DE102018208958A1

DE102018208958A1 - Kraftfahrzeug mit einem Abgassystem aufweisend einen LNT-Katalysator, einen elektrisch beheizbaren eSCR-Katalysator und einen Partikelfilter und Verfahren zum Betreiben so eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018208958A1
Application number: DE102018208958.2A
Authority: DE
Inventors: Mario Balenovic; Christoph Boerensen; Frederik De Smet; Jan Harmsen; Frank Linzen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2019-12-12
Also published as: CN110566317A

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 und einem sich an den Verbrennungsmotor 2 anschließenden Abgassystem 3 bereitgestellt. Das Abgassystem 3 weist einen LNT-Katalysator 4, einen stromabwärts des LNT-Katalysators 4 angeordneten, elektrisch beheizbaren eSCR-Katalysator 5 und einen stromabwärts des eSCR-Katalysators 5 angeordneten Partikelfilter 6 auf. Des Weiteren wird ein Betriebsverfahren für ein solches Kraftfahrzeug 1 angegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem sich an den Verbrennungsmotor anschließenden Abgassystem sowie ein Betriebsverfahren für ein solches Kraftfahrzeug.
Die Kontrolle der Emission von Luftschadstoffen, wie z. B. Stickoxiden, Rußpartikeln etc., beim Betrieb eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs stellt in Hinblick auf immer strengere gesetzliche Vorgaben eine große Herausforderung dar. Zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben werden zunehmend große Katalysatoren benötigt, um ausreichend Kapazitäten für die Nachbehandlung des Abgases, z. B. die Speicherung oder Reduktion von Stickoxiden oder die Filterung von Rußpartikeln, zur Verfügung stellen zu können.
Als problematisch hat sich außerdem die langsame Erwärmung der Abgasnachbehandlungseinrichtungen, z. B. nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, herausgestellt, da bis zum Erreichen einer Mindesttemperatur, der sog. Light-off-Temperatur eines Katalysators, keine ausreichende Abgasnachbehandlung ermöglicht wird und Luftschadstoffe in dieser Betriebsphase vermehrt in die Umgebung abgegeben werden.
Es wird daher versucht, die Abgasnachbehandlungseinrichtungen so nah wie möglich am Verbrennungsmotor anzuordnen, um eine möglichst schnelle Erwärmung mittels der warmen Abgase zu erreichen. Beispielsweise ist es bisher üblich, einen Partikelfilter zusammen mit weiteren Abgasnachbehandlungseinrichtungen, z. B. einem LNT-Katalysator, direkt im Motorraum unterzubringen, so dass die für die Regeneration des Partikelfilters notwendigen hohen Temperaturen erreicht werden können.
Allerdings ist der vorhandene Bauraum in der Nähe des Verbrennungsmotors stark begrenzt, so dass die benötigten großen Katalysatoren aufgrund von Platzmangel nicht in der Nähe des Verbrennungsmotors platziert werden können.
Alternativ können Abgasnachbehandlungseinrichtungen anstelle im Motorraum auch im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Hier ist zwar ausreichend Platz vorhanden, allerdings erfolgt die Erwärmung aufgrund der großen Entfernung vom Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart nur sehr langsam. Außerdem sind bei einer Anordnung im Bereich des Unterbodens die Wärmeverluste aufgrund von Wärmeabgabe in die Umgebung deutlich höher als bei einer Anordnung der Abgasnachbehandlungseinrichtungen im Motorraum, so dass zeitweise die Light-off-Temperatur unterschritten werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Möglichkeiten aufzuzeigen, mit denen die vorgenannten Nachteile vermieden oder zumindest verringert werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor und ein sich an den Verbrennungsmotor anschließendes Abgassystem auf.
Unter einem Verbrennungsmotor, teilweise auch als Brennkraftmaschine bezeichnet, ist eine Verbrennungskraftmaschine zur Umwandlung von im Kraftstoff enthaltener chemischer Energie in mechanische Arbeit zu verstehen. Während des dafür nötigen Verbrennungsvorgangs wird Abgas gebildet. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise als selbstzündender oder fremdgezündeter Verbrennungsmotor ausgebildet sein. Als Kraftstoff kann beispielsweise Motorbenzin oder Diesel genutzt werden. Optional kann der Verbrennungsmotor über eine Abgasrückführung verfügen, z. B. über eine Hochdruckabgasrückführung.
Optional kann der Verbrennungsmotor mit einer Elektromaschine zu einem Hybridantrieb kombiniert sein. Mit anderen Worten kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Hybridelektrofahrzeug handeln.
Das Abgassystem wird durch eine Abgasleitung gebildet, die vom Abgas durchströmt wird und in den Abgasnachbehandlungseinrichtungen, z. B. Katalysatoren, Filter, Sensoren etc., angeordnet sind, so dass die Abgasnachbehandlungseinrichtungen ebenfalls vom Abgas durchströmt werden können und die Eigenschaften des Abgases, z. B. dessen Zusammensetzung, Temperatur etc., mittels der Sensoren bestimmt werden kann. Angegebene Strömungsrichtungen beziehen sich auf die Strömungsrichtung des Abgases vom Verbrennungsmotor in Richtung Auspuff des Abgassystems.
Das Abgassystem des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist einen LNT-Katalysator (engl. Lean NO_x Trap, Stickoxidspeicherkatalysator), einen stromabwärts des LNT-Katalysators angeordneten, elektrisch beheizbaren eSCR-Katalysator (engl. selective catalytic reduction, Stickoxidreduktionskatalysator, „e“ steht für elektrisch beheizt) und einen stromabwärts des eSCR-Katalysators angeordneten Partikelfilter auf. In einer Ausführungsvariante weist das Abgassystem die drei vorstehend genannten Abgasnachbehandlungseinrichtungen direkt benachbart zueinander auf, d. h. zwischen den explizit genannten Abgasnachbehandlungseinrichtungen sind keine weiteren Abgasnachbehandlungseinrichtungen angeordnet. Bevorzugt können die drei vorstehend genannten Abgasnachbehandlungseinrichtungen in Reihe hintereinander angeordnet sein.
Stromaufwärts des eSCR-Katalysators kann eine Zuführeinrichtung für eine Ammoniak bildende Zusammensetzung, z. B. eine Harnstofflösung, angeordnet sein. Dies ermöglicht die Zufuhr einer solchen Zusammensetzung zum Abgas und eine Vermischung mit dem Abgas, bevor das Gemisch den eSCR-Katalysator erreicht, in dem Ammoniak als Reduktionsmittel bei der Reduktion der Stickoxide wirkt.
Optional kann der Partikelfilter eine SCR-Beschichtung aufweisen. Derartige Partikelfilter sind auch unter der Bezeichnung SDPF (engl. SCR-catalysed diesel particulate filter) bekannt.
Durch die Ausführung des eSCR-Katalysators als elektrisch beheizbarer Katalysator besteht die Möglichkeit, die Temperatur des eSCR-Katalysators sowie des stromabwärts angeordneten Partikelfilters unabhängig von der Abgastemperatur zu erhöhen. Mit anderen Worten können die Temperaturen des eSCR-Katalysators sowie des stromabwärts nachgeschalteten Partikelfilters unabhängig von der Abgastemperatur geregelt werden.
Beispielsweise kann der eSCR-Katalysator bereits kurz vor dem Start des Verbrennungsmotors oder ab dem Start des Verbrennungsmotors elektrisch beheizt werden, so dass eine katalytische Reduktion der Stickoxide im eSCR-Katalysator bereits zu einem deutlich früheren Zeitpunkt als ohne elektrische Beheizung möglich ist. Mit anderen Worten kann die Light-off-Temperatur des eSCR-Katalysators eher erreicht werden, so dass im Abgas enthaltene Stickoxide effektiver nachbehandelt und die Emission von Stickoxiden in die Umgebung verringert werden kann. Ferner kann durch die elektrische Heizung die Funktion des eSCR-Katalysators auch noch sichergestellt werden, falls, beispielsweise bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit, die Abgastemperatur so weit sinkt, dass die Light-off-Temperatur des eSCR-Katalysators ohne elektrische Heizung nicht mehr erreicht werden würde.
Durch die elektrische Beheizung des eSCR-Katalysators kann zudem die Temperatur des stromabwärts angeordneten Partikelfilters unabhängig von der Temperatur des den Verbrennungsmotor verlassenden Abgases und unabhängig von der Temperatur des LNT-Katalysators geregelt werden. Die Regeneration des Partikelfilters kann verbessert werden, da aufgrund der elektrischen Beheizung höhere Temperaturen erreicht werden können. Eine sonst notwendige Kraftstoffnacheinspritzung zur Temperaturerhöhung und damit einhergehende Probleme aufgrund einer durch die Kraftstoffnacheinspritzung verursachten Verdünnung des Motoröls können minimiert oder sogar vermieden werden. Außerdem kann die Temperatur des LNT-Katalysators während der Regeneration des Partikelfilters niedrig gehalten werden, so dass die Speicherung der Stickoxide im LNT-Katalysator effektiv erfolgen und eine thermische Alterung des LNT-Katalysators verringert oder vermieden werden kann.
Die Ausführung des eSCR-Katalysators als elektrisch beheizbarer Katalysator ermöglicht zudem eine Anordnung des eSCR-Katalysators sowie des Partikelfilters entfernt vom Verbrennungsmotor, z. B. im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs in der sog. underfloor position. Eine Anordnung entfernt vom Verbrennungsmotor, d. h. außerhalb des Motorraums, ermöglicht wiederum eine größere Dimensionierung des eSCR-Katalysators und/oder des Partikelfilters, so dass die Abgasnachbehandlung effektiver durchgeführt und die Emission von Luftschadstoffen in die Umgebung verringert werden kann. Mittels der elektrischen Beheizung des eSCR-Katalysators können außerdem durch die Anordnung im Bereich des Unterbodens bedingte Wärmeverluste kompensiert werden. Eine Anordnung im Bereich des Unterbodens verhindert zudem eine Überhitzung und eine mit der Überhitzung einhergehende Alterung oder Beschädigung des eSCR-Katalysators unter Volllastbedingungen.
Durch die motorferne Anordnung des eSCR-Katalysators sowie des Partikelfilters steht außerdem mehr Bauraum für eine motornahe Anordnung (sog. close-coupled position) des LNT-Katalysators, d. h. eine Anordnung im Motorraum, zur Verfügung. Dies ermöglicht eine größere Dimensionierung des LNT-Katalysators, so dass mehr Stickoxide gespeichert werden können. Beispielsweise kann der in der close-coupled position vorhandene Bauraum vollständig für den LNT-Katalysator genutzt werden, um das Volumen des LNT-Katalysators zu maximieren (sog. entire close-coupled position).
Die motornahe Anordnung des LNT-Katalysators wirkt sich insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors positiv aus, da der LNT-Katalysator bei geringen Temperaturen hauptverantwortlich für die Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas ist. Mit anderen Worten kann insbesondere die Emission von Stickoxiden in die Umgebung nach einem Kaltstart verringert werden. Bei einer motornahen Anordnung des LNT-Katalysators kann zudem die Light-off-Temperatur des LNT-Katalysators schneller erreicht werden, so dass die Stickoxide ab einem früheren Zeitpunkt nach einem Kaltstart effektiver gespeichert werden können.
Die Ausführungen zum Verhalten nach einem Kaltstart betreffen in analoger Weise Betriebsbedingungen, bei denen die Mindesttemperatur bzw. Light-off-Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtungen wieder unterschritten wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Verbrennungsmotor mit geringer Last betrieben wird, z. B. beim Fahren im Stadtverkehr. Auch unter solchen Bedingungen ermöglicht das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine effektive Abgasnachbehandlung durch die mögliche Temperaturerhöhung mittels des eSCR-Katalysators.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Abgassystem einen stromaufwärts des LNT-Katalysators angeordneten Temperatursensor und/oder einen stromabwärts des LNT-Katalysators und stromaufwärts des eSCR-Katalysators angeordneten Temperatursensor und/oder einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Temperatursensor aufweisen.
Mittels der Temperatursensoren kann die Abgastemperatur stromaufwärts des LNT-Katalysators, des eSCR-Katalysators bzw. stromabwärts des Partikelfilters ermittelt und aus der ermittelten Abgastemperatur auf die Temperatur des jeweiligen Katalysators geschlossen werden.
Weiterhin kann das Abgassystem einen stromabwärts des LNT-Katalysators und stromaufwärts des eSCR-Katalysators angeordneten Stickoxidsensor und/oder einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Stickoxidsensor aufweisen. Mittels der Stickoxidsensoren kann die Stickoxidgehalt des Abgases stromaufwärts eSCR-Katalysators bzw. stromabwärts des Partikelfilters ermittelt werden.
Weiterhin kann das Abgassystem einen stromaufwärts des LNT-Katalysators angeordneten Lambda-Sensor aufweisen. Mittels des Lambda-Sensors kann das Verbrennungsluftverhältnis λ ermittelt werden.
Die Messsignale der Temperatursensoren und/oder der Stickoxidsensoren und/oder des Lambda-Sensors können an eine Steuereinheit übertragen werden, die die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Messsignale ein Steuersignal zur elektrischen Beheizung des eSCR-Katalysators auszugeben. Mit anderen Worten empfängt die Steuereinheit Signale des oder der Temperatursensoren, des oder der Stickoxidsensoren und/oder des Lambda-Sensors, verarbeitet diese Signale basierend auf Anweisungen oder einem in der Steuereinheit programmiertem Code entsprechend einer oder mehrerer Routinen und sendet Steuersignale an eine Stromversorgungseinrichtung als Aktuator, die der Stromversorgung der elektrischen Heizung des eSCR-Katalysators dient, so dass die elektrische Heizung geregelt wird.
Die Steuereinheit kann hardware- und/oder softwaremäßig realisiert sein und physisch ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Steuereinheit Teil einer Motorsteuerung sein oder in diese integriert sein. In einer typischen Ausgestaltung fungiert die Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs als Steuereinheit.
Optional kann die Steuereinheit dazu ausgebildet und eingerichtet sein, in Abhängigkeit von Messsignalen des oder der Temperatursensoren und/oder des oder der Stickoxidsensoren und/oder oder des Lambda-Sensors ein Steuersignal an eine Zuführeinrichtung zur Zuführung eines Ammoniak bildenden Gemischs zum Abgas und/oder ein Steuersignal zur Beeinflussung der Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors auszugeben, z. B. um ein bestimmtes Verbrennungsluftverhältnis oder ein bestimmtes Verhältnis von Stickoxiden im Abgas zu Reduktionsmittel festzulegen.
Mittels des bzw. der Sensoren und der Steuereinheit kann somit eine Steuerung oder Regelung der elektrischen Beheizung des eSCR-Katalysators erreicht werden, so dass einerseits der Energieverbrauch für die elektrische Beheizung möglichst geringgehalten werden kann, indem nur im Bedarfsfall eine elektrische Beheizung durchgeführt wird, und andererseits eine ausreichend hohe Temperatur des eSCR-Katalysators und/oder des Partikelfilters erreicht werden kann, sofern diese benötigt wird.
Ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug gemäß obiger Beschreibung weist ein Durchführen eines Verbrennungsvorgangs im Verbrennungsmotor unter Bildung eines Abgases, ein Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden im LNT-Katalysator, ein Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden im eSCR-Katalysator und ein Nachbehandeln des Abgases mittels des Partikelfilters auf. Im LNT-Katalysator können außerdem Stickoxide konvertiert, d. h. umgewandelt werden. Beispielsweise können Stickoxide durch Zuführen eines fetten Abgases, d. h. eines Abgases mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ < 1, reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird mittels des obenstehend erläuterten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ausgeführt. Insofern dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechen denen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und dessen entsprechenden Ausführungsvarianten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann der eSCR-Katalysator elektrisch beheizt werden. Es besteht außerdem die Möglichkeit, die Abgastemperatur stromaufwärts des LNT-Katalysators und/oder stromabwärts des LNT-Katalysators und stromaufwärts des eSCR-Katalysators und/oder stromabwärts des Partikelfilters zu ermitteln. Hierfür können Temperatursensoren genutzt werden. Ein oder mehrere oder alle Temperatursignale können auch modelliert oder berechnet werden, so dass eine tatsächliche Temperaturmessung entfallen kann.
Eine elektrische Beheizung des eSCR-Katalysators kann beispielsweise erfolgen, falls eine zu geringe Abgastemperatur stromabwärts des LNT-Katalysators und stromaufwärts des eSCR-Katalysators ermittelt wird.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen ersichtlich. Es zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug in einer beispielhaften Ausgestaltung; und
2 ein Kraftfahrzeug in einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung.

In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 in einer beispielhaften Ausgestaltung schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 verfügt über einen Verbrennungsmotor 2, der beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet sein kann und optional über eine Hochdruckabgasrückführung verfügen kann. Dem Verbrennungsmotor 2 werden Zuluft 10 und Kraftstoff 11 zugeführt, um im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 2 einen Verbrennungsvorgang durchführen zu können. Optional kann das Kraftfahrzeug als Hybridelektrofahrzeug ausgebildet sein.
Bei dem Verbrennungsvorgang wird Abgas 9 gebildet, welches in das Abgassystem 3 eingeleitet wird. Im Abgassystem 3 sind drei Abgasnachbehandlungseinrichtungen angeordnet. Dabei handelt es sich, in Strömungsrichtung des Abgases 9 betrachtet, um einen LNT-Katalysator 4, einen elektrisch beheizbaren eSCR-Katalysator 5 und einen Partikelfilter 6. Der Partikelfilter 6 weist eine SCR-Beschichtung auf. Dem eSCR-Katalysator 5 ist eine Stromversorgungseinrichtung 14 zugeordnet, die die Heizeinrichtung des eSCR-Katalysators 5 versorgt. Mittels Aktivierung und Deaktivierung der Stromversorgungseinrichtung 14 kann die elektrische Heizung des eSCR-Katalysators 5 ein- bzw. ausgeschaltet werden. Nach dem Durchströmen der drei Abgasnachbehandlungseinrichtungen wird das Abgas 9 über den Auspuff 12 an die Umgebung abgegeben.
Bei dem LNT-Katalysator 4 handelt es sich um einen sog. close-coupled Katalysator, der motornah, d. h. im Motorraum angeordnet ist. Demgegenüber sind die beiden anderen Abgasnachbehandlungseinrichtungen, nämlich der eSCR-Katalysator 5 und der Partikelfilter 6, motorfern im Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet (sog. underfloor position). Stromaufwärts des eSCR-Katalysators 5 ist eine Zuführeinrichtung 13 angeordnet, mittels derer eine Ammoniak bildende Zusammensetzung, z. B. eine wässrige Harnstofflösung, in das Abgas 9 eingebracht werden kann. Optional kann unmittelbar stromabwärts der Zuführeinrichtung 13 eine Mischeinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein, die dem Vermischen des Abgases 9 mit der Ammoniak bildenden Zusammensetzung dient.
Außerdem verfügt das Abgassystem 3 über mehrere Sensoren, mit denen Eigenschaften des Abgases 9 und der Abgasnachbehandlungseinrichtungen ermittelt werden können. So sind insgesamt drei Temperatursensoren 7a, 7b, 7c vorhanden, wobei ein Temperatursensor 7a stromaufwärts des LNT-Katalysators 4, ein weiterer Temperatursensor 7b unmittelbar stromaufwärts des eSCR-Katalysators und ein weiterer Temperatursensor 7c stromabwärts des Partikelfilters 6 angeordnet ist. Mittels der Temperatursensoren 7a, 7b, 7c kann die Temperatur des vorbeiströmenden Abgases 9 ermittelt und auf die Temperatur einer zugehörigen Abgasnachbehandlungseinrichtung geschlossen werden.
Die Temperatursensoren 7a, 7b, 7c sind signaltechnisch mit einer Steuereinheit 8 verbunden. Die Steuereinheit 8 empfängt Signale der Temperatursensoren 7a, 7b, 7c, verarbeitet diese und gibt Steuerungssignale an die Zuführeinrichtung 13 und die Stromversorgungseinrichtung 14 aus.
Optional können ein oder mehrere der Temperatursignale auch modelliert oder berechnet sein oder werden, so dass eine tatsächliche Temperaturmessung entfallen kann.
Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug kann beispielsweise gemäß folgender Beschreibung betrieben werden: Zunächst wird der Verbrennungsmotor 1 gestartet. Das Abgassystem 3 weist eine geringe Temperatur auf. Im Abgas 9 enthaltene Stickoxide werden im motornahen LNT-Katalysator 4 gespeichert. Der eSCR-Katalysator 5 kann elektrisch beheizt werden, um ein schnelles Erreichen seiner Light-off-Temperatur herbeizuführen. Hierfür wird ein entsprechendes Steuersignal von der Steuereinheit 8 an die Stromversorgungseinrichtung 14 ausgegeben.
Wird mittels des stromaufwärts des LNT-Katalysators 4 angeordneten Temperatursensors 7a ermittelt, dass die Temperatur ausreichend hoch ist, kann eine Regeneration des LNT-Katalysators 4 durchgeführt werden. Eine solche Regeneration dient dem Leeren der Stickoxidspeicher des LNT-Katalysators 4, so dass dieser nachfolgend erneut Stickoxide speichern kann.
Wird mittels des unmittelbar stromaufwärts des eSCR-Katalysators 5 angeordneten Temperatursensors 7b ermittelt, dass die Temperatur ausreichend hoch ist, kann die Häufigkeit der Regenerationsvorgänge des LNT-Katalysators 4 reduziert werden, da nunmehr im Abgas 9 enthaltene Stickoxide mittels des eSCR-Katalysators und des als SDPF ausgebildeten Partikelfilters 6 unter Zuführung einer Ammoniak bildenden Zusammensetzung mittels der Zuführeinrichtung 13 effektiv umgewandelt werden können. Ein entsprechendes Steuersignal wird mittels der Steuereinheit 8 an die Zuführeinrichtung 13 ausgegeben.
Die elektrische Heizung des eSCR-Katalysators 5 kann weiterhin betrieben werden, um eine ausreichend hohe Temperatur des eSCR-Katalysators sowie des Partikelfilters 6 zu gewährleisten. Sollte eine ausreichend hohe Temperatur trotz elektrischer Beheizung nicht erreicht werden, so wird der LNT-Katalysator 4 wieder häufiger regeneriert.
Bedarf der Partikelfilter 6 einer Regeneration, können die dafür notwendigen sehr hohen Temperaturen durch elektrische Beheizung des eSCR-Katalysators sowie ggf. durch Kraftstoffnacheinspritzung oder andere motorinterne Maßnahmen erreicht werden. Solch hohe Temperaturen ermöglichen zudem eine Entschwefelung (DeSOx) des LNT-Katalysators 4. Zur Durchführung einer Kraftstoffnacheinspritzung kann ein entsprechendes Steuersignal von der Steuereinheit 8 an den Verbrennungsmotor 2 ausgegeben werden.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 sind zusätzliche Sensoren vorhanden. Stromaufwärts des LNT-Katalysators 4 ist ein Lambda-Sensor 15 zur Bestimmung des Verbrennungsluftverhältnisses angeordnet. Außerdem sind stromabwärts des LNT-Katalysators 4 und stromaufwärts des eSCR-Katalysators 5 unmittelbar stromaufwärts der Zuführeinrichtung 13 ein Stickoxidsensor 16a und stromabwärts des Partikelfilters 6 Stickoxidsensor 16b angeordnet. Der Lambda-Sensor 15 sowie die Stickoxidsensoren 16a, 16b sind ebenfalls signaltechnisch mit der Steuereinheit 8 verbunden. Mittels der Messsignale dieser Sensoren können Aussagen über die Effektivität der Abgasnachbehandlung getroffen werden. Werden beispielsweise stromabwärts des Partikelfilters 6 noch hohe Stickoxidanteile gemessen, so ist die Abgasnachbehandlung unzureichend. Die Messsignale wirken sich auf die Steuerungs- und Regelungsstrategie des Abgassystems 3, z. B. den genauen Zeitpunkt einer Regeneration des LNT-Katalysators 4, aus, die im Übrigen gemäß den zu 1 beschriebenen Grundsätzen durchgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Verbrennungsmotor
3: Abgassystem
4: LNT-Katalysator
5: eSCR-Katalysator
6: Partikelfilter
7a, 7b, 7c: Temperatursensor
8: Steuereinheit
9: Abgas
10: Zuluft
11: Kraftstoff
12: Auspuff
13: Zuführeinrichtung
14: Stromversorgungseinrichtung
15: Lambda-Sensor
16a, 16b: Stickoxidsensor

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einem sich an den Verbrennungsmotor (2) anschließenden Abgassystem (3), das Abgassystem (3) aufweisend: - einen LNT-Katalysator (4), - einen stromabwärts des LNT-Katalysators (4) angeordneten, elektrisch beheizbaren eSCR-Katalysator (5) und - einen stromabwärts des eSCR-Katalysators (5) angeordneten Partikelfilter (6).
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, wobei der Partikelfilter (6) eine SCR-Beschichtung aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der LNT-Katalysator (4) motornah angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Partikelfilter (6) in einem Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der eSCR-Katalysator (5) in einem Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das Abgassystem (3) aufweisend: - einen stromaufwärts des LNT-Katalysators (4) angeordneten Temperatursensor (7a) und/oder einen stromabwärts des LNT-Katalysators (4) und stromaufwärts des eSCR-Katalysators (5) angeordneten Temperatursensor (7b) und/oder einen stromabwärts des Partikelfilters (6) angeordneten Temperatursensor (7c) und/oder - einen stromabwärts des LNT-Katalysators (4) und stromaufwärts des eSCR-Katalysators (5) angeordneten Stickoxidsensor (16a) und/oder einen stromabwärts des Partikelfilters (6) angeordneten Stickoxidsensor (16b) und/oder - einen stromaufwärts des LNT-Katalysators (4) angeordneten Lambda-Sensor (15).
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 6, aufweisend: - eine Steuereinheit (8), die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in Abhängigkeit von Messsignalen des oder der Temperatursensoren (7a, 7b, 7c) und/oder der Stickoxidsensoren (16a, 16b) und/oder des Lambdas-Sensors (15) ein Steuersignal zur elektrischen Beheizung des eSCR-Katalysators (5) auszugeben.
Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte: - Durchführen eines Verbrennungsvorgangs im Verbrennungsmotor (2) unter Bildung eines Abgases (9), - Speichern von im Abgas (9) enthaltenen Stickoxiden im LNT-Katalysator (4), - Reduzieren von im Abgas (9) enthaltenen Stickoxiden im eSCR-Katalysator (5) und - Nachbehandeln des Abgases (9) mittels des Partikelfilters (6).
Betriebsverfahren nach Anspruch 8, wobei der eSCR-Katalysator (5) elektrisch beheizt wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Abgastemperatur stromaufwärts des LNT-Katalysators (4) und/oder stromabwärts des LNT-Katalysators (4) und stromaufwärts des eSCR-Katalysators (5) und/oder stromabwärts des Partikelfilters (6) ermittelt wird.
Betriebsverfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, wobei der eSCR-Katalysator (5) bei einer zu geringen Abgastemperatur stromabwärts des LNT-Katalysators (4) und stromaufwärts des eSCR-Katalysators (5) elektrisch beheizt wird.