DE102017219561B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors (9), wobei in Strömungsrichtung (3) des Abgases stromabwärts des Verbrennungsmotors (9) eine Mager-NOx-Falle (2), ein stromabwärts der Mager-NOx-Falle (2) angeordneter SCR-Katalysator (4) und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators (4) angeordnete Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel in einen Abgasströmungskanal (6) verwendet werden, wobei die Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel strömungstechnisch mit einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung (7) mit einer maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Festlegen (15) eines Nachfüllintervalls für die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung (7) durch einen Nutzer aus einer vorgegebenen Auswahl an möglichen Nachfüllintervallen,- Ableiten (16) eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer aus dem festgelegte Nachfüllintervall und der maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge,- Bestimmen (17) des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückgelegten Kilometer für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke,- Vergleichen (18) des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer,- falls der bestimmte durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer höher ist als der aus dem Nachfüllintervall abgeleitete maximale durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer, Bestimmen (19) der für den Betrieb des SCR-Katalysators (4) zusätzlich benötigten Ammoniak-Menge pro Kilometer,- Steuern (20) der NH3-Produktion der Mager-NOx-Falle, sodass mindestens die zusätzlich erforderliche Ammoniak-Menge pro Kilometer durch die Mager-NOx-Falle produziert und dem Abgasströmungskanal zugeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors, eine Vorrichtung zum Steuern der Ammoniak-Produktion durch eine Mager-NOx-Falle, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, sowie ein Kraftfahrzeug.
  • Im Rahmen der Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors mittels einer Kombination aus einer Mager-NOx-Falle (Mager-Stickoxid-Falle) und einem SCR-Katalysator (SCR-selektive katalytische Reduktion) stellt die optimale Steuerung des Stickoxid-Ausstoßes eine Herausforderung dar.
  • Eine Mager-NOx-Falle (engl. LNT - Lean NOx Trap) speichert Stickoxid während eines mageren Betriebs des Verbrennungsmotors und wandelt das gespeicherte Stickoxid während kurzer Phasen eines fetten Betriebs des Verbrennungsmotors um. Während dieser fetten Spülungen arbeitet der Verbrennungsmotor für wenige Sekunden mit einem unterstöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch (Lambda<1), es liegen also stromaufwärts des Katalysators kurzzeitig unterstöchiometrische Abgasbedingungen vor. Die nicht oder nur teilweise verbrannten Reduktionsmittel werden in der Mager-NOx-Falle mit den gespeicherten Stickoxiden umgewandelt, idealerweise zu Sickstoff.
  • Die typischerweise verwendeten SCR-Katalysatoren erfordern die Speicherung eines Reduktionsmittels. Das Reduktionsmittel wird stromaufwärts des SCR-Katalysators, beispielsweise in Form von Harnstoff oder Urea oder gasförmigem Ammoniak, in den Abgasströmungskanal injiziert und beschleunigt die Reduktion der Stickoxide (NOx) mittels Ammoniak (NH3), welches zum Beispiel aus dem injizierten Urea gewonnen wird.
  • Die Speicherung eines speziellen Reduktionsmittels für den SCR-Katalysator erfordert zusätzlichen Stauraum in einem Fahrzeug. Üblicherweise werden daher die Aufbewahrungstanks so bemessen, dass ein bestimmtes maximales Intervall zum Nachfüllen des Reduktionsmittels garantiert ist. Insbesondere für kleine Anwendungen kann somit der verfügbare Stauraum die Größe des Aufbewahrungstanks einschränken beziehungsweise begrenzen.
  • In dem Dokument GB 2500928 A wird ein Verfahren zur Erzeugung von Ammoniak im Rahmen der Abgasnachbehandlung einer Verbrennungsmaschine beschrieben, wobei der erforderliche Ammoniak durch eine stromaufwärts eines SCR-Katalysators angeordnete Mager-NOx-Falle erzeugt wird. Ein externer Urea-Injektor ist bei dieser Lösung nicht erforderlich.
  • Aus der DE 10 2016 203 226 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei umfasst das Abgasnachbehandlungssystem wenigstens einen NOx-Speicherkatalysator oder wenigstens einen SCR-Katalysator aufweist. Für eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators wird ein Fettbetrieb der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Für den Betrieb des SCR- Katalysators wird in bedarfsabhängiger Weise ein Reduktionsmittel in den Abgasstrang eindosiert. Es wird durch eine Beeinflussung der Häufigkeit einer Regeneration des NOx-Speicherkatalysators der Verbrauch des Reduktionsmittels für den SCR-Katalysator angepasst und insbesondere reduziert.
  • Aus der DE 10 2008 043 706 A1 ist es bekannt, in einer Abgasanlage mit einem LNT-Katalysator und einem SCR-Katalysator Ammoniak direkt aus dem Kraftstoff herzustellen und in dem SCR-Katalysator einzulagern, wobei die Ammoniakentwicklung über eine Lambdasonde gesteuert bzw. gemessen wird, die sich zwischen dem LNT- und dem SCR-Katalysator befindet.
  • Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, wobei eine Mager-NOx-Falle, ein stromabwärts der Mager-NOx-Falle angeordneter SCR-Katalysator und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Vorrichtung zum Speichern eines Reduktionsmittels und eine Vorrichtung zum Zuführen, insbesondere Einspritzen, eines Reduktionsmittels in einen Abgasströmungskanal verwendet werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine vorteilhafte Vorrichtung zum Steuern der Ammoniak-Produktion beziehungsweise NH3-Produktion durch eine Mager-NOx-Falle, eine vorteilhafte Abgasnachbehandlungsvorrichtung, sowie ein vorteilhaftes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, eine Vorrichtung zum Steuern der Ammoniak-Produktion durch eine Mager-NOx-Falle nach Anspruch 8, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 9 und ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors wird in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Verbrennungsmotors eine Mager-NOx-Falle, ein stromabwärts der Mager-NOx-Falle angeordneter SCR-Katalysator und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Vorrichtung zum Zuführen, insbesondere zum Einspritzen, eines Reduktionsmittels in einen Abgasströmungskanal verwendet. Der Abgasströmungskanal ist vorzugsweise strömungstechnisch zwischen der Mager-NOx-Falle und dem SCR-Katalysator angeordnet. Die Vorrichtung zum Zuführen des Reduktionsmittels ist strömungstechnisch mit einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung verbunden. Die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung weist eine maximale Reduktionsmittel-Speichermenge auf.
  • Bei dem Reduktionsmittel kann es sich um Urea beziehungsweise Harnstoff oder um gasförmigen Ammoniak handeln. Der SCR-Katalysator kann insbesondere als SCR-beschichteter Partikelfilter (SDPF) ausgestaltet sein oder zwei Katalysatoren in Serie umfassen, beispielsweise eine Kombination von SDPF und SCR.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: Es wird ein Nachfüllintervall für die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung durch einen Nutzer aus einer vorgegebenen Auswahl an möglichen Nachfüllintervallen festgelegt. Aus dem festgelegten Nachfüllintervall und der maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge wird ein maximaler durchschnittlicher Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer abgeleitet, beispielsweise berechnet. Der durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro zurückgelegten Kilometer wird für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke bestimmt, beispielsweise berechnet. Der bestimmte durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer wird mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer verglichen. Falls der bestimmte durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer höher ist als der aus dem Nachfüllintervall abgeleitete maximale durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer, wird die für den Betrieb des SCR-Katalysators zusätzlich erforderliche beziehungsweise benötigte Ammoniak-Menge (NH3-Menge) pro Kilometer bestimmt, zum Beispiel berechnet. Anschließend wird die Ammoniak-Produktion (NH3-Produktion) der Mager-NOx-Falle so gesteuert, dass mindestens die zusätzlich benötigte NH3-Menge pro Kilometer durch die Mager-NOx-Falle produziert und dem Abgasströmungskanal zugeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das Reduktionsmittel-Nachfüllintervall individuell festgelegt werden kann und an die Bedürfnisse des Nutzers, beispielsweise eines Kraftfahrzeugfahrers, angepasst werden kann, ohne dass sich dies negativ auf das Ergebnis der Abgasnachbehandlung auswirkt. Weiterhin wird die Nutzung des SCR-Katalysators optimiert, indem der Beitrag des SCR-Katalysators an der Umwandlung von Stickoxid unter gleichzeitiger Berücksichtigung des festgelegten Reduktionsmittel-Nachfüllintervalls maximiert wird. Durch die Anpassung der Nutzung der Mager-NOx-Falle an die Bedürfnisse des Nutzers wird der Brennstoffverbrauch in Bezug auf die individuellen Anforderungen des Nutzers minimiert.
  • Obwohl die Mager-NOx-Falle unter bestimmten Betriebsbedingungen eine hohe maximale Stickoxid-Umwandung gewährleistet, kann es in einigen Fällen nicht vermieden werden, dass eine bestimmte Menge an Stickoxiden zu dem SCR-Katalysator übertritt. Andererseits ist der SCR-Katalysator, wenn er oberhalb seiner Betriebstemperatur betrieben wird und ausreichend Ammoniak gespeichert hat, dazu in der Lage ein sehr hohes Stickoxid-Umwandlungsniveau aufrechtzuerhalten. Es ist deshalb wichtig, eine ausreichende Menge an gespeichertem Ammoniak in dem SCR-Katalysator zu gewährleisten, da dieser Katalysator der ist, der beim Betrieb oberhalb seiner Betriebstemperatur niedrige Stickoxid-Emissionen garantiert. Der von der Mager-NOx-Falle produzierte Ammoniak wird von dem SCR-Katalysator gespeichert und wird von diesem zur Aufrechterhaltung niedriger Stickoxid-Emissionen genutzt. Die Ammoniak-Produktion durch die Mager-NOx-Falle verringert damit direkt den Bedarf an zusätzlicher Reduktionsmittel-Zufuhr, zum Beispiel die AdBlue-Dosierung.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann das Nachfüllintervall als Zielintervall oder angestrebtes Intervall bezüglich einer zurückzulegenden Wegstrecke seit der letzten Befüllung bis zum Nachfüllen der Reduktionsmittel-Speichervorrichtung mit Reduktionsmittel verstanden werden. Es ist aber auch möglich den aktuell vorhandenen Füllstand der Reduktionsmittel-Speichervorrichtung zu bestimmen und das Nachfüllintervall als angestrebte, mit dem aktuell vorhandenen Füllstand bis zum Nachfüllen noch zurückzulegende Wegstrecke zu verstehen.
  • Das Nachfüllintervall wird durch einen Nutzer aus einer vorgegebenen Auswahl an möglichen Intervallen festgelegt. Dies hat den Vorteil, dass eine Anpassung an die individuellen Bedürfnisse des Nutzers möglich ist.
  • Die zusätzlich erforderliche, beziehungsweise benötigte, Ammoniak-Menge wird als Ammoniak-Menge pro Kilometer bestimmt. Dies ermöglicht es, eine kontinuierliche NH3-Produktion durch die Mager-NOx-Falle zu realisieren.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Steuern der Ammoniak-Produktion durch die Mager-NOx-Falle das Erhöhen der Stickoxid-Umwandlung durch die Mager-NOx-Falle. Insbesondere kann die Stickoxid-Umwandlung durch Erhöhen der Spülfrequenz der Mager-NOx-Falle erhöht werden. Bevorzugt umfasst das Steuern der Ammoniak-Produktion durch die Mager-NOx-Falle das Erhöhen der Ammoniak-Produktion durch die Mager-NOx-Falle. Dabei kann die Ammoniak-Produktion der Mager-NOx-Falle durch Verlängern der Spüldauer erhöht werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Ammoniak-Produktion der Mager-NOx-Falle durch Anpassen der Spültiefe während eines fetten Betriebs der Mager-NOx-Falle erhöht werden. Die genannten Maßnahmen haben den Vorteil, dass der ohnehin in bestimmten Abständen erforderliche Regenerationsprozess zur Ammoniak-Produktion durch eine gezielte Anpassung der Regenerationsparameter effizient eingesetzt werden kann.
  • Vorzugsweise wird durch die Mager-NOx-Falle produzierter Ammoniak in dem SCR-Katalysator gespeichert. In Abhängigkeit von der Menge des in dem SCR-Katalysator gespeicherten Ammoniaks kann mittels der Vorrichtung zum Zuführen von Reduktionsmittel dem Abgasströmungskanal ein Reduktionsmittel zugeführt werden. Es kann grundsätzlich die Zufuhr von Reduktionsmittel in Abhängigkeit von dem durch die Mager-NOx-Falle zu dem SCR-Katalysator weitergeleiteten Ammoniak und/oder dem in dem SCR-Katalysator gespeicherten Ammoniak gesteuert werden. Damit werden der jeweils zur Verfügung stehende Ammoniak flexibel und effizient genutzt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern der Ammoniak-Produktion durch eine Mager-NOx-Falle umfasst eine Einrichtung zum Ableiten, insbesondere Berechnen, eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückzulegendem Kilometer, aus einem festgelegten Nachfüllintervall einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung. Die Vorrichtung umfasst zudem eine Einrichtung zum Bestimmen, insbesondere Berechnen, des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke und eine Einrichtung zum Vergleichen des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu ausgelegt ist, ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
  • Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung hat prinzipiell dieselben Vorteile wie das bereits beschriebene erfindungsgemäße Verfahren. Zudem kann die Steuervorrichtung zur Nachrüstung bestehender Anwendungen, zum Beispiel zum Nachrüsten eines Kraftfahrzeugs, geeignet sein. Dies ermöglicht ein kostengünstiges Implementieren in vorhandene Systeme und Anwendungen.
  • Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor umfasst eine Mager-NOx-Falle, einen stromabwärts der Mager-NOx-Falle angeordneten SCR-Katalysator und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnete Vorrichtung Zuführen, insbesondere zum Einspritzen, eines Reduktionsmittels in einen Abgasströmungskanal. Dabei ist die Vorrichtung zum Zuführen des Reduktionsmittels strömungstechnisch mit einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung mit einer maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge verbunden. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist zur Durchführung eines bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Zusätzlich oder alternativ dazu umfasst die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Steuervorrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung hat die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung genannten Vorteile. Vorzugsweise ist die Mager-NOx-Falle zum strömungstechnischen Koppeln an einen Abgasauslass eines Verbrennungsmotors ausgelegt.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Es hat die bereits genannten Vorteile. Insbesondere ermöglicht es eine individuell anpassbare Festlegung eines Reduktionsmittel-Nachfüllintervalls. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann es sich grundsätzlich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein anderes Kraftfahrzeug handeln.
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken.
    • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
    • 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
    • 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung.
    • 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren in Form eines Flussdiagramms.
  • Die in der 1 schematisch gezeigte erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 ist ausgelegt für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 umfasst eine Mager-NOx-Falle 2, einen in Strömungsrichtung 3 des Abgases stromabwärts der Mager-NOx-Falle 2 angeordneten SCR-Katalysator 4 und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators 4 angeordnete Vorrichtung 5 zum Zuführen eines Reduktionsmittels, zum Beispiel von Urea oder gasförmigem Ammoniak, in einen Abgasströmungskanal 6. Der Abgasströmungskanal 6 verbindet die Mager-NOx-Falle 2 mit dem SCR-Katalysator 4 strömungstechnisch. Die Vorrichtung 5 zum Zuführen eines Reduktionsmittels ist strömungstechnisch mit einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung 7 verbunden. Die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung 7 ist zur Speicherung einer maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge ausgelegt. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 ist zur Durchführung eines im Zusammenhang mit der 4 beschriebenen Verfahrens ausgelegt.
  • Die 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 8. Dabei kann es sich zum Beispiel um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein anderes Kraftfahrzeug handeln. Das Kraftfahrzeug 8 umfasst einen Verbrennungsmotor 9 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1. Der Verbrennungsmotor 9 umfasst einen Abgasauslass, der strömungstechnisch über einen Strömungskanal 10 mit der Mager-NOx-Falle 2 verbunden ist. Optional umfasst das Kraftfahrzeug 8 eine Steuervorrichtung 11 zum Steuern der Ammoniak-Produktion durch die Mager-NOx-Falle 2.
  • Die 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung 11. Die Steuervorrichtung 11 umfasst eine Einrichtung 12 zum Ableiten, insbesondere zum Berechnen, eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Wegstrecke aus einem festgelegten Nachfüllintervall einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung 7. Die Steuervorrichtung 11 umfasst zudem eine Einrichtung 13 zum Bestimmen, zum Beispiel Berechnen, des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückgelegter Wegstrecke für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke und eine Einrichtung 14 zum Vergleichen des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch. Die Steuervorrichtung 11 ist zur Durchführung eines im Folgenden beschriebenen Verfahrens ausgelegt.
  • Die 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren in Form eines Flussdiagramms. Das Verfahren beginnt mit Schritt 15, in welchem ein Nachfüllintervall für die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung festgelegt wird. In Schritt 16 wird ein maximaler durchschnittlicher Reduktionsmittel-Verbrauch pro Wegstrecke aus dem festgelegten Nachfüllintervall und der maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge der Reduktionsmittel-Speichervorrichtung 7 abgeleitet, insbesondere berechnet. In diesem Zusammenhang kann der aktuelle Füllstand der Reduktionsmittel-Speichervorrichtung 7 bestimmt und berücksichtigt werden. In Schritt 17 wird der durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro zurückgelegter Wegstrecke für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke bestimmt, insbesondere berechnet.
  • Bei Schritt 18 wird der in Schritt 17 bestimmte durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs mit dem in Schritt 16 aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch verglichen. Dabei wird geprüft, ob der durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch höher ist als der aus dem Nachfüllintervall abgeleitete maximale durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch. Ist dies der Fall, wird in Schritt 19 die für den Betrieb des SCR-Katalysators 4 zusätzlich benötigte Ammoniak-Menge bestimmt. Ist bei Schritt 18 der durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch nicht höher als der aus dem Nachfüllintervall abgeleitete maximale durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch, so wird das Verfahren bei Schritt 17 fortgesetzt.
  • Im Anschluss an Schritt 19 wird in Schritt 20 die Ammoniak-Produktion der Mager-NOx-Falle 2 so gesteuert, dass mindestens die zusätzlich erforderliche Ammoniak-Menge durch die Mager-NOx-Falle produziert und dem Abgasströmungskanal 6 zugeführt wird. Es ist grundsätzlich möglich eine größere als die erforderliche Ammoniak-Menge zu produzieren und zur Speicherung in dem SCR-Katalysator 4 an diesen weiterzuleiten.
  • Das Steuern der Ammoniak-Produktion durch die Mager-NOx-Falle 2 kann das Erhöhen der NOx-Umwandlung der Mager-NOx-Falle 2, vorzugsweise durch Erhöhen der Spülfrequenz, umfassen. Die Ammoniak-Produktion der Mager-NOx-Falle 2 kann außerdem durch Verlängern der Spüldauer und/oder Anpassen der Spültiefe während eines fetten Betriebs der Mager-NOx-Falle 2 erhöht werden.
  • Optional kann in Abhängigkeit von der Menge des von in dem SCR-Katalysator 4 gespeicherten Ammoniaks mittels der Vorrichtung 5 zum Zuführen von Reduktionsmittel dem Abgasströmungskanal 6 Reduktionsmittel zugeführt werden. Außerdem kann die Zufuhr von Reduktionsmittel in Abhängigkeit von dem durch die Mager-NOx-Falle 2 zu dem SCR-Katalysator 4 weitergeleiteten Ammoniak und/oder dem in dem SCR-Katalysator 4 gespeicherten Ammoniak gesteuert werden.
  • Im Anschluss an Schritt 20 kann das Verfahren enden oder wiederholt werden.
  • Bezuaszeichenliste
    • 1
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    2
    Mager-NOx-Falle
    3
    Strömungsrichtung
    4
    SCR-Katalysator
    5
    Reduktionsmittel-Zufuhr
    6
    Abgasströmungskanal
    7
    Reduktionsmittel-Speichervorrichtung
    8
    Kraftfahrzeug
    9
    Verbrennungsmotor
    10
    Strömungskanal
    11
    Steuervorrichtung
    12
    Einrichtung zum Ableiten eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Wegstrecke aus einem festgelegten Nachfüllintervall einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung
    13
    Einrichtung zum Bestimmen des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückgelegter Wegstrecke
    14
    Einrichtung zum Vergleichen des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch
    15
    Festlegen eines Nachfüllintervalls für die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung
    16
    Ableiten eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Wegstrecke aus dem festgelegte Nachfüllintervall und der maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge
    17
    Bestimmen des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückgelegter Wegstrecke für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke
    18
    Vergleichen des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch
    19
    Bestimmen der für den Betrieb des SCR-Katalysators zusätzlich benötigten Ammoniak-Menge
    20
    Steuern der NH3-Produktion der Mager-NOx-Falle

Claims (11)

  1. Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors (9), wobei in Strömungsrichtung (3) des Abgases stromabwärts des Verbrennungsmotors (9) eine Mager-NOx-Falle (2), ein stromabwärts der Mager-NOx-Falle (2) angeordneter SCR-Katalysator (4) und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators (4) angeordnete Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel in einen Abgasströmungskanal (6) verwendet werden, wobei die Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel strömungstechnisch mit einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung (7) mit einer maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Festlegen (15) eines Nachfüllintervalls für die Reduktionsmittel-Speichervorrichtung (7) durch einen Nutzer aus einer vorgegebenen Auswahl an möglichen Nachfüllintervallen, - Ableiten (16) eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer aus dem festgelegte Nachfüllintervall und der maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge, - Bestimmen (17) des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückgelegten Kilometer für eine festgelegte, zuletzt zurückgelegte Wegstrecke, - Vergleichen (18) des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer, - falls der bestimmte durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer höher ist als der aus dem Nachfüllintervall abgeleitete maximale durchschnittliche Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer, Bestimmen (19) der für den Betrieb des SCR-Katalysators (4) zusätzlich benötigten Ammoniak-Menge pro Kilometer, - Steuern (20) der NH3-Produktion der Mager-NOx-Falle, sodass mindestens die zusätzlich erforderliche Ammoniak-Menge pro Kilometer durch die Mager-NOx-Falle produziert und dem Abgasströmungskanal zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der NH3-Produktion durch die Mager-NOx-Falle (2) das Erhöhen der Stickoxid-Umwandlung der Mager-NOx-Falle (2) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickoxid -Umwandlung durch Erhöhen der Spülfrequenz der Mager-NOx-Falle (2) erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniak-Produktion der Mager-NOx-Falle (2) durch Verlängern der Spüldauer und/oder Anpassen der Spültiefe während eines fetten Betriebs der Mager-NOx-Falle (2) erhöht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Mager-NOx-Falle (2) produzierter Ammoniak in dem SCR-Katalysator (4) gespeichert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Menge von in dem SCR-Katalysator (4) gespeichertem Ammoniak mittels der Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel dem Abgasströmungskanal (6) ein Reduktionsmittel zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Reduktionsmittel in Abhängigkeit von dem durch die Mager-NOx-Falle (2) zu dem SCR-Katalysator (4) weitergeleiteten Ammoniak und/oder dem in dem SCR-Katalysator (4) gespeicherten Ammoniak gesteuert wird.
  8. Vorrichtung (11) zum Steuern der Ammoniak-Produktion durch eine Mager-NOx-Falle (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) eine Einrichtung (12) zum Ableiten eines maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer aus einem festgelegten Nachfüllintervall einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung (7), eine Einrichtung (13) zum Bestimmen des durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro zurückgelegten Kilometer und eine Einrichtung (14) zum Vergleichen des bestimmten durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauchs pro Kilometer mit dem aus dem Nachfüllintervall abgeleiteten maximalen durchschnittlichen Reduktionsmittel-Verbrauch pro Kilometer umfasst und dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
  9. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (8) mit einem Verbrennungsmotor (9), welche eine Mager-NOx-Falle (2), einen stromabwärts der Mager-NOx-Falle (2) angeordneten SCR-Katalysator (4) und eine stromaufwärts des SCR-Katalysators (4) angeordnete Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel in einen Abgasströmungskanal (6) umfasst, wobei die Vorrichtung (5) zum Zuführen von Reduktionsmittel strömungstechnisch mit einer Reduktionsmittel-Speichervorrichtung (7) mit einer maximalen Reduktionsmittel-Speichermenge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgelegt ist.
  10. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) eine Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 8 umfasst.
  11. Kraftfahrzeug (8), welches einen Verbrennungsmotor (9) und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10 umfasst.
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Citations (3)

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DE102016203226A1 (de) 2016-02-29 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems eines Kraftfahrzeugs

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