DE102018129683A1 - Abgasnachbehandlungssystem mit einem passiven NOx Adsorber und einem beheizbaren SCR Katalysator - Google Patents

Abgasnachbehandlungssystem mit einem passiven NOx Adsorber und einem beheizbaren SCR Katalysator Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem passiven NOx Adsorber und einem beheizbaren SCR Katalysator.
Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor umfasst eine Abgasleitung (1), einen in der Abgasleitung (1) angeordneten passiven NOx Adsorber (2), einen in der Abgasleitung angeordneten Injektor (3), einen in der Abgasleitung angeordneten Mischer (4), einen in der Abgasleitung angeordneten SCR Katalysator (5) und eine in der Abgasleitung angeordnete Heizvorrichtung (6), wobei die Heizvorrichtung (6) derart eingerichtet ist, dass die Temperatur im SCR Katalysator (5) bei Abgastemperaturen unterhalb einer Anspringtemperatur des SCR Katalysators (5) mittels der Heizvorrichtung (6) innerhalb einer Zeitspanne auf eine Temperatur oberhalb der Anspringtemperatur gebracht werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem passiven NOx Adsorber und einem beheizbaren SCR Katalysator.
  • Aus der US8661790B2 ist ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, das eine Abgasleitung, einen stromauf angeordneten SCR Katalysator, einen elektrisch beheizten Katalysator, einen Oxidationskatalysator, einen stromab angeordneten SCR Katalysator und ein Steuergerät umfasst. Der Oxidationskatalysator kann durch den elektrisch beheizten Katalysator aufgeheizt werden. In dem elektrisch beheizten Katalysator und/oder dem Oxidationskatalysator ist ein NOx Adsorber zum Adsorbieren von NOx Emissionen unterhalb eines Temperaturschwellwertes und zum Desorbieren von NOx Emissionen oberhalb eines Temperaturschwellwertes angeordnet. Der elektrisch beheizte Katalysator wird eingeschaltet, wenn die Betriebstemperatur des stromab angeordneten SCR Katalysators oberhalb der Anspringtemperatur liegt. Dadurch steigt die Temperatur im NOx Adsorber und die Desorption der NOx Emissionen wird initiiert.
  • Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor umfasst eine Abgasleitung, einen in der Abgasleitung angeordneten passiven NOx Adsorber, einen in der Abgasleitung angeordneten Injektor, einen in der Abgasleitung angeordneten Mischer, einen in der Abgasleitung angeordneten SCR Katalysator und eine in der Abgasleitung angeordnete Heizvorrichtung. Die Heizvorrichtung ist derart eingerichtet, dass die Temperatur im SCR Katalysator bei Abgastemperaturen unterhalb einer Anspringtemperatur des SCR Katalysators mittels der Heizvorrichtung innerhalb einer Zeitspanne auf eine Temperatur oberhalb der Anspringtemperatur gebracht werden kann.
  • Zur Minderung der Emissionen von Stickoxiden (NOx) eignet sich die Kombination aus passivem NOx Adsorber (PNA) und SCR (Selective catalytic reduction) Katalysator. Die Idee ist, dass der PNA während Kaltstart- und Warmlaufphasen des Verbrennungsmotors NOx Emissionen adsorbiert. Sobald der SCR Katalysator die Anspringtemperatur erreicht, kann der PNA desorbiert werden. Für die kombinierte Nutzung eines PNA und eines SCR Katalysators sind die Temperatureigenschaften des PNA zu berücksichtigen, da sich diese auswirkt und die Möglichkeit beeinflusst, einen leeren PNA am Ende des Motorbetriebs vorliegen zu haben. So kann eine niedrige Adsorptionsstabilität der NOx eine sehr frühe NOx Desorption bewirken, wenn beispielsweise bei Kaltstartbedingungen oder in der Warmlaufphase eine starke Beschleunigung des Verbrennungsmotors erfolgt. Dies resultiert in hohen Temperaturen im PNA bei weiterhin niedrigen Temperaturen im SCR Katalysator. Die im Niedertemperatur-PNA durch die hohen Temperaturen desorbierten NOx können daher nicht im SCR Katalysator konvertiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem kombiniert die Idee eines elektrisch beheizten SCR Katalysators mit einem PNA. Dadurch wird eine Konvertierung von NOx Emissionen im SCR Katalysator ermöglicht, auch wenn eine sehr frühe NOx Desorption im passiven NOx Adsorber bei Abgastemperaturen unterhalb der Anspringtemperatur des SCR Katalysators erfolgt, indem die Heizvorrichtung den SCR Katalysator innerhalb einer Zeitspanne aufheizt. Vorteilhaft ist eine Zeitspanne von weniger als 10 Sekunden, besonders vorteilhaft von weniger als 5 Sekunden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Heizvorrichtung als elektrische Wärmequelle ausgeführt ist. Eine elektrische Wärmequelle ist sehr gut regelbar, da Schaltvorgänge kaum Verzögerungen beinhalten. Aufgrund der separaten Stromversorgung, beispielsweis durch eine Batterie, ist sie zudem weitgehend unabhängig vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors einsetzbar.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der NOx Adsorber als Niedertemperaturadsorber ausgeführt ist. Dadurch wird ein leerer PNA am Ende des Motorbetriebs durch eine rein passive NOx Desorption ermöglicht, so dass beim nächsten Motorstart ein möglichst großer Teil der Speicherkapazität des PNA zur Verfügung steht.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem ein Steuergerät, das eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: Einschalten der Heizvorrichtung, Ermitteln der Temperatur im SCR Katalysator, Ausschalten der Heizvorrichtung, wenn die Temperatur im SCR Katalysator einen Temperaturschwellwert überschritten hat. Die Temperatur im SCR Katalysator kann über einen Sensor, ein Modell oder ein Kennfeld ermittelt werden. Der Sensor kann entweder direkt die Temperatur im SCR Katalysator messen oder ist in der Abgasleitung zur Messung der Abgastemperatur positioniert. Es können auch mehrere Sensoren eingesetzt werden, so dass beispielsweise eine Temperatur stromauf des SCR Katalysators und eine Temperatur stromab des SCR Katalysators bestimmt wird. Die Bestimmung der Temperatur im SCR Katalysator kann um ein Modell ergänzt werden, um die Temperatur im SCR Katalysator genauer bestimmen zu können. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Temperatur im SCR Katalysator indirekt über eine Messung einer Abgastemperatur erfolgt. Der Temperaturschwellwert liegt bevorzugt in einem Bereich ±20 °C, besonders bevorzugt in einem Bereich ±10 °C der Anspringtemperatur des SCR Katalysators. Als Anspringtemperatur wird in einem Katalysator diejenige Temperatur verstanden, bei der die katalytischen Reaktionen beginnen abzulaufen. Für SCR Katalysatoren liegt diese erfahrungsgemäß im Bereich 150 - 200 °C.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
    • 1 ein erfindungsgemäßes Abgasnachbehandlungssystem, wobei die Heizvorrichtung direkt am SCR Katalysator angebracht ist,
    • 2 ein erfindungsgemäßes Abgasnachbehandlungssystem, wobei die Heizvorrichtung direkt am passiven NOx Adsorber angebracht ist,
    • 3 ein Verfahren für die Aufheizung eines SCR Katalysators eines Abgasnachbehandlungssystems, durchgeführt von einem Steuergerät.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst eine Abgasleitung 1, einen in der Abgasleitung 1 angeordneten passiven NOx Adsorber 2, einen in der Abgasleitung angeordneten Injektor 3, einen in der Abgasleitung angeordneten Mischer 4, einen in der Abgasleitung angeordneten SCR Katalysator 5 und eine in der Abgasleitung angeordnete Heizvorrichtung 6. Die Abgasleitung 1 ist fluidisch mit dem Auslass des Verbrennungsmotors verbunden und wird von dem Abgas des Verbrennungsmotors durchströmt. Über die Abgasleitung 1 gelangt das Abgas zum passiven NOx Adsorber 2. Dieser ist derart eingerichtet, NOx Emissionen, die in dem Abgas enthalten sind, zu adsorbieren. Wenn die Speicherkapazität des passiven NOx Adsorbers 2 erschöpft ist und/oder eine ausreichend hohe Temperatur erreicht ist, werden die NOx Emissionen desorbiert. In der Abgasleitung 1, zwischen dem passiven NOx Adsorber 2 und dem SCR Katalysator 5 sind ein Injektor 3 und ein Mischer 4 angeordnet. Über den Injektor 3 wird dem Abgas ein Reduktionsmittel, beispielsweise eine Harnstofflösung, beigemischt. Der Mischer 4 ermöglicht eine Homogenisierung von Abgas und eingebrachter Harnstofflösung. Die in dem passiven NOx Adsorber 2 desorbierten NOx Emissionen werden im SCR Katalysator 5 reduziert. Direkt am SCR Katalysator 5 ist eine Heizvorrichtung 6 angebracht. Diese ist derart eingerichtet, dass die Temperatur im SCR Katalysator 5 bei Abgastemperaturen unterhalb einer Anspringtemperatur des SCR Katalysators 5 mittels der Heizvorrichtung 6 innerhalb einer Zeitspanne auf eine Temperatur oberhalb der Anspringtemperatur gebracht werden kann. Dadurch wird erreicht, dass der SCR Katalysator 5 immer dann betriebsbereit ist, wenn der passive NOx Adsorber 2 NOx desorbiert, oder dass der zeitliche Abstand zwischen Desorption des passiven NOx Adsorbers 2 und Erreichen der Anspringtemperatur des SCR Katalysators 5 zumindest minimiert wird.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems, wobei die Heizvorrichtung 6 direkt am passiven NOx Adsorber 2 angebracht ist. Dies ermöglicht die Verwendung von am Markt erhältlichen beheizbaren passiven NOx Adasorbern, so dass die Kosten gesenkt werden können. Alternativ kann die Heizvorrichtung 6 stromauf des SCR Katalysators 5 zwischen dem passiven NOx Adsorber 2 und dem Mischer 4 oder stromauf des SCR Katalysators 5 zwischen dem Mischer 4 und dem SCR Katalysator 5 angeordnet werden. Diese Flexibilität in der möglichen Anordnung der Heizvorrichtung 6 ermöglicht eine vorteilhafte Anpassung an unterschiedliche Abgasnachbehandlungssysteme.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen des Abgasnachbehandlungssystems ist die Heizvorrichtung 6 als elektrische Wärmequelle ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass für einige Abgasnachbehandlungskomponenten wie passive NOx Adsorber 2 kombinierte Systeme aus Heizung und NOx Adsorber 2 verfügbar sind, wodurch Kosten reduziert werden können. Darüber hinaus ermöglichen elektrische Wärmequellen eine präzise Steuerung, da sie kurze Verzögerungszeiten aufweisen. Weiterhin können elektrische Wärmequellen über eine externe Energieversorgung, wie beispielsweise eine Batterie, gespeist werden, wodurch sie weitgehend unabhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors betrieben werden können.
  • Der NOx Adsorber 2 ist hier als Niedertemperaturadsorber ausgeführt. Als Niedertemperaturadsorber werden passive NOx Adsorber verstanden, die bei relativ niedrigen Temperaturen, beispielsweise zwischen 150 und 200 °C, NOx desorbieren. Die Verwendung eines Niedertemperaturadsorbers ist vorteilhaft, da ein leerer passiver NOx Adsorber 2 am Ende des Motorbetriebs durch eine rein passive NOx Desorption ermöglicht wird.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst das Abgasnachbehandlungssystem ein Steuergerät. Dieses ist derart eingerichtet, die in 3 gezeigten Schritte durchzuführen. Im ersten Schritt S10 erfolgt das Einschalten der Heizvorrichtung 6, im zweiten Schritt S20 wird die Temperatur im SCR Katalysator 5 ermittelt und im dritten Schritt S30 wird das Ausschalten der Heizvorrichtung 6 veranlasst, wenn die Temperatur im SCR Katalysator 5 einen Temperaturschwellwert überschritten hat.
  • Das Steuergerät ist derart eingerichtet, die Heizvorrichtung 6 einzuschalten, wenn erkannt wird, dass zu einem Zeitpunkt eine Desorption des passiven NOx Adsorbers 2 erforderlich wird und bis zu diesem Zeitpunkt die Temperatur im SCR Katalysator 5 ohne Aufheizung einen Temperaturschwellwert nicht überschreiten wird. Dadurch wird ein adaptiver Betrieb der Heizvorrichtung 6 ermöglicht, indem das Einschalten der Heizvorrichtung 6 abhängig vom Beladungszustand des passiven NOxAdsobers 2 und abhängig vom thermischen Zustand des SCR Katalysators 5 erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass der SCR Katalysator 5 möglichst vorteilhafte Konvertierungsraten aufweist, wenn eine Desorption des passiven NOx Adsorbers 2 durchgeführt wird.
  • Alternativ kann das Steuergerät eingerichtet sein, die Heizvorrichtung 6 direkt bei Motorstart einzuschalten. Direkt bei Motorstart bedeutet innerhalb von 10 Sekunden nach Motorstart, bevorzugt innerhalb von 5 Sekunden nach Motorstart, besonders bevorzugt innerhalb von 2 Sekunden nach Motorstart. Diese Form der Steuerung ist einfacher umsetzbar, allerdings auch weniger genau.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät derart eingerichtet, die Leistung der Heizvorrichtung 6 abhängig vom Beladungszustand des passiven NOx Adsorbers 2 und der Temperatur im SCR Katalysator 5 zu regeln. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass nicht nur ein Ein- und Ausschalten der Heizvorrichtung 6 genutzt wird, sondern eine an den Betriebszustand des Verbrennungsmotors und/oder den thermischen Zustand des Abgasnachbehandlungssystems angepasste Leistung der Heizvorrichtung 6 genutzt wird. Dadurch kann die Leistung der Heizvorrichtung 6 beispielsweise reduziert werden, wenn die Differenz zwischen der im SCR Katalysator 5 ermittelten Temperatur und einem Temperaturschwellwert ermöglicht, auch mit geringerer Leistung den Temperaturschwellwert innerhalb einer vorteilhaften Zeitspanne zumindest zu erreichen. Für diese Regelung der Heizvorrichtung 6 eignen sich insbesondere Modelle und/oder Kennfelder, die es erlauben, zumindest Teile des Abgasnachbehandlungssystems prädiktiv zu beschreiben, und eine Heizvorrichtung 6, die eine Einstellung der Leistungsabgabe ermöglicht, die über ein bloßes Ein- und Ausschalten hinausgeht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8661790 B2 [0002]

Claims (10)

  1. Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Abgasleitung (1), einen in der Abgasleitung (1) angeordneten passiven NOx Adsorber (2), einen in der Abgasleitung angeordneten Injektor (3), einen in der Abgasleitung angeordneten Mischer (4), einen in der Abgasleitung angeordneten SCR Katalysator (5) und eine in der Abgasleitung angeordnete Heizvorrichtung (6), wobei die Heizvorrichtung (6) derart eingerichtet ist, dass die Temperatur im SCR Katalysator (5) bei Abgastemperaturen unterhalb einer Anspringtemperatur des SCR Katalysators (5) mittels der Heizvorrichtung (6) innerhalb einer Zeitspanne auf eine Temperatur oberhalb der Anspringtemperatur gebracht werden kann.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung (6) direkt am SCR Katalysator (5) angebracht ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung (6) stromauf des SCR Katalysators (5) zwischen dem passiven NOx Adsorber (2) und dem Mischer (4) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung (6) stromauf des SCR Katalysators (5) zwischen dem Mischer (4) und dem SCR Katalysator (5) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Heizvorrichtung (6) als elektrische Wärmequelle ausgeführt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der NOx Adsorber (2) als Niedertemperaturadsorber ausgeführt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend ein Steuergerät, das eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: - Einschalten (S10) der Heizvorrichtung (6), - Ermitteln (S20) der Temperatur im SCR Katalysator (5), - Ausschalten (S30) der Heizvorrichtung (6), wenn die Temperatur im SCR Katalysator (5) einen Temperaturschwellwert überschritten hat.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Heizvorrichtung (6) direkt bei Motorstart einzuschalten.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Heizvorrichtung (6) einzuschalten, wenn erkannt wird, dass zu einem Zeitpunkt eine Desorption des NOx Adsorbers (2) erforderlich wird und bis zu diesem Zeitpunkt die Temperatur im SCR Katalysator (5) ohne Aufheizung einen Temperaturschwellwert nicht überschreiten wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Leistung der Heizvorrichtung (6) abhängig vom Beladungszustand des NOx Adsorbers (2) und der Temperatur im SCR Katalysator (5) zu regeln.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109931130A (zh) * 2019-03-27 2019-06-25 潍柴动力股份有限公司 一种scr控制方法及装置
DE102020115608A1 (de) 2020-06-12 2021-12-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114622970B (zh) * 2022-03-01 2023-03-31 南昌智能新能源汽车研究院 一种pna耦合ehc的后处理系统及其控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8661790B2 (en) 2011-11-07 2014-03-04 GM Global Technology Operations LLC Electronically heated NOx adsorber catalyst

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7062904B1 (en) * 2005-02-16 2006-06-20 Eaton Corporation Integrated NOx and PM reduction devices for the treatment of emissions from internal combustion engines
JPWO2018025827A1 (ja) * 2016-08-04 2019-06-27 エヌ・イーケムキャット株式会社 コールドスタート対応尿素ｓｃｒシステム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8661790B2 (en) 2011-11-07 2014-03-04 GM Global Technology Operations LLC Electronically heated NOx adsorber catalyst

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109931130A (zh) * 2019-03-27 2019-06-25 潍柴动力股份有限公司 一种scr控制方法及装置
DE102020115608A1 (de) 2020-06-12 2021-12-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102021113523A1 (de) 2021-05-26 2022-12-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungssystem

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