DE102019203938A1 - Exhaust gas aftertreatment system and method - Google Patents

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Abstract

Ein System zur Abgasnachbehandlung umfasst ein Abgasrückführungs-Subsystem, EGR-Subsystem; eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion, SCR-Vorrichtung, mit einer Eintrittsfläche, einer Austrittsfläche und einem katalytisch aktiven Substrat, welches zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche angeordnet und dazu ausgebildet ist, Abgas von der Eintrittsfläche zu der Austrittsfläche zur katalytischen Behandlung zu leiten, wobei das katalytisch aktive Substrat einen Rückführungskanal und einen katalytischen Reduktionskanal umfasst, wobei die Kanäle fluidal voneinander getrennt sind; eine erste Flusstrennungsvorrichtung, welche an der Eintrittsfläche angeordnet und dazu ausgebildet ist, das Abgas in den Rückführungskanal und den katalytischen Reduktionskanal zu leiten; einen Einspritzer, welcher dazu ausgebildet ist, Reduktionsmittel in das Abgas einzuspritzen, welches in den katalytischen Reduktionskanal geleitet wird; und eine zweite Flusstrennungsvorrichtung, welche an der Austrittsfläche angeordnet und dazu ausgebildet ist, zumindest einen Anteil des Abgases von dem Rückführungskanal zu dem EGR-Subsystem und das verbleibende Abgas von dem Rückführungskanal zusammen mit dem Abgas von dem katalytischen Reduktionskanal zu einem Abgasauslass zu leiten.An exhaust gas aftertreatment system includes an exhaust gas recirculation subsystem, EGR subsystem; a device for selective catalytic reduction, SCR device, with an entry surface, an exit surface and a catalytically active substrate, which is arranged between the entry surface and the exit surface and is designed to guide exhaust gas from the entry surface to the exit surface for catalytic treatment, wherein the catalytically active substrate comprises a return channel and a catalytic reduction channel, the channels being fluidly separated from one another; a first flow separation device, which is arranged on the inlet surface and is designed to guide the exhaust gas into the return duct and the catalytic reduction duct; an injector which is designed to inject reducing agent into the exhaust gas which is conducted into the catalytic reduction channel; and a second flow separation device which is arranged on the outlet surface and is designed to guide at least a portion of the exhaust gas from the return duct to the EGR subsystem and the remaining exhaust gas from the return duct together with the exhaust gas from the catalytic reduction duct to an exhaust outlet.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Abgasnachbehandlung, insbesondere während des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Automobils, z.B. eines Dieselmotors. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung.The present invention relates to a system for exhaust gas aftertreatment, in particular during the operation of an internal combustion engine of an automobile, e.g. of a diesel engine. The present invention further relates to a method for exhaust gas aftertreatment.

Hintergrundbackground

Ein Katalysator ist eine Abgasreinigungsvorrichtung, die toxische Gase und Schadstoffe im Abgas eines Verbrennungsmotors durch Katalyse einer Redoxreaktion (ein Reduktionsverfahren und ein komplementärer Oxidationsprozess) in weniger toxische oder ungiftige Substanzen umwandelt. Katalysatoren werden insbesondere bei Verbrennungsmotoren verwendet, die entweder mit Benzin oder Diesel betrieben werden, einschließlich Magermotoren, aber auch bei Kerosinheizungen und Öfen und so weiter. Weitere Anwendungen von Katalysatoren sind für Gasmotoren bekannt, z.B. Flüssiggasmotoren oder Druckgasmotoren.A catalytic converter is an exhaust gas purification device that converts toxic gases and pollutants in the exhaust gas of an internal combustion engine into less toxic or non-toxic substances by catalysing a redox reaction (a reduction process and a complementary oxidation process). Catalysts are used particularly in internal combustion engines that run on either gasoline or diesel, including lean burn engines, but also in kerosene heaters and stoves and so on. Other uses of catalysts are known for gas engines, e.g. LPG engines or compressed gas engines.

Selektive katalytische Reduktion (englisch: „selective catalytic reduction“, SCR) ist eine bekannte Technik, die in Katalysatoren eingesetzt wird, bei der Stickoxide, sogenannte NOx, mit Hilfe eines Katalysators in zweiatomigen Stickstoff und Wasser umgewandelt werden. Ein gasförmiges und/oder flüssiges Reduktionsmittel, z.B. wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff, wird einem Abgasstrom zugegeben und am Katalysator adsorbiert. SCR-Konverter benötigen eine bestimmte Temperatur, um ordnungsgemäß zu funktionieren, so dass die katalytische Reaktion typischerweise erst oberhalb von Temperaturen zwischen 200°C und 250°C eingeleitet wird. Normalerweise wird der SCR durch die durchströmenden Abgase erwärmt. Es dauert relativ lange bis SCR-Konverter, insbesondere während eines Kaltstarts, aufgeheizt sind und somit bis NOx-Emissionen effektiv reduziert werden.Selective catalytic reduction (SCR) is a known technique that is used in catalytic converters in which nitrogen oxides, so-called NOx, are converted into diatomic nitrogen and water with the help of a catalytic converter. A gaseous and / or liquid reducing agent, e.g. anhydrous ammonia, aqueous ammonia or urea is added to an exhaust gas stream and adsorbed on the catalyst. SCR converters require a certain temperature in order to function properly, so that the catalytic reaction is typically only initiated above temperatures between 200 ° C and 250 ° C. The SCR is normally heated by the exhaust gases flowing through it. It takes a relatively long time for SCR converters to heat up, especially during a cold start, and thus until NOx emissions are effectively reduced.

Ein Ansatz, der im Zusammenhang mit SCR-Vorrichtungen oft verwendet wird, wird als Abgasrückführung (englisch: „exhaust gas recirculation“, EGR) bezeichnet, wobei die NOx Emissionen weiter reduziert werden, indem ein Teil des Abgases zu dem Motor zurückgeführt wird. Dabei verdünnt das rückgeführte Abgas den aus einem einströmenden Luftstrom stammenden Sauerstoff, was zu einer Reduzierung der Spitzentemperaturen im Zylinder und der NOx-Emission führt. Da jedoch das Reduktionsmittel des SCR den Motor nicht erreichen darf, wird das EGR-Gas normalerweise stromaufwärts des SCR in Bezug auf den Motor abgeleitet. Dadurch wird die Menge an Abgas, die zum Erwärmen des SCR verwendet wird, reduziert, was den Erwärmungsprozess des SCR weiter verlangsamt.One approach that is often used with SCR devices is called exhaust gas recirculation (EGR), where NOx emissions are further reduced by returning some of the exhaust gas to the engine. The recirculated exhaust gas dilutes the oxygen coming from an inflowing air flow, which leads to a reduction in the peak temperatures in the cylinder and the NOx emission. However, since the reducing agent of the SCR must not reach the engine, the EGR gas is normally discharged upstream of the SCR with respect to the engine. This reduces the amount of exhaust gas used to heat the SCR, which further slows down the heating process of the SCR.

Es werden Anstrengungen betrieben, die Aufheizphase von Katalysatoren für einen effizienten Betrieb, insbesondere während Kaltstarts, zu verbessern.Efforts are being made to improve the warm-up phase of catalysts for efficient operation, especially during cold starts.

Die Druckschrift US 8,402,747 B2 sich auf ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators. Mindestens eine chemische Aufheizungsmaßnahme, welche eine Erhöhung der Katalysatortemperatur bewirkt, indem sie im Wesentlichen zusätzliche chemische Energie über die in einem ersten Motorbetriebspunkt bereitgestellte Energie hinaus in den Abgasstrom einbringt, wird mit mindestens einer thermischen Aufheizungsmaßnahme kombiniert, welche eine Erhöhung der Katalysatortemperatur bewirkt, indem sie im Wesentlichen zusätzliche thermische Energie über die in einem ersten Motorbetriebspunkt bereitgestellte Energie hinaus in den Abgasstrom einbringt, sodass ein Großteil der chemischen Energie zeitlich vor der Einführung eines Großteils der thermischen Energie eingebracht wird.The publication US 8,402,747 B2 refer to a method of heating a catalyst. At least one chemical heating measure, which causes an increase in the catalyst temperature by essentially introducing additional chemical energy into the exhaust gas flow beyond the energy provided in a first engine operating point, is combined with at least one thermal heating measure, which causes an increase in the catalyst temperature, by: essentially introduces additional thermal energy beyond the energy provided at a first engine operating point into the exhaust gas stream, so that a large part of the chemical energy is introduced before a large part of the thermal energy is introduced.

Das Dokument US 8,931,265 B2 beschreibt ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Dieselmotor mit einer Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einem Dieseloxidationskatalysator stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung. Ein Verfahren zum Aufwärmen der SCR-Vorrichtung beinhaltet das Überwachen einer Vielzahl von Verbrennungseingangsparametern während einer SCR-Aufwärmstrategie, das Überwachen einer ersten Temperatur und einer zweiten Temperatur innerhalb des Nachbehandlungssystems, das Bereitstellen eines Rückkopplungsanpassungsparameters als Funktion einer Abweichung der ersten Temperatur von einer gewünschten Temperatur nur dann, wenn die überwachten ersten und zweiten Temperaturen innerhalb eines vorbestimmten Einstellbereichs liegen, und das Einleiten einer angepassten SCR-Aufwärmstrategie basierend auf dem Rückkopplungsanpassungsparameter, um die erste Temperatur in Richtung der gewünschten Temperatur zu konvergieren.The document US 8,931,265 B2 describes an exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine having a selective catalytic reduction (SCR) device and a diesel oxidation catalyst upstream of the SCR device. One method of warming up the SCR device includes monitoring a plurality of combustion input parameters during an SCR warm-up strategy, monitoring a first temperature and a second temperature within the aftertreatment system, providing a feedback adjustment parameter as a function of a deviation of the first temperature from a desired temperature only when the monitored first and second temperatures are within a predetermined setting range, and initiating an adjusted SCR warm-up strategy based on the feedback adjustment parameter to converge the first temperature toward the desired temperature.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Somit besteht ein Bedarf, Lösungen zur effektiveren Aufheizung von SCR-Vorrichtungen zu finden.Thus, there is a need to find solutions to heat SCR devices more effectively.

Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 bereit.To this end, the present invention provides a system according to claim 1 and a method according to claim 11.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein System zur Abgasnachbehandlung ein Abgasrückführungs-Subsystem, EGR-Subsystem; eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion, SCR-Vorrichtung, mit einer Eintrittsfläche, einer Austrittsfläche und einem katalytisch aktiven Substrat, welches zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche angeordnet und dazu ausgebildet ist, Abgas von der Eintrittsfläche zu der Austrittsfläche zur katalytischen Behandlung zu leiten, wobei das katalytisch aktive Substrat einen Rückführungskanal und einen katalytischen Reduktionskanal umfasst, wobei die Kanäle fluidal voneinander getrennt sind; eine erste Flusstrennungsvorrichtung, welche an der Eintrittsfläche angeordnet und dazu ausgebildet ist, das Abgas in den Rückführungskanal und den katalytischen Reduktionskanal zu leiten; einen Einspritzer, welcher dazu ausgebildet ist, Reduktionsmittel in das Abgas einzuspritzen, welches in den katalytischen Reduktionskanal geleitet wird; und eine zweite Flusstrennungsvorrichtung, welche an der Austrittsfläche angeordnet und dazu ausgebildet ist, zumindest einen Anteil des Abgases von dem Rückführungskanal zu dem EGR-Subsystem und das verbleibende Abgas von dem Rückführungskanal zusammen mit dem Abgas von dem katalytischen Reduktionskanal zu einem Abgasauslass zu leiten.According to one aspect of the invention, an exhaust gas aftertreatment system includes an exhaust gas recirculation subsystem, EGR subsystem; a Selective catalytic reduction device, SCR device, having an entry surface, an exit surface and a catalytically active substrate, which is arranged between the entry surface and the exit surface and is designed to conduct exhaust gas from the entry surface to the exit surface for catalytic treatment, the catalytically active substrate comprises a return channel and a catalytic reduction channel, the channels being fluidly separated from one another; a first flow separation device which is arranged on the entry surface and is designed to guide the exhaust gas into the return duct and the catalytic reduction duct; an injector which is designed to inject reducing agent into the exhaust gas which is conducted into the catalytic reduction channel; and a second flow separation device which is arranged on the exit surface and is designed to conduct at least a portion of the exhaust gas from the return duct to the EGR subsystem and the remaining exhaust gas from the return duct together with the exhaust gas from the catalytic reduction duct to an exhaust outlet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren Leiten von Abgas in einen Rückführungskanal und einen katalytischen Reduktionskanal eines katalytisch aktiven Substrats einer Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion, SCR-Vorrichtung,, wobei das katalytisch aktive Substrat dazu ausgebildet ist, Abgas zur katalytischen Behandlung zu leiten, wobei die Kanäle fluidal voneinander getrennt sind; und Leiten von zumindest einem Anteil des Abgases von dem Rückführungskanal zu einem Abgasrückführungs-Subsystem, EGR-Subsystem, und jeglichem verbleibenden Abgas von dem Rückführungskanal zusammen mit dem Abgas von dem katalytischen Reduktionskanal zu einem Abgasauslass.According to a further aspect of the invention, a method comprises routing exhaust gas into a return channel and a catalytic reduction channel of a catalytically active substrate of a device for selective catalytic reduction, SCR device, the catalytically active substrate being designed to guide exhaust gas for catalytic treatment , wherein the channels are fluidly separated from each other; and directing at least a portion of the exhaust gas from the recirculation channel to an exhaust gas recirculation subsystem, EGR subsystem, and any remaining exhaust gas from the recirculation channel together with the exhaust gas from the catalytic reduction channel to an exhaust gas outlet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem System zur Abgasnachbehandlung gemäß der Erfindung bereitgestellt.According to a further aspect of the invention, a motor vehicle with an internal combustion engine and a system for exhaust gas aftertreatment according to the invention is provided.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die im EGR-Abgas enthaltene Wärme zu nutzen, um den SCR-Katalysator schneller zu erwärmen, so dass die Starttemperatur, d.h. die Temperatur, bei der die katalytische Reaktion im Katalysator eingeleitet wird, früher erreicht wird. Daher laufen die katalytischen chemischen Reaktionen in der vorliegenden Erfindung schneller wirksam ab. Im Ergebnis können Emissionen, insbesondere während der Kaltstartphase eines Motors, deutlich reduziert werden.An idea of the present invention is to use the heat contained in the EGR exhaust gas to heat the SCR catalyst more quickly so that the starting temperature, i.e. the temperature at which the catalytic reaction is initiated in the catalyst is reached earlier. Therefore, the catalytic chemical reactions in the present invention proceed more efficiently. As a result, emissions, especially during the cold start phase of an engine, can be significantly reduced.

Dies wird durch die Aufteilung des Katalysators in zwei getrennte Kanäle erreicht, einen zur Abgasrückführung und einen zur katalytischen Reduktion. Die beiden Kanäle sind fluidal voneinander getrennt, was bedeutet, dass kein Abgas zwischen den beiden Kanälen ausgetauscht wird. Das durch den Rückführungskanal geführte Abgas erwärmt die SCR-Vorrichtung, bevor es teilweise oder vollständig an das EGR-Subsystem abgegeben wird. Das durch den katalytischen Reduktionskanal strömende Abgas hingegen wird mit Reduktionsmittel, z.B. gasförmiges und/oder flüssiges Reduktionsmittel, vermischt und an einem Abgasauslass ausgelassen, sodass Reduktionsmittel nicht über das EGR-Subsystem in den Motor gelangen kann.This is achieved by dividing the catalyst into two separate channels, one for exhaust gas recirculation and one for catalytic reduction. The two channels are fluidly separated from each other, which means that no exhaust gas is exchanged between the two channels. The exhaust gas routed through the recirculation channel heats the SCR device before it is partially or fully released to the EGR subsystem. The exhaust gas flowing through the catalytic reduction channel, on the other hand, is mixed with reducing agent, e.g. gaseous and / or liquid reducing agent, mixed and released at an exhaust gas outlet so that reducing agent cannot enter the engine via the EGR subsystem.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments result from the subclaims.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Verfahren weiterhin Einspritzen von Reduktionsmittel in das Abgas umfassen, welches in den katalytischen Reduktionskanal geleitet wird.According to a development of the invention, the method can further comprise injecting reducing agent into the exhaust gas, which is led into the catalytic reduction channel.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Kanäle thermisch miteinander gekoppelt sein. Daher kann die von dem Abgas gelieferte Temperatur zum Erwärmen von Abschnitten des katalytisch aktiven Substrats verwendet werden, die an die von dem Abgas durchströmten Abschnitte angrenzen. Beispielsweise kann das Substrat ein keramischer Monolith sein, der mit einer Vielzahl von Unterkanälen durchsetzt ist, die fluidal voneinander getrennt sind, wobei jeder Kanal dazu ausgebildet ist, Abgas von der Eintrittsfläche zu der Austrittsfläche zu leiten. Das Substrat kann insbesondere derart strukturiert sein, dass eine große Oberfläche bereitgestellt wird. Eine erste Teilmenge der Unterkanäle kann als Rückführungskanal dienen, während eine andere Teilmenge für den katalytischen Reduktionskanal verwendet werden kann. Die einzelnen Subkanäle können fluidal voneinander entkoppelt sein. Dennoch kann die Wärme über benachbarte oder angrenzende Unterkanäle mittels Wärmeleitung ausgetauscht werden. Daher kann der katalytische Reduktionskanal den Rückführungskanal erwärmen und umgekehrt. Im Ergebnis wird die Erwärmung der SCR-Vorrichtung weiter verbessert.According to a development of the invention, the channels can be thermally coupled to one another. Therefore, the temperature provided by the exhaust gas can be used to heat sections of the catalytically active substrate that adjoin the sections through which the exhaust gas flows. For example, the substrate can be a ceramic monolith that is interspersed with a plurality of subchannels that are fluidly separated from one another, each channel being designed to guide exhaust gas from the inlet surface to the outlet surface. The substrate can in particular be structured such that a large surface is provided. A first subset of the subchannels can serve as a return channel, while another subset can be used for the catalytic reduction channel. The individual subchannels can be fluidly decoupled from one another. Nevertheless, the heat can be exchanged via adjacent or adjacent subchannels using heat conduction. Therefore, the catalytic reduction channel can heat the return channel and vice versa. As a result, the heating of the SCR device is further improved.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das katalytisch aktive Substrat somit eine Vielzahl von katalytisch aktiven Unterkanälen umfassen, welche fluidal voneinander getrennt sind, wobei jeder Unterkanal dazu ausgebildet ist, Abgas von der Eintrittsfläche zu der Austrittsfläche zu leiten. Eine erste Teilmenge der Unterkanäle kann als Rückführungskanal dienen, während eine andere Teilmenge für den katalytischen Reduktionskanal verwendet werden kann. In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung kann die Zuweisung jedes Unterkanals zu dem Rückführungskanal oder dem katalytischen Reduktionskanal durch die erste Flusstrennungsvorrichtung vorgegeben werden, z.B. durch eine erste Stellklappe, möglicherweise in Verbindung mit der zweiten Flusstrennungsvorrichtung, z.B. einer zweiten Stellklappe. Somit können die erste Flusstrennungsvorrichtung und/oder die zweite Flusstrennungsvorrichtung in einer derartigen Weiterbildung dazu ausgebildet sein, die Zuweisung der Unterkanäle und somit die relative Größe des Rückführungskanals und des katalytischen Reduktionskanals zu ändern, in inkrementellen und/oder diskreten Schritten, z.B. durch Bewegen von Stellklappen in diskreten Schritten.According to a development of the invention, the catalytically active substrate can thus comprise a multiplicity of catalytically active subchannels which are fluidly separated from one another, each subchannel being designed to conduct exhaust gas from the entry surface to the exit surface. A first subset of the subchannels can serve as a return channel, while another subset can be used for the catalytic reduction channel. In a special development of the invention, the assignment of each subchannel to the return duct or the catalytic reduction duct can be predetermined by the first flow separation device, for example by a first one Butterfly valve, possibly in connection with the second flow separation device, for example a second butterfly valve. In such a further development, the first flow separation device and / or the second flow separation device can thus be designed to change the assignment of the subchannels and thus the relative size of the return channel and the catalytic reduction channel, in incremental and / or discrete steps, for example by moving adjusting flaps in discrete steps.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Eintrittsfläche unterteilt sein in eine erste Eintrittsfläche, welche als Einlass für den Rückführungskanal dient, und eine zweite Eintrittsfläche, welche als Einlass für den katalytischen Reduktionskanal dient. Die erste Flusstrennungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Unterteilung der Eintrittsfläche in die erste Eintrittsfläche und die zweite Eintrittsfläche zu variieren. Das Verfahren kann entsprechend ferner Variieren der Unterteilung der Eintrittsfläche in die erste Eintrittsfläche und die zweite Eintrittsfläche mit der ersten Flusstrennungsvorrichtung umfassen.According to a development of the invention, the entry surface can be subdivided into a first entry surface, which serves as an inlet for the return duct, and a second entry surface, which serves as an inlet for the catalytic reduction duct. The first flow separation device can be designed to vary the subdivision of the entry area into the first entry area and the second entry area. Accordingly, the method can furthermore vary the subdivision of the entry area into the first entry area and the second entry area with the first flow separation device.

In dieser Weiterbildung kann die aktive Oberfläche des zur katalytischen Reduktion verwendeten SCR stufenlos oder stufenweise variiert werden, indem die Teilung der Eintrittsfläche entsprechend variiert wird. Die SCR-Vorrichtung kann (nahezu stufenlos) in einen Teil, in dem die Anwendung von Reduktionsmittel möglich ist, und einen Teil, der für die Gasrückführung verwendet wird, unterteilt werden. Durch die Wahl der Oberflächenbereiche in Abhängigkeit von der spezifischen Fahrsituation und/oder den aktuellen Betriebstemperaturen des Motors, der SCR-Vorrichtung und/oder des EGR-Subsystems kann eine optimale Kombination aus katalytischer Reduktion und Gasrückführung eingestellt werden. Eine gewählte Konfiguration kann zwischen aufeinanderfolgenden Phasen eines Fahrvorgangs, z.B. bei einem Kaltstart, schnell variiert werden.In this development, the active surface of the SCR used for the catalytic reduction can be varied continuously or in steps by varying the division of the entry surface accordingly. The SCR device can (almost continuously) be divided into a part in which the use of reducing agent is possible and a part which is used for gas recirculation. By selecting the surface areas depending on the specific driving situation and / or the current operating temperatures of the engine, the SCR device and / or the EGR subsystem, an optimal combination of catalytic reduction and gas recirculation can be set. A selected configuration can be used between successive phases of a driving process, e.g. with a cold start, can be varied quickly.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die erste Flusstrennungsvorrichtung eine erste Stellklappe umfassen, welche verstellbar ist, um die Eintrittsfläche in die erste Eintrittsfläche und die zweite Eintrittsfläche zu unterteilen. Eine Klappe ist eine sehr einfache und dennoch robuste Lösung, um einen Querschnitt von zwei durch die Klappe geteilten Bereichen stufenlos oder schrittweise zu verändern. In einem spezifischen Beispiel kann das Substrat eine Vielzahl von benachbarten katalytisch aktiven Unterkanälen aufweisen, die von der Eintrittsfläche zur Austrittsfläche der SCR-Vorrichtung verlaufen. Die Klappe kann beispielsweise an mindestens einer Kante der Eintrittsfläche angelenkt und/oder derart ausgebildet sein, dass sie an mindestens einer Kante der Eintrittsfläche entlanggeschoben werden kann. Die Klappe kann derart angeordnet sein, dass sie die Anzahl der dem Rückführungskanal bzw. dem katalytischen Reduktionskanal zugeordneten katalytisch aktiven Unterkanäle schrittweise ändern kann. In einem konkreten Beispiel kann die erste Stellklappe verwendet werden, um den Eingangsbereich des katalytischen Reduktionskanals schrittweise zu verkleinern, z.B. in Situationen, in denen nur ein kleiner Querschnitt des Katalysators erforderlich ist.According to a development of the invention, the first flow separation device can comprise a first adjusting flap which is adjustable in order to subdivide the entry area into the first entry area and the second entry area. A flap is a very simple, yet robust solution for changing the cross-section of two areas divided by the flap continuously or step by step. In a specific example, the substrate may have a plurality of adjacent catalytically active subchannels that run from the entry surface to the exit surface of the SCR device. The flap can, for example, be articulated on at least one edge of the entry surface and / or be designed such that it can be pushed along on at least one edge of the entry surface. The flap can be arranged in such a way that it can gradually change the number of catalytically active subchannels assigned to the return channel or the catalytic reduction channel. In a concrete example, the first control flap can be used to gradually reduce the entrance area of the catalytic reduction channel, e.g. in situations where only a small cross section of the catalyst is required.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die zweite Flusstrennungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den Anteil des Abgases zu variieren, welcher von dem Rückführungskanal zu dem EGR-Subsystem geleitet wird. Entsprechend kann das Verfahren ferner Variieren des Anteils des Abgases mit der zweiten Flusstrennungsvorrichtung umfassen, welcher von dem Rückführungskanal zu dem EGR-Subsystem geleitet wird. Somit kann die Menge des Abgases entsprechend zu aktuellen Fahrzuständen und/oder Arbeitstemperaturen des Systems gewählt werden. In diesem Sinne ist festzustellen, dass das Abgas von dem katalytischen Reduktionskanal immer vollständig zu dem Abgasauslass geleitet wird, sodass das Reduktionsmittel nicht den Motor erreichen kann. Allerdings kann ein Anteil des Abgases von dem Rückführungskanal ebenfalls zu dem Abgasauslass geleitet werden.According to a development of the invention, the second flow separation device can be designed to vary the proportion of the exhaust gas which is conducted from the return duct to the EGR subsystem. Accordingly, the method may further include varying the portion of the exhaust gas with the second flow separation device that is routed from the return duct to the EGR subsystem. The amount of exhaust gas can thus be selected in accordance with current driving conditions and / or working temperatures of the system. In this sense, it should be noted that the exhaust gas from the catalytic reduction channel is always directed completely to the exhaust gas outlet, so that the reducing agent cannot reach the engine. However, a portion of the exhaust gas from the return duct can also be directed to the exhaust outlet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die zweite Flusstrennungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das gesamte Abgas von dem Rückführungskanal zu dem EGR-Subsystem zu leiten.According to a development of the invention, the second flow separation device can be designed to conduct the entire exhaust gas from the return duct to the EGR subsystem.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die zweite Flusstrennungsvorrichtung eine zweite Stellklappe umfassen, welche verstellbar ist, um die Austrittsfläche einzuteilen in eine erste Austrittsfläche, welcher als Auslass für den Rückführungskanal und als Einlass für das EGR-Subsystem dient, und eine zweite Austrittsfläche, welche als Einlass für den Abgasauslass dient. Ein einer konkreten Weiterbildung können die erste Flusstrennungsvorrichtung und die zweite Flusstrennungsvorrichtung jeweils eine Klappe umfassen, welche zur gleichzeitigen Bewegung ausgebildet sein können, um die Eingangs- und Ausgangsbereiche des Rückführungskanals und des katalytischen Reduktionskanals zuzuweisen.According to a development of the invention, the second flow separation device can comprise a second control flap, which is adjustable in order to divide the exit surface into a first exit surface, which serves as an outlet for the return duct and as an inlet for the EGR subsystem, and a second outlet surface, which as Inlet for the exhaust outlet serves. In a specific development, the first flow separation device and the second flow separation device can each comprise a flap, which can be designed for simultaneous movement in order to assign the input and output areas of the return duct and the catalytic reduction duct.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das System weiterhin ein Flusskontrollelement umfassen, welches dazu ausgebildet ist, den Rückführungskanal zumindest teilweise zu öffnen und zu schließen. Entsprechend kann das Verfahren zumindest teilweises Schließen und Öffnen des Rückführungskanals mit dem Flusskontrollelement umfassen. Das Flusskontrollelement kann als Ventil und/oder als Klappe oder dergleichen ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Flusskontrollelement ein Ventil sein, welches zur Kontrolle des Abgasmassenstroms für die Abgasrückführung verwendet werden kann. In dieser Weiterbildung kann der Rückführungskanal in Abhängigkeit von der aktuellen Phase des katalytischen Prozesses vollständig abgeschaltet werden. So kann beispielsweise der Rückführungskanal während einer ersten Phase eines Kaltstarts eines Kraftfahrzeugs geschlossen werden, bis die Betriebstemperatur für eine effiziente Gasrückführung hoch genug ist. Während dieser Phase kann die Eintrittsfläche des katalytischen Reduktionskanals relativ klein eingestellt werden, um nur einen ausgewählten Teil der SCR-Vorrichtung aufzuheizen, der dann viel schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, als es zur Erhitzung des gesamten Substrats der SCR-Vorrichtung erforderlich wäre. Die SCR-Vorrichtung kann dann in einem Teilbetriebsmodus betrieben werden, bei dem die aktive Oberfläche der SCR-Vorrichtung nur einen Bruchteil der maximalen aktiven Oberfläche ausmacht.According to a development of the invention, the system can further comprise a flow control element which is designed to at least partially open and close the return duct. Accordingly, the method can include at least partially closing and opening the return duct with the flow control element. The flow control element can be designed as a valve and / or as a flap or the like. For example, the flow control element can be a valve which is used to control the exhaust gas mass flow can be used for exhaust gas recirculation. In this development, the return channel can be switched off completely depending on the current phase of the catalytic process. For example, the return duct can be closed during a first phase of a cold start of a motor vehicle until the operating temperature is high enough for efficient gas return. During this phase, the entry area of the catalytic reduction channel can be set relatively small in order to heat only a selected part of the SCR device, which can then be brought to operating temperature much faster than would be necessary to heat the entire substrate of the SCR device. The SCR device can then be operated in a partial operating mode in which the active surface of the SCR device only makes up a fraction of the maximum active surface.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die erste Flusstrennungsvorrichtung, die zweite Flusstrennungsvorrichtung und/oder das Flusskontrollelement dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einem Fahrzustand und/oder einer Betriebstemperatur von der SCR-Vorrichtung und/oder dem EGR-Subsystem betrieben zu werden. Beispielsweise kann der katalytische Reduktionskanal so weit wie möglich geöffnet werden im Fall, dass hohe Leistung von dem Motor verlangt wird. Die Temperatur kann mit Temperatursensoren gemessen werden, welche an der Eintrittsfläche, der Austrittsfläche und/oder innerhalb der SCR-Vorrichtung angeordnet sein können. Es wäre weiterhin vorstellbar, dass auf Basis von Temperatursensoren Temperaturmodelle für das System entwickelt und/oder simuliert werden, wobei die Temperatursensoren für Testphasen verwendet werden können. Entsprechende Ergebnisse der Testphasen können für Temperaturmodelle in Abhängigkeit von unterschiedlichen Fahrzuständen genutzt werden, wobei die Temperaturmodelle eine Funktion von unterschiedlichen Eingangsparameter wie beispielsweise Zeit, Abgastemperatur und Abgasmassenstrom, Umgebungstemperatur, Motorabschaltzeit, Positionen des zumindest einen Abdeckelements und/oder Wärmeleitfähigkeit (basierend auf thermischer Trägheit des Systems) und Motorbetriebsstatus (z.B. Regeneration oder Motorbremse) sein können.According to a development of the invention, the first flow separation device, the second flow separation device and / or the flow control element can be designed to be operated by the SCR device and / or the EGR subsystem depending on a driving state and / or an operating temperature. For example, the catalytic reduction channel can be opened as much as possible in the event that high power is required from the engine. The temperature can be measured with temperature sensors, which can be arranged on the entry surface, the exit surface and / or within the SCR device. It would also be conceivable for temperature models for the system to be developed and / or simulated on the basis of temperature sensors, it being possible for the temperature sensors to be used for test phases. Corresponding results of the test phases can be used for temperature models depending on different driving conditions, the temperature models being a function of different input parameters such as time, exhaust gas temperature and exhaust gas mass flow, ambient temperature, engine shutdown time, positions of the at least one cover element and / or thermal conductivity (based on the thermal inertia of the Systems) and engine operating status (e.g. regeneration or engine brake).

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures.

FigurenlisteFigure list

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Erfindung vermitteln und bilden einen Bestandteil der vorliegenden Offenbarung. Sie veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen der Erfindung und viele der genannten Vorteile der Erfindung ergeben sich im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes ausgeführt ist.

  • 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes System zur Abgasnachbehandlung während einer ersten Phase eines Motoraufheizprozesses.
  • 2 zeigt schematisch das System aus 1 während einer zweiten Phase des Motoraufheizprozesses.
  • 3 zeigt schematisch das System aus 1 während einer dritten Phase des Motoraufheizprozesses.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Abgasnachbehandlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 5 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem System zur Abgasnachbehandlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht einer SCR-Vorrichtung des Systems aus 5.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht der SCR-Vorrichtung aus 6.
  • 8 bis 11 zeigen schematisch das System aus 5 während vier unterschiedlichen Phasen eines Motoraufheizprozesses.
The accompanying figures are intended to convey a further understanding of the invention and form part of the present disclosure. They illustrate embodiments of the invention and, in conjunction with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments of the invention and many of the stated advantages of the invention will become apparent in view of the following detailed description. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another. In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical elements, unless stated otherwise.
  • 1 shows schematically an exemplary system for exhaust gas aftertreatment during a first phase of an engine warm-up process.
  • 2nd shows the system schematically 1 during a second phase of the engine warm-up process.
  • 3rd shows the system schematically 1 during a third phase of the engine warm-up process.
  • 4th shows a flow diagram of a method for exhaust gas aftertreatment according to an embodiment of the invention.
  • 5 schematically shows a motor vehicle with a system for exhaust gas aftertreatment according to an embodiment of the invention.
  • 6 Figure 3 is a perspective view of an SCR device of the system 5 .
  • 7 13 is a cross-sectional view of the SCR device of FIG 6 .
  • 8th to 11 show the system schematically 5 during four different phases of an engine warm-up process.

Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben werden, wird dem Fachmann klar sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Im Allgemeinen deckt die Anmeldung sämtliche Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ab.Although specific embodiments are illustrated and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that a variety of alternative and / or equivalent implementations may replace the specific embodiments shown and described without departing from the scope of the present invention. In general, the application covers any adaptations or variations of the specific embodiments described herein.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments

1 bis 3 zeigen schematisch ein beispielhaftes System 10 zur Abgasnachbehandlung während drei Phasen eines Motoraufheizprozesses, insbesondere eines Kaltstartprozesses. 1 to 3rd schematically show an exemplary system 10 for exhaust gas aftertreatment during three phases of an engine warm-up process, in particular a cold start process.

Das System 10 ist dazu ausgebildet, Abgas 20 zu reinigen, welches von einem Verbrennungsmotor 101, z.B. einem Dieselmotor, eines Kraftfahrzeugs 100, z.B. wie jenes in 5 abgebildete, ausgestoßen wird. Zu diesem Zweck umfasst das System 10 eine Kette aus Abgasnachbehandlungsvorrichtungen einschließlich einem Dieseloxidationskatalysator und einem Dieselpartikelfilter (welche beide unter Bezugszeichen 23 in 1 bis 3 zusammenfasst sind) sowie einer Vorrichtung 2 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) ist. Die SCR-Vorrichtung 2 ist dem Oxidationskatalysator/Partikelfilter 23 bezogen auf den Motor 101 nachgelagert.The system 10 is designed to exhaust 20 to clean which is from an internal combustion engine 101 , for example a diesel engine, a motor vehicle 100 , like like that in 5 pictured, is expelled. For this purpose, this includes system 10 a chain of exhaust aftertreatment devices including a diesel oxidation catalyst and a diesel particulate filter (both of which are referred to by reference numerals 23 in 1 to 3rd are summarized) and a device 2nd for selective catalytic reduction (SCR). The SCR device 2nd is the oxidation catalyst / particle filter 23 related to the engine 101 downstream.

Der Motor 101 stößt Abgas 20 durch eine Gasleitung 25 aus, welches dann von dem Oxidationskatalysator/Partikelfilter 23 behandelt wird. Als nächstes fließt das Abgas 20 zu der SCR-Vorrichtung 2 und von dort zu einem Gasauslass 13, z.B. einem Auspuffrohr des Fahrzeugs 100, wo ein Gassensor 22 dazu ausgebildet ist, das Abgas 20 auf NOx Emissionen zu überprüfen. Ein Einspritzer 11 ist der SCR-Vorrichtung 2 vorgelagert, um Reduktionsmittel in den Strom aus Abgas 20 einzuspritzen, welches als Reduktionsagent in dem katalytischen Prozess innerhalb der SCR-Vorrichtung 2 in der üblichen Weise dient.The motor 101 bumps exhaust gas 20 through a gas pipe 25th , which is then from the oxidation catalyst / particle filter 23 is treated. Next the exhaust gas flows 20 to the SCR device 2nd and from there to a gas outlet 13 , for example an exhaust pipe of the vehicle 100 where a gas sensor 22 is designed to the exhaust gas 20 check for NOx emissions. An injection 11 is the SCR device 2nd upstream to reducing agents in the flow of exhaust gas 20 to inject, which acts as a reducing agent in the catalytic process within the SCR device 2nd serves in the usual way.

Das System 10 umfasst ferner ein Subsystem 1 zur Abgasrückführung (EGR), welches über ein Niedrigdruck-EGR-Ventil 24 zwischen dem Oxidationskatalysator/Partikelfilter 23 und der SCR-Vorrichtung 2 an die Gasleitung 25 gekoppelt ist. Das EGR-Ventil 24 ist dazu ausgebildet, bei Aktivierung einen Anteil des Abgases 20 in das EGR-Subsystem abzuzweigen. Dieser Anteil des Abgases 20 wird dann mit frischer Luft 21 von einem Lufteinlass 19 gemischt und anschließend zu dem Motor 101 rückgeführt.The system 10 also includes a subsystem 1 for exhaust gas recirculation (EGR), which is via a low-pressure EGR valve 24th between the oxidation catalyst / particle filter 23 and the SCR device 2nd to the gas pipe 25th is coupled. The EGR valve 24th is designed to activate a portion of the exhaust gas 20 to branch into the EGR subsystem. This proportion of the exhaust gas 20 then with fresh air 21st from an air intake 19th mixed and then to the engine 101 returned.

Die grundlegende Abfolge während eines Kaltstarts des Motors 101 ist in 1 bis 3 illustriert. Zuerst ist das EGR-Subsystem 1 unmittelbar nach dem Start des Motors 101 deaktiviert und das EGR-Ventil 24 ist geschlossen, siehe 1. Der Einspritzer 11 ist ebenfalls deaktiviert, da die SCR-Vorrichtung 2 eine bestimmte Minimaltemperatur benötigt, um ordnungsgemäß zu arbeiten, welche als Starttemperatur bezeichnet wird und typischerweise im Bereich von 200°C bis 250°C liegt. Das EGR-Subsystem 1 benötigt ebenfalls eine bestimmte Minimaltemperatur, welche allerdings signifikant kleiner als die Starttemperatur der SCR-Vorrichtung 2 ist, z.B. um die 100°C. Somit sind die NOx Emissionen des Motors 101 am Abgasauslass 13 während dieser ersten in 1 gezeigten Phase relativ. Die SCR-Vorrichtung 2 wird von dem Abgas 20 aufgeheizt, was allerdings eine gewisse Zeit bis zum Erreichen der Starttemperatur benötigt. Eine typische SCR-Vorrichtung 2 weist eine signifikante Temperaturträgheit auf, d.h. die Aufheizung des SCR ist langsam.The basic sequence during a cold start of the engine 101 is in 1 to 3rd illustrated. First is the EGR subsystem 1 immediately after starting the engine 101 deactivated and the EGR valve 24th is closed, see 1 . The injector 11 is also disabled because of the SCR device 2nd a certain minimum temperature is required to work properly, which is called the start temperature and is typically in the range of 200 ° C to 250 ° C. The EGR subsystem 1 also requires a certain minimum temperature, which, however, is significantly lower than the start temperature of the SCR device 2nd is, for example around 100 ° C. So the NOx emissions of the engine 101 at the exhaust outlet 13 during this first in 1 phase shown relatively. The SCR device 2nd is from the exhaust 20 heated up, which however takes a certain time to reach the start temperature. A typical SCR device 2nd has a significant temperature inertia, ie the heating up of the SCR is slow.

In einer zweiten Phase wird das EGR-Subsystem 1 aktiviert, das EGR-Ventil geöffnet und ein bestimmter Anteil des Abgases 20 zu dem Motor 101 rückgeführt, sodass dieses nicht mehr durch die SCR-Vorrichtung 2 fließt. Somit ist eine reduzierte Menge von Abgas 20 für das Aufheizen der SCR-Vorrichtung 2 verfügbar, was die Zeitdauer weiter vergrößert, bis die SCR-Vorrichtung 2 ihre Arbeitstemperatur erreicht und aktiviert werden kann.In a second phase, the EGR subsystem 1 activated, the EGR valve opened and a certain proportion of the exhaust gas 20 to the engine 101 returned so that this no longer through the SCR device 2nd flows. So there is a reduced amount of exhaust gas 20 for heating the SCR device 2nd available, which further increases the amount of time until the SCR device 2nd their working temperature can be reached and activated.

Sobald die Starttemperatur der SCR-Vorrichtung 2 erreicht wird, startet der Einspritzer 11 damit, Reduktionsmittel 12 in den Abgasstrom einzuspritzen, wie es in 3 gezeigt wird.Once the start temperature of the SCR device 2nd the injector starts 11 with reducing agents 12th to inject into the exhaust gas flow as in 3rd will be shown.

Ein Nachteil des konventionellen Systems 10 in 1 bis 3 ist darin zu sehen, dass die NOx Emissionen während der zweiten in 2 gezeigten Phase relativ hoch sind, während die SCR-Vorrichtung 2 noch nicht ihre Arbeitstemperatur erreicht hat. Dieser Nachteil wird durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwunden, wie sie unten mit Bezug auf 4 bis 11 beschrieben wird.A disadvantage of the conventional system 10 in 1 to 3rd can be seen in that the NOx emissions during the second in 2nd phase shown are relatively high while the SCR device 2nd has not yet reached its working temperature. This disadvantage is overcome by the embodiment of the present invention as described below with reference to 4th to 11 is described.

4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens M zur Abgasnachbehandlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das zugehörige System 10 wird in 5 bis 11 dargestellt. 4th shows a flow diagram of a method M for exhaust gas aftertreatment according to an embodiment of the invention. The associated system 10 is in 5 to 11 shown.

Das System 10 zur Abgasnachbehandlung umfasst ein EGR-Subsystem 1 zusammen mit einer Kette aus Abgasnachbehandlungsvorrichtungen einschließlich einem Oxidationskatalysator/Partikelfilter 23 und einer SCR-Vorrichtung 2 weiter stromabwärts mit Bezug auf einen Verbrennungsmotor 101 eines Kraftfahrzeus 100.The system 10 for exhaust gas aftertreatment includes an EGR subsystem 1 along with a chain of exhaust aftertreatment devices including an oxidation catalyst / particulate filter 23 and an SCR device 2nd further downstream with respect to an internal combustion engine 101 of a motor vehicle 100 .

Die SCR-Vorrichtung 2, wie sie in größerem Detail in 6 und 7 gezeigt wird, weist eine Eintrittsfläche 3, eine Austrittfläche 4 und ein katalytisch aktives Substrat 5 auf, welches zwischen der Eintrittsfläche 3 und der Austrittfläche 4 angeordnet ist und welches dazu ausgebildet ist, Abgas 20 von der Eintrittsfläche 3 zu der Austrittfläche 4 zur katalytischen Behandlung zu leiten. Das Substrat 5 kann einen keramischen Monolithen in der üblichen Art und Weise umfassen, z.B. mit einer Honigwabenstruktur, welche eine Vielzahl von katalytisch aktiven Unterkanälen 17 bereitstellt.The SCR device 2nd as detailed in 6 and 7 is shown has an entry surface 3rd , an exit surface 4th and a catalytically active substrate 5 on which is between the entry surface 3rd and the exit surface 4th is arranged and which is designed to exhaust 20 from the entrance area 3rd to the exit surface 4th to lead to catalytic treatment. The substrate 5 can comprise a ceramic monolith in the usual manner, for example with a honeycomb structure, which has a multiplicity of catalytically active subchannels 17th provides.

Allerdings ist das katalytisch aktive Substrat 5 der vorliegenden Ausführungsform anders als in konventionellen Systemen unterteilt in eine Rückführungskanal 6 und einen katalytischen Reduktionskanal 7, welche beide fluidal voneinander getrennt sind. Dies wird durch eine erste Flusstrennungsvorrichtung 8 erreicht, welche an der Eintrittsfläche 3 angeordnet und dazu ausgebildet ist, Abgas 20 getrennt in den Rückführungskanal 6 auf der einen Seite und in den katalytischen Reduktionskanal 7 auf der anderen Seite zu leiten. Das Substrat 5 kann eine Vielzahl von katalytisch aktiven Unterkanälen 17 aufweisen, sowohl für den Rückführungskanal 6, als auch für den katalytischen Reduktionskanal 7, durch welche das Abgas 20 dann weiter von der Eintrittsfläche 3 zu der Austrittsfläche 4 transportiert wird. Eine zweite Flusstrennungsvorrichtung 9 ist an der Austrittsfläche 4 angeordnet und dazu ausgebildet, zumindest einen Anteil des Abgases 20 von dem Rückführungskanal 6 zu dem EGR-Subsystem 1 zu leiten (vgl. 8 bis 11) und jegliches verbleibende Abgas 20 von dem Rückführungskanal 6 zusammen mit dem Abgas 20 von dem katalytischen Reduktionskanal 7 zu einem Abgasauslass 13 des Systems 10 zu leiten.However, the catalytically active substrate 5 In the present embodiment, unlike in conventional systems, it is divided into a return channel 6 and a catalytic reduction channel 7 , which are fluidly separated from each other. This is done by a first flow separation device 8th reached which at the entrance surface 3rd arranged and designed to exhaust 20 separately in the return duct 6 on the one hand and into the catalytic reduction channel 7 to lead on the other side. The substrate 5 can have a variety of catalytically active subchannels 17th have, both for the return channel 6 , as well as for the catalytic reduction channel 7 through which the Exhaust gas 20 then further from the entrance area 3rd to the exit surface 4th is transported. A second river separation device 9 is on the exit surface 4th arranged and designed to at least a portion of the exhaust gas 20 from the return duct 6 to the EGR subsystem 1 to lead (cf. 8th to 11 ) and any remaining exhaust gas 20 from the return duct 6 along with the exhaust 20 from the catalytic reduction channel 7 to an exhaust outlet 13 of the system 10 to lead.

Somit ist die SCR-Vorrichtung 2 grundlegend in zwei getrennte Segmente aufgeteilt, eines zur katalytischen Reduktion und eines zum Transport des Abgases 20 zu dem EGR-Subsystem 1. Folglich ist ein Einspritzer 11 an dem katalytischen Reduktionskanal 7 zur Einspritzung von Reduktionsmittel 12 in das Abgas 20 ausgebildet, welches in den katalytischen Reduktionskanal 7 geleitet wird. Beide Segmente, d.h. der Rückführungskanal 6 und der katalytische Reduktionskanal 7, sind thermisch miteinander gekoppelt, sodass beispielsweise Wärme, welche von dem durch den katalytischen Reduktionskanal 7 fließenden Abgas 20 transportiert wird, zu anliegenden Sektionen des Substrats 5 geleitet wird und schlussendlich über das ganze Substrat 5 verteilt wird (vgl. gekrümmte Pfeile in 7). Insbesondere kann das Abgas 20 in dem Rückführungskanal 6 zum Aufheizen der SCR-Vorrichtung 2 genutzt werden, sodass die Starttemperatur der SCR-Vorrichtung 2 sehr viel früher erreicht werden kann als in dem konventionellen System 10 aus 1 bis 3.Thus, the SCR device 2nd basically divided into two separate segments, one for catalytic reduction and one for transporting the exhaust gas 20 to the EGR subsystem 1 . Hence is an injector 11 on the catalytic reduction channel 7 for the injection of reducing agents 12th into the exhaust 20 trained, which in the catalytic reduction channel 7 is directed. Both segments, ie the return channel 6 and the catalytic reduction channel 7 , are thermally coupled to one another, so that, for example, heat which is emitted by the catalytic reduction channel 7 flowing exhaust gas 20 is transported to adjacent sections of the substrate 5 is ultimately conducted over the entire substrate 5 is distributed (see curved arrows in 7 ). In particular, the exhaust gas 20 in the return channel 6 for heating the SCR device 2nd be used so that the start temperature of the SCR device 2nd can be achieved much earlier than in the conventional system 10 out 1 to 3rd .

Die Größe der beiden Kanäle 6, 7 der SCR-Vorrichtung 2 kann angepasst werden, um die Menge an Abgas 20 zu variieren, welche durch beide Kanäle geleitet wird. The size of the two channels 6 , 7 the SCR device 2nd can be adjusted to the amount of exhaust gas 20 to vary, which is passed through both channels.

Insbesondere können die Querschnitte beider Kanäle 6, 7 variiert werden. Hierzu umfasst die erste Flusstrennungsvorrichtung 8 eine erste Stellklappe 14, welche verstellbar ist, um die Eintrittsfläche 3 in eine erste Eintrittsfläche 3a (welche als Einlass für den Rückführungskanal 6 dient) und eine zweite Eintrittsfläche 3b zu unterteilen (welche als Einlass für den katalytischen Reduktionskanal 7 dient), wobei die Größe der ersten und zweiten Eintrittsflächen 3a, 3b variiert werden kann, indem die erste Stellklappe 14 entlang der Eintrittsfläche 3 bewegt wird (sieh den Pfeil oben links in 6 und 7). Dies hat den Effekt, dass der Eintrittsquerschnitt beider Kanäle 6, 7 variiert werden kann. Da die individuellen Unterkanäle 17 innerhalb des Substrats 5 fluidal voneinander getrennt sind, kann die erste Stellklappe 14 in diskreten Schritten bewegt werden, um bestimmte Unterkanäle 17 zu einem der beiden Kanäle 6, 7 zuzuweisen.In particular, the cross sections of both channels 6 , 7 can be varied. For this purpose, the first flow separation device comprises 8th a first valve 14 which is adjustable to the entry area 3rd in a first entrance area 3a (which serves as the inlet for the return duct 6 serves) and a second entrance area 3b to subdivide (which is used as the inlet for the catalytic reduction channel 7 serves), the size of the first and second entry surfaces 3a , 3b can be varied by the first valve 14 along the entrance area 3rd is moved (see the arrow at the top left in 6 and 7 ). This has the effect that the inlet cross-section of both channels 6 , 7 can be varied. Because the individual subchannels 17th inside the substrate 5 are fluidally separated from each other, the first valve 14 be moved in discrete steps to specific subchannels 17th to one of the two channels 6 , 7 assign.

Entsprechend umfasst die zweite Flusstrennungsvorrichtung 9 eine zweite Stellklappe 15, welche entsprechend verstellt werden kann, um die Menge von Abgas 20 zu variieren, welche über den Rückführungskanal 6 zu dem EGR-Subsystem 1 umgeleitet wird. Dem Fachmann wird klar sein, dass beide Klappen 14, 15 gemeinsam kontrolliert werden müssen, um sicherzustellen, dass kein Reduktionsmittel 12 das EGR-Subsystem 1 erreichen kann. Somit muss die zweite Stellklappe 15 mit Bezug auf 7 entweder gleich zu der ersten Stellklappe 14 geöffnet sein, was bedeutet, dass das gesamte in dem Rückführungskanal 6 fließende Abgas 20 zu dem EGR-Subsystem 1 geleitet wird, oder sie muss zumindest weniger offen als die erste Stellklappe 14 sein, d.h. lediglich ein Anteil des Abgases 20 in dem Rückführungskanal 6 wird zu dem EGR-Subsystem 1 geleitet, während der verbleibende Anteil des Abgases 20 von dem Rückführungskanal 6 zusammen mit dem Abgas 20 von dem katalytischen Reduktionskanal 7 zu dem Abgasauslass 13 abgezweigt wird. Im Prinzip ist es möglich, beide Stellklappen 14, 15 vollständig zu schließen, sodass der vollständige Querschnitt des Substrats 5 und somit seine komplette aktive Oberfläche dem katalytischen Reduktionskanal 7 zugewiesen wird.Correspondingly, the second flow separation device comprises 9 a second valve 15 , which can be adjusted accordingly to the amount of exhaust gas 20 to vary which over the return channel 6 to the EGR subsystem 1 is redirected. It will be clear to the person skilled in the art that both flaps 14 , 15 must be checked together to ensure that no reducing agent 12th the EGR subsystem 1 can reach. So the second valve 15 regarding 7 either right to the first valve 14 be open, which means that everything is in the return channel 6 flowing exhaust gas 20 to the EGR subsystem 1 is directed, or at least less open than the first valve 14 be, ie only a portion of the exhaust gas 20 in the return channel 6 becomes the EGR subsystem 1 passed while the remaining portion of the exhaust gas 20 from the return duct 6 along with the exhaust 20 from the catalytic reduction channel 7 to the exhaust outlet 13 is branched off. In principle it is possible to use both butterfly valves 14 , 15 close completely so that the full cross section of the substrate 5 and thus its complete active surface to the catalytic reduction channel 7 is assigned.

Das System 10 umfasst ferner ein Flusskontrollelement 15 (vgl. 8 bis 11), welche dazu ausgebildet ist, den Rückführungskanal 6 zumindest teilweise zu öffnen oder zu schließen. Somit kann der Rückführungskanal 6 vollständig geöffnet und/oder geschlossen werden unabhängig von der Einstellung der Flusstrennungsvorrichtungen 8, 9, d.h. unabhängig von dem momentan eingestellten Eintrittsquerschnitt des Rückführungskanals 6. Beispielsweise kann das gesamte Abgas 20 durch eine reduzierte Eintrittsfläche der SCR-Vorrichtung 2 geleitet werden (d.h. der dem katalytischen Reduktionskanal 7 zugewiesene Eintrittsflächenanteil), indem der Rückführungskanal 6 mittels der Flusskontrollvorrichtung 16 geschlossen wird. Der zugehörige Unterabschnitt der SCR-Vorrichtung 2 kann somit effizienter geheizt werden und somit früher zu arbeiten anfangen. Die SCR-Vorrichtung 2 kann somit in einer Teilbetriebsmodus mit reduzierter aktiver Fläche betrieben werden, welche für viele Fahrsituationen ausreichend sein kann.The system 10 further includes a flow control element 15 (see. 8th to 11 ), which is designed for the return channel 6 at least partially open or close. Thus the return channel 6 are fully opened and / or closed regardless of the setting of the flow separation devices 8th , 9 , ie regardless of the currently set inlet cross-section of the return duct 6 . For example, all of the exhaust gas 20 due to a reduced entry area of the SCR device 2nd (ie the catalytic reduction channel 7 allocated entrance area share) by the return channel 6 by means of the flow control device 16 is closed. The associated subsection of the SCR device 2nd can thus be heated more efficiently and thus start working earlier. The SCR device 2nd can thus be operated in a partial operating mode with a reduced active area, which can be sufficient for many driving situations.

Das Verfahren M aus 4 kann entsprechend unter M0 zumindest teilweises Schließen und Öffnen des Rückführungskanals 6 mit dem Flusskontrollelement 16 umfassen. Das Verfahren M kann ferner unter M1 Variieren der Unterteilung der Eintrittsfläche 3 in die erste Eintrittsfläche 3a und die zweite Eintrittsfläche 3b mit der ersten Flusstrennungsvorrichtung 8 umfassen. Das Verfahren M kann ferner unter M2 Variieren des Anteils des Abgases 20 mit der zweiten Flusstrennungsvorrichtung 9 umfassen, welcher von dem Rückführungskanal 6 zu dem EGR-Subsystem 1 geleitet wird. Das Verfahren M kann ferner unter M3 Leiten von Abgas 20 in den Rückführungskanal 6 und den katalytischen Reduktionskanal 7 umfassen. Das Verfahren M kann ferner unter M4 Einspritzen von Reduktionsmittel 12 in das Abgas 20 umfassen, welches in den katalytischen Reduktionskanal 7 geleitet wird. Das Verfahren M kann ferner unter M5 Leiten von zumindest einem Anteil des Abgases 20 von dem Rückführungskanal 6 zu den EGR-Subsystem 1 und jeglichem verbleibenden Abgas 20 von dem Rückführungskanal 6 zusammen mit dem Abgas 20 von dem katalytischen Reduktionskanal 7 zu dem Abgasauslass 13 umfassen. Es versteht sich, dass die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte nicht fest ist und dass die Schritte in unterschiedlicher Reihenfolge und/oder gleichzeitig durchgeführt werden können.The procedure M out 4th can accordingly at least partially close and open the return duct under M0 6 with the flow control element 16 include. The procedure M can also go to M1 Vary the subdivision of the entrance area 3rd in the first entrance area 3a and the second entrance area 3b with the first flow separation device 8th include. The procedure M can also go to M2 Varying the proportion of the exhaust gas 20 with the second flow separation device 9 include which of the return channel 6 to the EGR subsystem 1 is directed. The procedure M can also go to M3 Passing exhaust gas 20 in the Return channel 6 and the catalytic reduction channel 7 include. The procedure M can also go to M4 Injecting reducing agent 12th into the exhaust 20 include which in the catalytic reduction channel 7 is directed. The procedure M can also go to M5 Guiding at least a portion of the exhaust gas 20 from the return duct 6 to the EGR subsystem 1 and any remaining exhaust gas 20 from the return duct 6 along with the exhaust 20 from the catalytic reduction channel 7 to the exhaust outlet 13 include. It goes without saying that the order of the individual method steps is not fixed and that the steps can be carried out in different orders and / or simultaneously.

Das oben beschriebene System 10 bietet mehrere Vorteile gegenüber dem System aus 1 bis 3, z.B. im Fall eines Kaltstartszenarios des Kraftfahrzeugs 100, wie im Folgenden mit Bezug auf 8 bis 11 beschrieben wird.The system described above 10 offers several advantages over the system 1 to 3rd , for example in the case of a cold start scenario of the motor vehicle 100 as below with reference to 8th to 11 is described.

Während einer ersten Phase nach dem Start des Verbrennungsmotors 101, ist das Flusskontrollelement 16 geschlossen, sodass kein Abgas 20 in den Rückführungskanal 6 der SCR-Vorrichtung 2 gelangt. Stattdessen wird sämtliches Abgas 20 durch den katalytischen Reduktionskanal 7 und von dort zu dem Abgasauslass 13 gelenkt. Wie in dem konventionellen System aus 1 bis 3 ist die Temperatur des Systems noch nicht hoch genug, sodass weder die EGR noch der SCR ordnungsgemäß arbeiten können. Somit wird kein Reduktionsmittel 12 von dem Einspritzer 11 eingespritzt. Allerdings ist die Eintrittsfläche des katalytischen Reduktionskanals 7 und somit die aktive Oberfläche der SCR-Vorrichtung 2 anders als in dem konventionellen System aus 1 bis 3 reduziert. Somit wird vorerst lediglich ein Teil der SCR-Vorrichtung 2 aufgeheizt. Dieser Teil wird somit seine Arbeitstemperatur viel früher erreichen, als benötigt würde, die gesamte SCR-Vorrichtung 2 mit ihrer signifikanten Temperaturträgheit aufzuheizen.During a first phase after starting the internal combustion engine 101 , is the flow control element 16 closed so no exhaust 20 in the return channel 6 the SCR device 2nd reached. Instead, all of the exhaust gas 20 through the catalytic reduction channel 7 and from there to the exhaust outlet 13 directed. As in the conventional system 1 to 3rd the temperature of the system is not yet high enough that neither the EGR nor the SCR can work properly. Thus, no reducing agent 12th from the injector 11 injected. However, the entry surface is the catalytic reduction channel 7 and thus the active surface of the SCR device 2nd different from the conventional system 1 to 3rd reduced. Thus, initially only part of the SCR device 2nd heated up. This part will thus reach its working temperature much earlier than would be required for the entire SCR device 2nd heat up with their significant temperature inertia.

9 und 10 zeigen eine zweite Phase des Kaltstartvorgangs entsprechend zu der zweiten Phase in 2, wobei die Temperatur des Systems 10 bis zu dem Punkt gestiegen ist, an dem das EGR-Subsystem 1 aktiviert wird. In einem ersten Schritt der zweiten Phase wird das Flusskontrollelement 16 geöffnet und das Abgas 20 durch den Rückführungskanal 6 der SCR-Vorrichtung 2 zu dem EGR-Subsystem 1 geleitet. In diesem ersten Schritt der zweiten Phase ist die Temperatur der SCR-Vorrichtung 2 noch nicht hoch genug, um ordnungsgemäß zu arbeiten. Allerdings wird er Aufheizprozess der SCR-Vorrichtung 2 nach wie vor von der gesamten im System verfügbaren Menge an Abgas 20 getrieben, wovon nun ein Anteil durch den Rückführungskanal 6 fließt (letzterer steht in thermischer Verbindung mit den anderen Teilen der SCR-Vorrichtung 2). Sobald die Betriebstemperatur (des Teils) der SCR-Vorrichtung 2 in dem katalytischen Reduktionskanal 7 hoch genug für den ordnungsgemäßen Betrieb ist, wird ein zweiter Schritt der zweiten Phase initiiert, wo Reduktionsmittel in den Gasstrom innerhalb des katalytischen Reduktionskanals 7 eingespritzt wird (vgl. 10). Wie in 10 sichtbar ist, können den Abgasauslass 13 keine NOx Emissionen erreichen, da das Abgas 20 entweder zurück zu dem Motor 101 gelenkt oder von der teilweise arbeitenden SCR-Vorrichtung 2 behandelt wird. 9 and 10 show a second phase of the cold start process corresponding to the second phase in FIG 2nd , the temperature of the system 10 has risen to the point where the EGR subsystem 1 is activated. In a first step of the second phase, the flow control element 16 opened and the exhaust 20 through the return duct 6 the SCR device 2nd to the EGR subsystem 1 headed. In this first step of the second phase is the temperature of the SCR device 2nd not high enough to work properly. However, it will heat up the SCR device 2nd still from the total amount of exhaust gas available in the system 20 driven, of which now a portion through the return channel 6 flows (the latter is in thermal communication with the other parts of the SCR device 2nd ). Once the operating temperature (of the part) of the SCR device 2nd in the catalytic reduction channel 7 is high enough for proper operation, a second step of the second phase is initiated, where reductants enter the gas stream within the catalytic reduction channel 7 is injected (cf. 10 ). As in 10 is visible, the exhaust outlet 13 achieve no NOx emissions because the exhaust gas 20 either back to the engine 101 steered or by the partially working SCR device 2nd is treated.

In einer dritten in 11 gezeigten Phase ist das System voll funktionsfähig. Die ersten und zweiten Flusstrennungsvorrichtungen 8, 9 sowie das Flusskontrollelement 16 können in Abhängigkeit von einem Fahrzustand und/oder einer Betriebstemperatur der SCR-Vorrichtung 2 und/oder des EGR-Subsystems 1 betrieben werden. Beispielsweise kann der katalytische Reduktionskanal 7 mit steigender Temperatur relativ zu dem Rückführungskanal 6 vergrößert werden, sobald größere Teile des Substrats 5 des SCR 2 Betriebstemperatur erreichen. Der Eingangsquerschnitt des katalytischen Reduktionskanals 7 kann somit schrittweise zum graduellen Aufheizen der SCR-Vorrichtung 2 vergrößert werden. Prinzipiell ist es sogar möglich, die relative Größe des Rückführungskanals 6 auf Null zu reduzieren. In jedem Fall kann das System 10 jedoch durch einen gemeinsamen Betrieb der Flusstrennungsvorrichtungen 8, 9 und des Flusskontrollelements 16 in eine optimale Konfiguration je nach der aktuellen Fahrsituation gebracht werden.In a third in 11 phase shown, the system is fully functional. The first and second flow separation devices 8th , 9 as well as the flow control element 16 can depend on a driving state and / or an operating temperature of the SCR device 2nd and / or the EGR subsystem 1 operate. For example, the catalytic reduction channel 7 with increasing temperature relative to the return duct 6 be enlarged as soon as larger parts of the substrate 5 of the SCR 2nd Reach operating temperature. The input cross section of the catalytic reduction channel 7 can thus gradually heat up the SCR device 2nd be enlarged. In principle, it is even possible to determine the relative size of the return channel 6 reduce to zero. In any case, the system 10 however, by operating the flow separation devices together 8th , 9 and the flow control element 16 be brought into an optimal configuration depending on the current driving situation.

Das System 10 der 4 bis 11 stellt eine SCR-Vorrichtung 2 zur Verfügung, welche schneller als konventionelle EGR-basierende Systeme aufheizt, da die vollständig verfügbare Menge von Abgas zum schrittweisen Aufheizen des SCR genutzt wird. Somit bietet das System 10 Vorteile hinsichtlich Emissionswerten, insbesondere während Kaltstartphasen eines Motors, und somit können neue und striktere Vorgaben für Dieselmotoren erfüllt werden.The system 10 of the 4th to 11 represents an SCR device 2nd available, which heats up faster than conventional EGR-based systems, since the fully available amount of exhaust gas is used to gradually heat up the SCR. So the system offers 10 Advantages with regard to emission values, especially during cold starting phases of an engine, and thus new and stricter requirements for diesel engines can be met.

Obwohl das hier beschriebene System und Verfahren jeweils im Zusammenhang mit Automobilen beschrieben wurden, ist es für einen Fachmann klar und eindeutig verständlich, dass das hier beschriebene System und Verfahren für verschiedene Abgasnachbehandlungszwecke angewendet werden kann.Although the system and method described here have each been described in connection with automobiles, it is clear to a person skilled in the art that the system and method described here can be used for various exhaust gas aftertreatment purposes.

In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, nicht jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung unmittelbar klar sein.In the foregoing detailed description, various features to improve the stringency of the presentation have been summarized in one or more examples. However, it should be understood that the above description is merely illustrative, not restrictive. It serves to cover everyone Alternatives, modifications and equivalents. Many other examples will be immediately apparent to those skilled in the art based on their technical knowledge in light of the above description.

Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung unmittelbar klar sein.The exemplary embodiments were selected and described in order to be able to best represent the principles on which the invention is based and their possible uses in practice. As a result, experts can optimally modify and use the invention and its various exemplary embodiments in relation to the intended purpose. Many other examples will be immediately apparent to those skilled in the art based on their technical knowledge in light of the above description.

BezugszeichenlisteReference list

11
Subsystem zur Abgasrückführung (EGR)Exhaust gas recirculation subsystem (EGR)
22nd
Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR)Selective catalytic reduction (SCR) device
33rd
EintrittsflächeEntrance area
3a3a
erste Eintrittsflächefirst entrance area
3b3b
zweite Eintrittsflächesecond entrance area
44th
AustrittsflächeExit surface
4a4a
erste Austrittsflächefirst exit surface
4b4b
zweite Austrittsflächesecond exit surface
55
katalytisch aktives Substratcatalytically active substrate
66
RückführungskanalReturn channel
77
katalytischer Reduktionskanalcatalytic reduction channel
88th
erste Flusstrennungsvorrichtungfirst flow separation device
99
zweite Flusstrennungsvorrichtungsecond flow separation device
1010th
System zur AbgasnachbehandlungExhaust gas treatment system
1111
EinspritzerInjector
1212th
ReduktionsmittelReducing agent
1313
AbgasauslassExhaust outlet
1414
erste Stellklappefirst valve
1515
zweite Stellklappesecond valve
1616
FlusskontrollelementFlow control element
1717th
katalytisch aktive Unterkanälecatalytically active subchannels
1818th
Turboladerturbocharger
1919th
LufteinlassAir intake
2020
AbgasExhaust gas
2121
frische Luftfresh air
2222
GassensorGas sensor
2323
Oxidationskatalysator/PartikelfilterOxidation catalyst / particle filter
2424th
EGR-VentilEGR valve
2525th
GasleitungGas pipe
100100
KraftfahrzeugMotor vehicle
101101
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
MM
VerfahrenProcedure
M0-M5M0-M5
VerfahrensschrittProcedural step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 8402747 B2 [0006]US 8402747 B2 [0006]
  • US 8931265 B2 [0007]US 8931265 B2 [0007]

Claims (16)

System (10) zur Abgasnachbehandlung umfassend: ein Abgasrückführungs-Subsystem, EGR-Subsystem, (1); eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion, SCR-Vorrichtung, (2) mit einer Eintrittsfläche (3), einer Austrittsfläche (4) und einem katalytisch aktiven Substrat (5), welches zwischen der Eintrittsfläche (3) und der Austrittsfläche (4) angeordnet und dazu ausgebildet ist, Abgas (20) von der Eintrittsfläche (3) zu der Austrittsfläche (4) zur katalytischen Behandlung zu leiten, wobei das katalytisch aktive Substrat (5) einen Rückführungskanal (6) und einen katalytischen Reduktionskanal (7) umfasst, wobei die Kanäle (6, 7) fluidal voneinander getrennt sind; eine erste Flusstrennungsvorrichtung (8), welche an der Eintrittsfläche (3) angeordnet und dazu ausgebildet ist, das Abgas (20) in den Rückführungskanal (6) und den katalytischen Reduktionskanal (7) zu leiten; einen Einspritzer (11), welcher dazu ausgebildet ist, Reduktionsmittel (12) in das Abgas (20) einzuspritzen, welches in den katalytischen Reduktionskanal (7) geleitet wird, und eine zweite Flusstrennungsvorrichtung (9), welche an der Austrittsfläche (4) angeordnet und dazu ausgebildet ist, zumindest einen Anteil des Abgases (20) von dem Rückführungskanal (6) zu dem EGR-Subsystem (1) und das verbleibende Abgas (20) von dem Rückführungskanal (6) zusammen mit dem Abgas (20) von dem katalytischen Reduktionskanal (7) zu einem Abgasauslass (13) zu leiten.System (10) for exhaust gas aftertreatment comprising: an exhaust gas recirculation subsystem, EGR subsystem, (1); a device for selective catalytic reduction, SCR device, (2) with an entry surface (3), an exit surface (4) and a catalytically active substrate (5) which is arranged between the entry surface (3) and the exit surface (4) and is designed to guide exhaust gas (20) from the inlet surface (3) to the outlet surface (4) for catalytic treatment, the catalytically active substrate (5) comprising a return duct (6) and a catalytic reduction duct (7), the Channels (6, 7) are fluidly separated from each other; a first flow separation device (8) which is arranged on the entry surface (3) and is designed to guide the exhaust gas (20) into the return duct (6) and the catalytic reduction duct (7); an injector (11) which is designed to inject reducing agent (12) into the exhaust gas (20) which is passed into the catalytic reduction channel (7), and a second flow separation device (9) which is arranged on the outlet surface (4) and is designed to remove at least a portion of the exhaust gas (20) from the return duct (6) to the EGR subsystem (1) and the remaining exhaust gas (20) from to lead the return duct (6) together with the exhaust gas (20) from the catalytic reduction duct (7) to an exhaust gas outlet (13). System (10) nach Anspruch 1, wobei die Kanäle (6, 7) thermisch miteinander gekoppelt sind.System (10) according to Claim 1 , wherein the channels (6, 7) are thermally coupled to one another. System (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Eintrittsfläche (3) unterteilt ist in eine erste Eintrittsfläche (3a), welche als Einlass für den Rückführungskanal (6) dient, und eine zweite Eintrittsfläche (3b), welche als Einlass für den katalytischen Reduktionskanal (7) dient, wobei die erste Flusstrennungsvorrichtung (8) dazu ausgebildet ist, die Unterteilung der Eintrittsfläche (3) in die erste Eintrittsfläche (3a) und die zweite Eintrittsfläche (3b) zu variieren.System (10) according to Claim 1 or 2nd , wherein the entry surface (3) is divided into a first entry surface (3a), which serves as an inlet for the return channel (6), and a second entry surface (3b), which serves as an inlet for the catalytic reduction channel (7), the first flow separation device (8) is designed to vary the subdivision of the entry surface (3) into the first entry surface (3a) and the second entry surface (3b). System (10) nach Anspruch 3, wobei die erste Flusstrennungsvorrichtung (8) eine erste Stellklappe (14) umfasst, welche verstellbar ist, um die Eintrittsfläche (3) in die erste Eintrittsfläche (3a) und die zweite Eintrittsfläche (3b) zu unterteilen.System (10) according to Claim 3 , wherein the first flow separation device (8) comprises a first control flap (14) which is adjustable in order to subdivide the entry surface (3) into the first entry surface (3a) and the second entry surface (3b). System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Flusstrennungsvorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, den Anteil des Abgases (20) zu variieren, welcher von dem Rückführungskanal (6) zu dem EGR-Subsystem (1) geleitet wird.System (10) according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the second flow separation device (9) is designed to vary the proportion of the exhaust gas (20) which is directed from the return duct (6) to the EGR subsystem (1). System (10) nach Anspruch 5, wobei die zweite Flusstrennungsvorrichtung (9) dazu ausgebildet ist, das gesamte Abgas (20) von dem Rückführungskanal (6) zu dem EGR-Subsystem (1) zu leiten.System (10) according to Claim 5 , wherein the second flow separation device (9) is designed to direct all of the exhaust gas (20) from the return duct (6) to the EGR subsystem (1). System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Flusstrennungsvorrichtung (9) eine zweite Stellklappe (15) umfasst, welche verstellbar ist, um die Austrittsfläche (4) einzuteilen in eine erste Austrittsfläche (4a), welcher als Auslass für den Rückführungskanal (6) und als Einlass für das EGR-Subsystem (1) dient, und eine zweite Austrittsfläche (4b), welche als Einlass für den Abgasauslass (13) dient.System (10) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the second flow separation device (9) comprises a second control flap (15) which is adjustable in order to divide the outlet surface (4) into a first outlet surface (4a), which serves as an outlet for the return duct (6) and as an inlet for the EGR -Subsystem (1), and a second exit surface (4b), which serves as an inlet for the exhaust gas outlet (13). System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend ein Flusskontrollelement (16), welches dazu ausgebildet ist, den Rückführungskanal (6) zumindest teilweise zu öffnen und zu schließen.System (10) according to one of the Claims 1 to 7 , further comprising a flow control element (16) which is designed to at least partially open and close the return duct (6). System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest eines von der ersten Flusstrennungsvorrichtung (8), der zweiten Flusstrennungsvorrichtung (9) und dem Flusskontrollelement (16) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Fahrzustand und/oder einer Betriebstemperatur von zumindest einem von der SCR-Vorrichtung (2) und dem EGR-Subsystem (1) betrieben zu werden.System (10) according to one of the Claims 1 to 8th , at least one of the first flow separation device (8), the second flow separation device (9) and the flow control element (16) being designed, depending on a driving state and / or an operating temperature, of at least one of the SCR device (2) and the EGR subsystem (1). Kraftfahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (101) und einem System (10) zur Nachbehandlung von Abgas (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.Motor vehicle (100) with an internal combustion engine (101) and a system (10) for aftertreatment of exhaust gas (20) according to one of the Claims 1 to 9 . Verfahren (M) zur Nachbehandlung von Abgas (20), umfassend: Leiten (M3) von Abgas (20) in einen Rückführungskanal (6) und einen katalytischen Reduktionskanal (7) eines katalytisch aktiven Substrats (5) einer Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion, SCR-Vorrichtung, (2), wobei das katalytisch aktive Substrat (5) dazu ausgebildet ist, Abgas (20) zur katalytischen Behandlung zu leiten, wobei die Kanäle (6, 7) fluidal voneinander getrennt sind; und Leiten (M5) von zumindest einem Anteil des Abgases (20) von dem Rückführungskanal (6) zu einem Abgasrückführungs-Subsystem, EGR-Subsystem, (1) und jeglichem verbleibenden Abgas (20) von dem Rückführungskanal (6) zusammen mit dem Abgas (20) von dem katalytischen Reduktionskanal (7) zu einem Abgasauslass (13).A method (M) for the aftertreatment of exhaust gas (20), comprising: Passing (M3) of exhaust gas (20) into a return channel (6) and a catalytic reduction channel (7) of a catalytically active substrate (5) of a device for selective catalytic reduction, SCR device, (2), the catalytically active substrate ( 5) is designed to conduct exhaust gas (20) for catalytic treatment, the channels (6, 7) being fluidly separated from one another; and Directing (M5) at least a portion of the exhaust gas (20) from the return duct (6) to an exhaust gas recirculation subsystem, EGR subsystem, (1) and any remaining exhaust gas (20) from the return duct (6) together with the exhaust gas ( 20) from the catalytic reduction channel (7) to an exhaust gas outlet (13). Verfahren (M) nach Anspruch 11, weiterhin umfassend: Einspritzen (M4) von Reduktionsmittel (12) in das Abgas (20), welches in den katalytischen Reduktionskanal (7) geleitet wird.Method (M) according to Claim 11 , further comprising: injecting (M4) reducing agent (12) into the exhaust gas (20) which is passed into the catalytic reduction channel (7). Verfahren (M) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Abgas (20) in den Rückführungskanal (6) und den katalytischen Reduktionskanal (7) mit einer ersten Flusstrennungsvorrichtung (8) geleitet wird, welche an einer Eintrittsfläche (3) der SCR-Vorrichtung (2) angeordnet ist, wobei die Eintrittsfläche (3) unterteilt ist in eine erste Eintrittsfläche (3a), welche als Einlass für den Rückführungskanal (6) dient, und eine zweite Eintrittsfläche (3b), welche als Einlass für den katalytischen Reduktionskanal (7) dient, wobei das Verfahren (M) weiterhin umfasst: Variieren (M1) der Unterteilung der Eintrittsfläche (3) in die erste Eintrittsfläche (3a) und die zweite Eintrittsfläche (3b) mit der ersten Flusstrennungsvorrichtung (8). Method (M) according to Claim 11 or 12th , wherein the exhaust gas (20) is guided into the return duct (6) and the catalytic reduction duct (7) with a first flow separation device (8) which is arranged on an entry surface (3) of the SCR device (2), the entry surface (3) is divided into a first entry surface (3a), which serves as an inlet for the return duct (6), and a second entry surface (3b), which serves as an inlet for the catalytic reduction duct (7), the method (M) further comprises: varying (M1) the subdivision of the entry surface (3) into the first entry surface (3a) and the second entry surface (3b) with the first flow separation device (8). Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Abgas (20) zu dem EGR-Subsystem (1) und dem Abgasauslass (13) mit einer zweiten Flusstrennungsvorrichtung (9) geleitet wird, wobei das Verfahren (M) weiterhin umfasst: Variieren (M2) des Anteils des Abgases (20), welcher von dem Rückführungskanal (6) zu dem EGR-Subsystem (1) geleitet wird, mit der zweiten Flusstrennungsvorrichtung (9).Method (M) according to one of the Claims 11 to 13 , wherein the exhaust gas (20) is directed to the EGR subsystem (1) and the exhaust gas outlet (13) with a second flow separation device (9), the method (M) further comprising: varying (M2) the proportion of the exhaust gas (20 ), which is routed from the return duct (6) to the EGR subsystem (1) with the second flow separation device (9). Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, weiterhin umfassend: zumindest teilweises Schließen und Öffnen (M0) des Rückführungskanals (6) mit einem Flusskontrollelement (16).Method (M) according to one of the Claims 11 to 14 , further comprising: at least partially closing and opening (M0) the return duct (6) with a flow control element (16). Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei zumindest eines von der ersten Flusstrennungsvorrichtung (8), der zweiten Flusstrennungsvorrichtung (9) und dem Flusskontrollelement (16) in Abhängigkeit von einem Fahrzustand und/oder einer Betriebstemperatur von zumindest einem von der SCR-Vorrichtung (2) und dem EGR-Subsystem (1) betrieben wird.Method (M) according to one of the Claims 11 to 15 , at least one of the first flow separation device (8), the second flow separation device (9) and the flow control element (16) depending on a driving state and / or an operating temperature of at least one of the SCR device (2) and the EGR subsystem (1) is operated.
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