DE102019124728A1 - Process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen ersten SCR-Katalysator und einen zweiten SCR-Katalysator aufweist, wobei nach Ermitteln des Ammoniakfüllstandes am zweiten SCR-Katalysator, ein Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors dahingehend erfolgt, dass die Menge an NOxim Abgas des Verbrennungsmotors erhöht wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasanlage.The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment device having a first SCR catalytic converter and a second SCR catalytic converter, wherein after determining the ammonia level on the second SCR catalytic converter, the operating strategy of the internal combustion engine is adapted to the effect that the amount of NOx in the exhaust gas of the internal combustion engine is increased. The invention also relates to an exhaust system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie ein Abgasnachbehandlungssystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment system for carrying out such a method.

Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an die motorischen Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Dabei stellen die Forderungen nach einem weiter sinkenden Verbrauch und die weitere Verschärfung der Abgasnormen hinsichtlich der zulässigen StickoxidEmissionen eine Herausforderung für die Motorenentwickler dar. Bei Ottomotoren erfolgt die Abgasreinigung in bekannter Weise über einen Drei-Wege-Katalysator, sowie dem Drei-Wege-Katalysator vor- und nachgeschaltete weitere Katalysatoren. Bei Dieselmotoren finden aktuell Abgasnachbehandlungssysteme Verwendung, welche einen Oxidationskatalysator oder einen NOx-Speicherkatalysator, einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) sowie einen Partikelfilter zur Abscheidung von Rußpartikeln und gegebenenfalls weitere Katalysatoren aufweisen. Als Reduktionsmittel wird dabei bevorzugt Ammoniak verwendet. Weil der Umgang mit reinem Ammoniak aufwendig ist, wird bei Fahrzeugen üblicherweise eine synthetische, wässrige Harnstofflösung verwendet, die in einer dem SCR-Katalysator vorgeschalteten Mischeinrichtung mit dem heißen Abgasstrom vermischt wird. Durch diese Vermischung wird die wässrige Harnstofflösung erhitzt, wobei die wässrige Harnstofflösung Ammoniak im Abgaskanal freisetzt. Eine handelsübliche, wässrige Harnstofflösung setzt sich im Allgemeinen aus 32,5 % Harnstoff und 67,5 % Wasser zusammen.The current exhaust gas legislation, and one that will become ever more stringent in the future, place high demands on the engine-related raw emissions and the exhaust gas aftertreatment of internal combustion engines. The demands for a further decrease in consumption and the further tightening of the exhaust gas standards with regard to the permissible nitrogen oxide emissions represent a challenge for the engine developers. In gasoline engines, the exhaust gas purification takes place in the known manner via a three-way catalytic converter and a three-way catalytic converter - and downstream further catalytic converters. Exhaust gas aftertreatment systems are currently used in diesel engines, which have an oxidation catalytic converter or a NO x storage catalytic converter, a catalytic converter for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR catalytic converter) and a particle filter for separating out soot particles and, if necessary, further catalytic converters. Ammonia is preferably used as the reducing agent. Because dealing with pure ammonia is complex, a synthetic, aqueous urea solution is usually used in vehicles, which is mixed with the hot exhaust gas flow in a mixing device upstream of the SCR catalytic converter. As a result of this mixing, the aqueous urea solution is heated, the aqueous urea solution releasing ammonia in the exhaust gas duct. A commercially available, aqueous urea solution generally consists of 32.5% urea and 67.5% water.

Aus dem Stand der Technik sind Abgasnachbehandlungssysteme bekannt, welche einen motornahen ersten SCR-Katalysator, insbesondere einen Partikelfilter mit einer SCR-Beschichtung und einen zweiten SCR-Katalysator aufweisen, welcher in einer motorfernen Unterbodenlage des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Der motornahe Partikelfilter mit der SCR-Beschichtung kann nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors schneller auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt werden und somit zeitnah nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors für eine effiziente Konvertierung der Stickoxidemissionen genutzt werden. Der motorferne zweite SCR-Katalysator wird bei hohen Motorlasten und/oder bei einer Regeneration des Partikelfilters genutzt, bei welcher der motornahe Partikelfilter mit der SCR-Beschichtung oberhalb des zur selektiven, katalytischen Reduktion notwendigen Temperaturbereichs betrieben wird und somit nur für eine unzureichende Konvertierung der Stickoxide sorgt. Die motornahe Anordnung des Partikelfilters mit der SCR-Beschichtung führt zudem dazu, dass nur eine kurze Mischstrecke zur Vermischung von Reduktionsmittel und Abgas vor Eintritt in den Partikelfilter vorhanden ist und somit die Gleichverteilung über den Querschnitt des Partikelfilters eingeschränkt ist. Dieser Effekt wird bei hohen Abgasmassenströmen und damit verbundenen hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Abgaskanal verstärkt. Dies kann dazu führen, dass unabhängig von der Temperatur die Konvertierungsleistung des Partikelfilters nicht ausreicht und zusätzlich die Konvertierungsleistung des zweiten SCR-Katalysators notwendig ist.Exhaust gas aftertreatment systems are known from the prior art which have a first SCR catalytic converter close to the engine, in particular a particle filter with an SCR coating, and a second SCR catalytic converter which is arranged in an underbody position of the motor vehicle remote from the engine. The close-coupled particle filter with the SCR coating can be heated up to its operating temperature more quickly after a cold start of the internal combustion engine and can therefore be used for an efficient conversion of nitrogen oxide emissions shortly after a cold start of the internal combustion engine. The second SCR catalytic converter remote from the engine is used at high engine loads and / or during regeneration of the particulate filter, in which the close-coupled particulate filter with the SCR coating is operated above the temperature range required for selective, catalytic reduction and thus only for insufficient conversion of nitrogen oxides cares. The arrangement of the particulate filter with the SCR coating close to the engine also means that there is only a short mixing section for mixing the reducing agent and exhaust gas before entering the particulate filter and thus the uniform distribution over the cross section of the particulate filter is restricted. This effect is intensified in the case of high exhaust gas mass flows and the associated high flow velocities in the exhaust gas duct. This can mean that, regardless of the temperature, the conversion capacity of the particulate filter is insufficient and the conversion capacity of the second SCR catalytic converter is also necessary.

Ferner ist bekannt, dass sich die Konvertierungsleistung der beiden SCR-Katalysatoren steigern lässt, wenn eine definierte Menge an Ammoniak auf der katalytisch wirksamen Oberfläche des jeweiligen SCR-Katalysators eingespeichert, insbesondere adsorbiert, wird. In Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors wird stromaufwärts des beschichteten Partikelfilters, stromaufwärts des SCR-Katalysators in Unterbodenlage oder stromaufwärts beider SCR-Katalysatoren Reduktionsmittel in den Abgaskanal eindosiert.It is also known that the conversion performance of the two SCR catalytic converters can be increased if a defined amount of ammonia is stored, in particular adsorbed, on the catalytically active surface of the respective SCR catalytic converter. Depending on the current operating state of the internal combustion engine, reducing agent is metered into the exhaust gas duct upstream of the coated particle filter, upstream of the SCR catalytic converter in the underbody position or upstream of both SCR catalytic converters.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist jedoch, dass es selbst trotz des Einsatzes eines zweiten SCR-Katalysators und der damit verbundenen Erhöhung der Konvertierungsleistung und Ammoniakspeicherfähigkeit zu Ammoniak-Schlupf kommen kann. Dies führt zu einem unerwünschten Anstieg der Ammoniakemissionen.A disadvantage of the solutions known from the prior art, however, is that ammonia slip can occur even in spite of the use of a second SCR catalytic converter and the associated increase in the conversion performance and ammonia storage capacity. This leads to an undesirable increase in ammonia emissions.

Aus der DE 10 2010 026 317 A1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Dieselmotor bekannt, bei welchem in der Abgasanlage ein Oxidationskatalysator und stromabwärts des Oxidationskatalysators ein SCR-Katalysator angeordnet sind. Dabei ist stromaufwärts des Oxidationskatalysators ein erster NOx-Sensor und stromabwärts des SCR-Katalysators ein zweiter NOx-Sensor vorgesehen, um die Effizienz des SCR-Katalysators beurteilen zu können und somit einen Ammoniak-Schlupf zu vermeiden.From the DE 10 2010 026 317 A1 an exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine is known in which an oxidation catalytic converter is arranged in the exhaust system and an SCR catalytic converter is arranged downstream of the oxidation catalytic converter. A first NO x sensor is provided upstream of the oxidation catalytic converter and a second NO x sensor is provided downstream of the SCR catalytic converter in order to be able to assess the efficiency of the SCR catalytic converter and thus to avoid ammonia slip.

Aus der DE 10 2010 026 373 A1 sind ein Abgasnachbehandlungssystem und ein Verfahren zur Ermittlung des Ammoniak-Schlupfs bekannt, bei welchem stromaufwärts des SCR-Katalysators und stromabwärts des SCR-Katalysators die Stickoxidkonzentration im Abgaskanal ermittelt wird und die Menge an Reduktionsmittel derart angepasst wird, dass die Stickoxidemissionen minimiert werden.From the DE 10 2010 026 373 A1 An exhaust gas aftertreatment system and a method for determining the ammonia slip are known, in which the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas duct is determined upstream of the SCR catalyst and downstream of the SCR catalyst and the amount of reducing agent is adjusted in such a way that the nitrogen oxide emissions are minimized.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2014 019 483 A1 ein weiteres Verfahren zur Ermittlung des Ammoniak-Schlupfs in einem Abgasnachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors mit einem SCR-Katalysator. Dabei wird stromaufwärts und stromabwärts eines Partikelfilters mit einer SCR-Beschichtung die Stickoxidkonzentration im Abgaskanal ermittelt und anhand der Stickoxidkonzentration in Verbindung mit der eindosierten Menge an Reduktionsmittel der Ammoniak-Schlupf berechnet.In addition, the DE 10 2014 019 483 A1 Another method for determining the ammonia slip in an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine with an SCR catalytic converter. Upstream and downstream of a particle filter with a SCR coating determines the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas duct and calculates the ammonia slip based on the nitrogen oxide concentration in connection with the metered amount of reducing agent.

Aus der US 2010/242454 A1 und der US 2015/151251 A1 ist bekannt, eine Änderung der Betriebsstrategie des Motors vorzunehmen, um Ammoniakschlupf bei Systemen mit einfachem SCR-Katalysator zu vermeiden.From the US 2010/242454 A1 and the US 2015/151251 A1 It is known to change the operating strategy of the engine in order to avoid ammonia slip in systems with a simple SCR catalytic converter.

Es hat sich gezeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Strategien zur Verminderung beziehungsweise zur Vermeidung von Ammoniakschlupf nur unzureichend greifen.It has been shown that the strategies known from the prior art for reducing or avoiding ammonia slip work only inadequately.

Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Abgasnachbehandlungssystem mit wenigstens zwei SCR-Katalysatoren effizient die Ammoniakemissionen zu vermindern beziehungsweise bestenfalls ganz zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of efficiently reducing ammonia emissions or at best avoiding them entirely in an exhaust gas aftertreatment system with at least two SCR catalytic converters.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors beschrieben, der mit seinem Auslass mit einer Abgasanlage verbunden ist, wobei in der Abgasanlage stromabwärts einer Turbine eines Abgasturboladers ein erster SCR-Katalysator oder ein Partikelfilter mit einer Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet ist, und wobei stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters mit einer Beschichtung ein zweiter SCR-Katalysator angeordnet ist, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:

  • Eindosieren des Reduktionsmittels in den Abgaskanal des Verbrennungsmotors; Ermitteln des Ammoniakfüllstandes des zweiten SCR-Katalysators; und Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit vom Ammoniak-Füllstand des zweiten SCR-Katalysators dahingehend, dass die Menge an NOx im Abgas des Verbrennungsmotors erhöht wird.
To solve this problem, a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine is described, the outlet of which is connected to an exhaust system, a first SCR catalytic converter or a particle filter with a coating for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides being arranged in the exhaust system downstream of a turbine of an exhaust gas turbocharger and wherein a second SCR catalytic converter is arranged downstream of the first SCR catalytic converter or particulate filter with a coating, and wherein the method further comprises the following steps:
  • Metering the reducing agent into the exhaust gas duct of the internal combustion engine; Determining the ammonia level of the second SCR catalytic converter; and adapting the operating strategy of the internal combustion engine as a function of the ammonia fill level of the second SCR catalytic converter in such a way that the amount of NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine is increased.

Bevorzugt findet das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit des AmmoniakFüllstandes dahingehend statt, dass die Betriebsstrategie angepasst wird, wenn der Füllstand des zweiten SCR-Katalysators wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 70%, weiter bevorzugt wenigstens 80% bezogen auf den maximalen Ammoniakfüllstand beträgt.The operating strategy is preferably adapted as a function of the ammonia fill level to the effect that the operating strategy is adapted when the fill level of the second SCR catalyst is at least 50%, preferably at least 70%, more preferably at least 80% based on the maximum ammonia fill level.

Bevorzugt ist der erste SCR-Katalysator oder Partikelfilter mit einer Beschichtung ein motornaher SCR-Katalysator oder Partikelfilter, wobei der Partikelfilter beziehungsweise der SCR-Katalysator einen Einlass aufweist, der mit einer Abgaslauflänge von maximal 80 cm, vorzugsweise maximal 50 cm, von dem Auslass des Verbrennungsmotors beabstandet ist.The first SCR catalytic converter or particle filter with a coating is preferably an SCR catalytic converter or particle filter close to the engine, the particle filter or the SCR catalytic converter having an inlet with an exhaust gas run length of a maximum of 80 cm, preferably a maximum of 50 cm, from the outlet of the Internal combustion engine is spaced.

Der motornahe Partikelfilter mit der SCR-Beschichtung kann nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors schneller auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt werden und somit zeitnah nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors für eine effiziente Konvertierung der Stickoxidemissionen genutzt werden. Bei hohen Motorlasten und Temperaturen sinkt allerdings die Ammoniakspeicherfähigkeit. Hiervon ist insbesondere der erste SCR-Katalysator betroffen, da dieser bevorzugt motornah angeordnet ist und somit bei hohen Motorlasten schnell aufheizt, sodass die Ammoniakspeicherfähigkeit sinkt. Wenn es bedingt durch eine Beschleunigung zu einem hohen Temperaturgradienten kommt, schlupft das Ammoniak, welches als Füllstand auf dem erstem SCR-Katalysator vorliegt, „nach unten“ auf den zweiten SCR-Katalysator. Dies führt zu einem erhöhten Füllstand des zweiten Katalysators. Insbesondere bei hohen Temperaturen kann kaum noch Ammoniak im ersten SCR-Katalysator gespeichert werden. Es kommt damit zu einem überhöhten Ammoniak-Füllstand im zweiten Katalysator. Sobald dieser überladen ist und das Ammoniak nicht mehr gespeichert werden kann, kommt es zu Ammoniak-„Tailpipe“-Emissionen, welche begrenzt werden müssen. Um eine Ammoniakemission zu vermeiden, ist es notwendig, den Füllstand des zweiten Katalysators so schnell wie möglich abzubauen. Die bisherige Strategie, die lediglich die Reduktionsmitteldosierung vermindert, stellt sich für sich genommen als unzureichend dar. Insbesondere dauert diese Strategie bei hochtourigen Fahrsituationen zu lange, um den Ammoniak-Schlupf bei steilem Temperaturgradienten am zweiten SCR-Katalysator zu verhindern. Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht eine Verminderung der Ammoniak-Füllmenge deshalb durch ein Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors, dahingehend, dass die Menge an NOx im Abgas des Verbrennungsmotors erhöht wird.The close-coupled particle filter with the SCR coating can be heated up to its operating temperature more quickly after a cold start of the internal combustion engine and can therefore be used for an efficient conversion of nitrogen oxide emissions shortly after a cold start of the internal combustion engine. At high engine loads and temperatures, however, the ammonia storage capacity decreases. This particularly affects the first SCR catalytic converter, since it is preferably arranged close to the engine and thus heats up quickly at high engine loads, so that the ammonia storage capacity decreases. If a high temperature gradient occurs due to acceleration, the ammonia, which is present as a fill level on the first SCR catalytic converter, slips “down” onto the second SCR catalytic converter. This leads to an increased fill level of the second catalytic converter. Especially at high temperatures, ammonia can hardly be stored in the first SCR catalytic converter. This leads to an excessive ammonia level in the second catalytic converter. As soon as this is overloaded and the ammonia can no longer be stored, ammonia “tailpipe” emissions occur, which must be limited. In order to avoid ammonia emission, it is necessary to reduce the fill level of the second catalytic converter as quickly as possible. The previous strategy, which only reduced the reducing agent dosage, is in itself insufficient. In particular, this strategy takes too long in high-speed driving situations to prevent ammonia slip in the event of a steep temperature gradient on the second SCR catalytic converter. The method according to the invention therefore achieves a reduction in the ammonia filling amount by adapting the operating strategy of the internal combustion engine in such a way that the amount of NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine is increased.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors beschrieben, wobei das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors dadurch erfolgt, dass die mittels eines Abgasrückführungssystems zum Verbrennungsmotor zurückgeführte Menge an Abgas angepasst wird, bevorzugt vermindert wird.Furthermore, according to a preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine is described, wherein the adaptation of the operating strategy of the internal combustion engine takes place in that the amount of exhaust gas returned to the internal combustion engine by means of an exhaust gas recirculation system is adapted, preferably reduced.

Bei der Abgasrückführung wird, um die Temperatur bei der Verbrennung im Motor zu senken, der eingesetzten Luft Abgas zugemischt. Dabei sinkt die Sauerstoffkonzentration und steigt die Wärmekapazität des Gemisches, was bei der Verbrennung des Kraftstoffes zu einer geringeren Temperaturerhöhung im Brennraum führt. Dadurch sinkt wiederum die Verbrennungstemperatur, weshalb sich weniger Stickoxide bilden. Durch eine Verminderung der Menge an zurückgeführtem Abgas durch das Abgasrückführungssystem im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens, steigt umgekehrt die Sauerstoffkonzentration und sinkt die Wärmekapazität des Gemisches, was bei der Verbrennung des Kraftstoffes zu einer stärkeren Temperaturerhöhung im Brennraum führt. Dadurch steigt wiederum die Verbrennungstemperatur, weshalb sich mehr Stickoxide bilden. Das Abgas, welches den ersten SCR-Katalysator und insbesondere den zweiten SCR-Katalysator erreicht, ist damit stärker mit Stickoxiden angereichert. Die erhöhte Menge an Stickoxiden im Abgas führt zu einer schnellen Konvertierung des überschüssigen Ammoniaks und kann somit effizient einen Ammoniakschlupf beenden beziehungsweise vermeiden, dass ein Ammoniakschlupf überhaupt auftritt.With exhaust gas recirculation, exhaust gas is added to the air used in order to lower the temperature during combustion in the engine. The oxygen concentration decreases and the heat capacity of the mixture increases, which leads to a lower temperature increase in the combustion chamber when the fuel is burned. This in turn reduces the combustion temperature, which is why fewer nitrogen oxides are formed. By reducing the amount of recirculated exhaust gas through the exhaust gas recirculation system within the meaning of the invention Process, conversely, the oxygen concentration increases and the heat capacity of the mixture decreases, which leads to a greater increase in temperature in the combustion chamber when the fuel is burned. This in turn increases the combustion temperature, which is why more nitrogen oxides are formed. The exhaust gas that reaches the first SCR catalytic converter and in particular the second SCR catalytic converter is thus more highly enriched with nitrogen oxides. The increased amount of nitrogen oxides in the exhaust gas leads to a rapid conversion of the excess ammonia and can thus efficiently end an ammonia slip or prevent an ammonia slip from occurring at all.

Ferner wird gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors beschrieben, wobei das Abgasrückführungssystem als Niederdruck-Abgasrückführungssystem ausgebildet ist, welches stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters mit einer Beschichtung und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators Abgas abzweigt und zum Verbrennungsmotor zurückführt, wobei das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors, dadurch erfolgt, dass die Menge an Abgas, welche stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters mit einer Beschichtung und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators abgezweigt wird, in Abhängigkeit vom Ammoniak Füllstand des zweiten SCR-Katalysators angepasst wird.Furthermore, according to a further preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine is described, the exhaust gas recirculation system being designed as a low-pressure exhaust gas recirculation system which branches off exhaust gas downstream of the first SCR catalytic converter or particle filter with a coating and upstream of the second SCR catalytic converter and returns it to the internal combustion engine The operating strategy of the internal combustion engine is adjusted in that the amount of exhaust gas that is diverted downstream of the first SCR catalytic converter or particle filter with a coating and upstream of the second SCR catalytic converter is dependent on the ammonia level of the second SCR catalytic converter is adjusted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Temperatur des zweiten SCR-Katalysators erfolgt.According to a preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment is described, characterized in that the adaptation of the operating strategy takes place as a function of the temperature of the second SCR catalytic converter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Betriebsstrategie erst bei Überschreiten eines definierten Grenzwertes der Temperatur am zweiten SCR-Katalysator erfolgt.According to a preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment is described, characterized in that the adaptation of the operating strategy only takes place when a defined limit value of the temperature at the second SCR catalytic converter is exceeded.

Die Anpassung der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Temperatur des zweiten SCR Katalysators stellt sicher, dass die Temperatur am zweiten SCR-Katalysator ausreichend hoch ist, damit die erforderliche Umsetzung der erhöhten Menge an Stickoxiden mit dem gespeicherten Ammoniak auch tatsächlich stattfinden kann - es insbesondere also nicht gleichzeitig zu einer erhöhten Emission von Ammoniak und nicht umgesetzten Stickoxiden kommt. Hierbei ist zu beachten, dass der erste SCR Katalysator als motornaher Katalysator deutlich schneller auf ausreichend hohe Temperaturen aufheizt als der zweite SCR Katalysator, der bevorzugt aus Unterbodenkatalysator ausgebildet ist. Die Temperaturkontrolle spielt daher beim vorliegenden Zwei-Katalysator-System eine besondere Rolle.The adaptation of the operating strategy depending on the temperature of the second SCR catalytic converter ensures that the temperature at the second SCR catalytic converter is sufficiently high so that the required conversion of the increased amount of nitrogen oxides with the stored ammonia can actually take place - in particular, it cannot at the same time there is an increased emission of ammonia and unconverted nitrogen oxides. It should be noted here that the first SCR catalytic converter, as a close-coupled catalytic converter, heats up to sufficiently high temperatures significantly faster than the second SCR catalytic converter, which is preferably made from an underbody catalytic converter. The temperature control therefore plays a special role in the present two-catalyst system.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Betriebsstrategie erst bei Überschreiten eines definierten Grenzwertes der Temperatur am zweiten SCR-Katalysator erfolgt und ferner erst nach Überschreiten eines Grenzwertes für den Ammoniakfüllstand am zweiten Katalysator.According to a particularly preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment is described, characterized in that the adaptation of the operating strategy only takes place when a defined limit value of the temperature on the second SCR catalytic converter is exceeded and further only after a limit value for the ammonia level on the second catalytic converter has been exceeded.

Die Anpassung der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Füllstand des zweiten SCR Katalysators stellt sicher, dass die Temperatur am zweiten SCR-Katalysator ausreichend hoch für die katalytische Reduktion ist als auch ausreichend Reduktionsmittel am zweiten Katalysator vorliegt, damit die erforderliche Umsetzung der erhöhten Menge an Stickoxiden mit dem gespeicherten Ammoniak auch tatsächlich stattfinden kann - es insbesondere also nicht zu einer erhöhten Emission von nicht umgesetzten Stickoxiden kommt.The adaptation of the operating strategy depending on the temperature and the fill level of the second SCR catalytic converter ensures that the temperature at the second SCR catalytic converter is sufficiently high for the catalytic reduction and that there is sufficient reducing agent at the second catalytic converter so that the required conversion of the increased amount is available of nitrogen oxides can actually take place with the stored ammonia - in particular, there is no increased emission of unconverted nitrogen oxides.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors beschrieben, wobei das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Reduktionsmittel-Dosierstrategie erfolgt. Hierdurch ist vorteilhaft möglich, dass sowohl die Reduktionsmittel-Dosierstrategie, die dazu dient, die eindosierte Menge an Ammoniak an den Füllstand des ersten SCR-Katalysators beziehungsweise des zweiten SCR-Katalysators anzupassen, als auch die Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors aufeinander abgestimmt werden. Hierdurch lässt sich eine besonders effiziente Verminderung des Füllstandes am zweiten SCR-Katalysator erreichen.Furthermore, according to a preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine is described, the adaptation of the operating strategy taking place as a function of the reducing agent metering strategy. This advantageously enables both the reducing agent metering strategy, which is used to adapt the metered amount of ammonia to the fill level of the first SCR catalytic converter or the second SCR catalytic converter, and the operating strategy of the internal combustion engine to be coordinated with one another. In this way, a particularly efficient reduction in the fill level on the second SCR catalytic converter can be achieved.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors beschrieben, wobei das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der geschlupften Ammoniakmenge erfolgt.Furthermore, according to a preferred embodiment, a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine is described, wherein the adaptation of the operating strategy takes place as a function of the amount of ammonia released.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor beschrieben, wobei der Verbrennungsmotor mit seinem Auslass mit der Abgasanlage verbunden werden kann, und wobei in der Abgasanlage stromabwärts einer Turbine eines Abgasturboladers ein erster SCR-Katalysator oder Partikelfilter mit einer Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet ist, und wobei stromabwärts des ersten SCR-Katalysators ein zweiter SCR-Katalysator angeordnet ist, wobei die Abgasanlage dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.According to a further aspect of the invention, an exhaust system for an internal combustion engine is described, wherein the internal combustion engine can be connected with its outlet to the exhaust system, and wherein in the exhaust system, downstream of a turbine of an exhaust gas turbocharger, a first SCR catalyst or particle filter with a coating for selective catalytic Reduction of nitrogen oxides is arranged, and wherein a second SCR catalyst is arranged downstream of the first SCR catalyst, wherein the exhaust system is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor beschrieben, wobei der erste SCR-Katalysator oder Partikelfilter mit einer Beschichtung ein motornaher SCR-Katalysator oder Partikelfilter ist. Dabei weist der Partikelfilter beziehungsweise der SCR-Katalysator einen Einlass auf, der mit einer Abgaslauflänge von maximal 80 cm, vorzugsweise maximal 50 cm, von dem Auslass des Verbrennungsmotors beabstandet ist.Furthermore, according to a preferred embodiment, an exhaust system for an internal combustion engine is described, the first SCR catalytic converter or particle filter with a coating being an SCR catalytic converter or particle filter close to the engine. In this case, the particle filter or the SCR catalytic converter has an inlet which is spaced apart from the outlet of the internal combustion engine with an exhaust gas run length of a maximum of 80 cm, preferably a maximum of 50 cm.

Ferner wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor beschrieben, wobei der zweite SCR-Katalysator ein Unterbodenkatalysator ist, der nahe der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet ist.Furthermore, according to a preferred embodiment, an exhaust system for an internal combustion engine is described, wherein the second SCR catalytic converter is an underbody catalytic converter which is arranged near the underside of the vehicle.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung liegt ein erster beziehungsweise ein zweiter Katalysator vor, der eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden zu Ammoniak ermöglicht. Dieser kann insbesondere entweder ein „reiner“ SCR-Katalysator sein und/oder ein SCR-beschichteter Partikelfilter. Sofern im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von einem ersten (beschichteten) Partikelfilter die Rede ist, so ist, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben ist, davon auszugehen, dass zusätzlich oder alternativ auch ein erster „reiner“ SCR-Katalysator eingesetzt werden kann, also ein SCR-Katalysator ohne Partikelfilter.In connection with the present invention, there is a first or a second catalyst which enables a selective catalytic reduction of nitrogen oxides to ammonia. This can in particular either be a “pure” SCR catalytic converter and / or an SCR-coated particle filter. If a first (coated) particle filter is mentioned in connection with the present invention, it can be assumed, unless expressly stated otherwise, that a first “pure” SCR catalytic converter can also be used as an alternative, that is an SCR catalytic converter without a particulate filter.

Der erste SCR-beschichtete Partikelfilter beziehungsweise der erste SCR-Katalysator ist bevorzugt ein motornaher Partikelfilter beziehungsweise ein motornaher SCR-Katalysator. Unter einem motornahen Partikelfilter ist in diesem Zusammenhang ein Partikelfilter beziehungsweise ein SCR-Katalysator zu verstehen, dessen Einlass mit einer Abgaslauflänge von maximal 80 cm, vorzugsweise maximal 50 cm, von dem Auslass des Verbrennungsmotors beabstandet ist.The first SCR-coated particle filter or the first SCR catalytic converter is preferably a close-coupled particle filter or a close-coupled SCR catalytic converter. A particle filter close to the engine is to be understood in this context as a particle filter or an SCR catalytic converter, the inlet of which is spaced from the outlet of the internal combustion engine with an exhaust gas run length of a maximum of 80 cm, preferably a maximum of 50 cm.

Der zweite SCR-beschichtete Partikelfilter beziehungsweise der zweite SCR-Katalysator ist bevorzugt ein motorferner Partikelfilter. Unter einem motorfernen SCR-Katalysator ist bevorzugt ein SCR-Katalysator zu verstehen, welcher stromab des ersten SCR-Katalysators angeordnet ist.The second SCR-coated particulate filter or the second SCR catalytic converter is preferably a particulate filter remote from the engine. An SCR catalytic converter remote from the engine is preferably to be understood as an SCR catalytic converter which is arranged downstream of the first SCR catalytic converter.

Um eine vollständige Stickoxid-Umwandlung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß also ein weiterer SCR-Katalysator, also ein zweiter SRC Katalysator, vorgesehen. Dieser ermöglicht trotz eines Wirkungsgrades von kleiner 1 des ersten SCR-Katalysators eine im Wesentlichen vollständige Umsetzung der Stickoxide.In order to enable complete nitrogen oxide conversion, a further SCR catalytic converter, that is to say a second SRC catalytic converter, is provided according to the invention. Despite an efficiency of less than 1 of the first SCR catalytic converter, this enables essentially complete conversion of the nitrogen oxides.

Bevorzugt ist ein NOx-Sensor stromab des zweiten SCR-Katalysators angeordnet. Dieser dient vorteilhaft dazu, die Ammoniak-Konzentration stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators zu bestimmen. Somit kann für den zweiten Katalysator festgestellt werden, ob ein Ammoniak-Schlupf auftritt.A NO x sensor is preferably arranged downstream of the second SCR catalytic converter. This advantageously serves to determine the ammonia concentration downstream of the second SCR catalytic converter. It can thus be determined for the second catalytic converter whether an ammonia slip occurs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor beschrieben, wobei stromabwärts des Partikelfilters ein Diesel-Oxidationskatalysator und/oder ein Stickoxidspeicherkatalysator angeordnet sind.According to a preferred embodiment, an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine is described, a diesel oxidation catalytic converter and / or a nitrogen oxide storage catalytic converter being arranged downstream of the particle filter.

Durch einen Oxidationskatalysator kann das Verhältnis von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid verändert werden, wodurch die Effizienz der selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden gesteigert werden kann und ebenfalls eine Anpassung der Betriebsstrategie ermöglicht wird.The ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide can be changed by means of an oxidation catalytic converter, whereby the efficiency of the selective catalytic reduction of nitrogen oxides can be increased and the operating strategy can also be adapted.

Um eine vollständige Stickoxid Umwandlung zu ermöglichen, ist wie bereits beschrieben, erfindungsgemäß also ein weiterer SCR-Katalysator vorgesehen. Dieser ermöglicht trotz eines Wirkungsgrades von kleiner 1 des ersten SCR-Katalysators eine im Wesentlichen vollständige Umsetzung der Stickoxide. Ein dritter NOx Sensor stromab des zweiten SCR-Katalysators dient vorteilhaft dazu, die Ammoniak-Konzentration stromabwärts des zweiten Katalysators zu bestimmen. Somit kann für den zweiten Katalysator besser festgestellt werden, ob ein Ammoniak-Schlupf auftritt.In order to enable complete nitrogen oxide conversion, a further SCR catalytic converter is provided, as already described, according to the invention. Despite an efficiency of less than 1 of the first SCR catalytic converter, this enables essentially complete conversion of the nitrogen oxides. A third NO x sensor downstream of the second SCR catalytic converter is advantageously used to determine the ammonia concentration downstream of the second catalytic converter. This makes it easier to determine for the second catalytic converter whether an ammonia slip is occurring.

In einer weiteren Ausführungsform des Abgasnachbehandlungssystems ist vorgesehen, dass stromabwärts des Partikelfilters und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators eine Niederdruck-Abgasrückführung aus dem Abgaskanal abzweigt. Durch den Partikelfilter können Rußpartikel und sonstige Feststoffpartikel aus dem Abgasstrom herausgefiltert werden, sodass diese nicht über die Niederdruck-Abgasrückführung in das Luftversorgungssystem zurückgeführt werden und dort zu Beschädigungen, insbesondere zu Beschädigungen an dem Verdichter des Abgasturboladers führen können. Zudem können durch eine Abgasrückführung über die Niederdruck-Abgasrückführung in bekannter Weise die Rohemissionen des Verbrennungsmotors minimiert werden, wodurch der Reduktionsmitteleinsatz in der Abgasnachbehandlung ebenfalls reduziert werden kann.In a further embodiment of the exhaust gas aftertreatment system, it is provided that a low-pressure exhaust gas recirculation branches off from the exhaust gas duct downstream of the particle filter and upstream of the second SCR catalytic converter. The particle filter allows soot particles and other solid particles to be filtered out of the exhaust gas flow so that they are not returned to the air supply system via the low-pressure exhaust gas recirculation and can lead to damage there, in particular to damage to the compressor of the exhaust gas turbocharger. In addition, the raw emissions of the internal combustion engine can be minimized in a known manner by exhaust gas recirculation via the low-pressure exhaust gas recirculation, whereby the use of reducing agent in the exhaust gas aftertreatment can also be reduced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems ist vorgesehen, dass stromabwärts des Partikelfilters und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators ein zweites Dosierelement angeordnet ist. Durch ein zweites Dosierelement kann der Betriebsbereich des Abgasnachbehandlungssystems erweitert werden. Somit ist es insbesondere bei hohen Abgastemperaturen am Partikelfilter, beispielsweise bei einer Hochlastphase des Verbrennungsmotors oder bei einer Regeneration des Partikelfilters, möglich, eine effiziente Konvertierung der Stickoxide durch den zweiten SCR-Katalysator zu ermöglichen und eine thermische Zersetzung des aus dem Reduktionsmittel gewonnenen Ammoniaks zu vermeiden.According to a preferred embodiment of the exhaust gas aftertreatment system, provision is made for a second metering element to be arranged downstream of the particle filter and upstream of the second SCR catalytic converter. The operating range of the exhaust gas aftertreatment system can be expanded with a second metering element. It is therefore particularly at high exhaust gas temperatures at the particle filter, for example during a high load phase of the internal combustion engine or during a Regeneration of the particle filter, possible to enable an efficient conversion of the nitrogen oxides by the second SCR catalytic converter and to avoid thermal decomposition of the ammonia obtained from the reducing agent.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das erste Dosierelement und das zweite Dosierelement aus einem gemeinsamen Reduktionsmittelbehälter mit Reduktionsmittel versorgt werden. Durch einen gemeinsamen Reduktionsmittelbehälter ist eine besonders einfache und kostengünstige Versorgung der beiden Dosierelemente mit dem Reduktionsmittel möglich.It is particularly preferred if the first metering element and the second metering element are supplied with reducing agent from a common reducing agent container. A common reducing agent container enables a particularly simple and inexpensive supply of the two metering elements with the reducing agent.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass stromabwärts des ersten Dosierelements und stromaufwärts des Partikelfilters mit der Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Abgasmischer in dem Abgaskanal angeordnet ist. Durch einen Abgasmischer kann eine homogene Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrom vor Eintritt in den Partikelfilter erreicht werden. Dabei kann durch den Abgasmischer die Länge der Mischstrecke verkürzt werden, um eine solche homogene Verteilung zu erreichen. Dadurch kann der Partikelfilter näher am Auslass des Verbrennungsmotors angeordnet werden, wodurch ein Aufheizen des Partikelfilters nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors oder zur Regeneration des Partikelfilters begünstigt wird.In a further embodiment of the invention it is provided that an exhaust gas mixer is arranged in the exhaust gas duct downstream of the first metering element and upstream of the particle filter with the coating for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides. An exhaust gas mixer can achieve a homogeneous distribution of the reducing agent in the exhaust gas flow before it enters the particle filter. The length of the mixing section can be shortened by the exhaust gas mixer in order to achieve such a homogeneous distribution. As a result, the particle filter can be arranged closer to the outlet of the internal combustion engine, which promotes heating of the particle filter after a cold start of the internal combustion engine or for regeneration of the particle filter.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und nicht triviale Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch aufgeführten Verfahrens zur Abgasnachbehandlung des Verbrennungsmotors möglich.The features listed in the dependent claims allow advantageous improvements and non-trivial further developments of the method listed in the independent claim for exhaust gas aftertreatment of the internal combustion engine.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:

  • 1 einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 3a, 3b und 3c eine schematische Darstellung des Füllstands des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators sowie der geschlupften Menge Ammoniak in Abhängigkeit von der Temperatur; und
  • 4 eine schematische Darstellung des Füllstands des ersten SCR-Katalysators in Abhängigkeit von der Fahrsituation.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The same components or components with the same function are identified by the same reference numbers in the different figures. Show it:
  • 1 an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system according to the invention according to a first embodiment;
  • 2 an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system according to the invention according to a second embodiment;
  • 3a , 3b and 3c a schematic representation of the fill level of the first SCR catalytic converter and the second SCR catalytic converter and the amount of ammonia released as a function of the temperature; and
  • 4th a schematic representation of the fill level of the first SCR catalytic converter as a function of the driving situation.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 10 mit einem Luftversorgungssystem 20 und einer Abgasanlage 40. Der Verbrennungsmotor 10 ist als ein direkteinspritzender Dieselmotor ausgeführt und weist mehrere Brennräume 12 auf. An den Brennräumen 12 ist jeweils ein Kraftstoffinjektor 14 zur Einspritzung eines Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum 12 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit seinem Einlass 16 mit einem Luftversorgungssystem 20 und mit seinem Auslass 18 mit einer Abgasanlage 40 verbunden. Der Verbrennungsmotor 10 umfasst ferner eine Hochdruck-Abgasrückführung mit einem Hochdruck-Abgasrückführungsventil, über welches ein Abgas des Verbrennungsmotors 10 von dem Auslass 18 zum Einlass 16 zurückgeführt werden kann. An den Brennräumen 12 sind Einlassventile und Auslassventile angeordnet, mit welchen eine fluidische Verbindung vom Luftversorgungssystem 20 zu den Brennräumen 12 oder von den Brennräumen 12 zur Abgasanlage 40 geöffnet oder verschlossen werden kann. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 with an air supply system 20th and an exhaust system 40 . The internal combustion engine 10 is designed as a direct injection diesel engine and has several combustion chambers 12th on. At the combustion chambers 12th each is a fuel injector 14th for injecting a fuel into the respective combustion chamber 12th arranged. The internal combustion engine 10 is with his inlet 16 with an air supply system 20th and with its outlet 18th with an exhaust system 40 connected. The internal combustion engine 10 further comprises a high pressure exhaust gas recirculation with a high pressure exhaust gas recirculation valve, via which an exhaust gas of the internal combustion engine 10 from the outlet 18th to the inlet 16 can be traced back. At the combustion chambers 12th inlet valves and outlet valves are arranged with which a fluidic connection from the air supply system 20th to the combustion chambers 12th or from the combustion chambers 12th to the exhaust system 40 can be opened or closed.

Das Luftversorgungssystem 20 umfasst einen Ansaugkanal 28, in welchem in Strömungsrichtung von Frischluft durch den Ansaugkanal 28 ein Luftfilter 22, stromabwärts des Luftfilters 22 ein Luftmassenmesser 24, insbesondere ein Heißfilmluftmassenmesser, stromabwärts des Luftmassenmessers 24 ein Verdichter 26 eines Abgasturboladers 36, stromabwärts des Verdichters 26 eine Drosselklappe 30 und weiter stromabwärts ein Ladeluftkühler 32 angeordnet sind. Dabei kann der Luftmassenmesser 24 auch in einem Filtergehäuse des Luftfilters 22 angeordnet sein, sodass der Luftfilter 22 und der Luftmassenmesser 24 eine Baugruppe ausbildet. Stromabwärts des Luftfilters 22 und stromaufwärts des Verdichters 26 ist eine Einmündung 34 vorgesehen, an welcher eine Abgasrückführungsleitung 86 einer Niederdruck-Abgasrückführung 80 in den Ansaugkanal 28 mündet.The air supply system 20th includes an intake duct 28 , in which in the direction of flow of fresh air through the intake duct 28 an air filter 22nd , downstream of the air filter 22nd an air mass meter 24 , in particular a hot film air mass meter, downstream of the air mass meter 24 a compressor 26th of an exhaust gas turbocharger 36 , downstream of the compressor 26th a throttle valve 30th and further downstream an intercooler 32 are arranged. The air mass meter can do this 24 also in a filter housing of the air filter 22nd be arranged so that the air filter 22nd and the air mass meter 24 forms an assembly. Downstream of the air filter 22nd and upstream of the compressor 26th is a confluence 34 provided on which an exhaust gas recirculation line 86 a low pressure exhaust gas recirculation 80 in the intake duct 28 flows out.

Die Abgasanlage 40 umfasst einen Abgaskanal 42, in welchem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors 10 durch den ersten Abgaskanal 42 eine Turbine 44 des Abgasturboladers 36 angeordnet ist, welche den Verdichter 26 im Luftversorgungssystem 20 über eine Welle antreibt. Der Abgasturbolader 36 ist vorzugsweise als Abgasturbolader 36 mit variabler Turbinengeometrie ausgeführt. Dazu sind einem Turbinenrad der Turbine 44 verstellbare Leitschaufeln vorgeschaltet, über welche die Anströmung des Abgases auf die Schaufeln der Turbine 44 variiert werden kann. Stromabwärts der Turbine 44 sind mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten 46, 48, 50, 52, 54 vorgesehen. Dabei ist unmittelbar stromabwärts der Turbine 44 als erste Komponente der Abgasnachbehandlung ein Oxidationskatalysator 46 oder ein NOx-Speicherkatalysator angeordnet. Stromabwärts des Oxidationskatalysators 46 oder des NOx-Speicherkatalysators ist ein Partikelfilter 48 mit einer Beschichtung 50 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) angeordnet. Stromabwärts des Partikelfilters 48 ist vorzugsweise in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges ein zweiter SCR-Katalysator 52 im Abgaskanal 42 angeordnet. Der zweite SCR-Katalysator 52 weist einen Ammoniak-Sperrkatalysator 54 auf. Stromabwärts des Oxidationskatalysators 46 und stromaufwärts des Partikelfilters 48 mit der SCR-Beschichtung 50 ist ein erstes Dosierelement 56 zur Eindosierung eines Reduktionsmittels 78 in den Abgaskanal 42 vorgesehen. Stromabwärts des Partikelfilters 48 zweigt eine Abgasrückführungsleitung 86 einer Niederdruck-Abgasrückführung 80 an einer Verzweigung 72 aus dem Abgaskanal 42 ab. Stromabwärts der Verzweigung 72 und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators 52 ist ein zweites Dosierelement 58 angeordnet, um das Reduktionsmittel 78 in den Abgaskanal 42 einzudosieren. Das erste Dosierelement 56 und das zweite Dosierelement 58 sind jeweils über eine Reduktionsmittelleitung 74 mit einem gemeinsamen Reduktionsmittelbehälter 76 verbunden, in welchem das Reduktionsmittel 78 bevorratet ist. Ferner umfasst die Abgasanlage 40 eine Abgasklappe 60, mit welcher die Abgasrückführung über die Niederdruck-Abgasrückführung 80 gesteuert werden kann.The exhaust system 40 includes an exhaust duct 42 , in which in the flow direction of an exhaust gas of the internal combustion engine 10 through the first exhaust duct 42 a turbine 44 of the exhaust gas turbocharger 36 is arranged, which the compressor 26th in the air supply system 20th drives over a shaft. The exhaust gas turbocharger 36 is preferably used as an exhaust gas turbocharger 36 designed with variable turbine geometry. To do this are a turbine wheel of the turbine 44 adjustable guide vanes are connected upstream, via which the flow of the exhaust gas onto the blades of the turbine 44 can be varied. Downstream of the turbine 44 are several Exhaust aftertreatment components 46 , 48 , 50 , 52 , 54 intended. This is immediately downstream of the turbine 44 the first component of exhaust gas aftertreatment is an oxidation catalytic converter 46 or a NO x storage catalytic converter is arranged. Downstream of the oxidation catalyst 46 or the NO x storage catalytic converter is a particulate filter 48 with a coating 50 arranged for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR coating). Downstream of the particulate filter 48 is preferably a second SCR catalytic converter in the underbody position of a motor vehicle 52 in the exhaust duct 42 arranged. The second SCR catalytic converter 52 has an ammonia barrier catalyst 54 on. Downstream of the oxidation catalyst 46 and upstream of the particulate filter 48 with the SCR coating 50 is a first metering element 56 for metering in a reducing agent 78 in the exhaust duct 42 intended. Downstream of the particulate filter 48 branches off an exhaust gas recirculation line 86 a low pressure exhaust gas recirculation 80 at a branch 72 from the exhaust duct 42 from. Downstream of the branch 72 and upstream of the second SCR catalyst 52 is a second metering element 58 arranged to the reducing agent 78 in the exhaust duct 42 to be dosed. The first metering element 56 and the second metering element 58 are each via a reducing agent line 74 with a common reducing agent tank 76 connected in which the reducing agent 78 is in stock. It also includes the exhaust system 40 an exhaust flap 60 , with which the exhaust gas recirculation via the low pressure exhaust gas recirculation 80 can be controlled.

Die Abgasrückführung 80 umfasst neben der Abgasrückführungsleitung 86 einen Abgasrückführungskühler 82 und ein Abgasrückführungsventil 84, über welches die Abgasrückführung 80 durch die Abgasrückführungsleitung 86 steuerbar ist. An der Abgasrückführungsleitung 86 der Abgasrückführung 80 ist ein Temperatursensor 88 vorgesehen, über welchen eine Abgastemperatur in der Abgasrückführung 80 ermittelt werden kann, um die Abgasrückführung 80 zu aktivieren, sobald die Abgastemperatur in der Abgasrückführung 80 einen definierten Schwellenwert überschritten hat. Somit kann verhindert werden, dass Wasserdampf oder im Abgas enthaltenes Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, insbesondere flüssige Harnstofflösung, auskondensiert und in der Abgasrückführung 80 oder im Luftversorgungssystem 20 zu Beschädigungen oder Ablagerungen führt. Stromabwärts der Verzweigung und stromaufwärts des Abgasrückführungskühlers 82 kann ein Filter vorgesehen werden, um den Eintrag von Partikeln in die Abgasrückführung 80 zu minimieren. Die Abgasrückführungsleitung 86 mündet an einer Einmündung 34 in die Ansaugleitung 28 des Luftversorgungssystems 20.The exhaust gas recirculation 80 includes in addition to the exhaust gas recirculation line 86 an exhaust gas recirculation cooler 82 and an exhaust gas recirculation valve 84 , via which the exhaust gas recirculation 80 through the exhaust gas recirculation line 86 is controllable. On the exhaust gas recirculation line 86 the exhaust gas recirculation 80 is a temperature sensor 88 provided, over which an exhaust gas temperature in the exhaust gas recirculation 80 can be determined to the exhaust gas recirculation 80 to activate as soon as the exhaust gas temperature in the exhaust gas recirculation 80 has exceeded a defined threshold. It can thus be prevented that water vapor or reducing agent contained in the exhaust gas for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular liquid urea solution, condenses out and in the exhaust gas recirculation 80 or in the air supply system 20th leads to damage or deposits. Downstream of the junction and upstream of the EGR cooler 82 A filter can be provided to prevent the entry of particles into the exhaust gas recirculation 80 to minimize. The exhaust gas recirculation line 86 opens at a confluence 34 into the suction line 28 of the air supply system 20th .

In der Abgasanlage 40 ist stromabwärts des Oxidationskatalysators 46 und stromaufwärts des ersten Dosierelements 56 ein erster NOx-Sensor 62 angeordnet. Stromabwärts des Partikelfilters 48 und stromaufwärts der Verzweigung 72 ist ein zweiter NOx-Sensor 64 angeordnet. Ferner weist der Partikelfilter 48 einen Differenzdrucksensor 66 auf, mit welchem eine Druckdifferenz Δp über den Partikelfilter 48 ermittelt wird. Auf diese Weise kann der Beladungszustand des Partikelfilters 48 ermittelt und bei Überschreiten eines definierten Beladungsniveaus eine Regeneration des Partikelfilters 48 eingeleitet werden. Ferner ist in der Abgasanlage 40 ein Temperatursensor 38 vorgesehen, um die Abgastemperatur zu ermitteln.In the exhaust system 40 is downstream of the oxidation catalyst 46 and upstream of the first metering element 56 a first NO x sensor 62 arranged. Downstream of the particulate filter 48 and upstream of the branch 72 is a second NO x sensor 64 arranged. Furthermore, the particle filter 48 a differential pressure sensor 66 on, with which a pressure difference Δp across the particle filter 48 is determined. In this way, the loading state of the particle filter 48 and a regeneration of the particle filter when a defined load level is exceeded 48 be initiated. It is also in the exhaust system 40 a temperature sensor 38 provided to determine the exhaust gas temperature.

Stromabwärts des ersten Dosierelements 56 und stromaufwärts des Partikelfilters 48 kann ein erster Abgasmischer 68 vorgesehen sein, um eine Durchmischung von Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 und Reduktionsmittel 78 vor Eintritt in den Partikelfilter 48 mit der SCR-Beschichtung 50 zu verbessern und die Länge der Mischstrecke zu verkürzen. Stromabwärts des zweiten Dosierelements 58 und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators 52 kann ein zweiter Abgasmischer 70 angeordnet sein, um die Vermischung von Abgasstrom und Reduktionsmittel 78 zu verbessern und das Verdampfen des Reduktionsmittels 78 im Abgaskanal 42 zu unterstützen.Downstream of the first metering element 56 and upstream of the particulate filter 48 can be a first exhaust mixer 68 be provided in order to mix the exhaust gas flow of the internal combustion engine 10 and reducing agents 78 before entering the particle filter 48 with the SCR coating 50 to improve and to shorten the length of the mixing section. Downstream of the second metering element 58 and upstream of the second SCR catalyst 52 can use a second exhaust mixer 70 be arranged to the mixing of exhaust gas flow and reducing agent 78 to improve and the evaporation of the reducing agent 78 in the exhaust duct 42 to support.

Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Motorsteuergerät 90 verbunden, welches über nicht dargestellte Signalleitungen mit den NOx-Sensoren 62, 64, dem Differenzdrucksensor 66, den Temperatursensoren 38, 88 sowie mit den Kraftstoffinjektoren 14 des Verbrennungsmotors 10 und den Dosierelementen 56, 58 verbunden ist.The internal combustion engine 10 is with an engine control unit 90 connected, which via signal lines, not shown, with the NO x sensors 62 , 64 , the differential pressure sensor 66 , the temperature sensors 38 , 88 as well as with the fuel injectors 14th of the internal combustion engine 10 and the dosing elements 56 , 58 connected is.

Sobald nun am zweiten SCR-Katalysator 52 ein Ammoniakschlupf ermittelt wurde oder festgestellt wurde, dass ein Ammoniakschlupf droht, erfolgt ein Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10, dahingehend, dass die Menge an NOx im Abgas des Verbrennungsmotors 10 erhöht wird. Das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10, erfolgt dadurch, dass die mittels des Abgasrückführungssystems 80 zum Verbrennungsmotor 10 zurückgeführte Menge an Abgas angepasst wird. Das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10 erfolgt dadurch, dass die Menge an Abgas, welche stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters 48 mit einer Beschichtung 50 und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators 52 abgezweigt wird, proportional zum Ammoniak Füllstand des zweiten SCR-Katalysators vermindert wird.As soon as now on the second SCR catalytic converter 52 an ammonia slip has been determined or it has been determined that there is a threat of ammonia slip, the operating strategy of the internal combustion engine is adapted 10 , in that the amount of NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine 10 is increased. Adjusting the operating strategy of the internal combustion engine 10 , takes place in that the means of the exhaust gas recirculation system 80 to the internal combustion engine 10 recirculated amount of exhaust gas is adjusted. Adjusting the operating strategy of the internal combustion engine 10 takes place in that the amount of exhaust gas, which is downstream of the first SCR catalytic converter or particulate filter 48 with a coating 50 and upstream of the second SCR catalyst 52 is branched off, is reduced proportionally to the ammonia level of the second SCR catalytic converter.

In 2 ist ein Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Wie im Falle der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, weist das Abgasnachbehandlungssystem des Verbrennungsmotors 10 einen Partikelfilter 48 mit einer Beschichtung 50 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden auf. Stromaufwärts des Partikelfilters 48 sind ein erster NOx-Sensor 62 angeordnet, sowie ein erstes Dosierelement 56, mit welchem ein Reduktionsmittel 78 stromaufwärts des Partikelfilters 48 in den Abgaskanal 42 eindosierbar ist. Stromabwärts des Dosierelementes ist ein Abgasmischer 68 angeordnet.In 2 is an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system according to the invention shown according to a second embodiment. As in the case of the embodiment shown in 1 is shown, has the exhaust aftertreatment system of the internal combustion engine 10 a particulate filter 48 with a coating 50 for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides. Upstream of the particulate filter 48 are a first NO x sensor 62 arranged, as well as a first metering element 56 , with which a reducing agent 78 upstream of the particulate filter 48 in the exhaust duct 42 is metered. Downstream of the metering element is an exhaust mixer 68 arranged.

Ferner ist stromabwärts des Partikelfilters 48 ein zweiter NOx-Sensor 64 angeordnet. Ferner ist stromabwärts des zweiten NOx-Sensors 64 ein zweiter SCR-Katalysator 52 angeordnet und stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 52 ist ein dritter NOx-Sensor 110 angeordnet. Stromabwärts zum zweiten NOx-Sensor 64 sind ein zweites Dosierelement 58 angeordnet und ein zweiter Abgasmischer 70. Es erfolgt eine Messung einer ersten NOx-Konzentration NOx_1 stromaufwärts des Partikelfilters 48, 50 mittels des ersten NOx-Sensors 62. Es erfolgt zudem eine Messung einer zweiten NOx-Konzentration NOx_2 stromabwärts des Partikelfilters 48, 50 mittels des zweiten NOx-Sensors 64. Es erfolgt optional ein Messen einer dritten NOx-Konzentration NOx_3 stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 52 mittels des dritten NOx-Sensors 110.It is also downstream of the particulate filter 48 a second NO x sensor 64 arranged. Further is downstream of the second NO x sensor 64 a second SCR catalytic converter 52 arranged and downstream of the second SCR catalyst 52 is a third NO x sensor 110 arranged. Downstream to the second NO x sensor 64 are a second metering element 58 arranged and a second exhaust mixer 70 . A first NO x concentration NO x _1 is measured upstream of the particle filter 48 , 50 by means of the first NO x sensor 62 . A second NO x concentration NO x _2 is also measured downstream of the particle filter 48 , 50 by means of the second NO x sensor 64 . A third NO x concentration NO x _3 is optionally measured downstream of the second SCR catalytic converter 52 by means of the third NO x sensor 110 .

Die NOx-Sensoren weisen in der Regel eine Kreuzsensitivität zu Ammoniak auf. Anders ausgedrückt detektieren die Sensoren nicht nur Stickoxide sondern zudem auch Ammoniak. In einer alternativen Ausführungsform weisen die NOx-Sensoren keine Kreuzsensitivität zu Ammoniak auf. Die NOx-Sensoren sind in diesem Falle derart ausgebildet, dass diese unabhängig von der NOx-Konzentration auch eine Ammoniak-Konzentration bestimmen können.The NO x sensors are generally cross-sensitive to ammonia. In other words, the sensors not only detect nitrogen oxides but also ammonia. In an alternative embodiment, the NO x sensors have no cross-sensitivity to ammonia. In this case, the NO x sensors are designed in such a way that they can also determine an ammonia concentration independently of the NO x concentration.

Mittels der Messwerte, die durch die NOx-Sensoren erhalten werden, kann Ammoniakschlupf am ersten SCR-Katalysator und/oder am zweiten SCR-Katalysator bestimmt werden. Ferner kann mittels der Sensoren die Menge an Stickoxiden am ersten SCR-Katalysator und/oder am zweiten SCR-Katalysator bestimmt werden. Bei Kreuzsensitivität der Sensoren für Stickoxide und Ammoniak können zusätzliche Parameter wie beispielsweise der Verbrauch an Reduktionsmittellösung, die Alterung der Katalysatoren und/oder ein Wirkungsgradmodel der Katalysatoren dazu dienen, die Ammoniakmenge und die NOx-Menge im Abgas separat voneinander zu errechnen.Using the measured values obtained by the NO x sensors, ammonia slip on the first SCR catalytic converter and / or on the second SCR catalytic converter can be determined. Furthermore, the amount of nitrogen oxides on the first SCR catalytic converter and / or on the second SCR catalytic converter can be determined by means of the sensors. If the sensors are cross-sensitive for nitrogen oxides and ammonia, additional parameters such as the consumption of reducing agent solution, the aging of the catalytic converters and / or an efficiency model of the catalytic converters can be used to calculate the amount of ammonia and the amount of NO x in the exhaust gas separately.

Sobald die Ammoniakmenge und die NOx-Menge im Abgas separat voneinander ermittelt worden sind, bevorzugt am ersten SCR-Katalysator und am zweiten SCR-Katalysator, können diese Werte dazu verwendet werden, die Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors anzupassen. Insbesondere, wenn festgestellt wird, dass Ammoniakschlupf am zweiten SCR-Katalysator vorliegt, wird die Betriebsstrategie dahingehend angepasst, dass die Menge an NOx im Abgas des Verbrennungsmotors erhöht wird. Dies kann beispielsweise durch ein (nicht gezeigtes) Abgasrückführungssystem geschehen, dahingehend, dass die Menge an zurückgeführtem Abgas vermindert wird.As soon as the amount of ammonia and the amount of NO x in the exhaust gas have been determined separately from one another, preferably on the first SCR catalytic converter and on the second SCR catalytic converter, these values can be used to adapt the operating strategy of the internal combustion engine. In particular, if it is determined that there is ammonia slip on the second SCR catalytic converter, the operating strategy is adapted to the effect that the amount of NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine is increased. This can be done, for example, by an exhaust gas recirculation system (not shown) to the effect that the amount of recirculated exhaust gas is reduced.

Die 3a, 3b und 3c zeigen in schematischer Darstellung den Füllstand des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators sowie die geschlupfte Menge Ammoniak in Abhängigkeit von der Temperatur. 3a zeigt eine Situation bei niedrigen Temperaturen T am ersten SCR-Katalysator 48, 50. 3b zeigt eine Situation bei mittleren Temperaturen T am ersten SCR-Katalysator 48, 50. 3c zeigt eine Situation bei hohen Temperaturen T am ersten SCR-Katalysator 48, 50.The 3a , 3b and 3c show a schematic representation of the fill level of the first SCR catalytic converter and the second SCR catalytic converter as well as the amount of ammonia that has escaped as a function of the temperature. 3a shows a situation at low temperatures T on the first SCR catalytic converter 48 , 50 . 3b shows a situation at medium temperatures T on the first SCR catalytic converter 48 , 50 . 3c shows a situation at high temperatures T on the first SCR catalytic converter 48 , 50 .

Wenn es bedingt durch eine Beschleunigung zu einem hohen Temperaturgradienten kommt und/oder der erste SCR-Katalysator 48, 50 auf hohe absolute Temperaturen aufheizt, schlupft das Ammoniak, welches als Füllstand auf dem erstem SCR-Katalysator 48, 50 vorliegt, „nach unten“ auf den zweiten SCR-Katalysator 52. Dies führt zu einem erhöhten Füllstand des zweiten Katalysators 52.If there is a high temperature gradient due to acceleration and / or the first SCR catalytic converter 48 , 50 heats up to high absolute temperatures, the ammonia slips, which is the level on the first SCR catalytic converter 48 , 50 is present, "down" on the second SCR catalytic converter 52 . This leads to an increased fill level of the second catalytic converter 52 .

Bei niedrigen Temperaturen, wie in 3a gezeigt kann eine große Menge an Ammoniak im ersten SCR-Katalysator 48, 50 und zweiten SCR-Katalysator 52 gespeichert werden. Es tritt im Wesentlichen kein Ammoniakschlupf auf.At low temperatures, as in 3a can be shown a large amount of ammonia in the first SCR catalytic converter 48 , 50 and second SCR catalyst 52 get saved. There is essentially no ammonia slip.

Bei mittleren Temperaturen, wie in 3b gezeigt, sinkt die Menge an Ammoniak, die im ersten SCR-Katalysator 48, 50 gespeichert werden kann. Es kommt verstärkt zu einer Verlagerung von Ammoniak zum zweiten SCR-Katalysator 52.At medium temperatures, as in 3b shown, decreases the amount of ammonia in the first SCR catalytic converter 48 , 50 can be saved. There is an increased shift of ammonia to the second SCR catalytic converter 52 .

Bei hohen Temperaturen, wie in 3c gezeigt, kann kaum noch Ammoniak im ersten SCR-Katalysator 48, 50 gespeichert werden. Es kommt fast vollständig zu einer Verlagerung von Ammoniak zum zweiten SCR-Katalysator 52.At high temperatures, as in 3c shown, there is hardly any ammonia left in the first SCR catalytic converter 48 , 50 get saved. Almost all of the ammonia is shifted to the second SCR catalytic converter 52 .

Mit der Zeit kommt es also zu einem Ansteigen des Füllstandes des zweiten SCR-Katalysators. Um Ammoniakemissionen zu vermeiden, ist es notwendig, den Füllstand des zweiten Katalysators 52 so schnell wie möglich abzubauen. Es erfolgt ein Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10, dahingehend, dass die Menge an NOx im Abgas des Verbrennungsmotors 10 erhöht wird. Das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10 erfolgt dadurch, dass die Menge an Abgas, welche stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters 48 mit einer Beschichtung 50 und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators 52 zur Abgasrückführung abgezweigt wird, proportional zum Ammoniak-Füllstand des zweiten SCR-Katalysators vermindert wird. Ferner erfolgt die Anpassung der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Temperatur des zweiten SCR Katalysators. Erforderlich ist dabei, dass die Temperatur am zweiten SCR-Katalysator ausreichend hoch ist, damit die erforderliche Umsetzung der erhöhten Menge an Stickoxiden mit dem gespeicherten Ammoniak auch tatsächlich stattfinden kann - es insbesondere also nicht gleichzeitig zu einer erhöhten Emission von Ammoniak und nicht umgesetzten Stickoxiden kommt.Over time, the fill level of the second SCR catalytic converter increases. In order to avoid ammonia emissions, it is necessary to check the fill level of the second catalytic converter 52 dismantle as soon as possible. The operating strategy of the internal combustion engine is adapted 10 , in that the amount of NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine 10 is increased. Adjusting the operating strategy of the internal combustion engine 10 takes place in that the amount of exhaust gas that is downstream of the first SCR Catalyst or particle filter 48 with a coating 50 and upstream of the second SCR catalyst 52 is branched off for exhaust gas recirculation, is reduced proportionally to the ammonia level of the second SCR catalyst. The operating strategy is also adapted as a function of the temperature of the second SCR catalytic converter. It is necessary that the temperature at the second SCR catalytic converter is sufficiently high so that the required conversion of the increased amount of nitrogen oxides with the stored ammonia can actually take place - in particular, there is no increased emission of ammonia and unconverted nitrogen oxides at the same time .

Bevorzugt erfolgt das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10 also abhängig von der Temperatur des zweiten SCR-Katalysators und dem Füllstand des zweiten SCR-Katalysators. Hierzu wird zum einen der Füllstand des zweiten SCR-Katalysators als auch die Temperatur des zweiten SCR-Katalysators bestimmt.The operating strategy of the internal combustion engine is preferably adapted 10 that is, depending on the temperature of the second SCR catalytic converter and the fill level of the second SCR catalytic converter. For this purpose, on the one hand the fill level of the second SCR catalytic converter and the temperature of the second SCR catalytic converter are determined.

4 zeigt in schematischer Darstellung den Füllstand des ersten SCR-Katalysators in Abhängigkeit von der Fahrsituation. 4th shows a schematic representation of the fill level of the first SCR catalytic converter as a function of the driving situation.

Bei innerstädtischer Fahrt (S) liegen geringere Beschleunigungen vor und damit niedrige Temperaturen am ersten SCR-Katalysator. Die Menge an Ammoniak, die im ersten SCR-Katalysator 48, 50 gespeichert wird, ist im Wesentlichen konstant hoch. Bei Fahrt über Land auf einer Landstraße (L) liegen mittlere Beschleunigungen vor und damit auch höhere Temperaturgradienten beziehungsweise Temperaturen am ersten SCR-Katalysator. Die Temperatur des ersten Katalysators steigt über einen Grenzwert TG . Ammoniak schlupft vermehrt vom ersten SCR-Katalysator 48, 50 auf den zweiten SCR-Katalysator 52. Bei Fahrt auf einer Autobahn (A) liegen hohe Beschleunigungen vor und damit auch hohe Temperaturen am ersten SCR-Katalysator. Vermehrt kommt es zu einer Verlagerung von Ammoniak zum zweiten SCR-Katalysator, dessen Füllstand ansteigt.When driving in the city ( S. ) there are lower accelerations and therefore lower temperatures at the first SCR catalytic converter. The amount of ammonia that is in the first SCR catalyst 48 , 50 is stored is essentially constant high. When driving overland on a country road ( L. ) there are medium accelerations and thus also higher temperature gradients or temperatures at the first SCR catalytic converter. The temperature of the first catalyst rises above a limit value T G . Ammonia is increasingly slipping from the first SCR catalytic converter 48 , 50 on the second SCR catalytic converter 52 . When driving on a motorway ( A. ) there are high accelerations and thus also high temperatures at the first SCR catalytic converter. There is an increasing shift of ammonia to the second SCR catalytic converter, the level of which rises.

Zusammenfassend gilt, dass in Abhängigkeit von der Fahrsituation Ammoniak vom ersten SCR-Katalysator auf den zweiten SCR-Katalysator verlagert wird. Dies geschieht insbesondere in solchen Fahrsituationen mit starken Beschleunigungen. Dies führt zu einem erhöhten Ammoniakfüllstand des zweiten Katalysators 52. Wiederholt sich dieser Prozess droht der zweite SCR-Katalysator 52 überzulaufen und es kommt zu einem Ammoniakschlupf. Durch das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 10 kann ein Abbau des Füllstandes des zweien SCR-Katalysators 52 erreicht werden.In summary, depending on the driving situation, ammonia is shifted from the first SCR catalytic converter to the second SCR catalytic converter. This happens especially in such driving situations with strong accelerations. This leads to an increased level of ammonia in the second catalytic converter 52 . If this process is repeated, the second SCR catalytic converter threatens 52 overflow and ammonia slip occurs. By adapting the internal combustion engine's operating strategy 10 can reduce the level of the second SCR catalytic converter 52 can be achieved.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
1212th
BrennraumCombustion chamber
1414th
KraftstoffinjektorFuel injector
1616
Einlassinlet
1818th
Auslass Outlet
2020th
LuftversorgungsystemAir supply system
2222nd
LuftfilterAir filter
2424
LuftmassenmesserAir mass meter
2626th
Verdichtercompressor
2828
Ansaugkanal Intake duct
3030th
Drosselklappethrottle
3232
LadeluftkühlerIntercooler
3434
EinmündungConfluence
3636
AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
3838
Temperatursensor Temperature sensor
4040
AbgasanlageExhaust system
4242
AbgaskanalExhaust duct
4444
Turbineturbine
4646
Oxidationskatalysator / NOx-SpeicherkatalysatorOxidation catalyst / NO x storage catalyst
4848
Partikelfilter Particle filter
5050
Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von StickoxidenCoating for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides
5252
zweiter SCR-Katalysatorsecond SCR catalytic converter
5454
Ammoniak-SperrkatalysatorAmmonia barrier catalyst
5656
erstes Dosierelementfirst metering element
5858
zweites Dosierelement second metering element
6060
AbgasklappeExhaust flap
6262
erster NOx-Sensorfirst NO x sensor
6464
zweiter NOx-Sensorsecond NO x sensor
6666
DifferenzdrucksensorDifferential pressure sensor
6868
erster Abgasmischer first exhaust mixer
7070
zweiter Abgasmischersecond exhaust mixer
7272
Verzweigungbranch
7474
ReduktionsmittelleitungReducing agent line
7676
ReduktionsmittelbehälterReducing agent tank
7878
Reduktionsmittel Reducing agent
8080
Niederdruck-AbgasrückführungLow pressure exhaust gas recirculation
8282
AbgasrückführungskühlerExhaust gas recirculation cooler
8484
AbgasrückführungsventilExhaust gas recirculation valve
8686
AbgasrückführungsleitungExhaust gas recirculation line
8888
Temperatursensor Temperature sensor
9090
Motorsteuergerät Engine control unit
105105
Diesel-OxidationskatalysatorDiesel oxidation catalyst
110110
dritter NOx-Sensor third NO x sensor
TG T G
TemperaturgrenzwertTemperature limit
SS.
Innerstädtische FahrtInner-city driving
LL.
LandstraßenfahrtCountry road trip
AA.
AutobahnfahrtHighway driving

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (9)

Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10), der mit seinem Auslass (18) mit einer Abgasanlage (40) verbunden ist, wobei in der Abgasanlage (40) stromabwärts einer Turbine (44) eines Abgasturboladers (36) ein erster SCR-Katalysator oder ein Partikelfilter (48) mit einer Beschichtung (50) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet ist, und wobei stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters (48) mit der Beschichtung (50) ein zweiter SCR-Katalysator (52) angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Eindosieren des Reduktionsmittels (78) in den Abgaskanal (42) des Verbrennungsmotors (10); Ermitteln, des Füllstandes des zweiten SCR-Katalysators (52); Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors (10) in Abhängigkeit vom Ammoniak-Füllstand des zweiten SCR-Katalysators (52) dahingehend, dass die Menge an NOx im Abgas des Verbrennungsmotors (10) erhöht wird.A method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) which is connected with its outlet (18) to an exhaust system (40), wherein in the exhaust system (40) downstream of a turbine (44) of an exhaust gas turbocharger (36) a first SCR catalytic converter or a A particle filter (48) with a coating (50) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides is arranged, and a second SCR catalyst (52) is arranged downstream of the first SCR catalyst or particle filter (48) with the coating (50), wherein the method further comprises the following steps: metering the reducing agent (78) into the exhaust gas duct (42) of the internal combustion engine (10); Determining the fill level of the second SCR catalytic converter (52); Adapting the operating strategy of the internal combustion engine (10) as a function of the ammonia fill level of the second SCR catalytic converter (52) in such a way that the amount of NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine (10) is increased. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors (10), dadurch erfolgt, dass die mittels eines Abgasrückführungssystems (80) zum Verbrennungsmotor (10) zurückgeführte Menge an Abgas angepasst wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the adaptation of the operating strategy of the internal combustion engine (10) takes place in that the amount of exhaust gas returned to the internal combustion engine (10) by means of an exhaust gas recirculation system (80) is adapted. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführungssystem (80) als Niederdruck-Abgasrückführungssystem ausgebildet ist, welches stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters (48) mit einer Beschichtung (50) und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators (52) Abgas abzweigt und zum Verbrennungsmotor (10) zurückführt, wobei das Anpassen der Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors (10), dadurch erfolgt, dass die Menge an Abgas, welche stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder Partikelfilters (48) mit einer Beschichtung (50) und stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators (52) abzweigt wird, in Abhängigkeit vom Ammoniak-Füllstand des zweiten SCR-Katalysators (52) angepasst wird.Method for exhaust gas aftertreatment according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas recirculation system (80) is designed as a low-pressure exhaust gas recirculation system, which is provided with a coating (50) downstream of the first SCR catalytic converter or particle filter (48) and upstream of the second SCR catalytic converter (52) Exhaust gas branches off and returns to the internal combustion engine (10), the adaptation of the operating strategy of the internal combustion engine (10) taking place in that the amount of exhaust gas which is downstream of the first SCR catalytic converter or particle filter (48) is coated with a coating (50 ) and is branched off upstream of the second SCR catalytic converter (52), is adapted as a function of the ammonia fill level of the second SCR catalytic converter (52). Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Temperatur des zweiten SCR-Katalysators (52) erfolgt.Method for exhaust gas aftertreatment according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation of the operating strategy takes place as a function of the temperature of the second SCR catalytic converter (52). Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Betriebsstrategie erst bei Überschreiten eines definierten Grenzwertes der Temperatur am zweiten SCR-Katalysator erfolgt.Method for exhaust gas aftertreatment according to the preceding claim, characterized in that the adaptation of the operating strategy only takes place when a defined limit value of the temperature at the second SCR catalytic converter is exceeded. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der Reduktionsmittel-Dosierstrategie erfolgt.Method for exhaust gas aftertreatment according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation of the operating strategy takes place as a function of the reducing agent metering strategy. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Betriebsstrategie in Abhängigkeit von der geschlupften Ammoniakmenge erfolgt.Method for exhaust gas aftertreatment according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation of the operating strategy takes place as a function of the amount of ammonia released. Abgasanlage (40) für einen Verbrennungsmotor (10), wobei der Verbrennungsmotor (10) mit seinem Auslass (18) mit der Abgasanlage (40) verbunden werden kann, und wobei in der Abgasanlage (40) stromabwärts einer Turbine (44) eines Abgasturboladers (36) ein erster SCR-Katalysator oder Partikelfilter (48) mit einer Beschichtung (50) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet ist, und wobei stromabwärts des ersten SCR-Katalysators (48) ein zweiter SCR-Katalysator (52) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasanlage (40) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Exhaust system (40) for an internal combustion engine (10), wherein the internal combustion engine (10) can be connected with its outlet (18) to the exhaust system (40), and wherein in the exhaust system (40) downstream of a turbine (44) of an exhaust gas turbocharger ( 36) a first SCR catalytic converter or particle filter (48) with a coating (50) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides is arranged, and a second SCR catalytic converter (52) is arranged downstream of the first SCR catalytic converter (48), thereby characterized in that the exhaust system (40) is designed to carry out a method according to one of the preceding claims. Abgasanlage (40) für einen Verbrennungsmotor (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste SCR-Katalysator oder Partikelfilter (48) mit einer Beschichtung (50) ein motornaher SCR-Katalysator oder Partikelfilter (48) mit einer Beschichtung (50) ist.The exhaust system (40) for an internal combustion engine (10) according to the preceding claim, wherein the first SCR catalytic converter or particle filter (48) with a coating (50) is a close-coupled SCR catalytic converter or particle filter (48) with a coating (50).
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