswerten folgender Größen ausgebildet ist: in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) gespeichertes NOx, eine Umgebungs-Temperatur, einen Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators (14, 16) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4).
  11. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch8, 9 oder10, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, in der Kaltstartbetriebsart ein Aufheizen zum zumindest teilweisen Erwärmen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) und/oder ein Niedertemperaturregenerieren eines NOx-Speicherkatalysators (10) und/oder ein Anheben der Regenerationsfrequenz und/oder Deaktivieren einer Abnahme einer Rekombinationsfrequenz bei einer hohen SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators (14, 16) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) zu bewirken.
  12. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, zum Erfassen der Gefahr erhöhter NOx-Emissionen bei einem Kaltstartbetriebszustand folgende Größen zu erfassen und auszuwerten: eine in einem NOx-Speicherkatalysator gespeicherte Menge an NOx, eine eingangsseitige NOx-Konzentration, eine auspuffseitige NOx-Konzentration, eine Umgebungs-Temperatur, einen Umgebungs-Druck und/oder eine SCR-Abgasnachbehandlungseffizienz eines SCR-Katalysators (14, 16) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6).
  13. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nacheinem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, gemäß einer ersten Methode einen Wert indikativ für für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen und in der Normalbetriebsart einen Wert gemäß einer zweiten Methode indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen, wobei die erste Methode sich von der zweiten Methode unterscheidet.
  14. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach Anspruch13, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) dazu ausgebildet ist, gemäß der ersten Methode eine gefahrene Wegstrecke zu bestimmen und auszuwerten, um einen variablen Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen zu bestimmen, und gemäß der zweiten Methode wird ein konstanter Wert indikativ für die Gefahr erhöhter NOx-Emissionen verwendet.
  15. Kraftfahrzeug (2) mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 14.
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