DE102019116775A1 - Method for operating an exhaust aftertreatment device, control unit for an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator, wobei bei einer oxidierenden Zusammensetzung eines Abgases der Brennkraftmaschine in dem Stickoxid-Speicherkatalysator dem Abgas Stickoxide und Schwefeloxide entzogen und gespeichert werden, wobei der SCR-Katalysator eine Beladung mit Ammoniak aufweist, sodass bei der oxidierenden Zusammensetzung des Abgases in dem SCR-Katalysator das Ammoniak mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagiert, sowie Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist, wobei der SCR-Katalysator eine Beladung mit Ammoniak aufweist, sodass bei der oxidierenden Zusammensetzung des Abgases in dem SCR-Katalysator das Ammoniak mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagiert, sowie Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist, wobei ferner eine Steuereinheit vorgesehen ist. A method for operating an exhaust gas aftertreatment device of an internal combustion engine, comprising a nitrogen oxide storage catalyst and at least one downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter arranged SCR catalytic converter, wherein in an oxidizing composition of an exhaust gas of the internal combustion engine in the nitrogen oxide storage catalytic converter nitrogen oxides and sulfur oxides are withdrawn and stored, wherein the SCR catalyst has a loading of ammonia, so that in the oxidizing composition of the exhaust gas in the SCR catalyst, the ammonia reacts with the nitrogen oxides to water and nitrogen, and control unit for an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment device, wherein the exhaust aftertreatment device is a nitrogen oxide storage catalyst and at least one arranged downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter SCR catalyst, wherein the SCR catalyst has a loading with ammonia, so that in the oxidizing Zusammens tion of the exhaust gas in the SCR catalyst, the ammonia reacts with the nitrogen oxides to water and nitrogen, and internal combustion engine with an exhaust aftertreatment device, wherein the exhaust aftertreatment device comprises a nitrogen oxide storage catalyst and at least one downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter arranged SCR catalyst, further comprising a control unit is provided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator, wobei bei einer oxidierenden Zusammensetzung eines Abgases der Brennkraftmaschine in dem Stickoxid-Speicherkatalysator dem Abgas Stickoxide und Schwefeloxide entzogen und gespeichert werden, wobei der SCR-Katalysator eine Beladung mit Ammoniak aufweist, sodass bei der oxidierenden Zusammensetzung des Abgases in dem SCR-Katalysator das Ammoniak mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagiert. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist, wobei der SCR-Katalysator eine Beladung mit Ammoniak aufweist, sodass bei der oxidierenden Zusammensetzung des Abgases in dem SCR-Katalysator das Ammoniak mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagiert. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist, wobei ferner eine Steuereinheit vorgesehen ist.The invention relates to a method for operating an exhaust gas aftertreatment device of an internal combustion engine, comprising a nitrogen oxide storage catalyst and at least one downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter arranged SCR catalytic converter, wherein withdrawn in an oxidizing composition of an exhaust gas of the internal combustion engine in the nitrogen oxide storage catalyst the exhaust gas oxides and sulfur oxides and stored, wherein the SCR catalyst has a loading of ammonia, so that in the oxidizing composition of the exhaust gas in the SCR catalyst, the ammonia reacts with the nitrogen oxides to water and nitrogen. The invention further relates to a control unit for an internal combustion engine having an exhaust aftertreatment device, wherein the exhaust aftertreatment device comprises a nitrogen oxide storage catalyst and at least one arranged downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter SCR catalyst, wherein the SCR catalyst has a loading with ammonia, so that in the oxidizing composition of the exhaust gas in the SCR catalyst, the ammonia reacts with the nitrogen oxides to form water and nitrogen. The invention further relates to an internal combustion engine having an exhaust gas aftertreatment device, wherein the exhaust gas aftertreatment device has a nitrogen oxide storage catalytic converter and at least one SCR catalytic converter arranged downstream of the nitrogen oxide catalytic converter, wherein a control unit is also provided.
Bei der Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen ist es bekannt, mehrere unterschiedliche Systeme einzusetzen, um den Ausstoß unerwünschter Bestandteile des Abgases zu reduzieren. Zu diesen Systemen gehören unter anderem Stickoxid-Speicherkatalysatoren und SCR-Katalysatoren, durch welche der Anteil der Stickoxide (NOx) im Abgas verringert wird. Beim Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction, SCR) wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung in das sauerstoffreiche Abgas eingeführt. Im SCR-Katalysator reagiert die Harnstoff-Wasser-Lösung zu Ammoniak, welches sich anschließend mit den Stickoxiden verbindet, woraus Wasser und Stickstoff entstehen. In einem Stickstoff-Speicherkatalysator werden Stickoxide bei magerem, also ebenfalls sauerstoffreichem Abgas gespeichert. Die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine werden kurzzeitig so verändert, dass ein Luftmangel im Abgas, daher fettes Abgas, vorherrscht. Nun können die gespeicherten Stickoxide zu unschädlichem Stickstoff reduziert werden, welcher dann ausgestoßen wird. In NOx-Speicherkatalysatoren wird zusätzlich zu den Stickoxiden regelmäßig auch eine bestimmte Menge an Schwefeloxiden eingespeichert. Da diese eingespeicherten Schwefelverbindungen, die auch Sulfate genannt werden, eine höhere Stabilität als die entsprechenden Stickstoffverbindungen, die sogenannten Nitrate, aufweisen, sammeln sie sich kontinuierlich im Stickoxid-Speicherkatalysator an. Von Zeit zu Zeit muss daher der Stickoxid-Speicherkatalysator von Sulfaten befreit werden. Diese Desulfatisierung setzt eine erhöhte Temperatur in Kombination mit einer unterstöchiometrischen, also fetten Abgaszusammensetzung im Stickoxid-Speicherkatalysator voraus. Die Systeme werden unabhängig voneinander, beispielsweise jeweils anhand von Kennfeldern betrieben, welche einen Katalysatorbetriebszustand, eine Abgassensorik und Betriebspunkte der Brennkraftmaschine abbilden.In the after-treatment of exhaust gases of internal combustion engines, it is known to use several different systems to reduce the emission of undesirable components of the exhaust gas. These systems include, among others, nitrogen oxide storage catalysts and SCR catalysts, which reduce the proportion of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. In the Selective Catalytic Reduction (SCR) process, a urea-water solution is introduced into the oxygen-rich offgas. In the SCR catalyst, the urea-water solution reacts to ammonia, which then combines with the nitrogen oxides, resulting in water and nitrogen. In a nitrogen storage catalytic converter, nitrogen oxides are stored in lean, that is also oxygen-rich, exhaust gas. The operating conditions of the internal combustion engine are briefly changed so that a lack of air in the exhaust gas, therefore rich exhaust prevails. Now, the stored nitrogen oxides can be reduced to harmless nitrogen, which is then ejected. In NOx storage catalysts, a certain amount of sulfur oxides is regularly stored in addition to the nitrogen oxides. Since these stored sulfur compounds, which are also called sulfates, have a higher stability than the corresponding nitrogen compounds, the so-called nitrates, they accumulate continuously in the nitrogen oxide storage catalyst. From time to time, therefore, the nitrogen oxide storage catalyst must be freed from sulfates. This desulfurization requires an elevated temperature in combination with a substoichiometric, ie rich exhaust gas composition in the nitrogen oxide storage catalyst. The systems are operated independently of one another, for example in each case on the basis of characteristic maps which map a catalytic converter operating state, an exhaust gas sensor system and operating points of the internal combustion engine.
In der Druckschrift
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei der Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einem SCR-Katalysator in einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zu betreiben, wobei eine Regelung der Abgasnachbehandlungseinrichtung mehrere Systeme berücksichtigt.It is an object of the invention to operate a nitrogen oxide storage catalytic converter and at least one SCR catalytic converter in an exhaust aftertreatment device in the after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, wherein a regulation of the exhaust gas aftertreatment device takes into account a plurality of systems.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Steuereinheit gemäß der nebengeordneten Ansprüche gelöst. In den jeweiligen Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.The object is achieved by a method and a control unit according to the independent claims. In the respective subclaims preferred embodiments and advantageous developments are given.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist. Bei einer oxidierenden Zusammensetzung eines Abgases der Brennkraftmaschine werden dem Abgas in dem Stickoxid-Speicherkatalysator Stickoxide und Schwefeloxide entzogen und darin gespeichert. Erfindungsgemäß weißt der SCR-Katalysator eine Beladung mit Ammoniak auf, sodass bei der oxidierenden Zusammensetzung des Abgases in dem SCR-Katalysator das Ammoniak mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagiert, wobei die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak unter Berücksichtigung eines Zustands des Stickoxid-Speicherkatalysators geregelt wird.The method according to the invention serves to operate an exhaust gas aftertreatment device of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas aftertreatment device has a nitrogen oxide storage catalytic converter and at least one SCR catalytic converter arranged downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter. In an oxidizing composition of an exhaust gas of the internal combustion engine, nitrogen oxides and sulfur oxides are removed from the exhaust gas in the nitrogen oxide storage catalyst and stored therein. According to the invention, the SCR catalyst has a loading of ammonia, so that at the oxidizing composition of the exhaust gas in the SCR catalyst, the ammonia reacts with the nitrogen oxides to water and nitrogen, wherein the loading of the SCR catalyst is controlled with ammonia, taking into account a state of the nitrogen oxide storage catalyst.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass je nach Zustand des Stickoxid-Speicherkatalysators die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak niedrig gehalten werden kann, so dass ein Schlüpfen, also Entweichen von Ammoniak vermieden wird. Weiterhin vorteilhaft kann bei einer hohen Schwefelbeladung des Stickoxid-Speicherkatalysators die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak angehoben werden, um einen Einbruch des Stickoxid-Umsatzes des Stickoxid-Speicherkatalysators zu kompensieren.An advantage of the method according to the invention is that depending on the state of the nitrogen oxide storage catalyst, the loading of the SCR catalyst with ammonia can be kept low, so that hatching, ie, escape of ammonia, is avoided. Furthermore, in the case of a high sulfur loading of the nitrogen oxide storage catalyst, the loading of the SCR catalyst with ammonia can advantageously be increased in order to compensate for a collapse of the nitrogen oxide conversion of the nitrogen oxide storage catalyst.
Stickoxid-Speicherkatalysatoren sind im Stand der Technik bekannt. Diese werden auch als NOx-Speichekatalysator (NSK), NOx-Trap oder Lean NOx Trap (LNT) bezeichnet. NOx bezeichnet dabei sowohl Stickstoffmonoxid NO, als auch Stickstoffdioxid NO2. Bei Verwendung eines Stickoxid-Speicherkatalysators wird die Brennkraftmaschine in der Regel mager betrieben, was einen geringen Kraftstoffverbrauch ermöglicht. Dadurch hat das Abgas eine oxidierende Zusammensetzung mit einem Luftüberschuss. Das stickoxidhaltige Abgas wird dem Stickoxid-Speicherkatalysator zugeführt, der dem Abgas die Stickoxide durch Speicherung, vorwiegend als Nitrat, entzieht. Je nach Menge der gespeicherten Stickoxide wird von Zeit zu Zeit die Nitratregeneration des Speicherkatalysators durchgeführt. Hierzu wird die Brennkraftmaschine für kurze Zeit auf Fettbetrieb umgesteuert, wodurch ein fettes Abgas erzeugt wird, welches einen Überschuss an Reduktionmitteln wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffe aufweist, also eine reduzierende Zusammensetzung. Dies hat eine Freisetzung der im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeicherten Stickoxide zur Folge.Nitrogen storage catalysts are known in the art. These are also referred to as NOx Storage Catalyst (NSK), NOx Trap or Lean NOx Trap (LNT). NOx designates both nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide NO2. When using a nitrogen oxide storage catalytic converter, the internal combustion engine is usually operated lean, which allows low fuel consumption. As a result, the exhaust gas has an oxidizing composition with an excess of air. The nitrogen oxide-containing exhaust gas is fed to the nitrogen oxide storage catalyst, which removes the nitrogen oxides by storing, mainly as nitrate, the exhaust gas. Depending on the amount of nitrogen oxides stored, the nitrate regeneration of the storage catalytic converter is carried out from time to time. For this purpose, the internal combustion engine is reversed for a short time to rich operation, whereby a rich exhaust gas is generated, which has an excess of reduction agents such as carbon monoxide, hydrogen or hydrocarbons, ie a reducing composition. This results in a release of the nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide storage catalyst.
Der Begriff SCR-Katalysator umfasst im Sinne der Erfindung generell Katalysatorsysteme, welche das Prinzip der selektiven katalytischen Reaktion anwenden und wirkt darüber hinaus nicht einschränkend. Der Begriff schließt insbesondere sogenannte SCRF oder SDPF Katalysatoren mit ein, bei denen eine SCR Beschichtung auf einem Partikelfilter funktionsintegriert ist.For the purposes of the invention, the term SCR catalyst generally comprises catalyst systems which use the principle of the selective catalytic reaction and moreover has no restrictive effect. The term includes in particular so-called SCRF or SDPF catalysts, in which an SCR coating is functionally integrated on a particle filter.
Bevorzugt wird eine wässrige Harnstoff-Lösung oder Harnstoff-Wasser-Lösung vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang, z. B. mittels Dosierpumpe oder Injektor, eingesprüht. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak und CO2. Das so erzeugte Ammoniak (NH3) reagiert im Wesentlichen in dem SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas. Auch in dem Stickoxid-Speicherkatalysator entsteht bei der Nitratregeneration Ammoniak, welches in dem SCR-Katalysator aufgefangen und mit umgesetzt wird.Preferably, an aqueous urea solution or urea-water solution before the SCR catalyst in the exhaust line, z. B. by means of metering pump or injector, sprayed. The urea-water solution produces ammonia and CO2 through a hydrolysis reaction. The ammonia (NH3) thus produced reacts essentially in the SCR catalyst at the appropriate temperature with the nitrogen oxides in the exhaust gas. Also in the nitrogen oxide storage catalyst, ammonia is formed in the nitrate regeneration, which is collected in the SCR catalyst and reacted with it.
Das Verbrennungsluftverhältnis wird hier auch synonym als Luft-Kraftstoffverhältnis mit dem Kurzzeichen Lambda (λ) bezeichnet. Auch die Bezeichnungen Luftverhältnis oder Luftzahl sind für die dimensionslose Kennzahl gängig, die das Massenverhältnis aus Luft und Brennstoff in einem Verbrennungsprozess angibt. Ein Verbrennungsluftverhältnis kleiner als 1 (λ < 1) bedeutet Luftmangel, bei Brennkraftmaschinen spricht man von einem fetten oder auch reichen Gemisch, es entsteht Abgas mit einer reduzierenden Zusammensetzung. Ein Verbrennungsluftverhältnis größer als 1 (λ > 1) bedeutet Luftüberschuss, bei Verbrennungsmotoren spricht man von einem mageren oder auch armen Gemisch, es entsteht Abgas mit einer reduzierenden Zusammensetzung. Die auch als Lambdaregelung bezeichnete Regelung erfolgt bei einem Ottomotor vorzugsweise durch einen direkten Eingriff auf die eingespritzte Kraftstoffmenge, beim Dieselmotor bevorzugt über das Luftsystem durch Regulierung einer Abgasrückführrate über eine Abgasrückführung.The combustion air ratio is here also synonymously referred to as air-fuel ratio with the abbreviation lambda (λ). Also, the terms air ratio or air ratio are common for the dimensionless number that indicates the mass ratio of air and fuel in a combustion process. A combustion air ratio less than 1 (λ <1) means lack of air, in internal combustion engines is called a rich or rich mixture, it produces exhaust gas with a reducing composition. A combustion air ratio greater than 1 (λ> 1) means excess air, in internal combustion engines is called a lean or poor mixture, it produces exhaust gas with a reducing composition. The control, which is also referred to as lambda control, preferably takes place in a gasoline engine by a direct intervention on the injected fuel quantity, in the case of a diesel engine preferably via the air system by regulating an exhaust gas recirculation rate via exhaust gas recirculation.
Bevorzugt wird eine Desulfatisierung des Stickoxid-Speicherkatalysators durchgeführt, indem eine reduzierende Zusammensetzung des Abgases eingestellt und eine Abgastemperatur erhöht wird, sodass im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeicherte Schwefeloxide unter Bildung von Schwefelwasserstoff freigesetzt werden. Bei der Desulfatisierung vom Stickoxid-Speicherkatalysator freigesetzter Schwefelwasserstoff wird dem SCR-Katalysator zugeführt und unter der reduzierenden Zusammensetzung des Abgases im SCR-Katalysator zu Schwefeldioxid oxidiert. Die Desulfatisierung des Stickoxid-Speicherkatalysators wird bevorzugt durchgeführt, sobald eine Schwefeloxidbeladung des Stickoxid-Speicherkatalysators einen Beladungsgrenzwert erreicht, wobei der Beladungsgrenzwert insbesondere unter Berücksichtigung eines Zustands des SCR-Katalysators bestimmt wird.Desulfurization of the nitrogen oxide storage catalyst is preferably carried out by adjusting a reducing composition of the exhaust gas and increasing an exhaust gas temperature, so that sulfur oxides stored in the nitrogen oxide storage catalyst are released with formation of hydrogen sulfide. Hydrogen sulfide released from the nitrogen oxide storage catalyst during desulfurization is fed to the SCR catalyst and oxidized to sulfur dioxide under the reducing composition of the exhaust gas in the SCR catalyst. The desulfurization of the nitrogen oxide storage catalyst is preferably carried out as soon as a sulfur oxide loading of the nitrogen oxide storage catalyst reaches a loading limit value, the loading limit value being determined in particular taking into account a state of the SCR catalytic converter.
Erfindungsgemäß wird der Zustand des Stickoxid-Speicherkatalysators nach dem thermischen Alter und/oder nach der Schwefeloxidbeladung des Stickoxid-Speicherkatalysators bewertet.According to the invention, the state of the nitrogen oxide storage catalyst is evaluated according to the thermal age and / or after the sulfur oxide loading of the nitrogen oxide storage catalyst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei ansteigendem thermischen Alter des Stickoxid-Speicherkatalysators die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak erhöht wird.According to a preferred embodiment, it is provided that with increasing thermal age of the nitrogen oxide storage catalyst, the loading of the SCR catalyst with ammonia is increased.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einer ansteigenden Schwefeloxidbeladung des Stickoxid-Speicherkatalysators die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak erhöht wird. Besonders bevorzugt wird von Zeit zu Zeit eine Desulfatisierung des Stickoxid-Speicherkatalysators durchgeführt wird, wobei die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak nach der Desulfatisierung wieder gesenkt wird.According to a preferred embodiment, it is provided that with a rising Sulfur oxide loading of the nitrogen oxide storage catalyst, the loading of the SCR catalyst is increased with ammonia. Particular preference is given to desulfurization of the nitrogen oxide storage catalyst from time to time, wherein the charge of the SCR catalyst with ammonia is lowered again after desulfurization.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist. Der SCR-Katalysator weist eine Beladung mit Ammoniak auf, sodass bei der oxidierenden Zusammensetzung des Abgases in dem SCR-Katalysator das Ammoniak mit den Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagiert. Die Steuereinheit ist erfindungsgemäß dazu ausgebildet, die Beladung des SCR-Katalysators mit Ammoniak unter Berücksichtigung eines Zustands des Stickoxid-Speicherkatalysators zu regeln.Another object of the invention relates to a control unit for an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment device, wherein the exhaust aftertreatment device comprises a nitrogen oxide storage catalyst and at least one arranged downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter SCR catalyst. The SCR catalyst has a loading of ammonia, so that in the oxidizing composition of the exhaust gas in the SCR catalyst, the ammonia reacts with the nitrogen oxides to water and nitrogen. The control unit according to the invention is designed to control the loading of the SCR catalyst with ammonia, taking into account a state of the nitrogen oxide storage catalytic converter.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, den Zustand des Stickoxid-Speicherkatalysators nach einem thermischen Alter und einer Schwefeloxidbeladung des Stickoxid-Speicherkatalysators zu bewerten.Preferably, the control unit is designed to evaluate the state of the nitrogen oxide storage catalytic converter after a thermal age and a sulfur oxide loading of the nitrogen oxide storage catalytic converter.
Die Steuereinheit ist weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet, von Zeit zu Zeit eine Desulfatisierung des Stickoxid-Speicherkatalysators durchzuführen, indem die Brennkraftmaschine während der Desulfatisierung Abgas mit einer reduzierenden Zusammensetzung und mit einer erhöhten Temperatur erzeugt, sodass im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeicherte Schwefeloxide unter Bildung von Schwefelwasserstoff freigesetzt werden und in dem SCR-Katalysator unter der reduzierenden Zusammensetzung des Abgases zu Schwefeldioxid oxidieren. Die Steuereinheit ist weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet, die Desulfatisierung des Stickoxid-Speicherkatalysators durchzuführen, sobald eine Schwefeloxidbeladung des Stickoxid-Speicherkatalysators einen Beladungsgrenzwert erreicht, wobei die Steuereinheit insbesondere dazu ausgebildet ist, den Beladungsgrenzwert unter Berücksichtigung eines Zustands des SCR-Katalysators variabel zu bestimmenThe control unit is furthermore preferably designed to carry out a desulfurization of the nitrogen oxide storage catalyst from time to time by the exhaust gas during desulfurization exhaust gas with a reducing composition and at an elevated temperature, so that stored in the nitrogen oxide storage catalyst sulfur oxides released to form hydrogen sulfide oxidize in the SCR catalyst under the reducing composition of the exhaust gas to sulfur dioxide. The control unit is furthermore preferably designed to carry out the desulfurization of the nitrogen oxide storage catalytic converter as soon as a sulfur oxide loading of the nitrogen oxide storage catalytic converter reaches a loading limit value, wherein the control unit is in particular designed to variably determine the loading limit value taking into account a state of the SCR catalytic converter
Weiterhin vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen.Further preferably, the control unit is designed to carry out the method described above.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Stickoxid-Speicherkatalysator und mindestens einen stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordneten SCR-Katalysator aufweist, wobei ferner eine Steuereinheit, wie zuvor beschrieben, vorgesehen ist.Another object of the invention relates to an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment device, wherein the exhaust aftertreatment device comprises a nitrogen oxide storage catalyst and at least one arranged downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter SCR catalyst, wherein a control unit, as described above, is also provided.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen betreffen alle Erfindungsgegenstände gleichermaßen, sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. The statements relate to all subjects of the invention equally, are merely exemplary and do not limit the general inventive concept.
Es zeigen
-
1 ein schematisches Blockbild einer Brennkraftmaschine mit zugehöriger Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
2 ein schematisches Blockbild einer Variante der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, -
3 ein schematisches Blockbild einer weiteren Variante der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
1 1 is a schematic block diagram of an internal combustion engine with associated exhaust gas aftertreatment device according to an embodiment of the invention, -
2 1 is a schematic block diagram of a variant of the exhaust gas aftertreatment device according to a further embodiment of the invention, -
3 a schematic block diagram of another variant of the exhaust aftertreatment device according to another embodiment of the invention.
In der in
Die Brennkraftmaschine
Das Verbrennungsluftverhältnis wird hier auch synonym als Luft-Kraftstoffverhältnis mit dem Kurzzeichen Lambda (λ) bezeichnet. Die daher auch Lambdaregelung genannte Regelung erfolgt bei einem Ottomotor durch einen direkten Eingriff auf die eingespritzte Kraftstoffmenge, was beim Dieselmotor jedoch nicht üblich ist, da beim Dieselmotor das Motormoment über die Änderung der Kraftstoffmenge gesteuert wird. Die Lambdaregelung beim Dieselmotor erfolgt stattdessen über das Luftsystem durch Regulierung der Abgasrückführrate über eine Abgasrückführung
Als Reduktionsprodukt der Stickoxidreduktion entsteht hauptsächlich Stickstoff. Zusätzlich werden je nach den Bedingungen unter denen die Nitratregeneration durchgeführt wird, auch mehr oder weniger große Mengen des Reduktionsproduktes Ammoniak (NH3) gebildet, dessen Freisetzung in die Umgebung unerwünscht ist. Mit Hilfe des erfindungsgemäß stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators
Bei der Verwendung von schwefelhaltigem Kraftstoff enthält das Abgas der Brennkraftmaschine
Der SCR-Katalysator
Vor dem SCR-Katalysator
Die Steuereinheit
Die Einsatzmöglichkeit des SCR-Katalysators
In den
In der
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust treatment device
- 33
- Ansaugluftleitungintake air line
- 44
- Abgasleitungexhaust pipe
- 55
- Oxidationskatalysatoroxidation catalyst
- 66
- Partikelfilterparticulate Filter
- 77
- Stickoxid-SpeicherkatalysatorNitrogen oxide storage catalyst
- 88th
- SCR-KatalysatorSCR catalyst
- 6, 86, 8
- SCRF, kombinierter SCR-Katalysator mit PartikelfilterSCRF, combined SCR catalytic converter with particulate filter
- 99
- Steuereinheitcontrol unit
- 1010
- Signalleitungsignal line
- 1111
- AbgasrückführungExhaust gas recirculation
- 1212
- Abgasturboladerturbocharger
- 1414
- LadeluftkühlerIntercooler
- 1515
- Sensorsensor
- 1616
- Einleitung der wässrigen HarnstofflösungIntroduction of the aqueous urea solution
- AA
- Pfeil, StrömungsrichtungArrow, flow direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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-
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