DE102020125084A1 - Abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem (4), das umfasst:- eine Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23);- eine katalytische Anordnung (26), die stromabwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) angeordnet ist; und- eine Hilfskatalysatoranordnung (30), die stromabwärts der katalytischen Anordnung (26) angeordnet ist. Die Hilfskatalysatoranordnung ist so angeordnet, dass sie in der Lage ist, eine selektive katalytische Reduktion -SCR- von NOx durchzuführen. Die katalytische Anordnung umfasst eine Mehrzahl von parallel angeordneten Katalysatoranordnungen (27a, 27b). Die Mehrzahl von Katalysatoranordnungen umfasst mindestens eine erste Katalysatoranordnung (27a) und eine zweite Katalysatoranordnung (27b). Die erste Katalysatoranordnung (27a) umfasst einen ersten SCR-Katalysator (28a), einen stromabwärts des ersten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniak-Schlupfkatalysator (29a) und einen stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators (29a) angeordneten Feedback-NOx-Sensor (31). Die zweite Katalysatoranordnung (27b) umfasst einen zweiten SCR-Katalysator (28b), aber keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator. Der zweite SCR-Katalysator (28b) hat eine höhere NOx-Umwandlungseffizienz als der erste SCR-Katalysator (28a).Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner zur Steuerung eines derartigen Abgasnachbehandlungssystems sowie ein Fahrzeug (1), das ein derartiges System umfasst.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenlegung betrifft Abgasnachbehandlungssysteme, Verfahren zur Steuerung derartiger Systeme und Fahrzeuge, die derartige Systeme umfassen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die Abgasnormen für Kraftfahrzeuge werden immer strenger. Diese Normen legen in der Regel maximale Emissionslevels für eine Reihe von Auspuffschadstoffen wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NOx) und Partikelausstoß (PM) fest. Um die Anforderungen der gegenwärtigen und voraussichtlich zukünftigen Normen zu erfüllen, müssen die Fahrzeuge mit Technologien zur Emissionsminderung ausgerüstet sein. Zu diesen für Dieselfahrzeuge geeigneten Emissionsminderungstechnologien gehören Abgasrückführung (EGR), Partikelfilter, Dieseloxidationskatalysatoren (DOC) und selektive katalytische Reduktion (SCR). Jede Technologie hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und kann die Inzidenz eines Schadstoffes erhöhen und gleichzeitig die Inzidenz eines anderen reduzieren. Beispielsweise kann die EGR die NOx-Emissionen reduzieren, aber die Kraftstoffeffizienz verringern und den Partikelausstoß erhöhen. Daher wird eine Reihe von Technologien gemeinsam angewendet, um die Emissionsnormen zu erfüllen.
  • Die selektive katalytische Reduktion (SCR) ist eine wirksame Technologie zur Verringerung der Auspuff-Stickoxidemissionen (NOx). Dabei wird dem Fahrzeugabgasstrom ein Reduktionsmittel, wie z.B. Ammoniak, zudosiert. Das Reduktionsmittel reduziert mit Hilfe eines Katalysators NOx im Abgasstrom zu Stickstoffgas (N2) und Wasser. Bei praktischen Anwendungen in Kraftfahrzeugen wird typischerweise eine wässrige Harnstofflösung als Reduktionsmittel verwendet und diese Harnstofflösung wird im heißen Abgasstrom zu Ammoniak und Kohlendioxid zersetzt.
  • Da SCR stromabwärts des Motors als Abgasnachbehandlung eingesetzt wird, beeinträchtigt sie die Verbrennungsleistung des Motors nicht in der gleichen Weise wie beispielsweise EGR. Daher ist es wünschenswert, im Wesentlichen alle NOx aus dem Abgasstrom entfernen zu können, indem nur SCR verwendet wird, ohne dass eine EGR erforderlich ist. Dies ist jedoch nicht ohne Schwierigkeiten. Um die Mengen an Ammoniak zu erzeugen, die erforderlich sind, um im Wesentlichen alle NOx zu reduzieren, müssen große Mengen an Harnstofflösung in den Abgasstrom eingespritzt werden. Um den eingespritzten Harnstoff nutzen zu können und die NOx-Emissionen mit hoher Effizienz über das SCR-Nachbehandlungssystem zu reduzieren, bemühen sich Hersteller in der Regel um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels über den SCR-Katalysator. Dies kann z.B. durch die Verwendung von in dem Strömungskanal angeordneten Mischern oder durch die Bereitstellung einer ausreichenden Länge des Strömungskanals zwischen dem Reduktionsmitteleinspritzer und dem SCR-Katalysatoreinlass erreicht werden, um eine gute Durchmischung zu ermöglichen. Aufgrund der strengen Anforderungen an die NOx-Entfernung ist es oft notwendig, mehrere SCR-Katalysatoren parallel anzuordnen, um eine geeignete Umwandlung zu erreichen.
  • Um die Harnstoffdosierung zu steuern und eine Über- oder Unterdosierung des Reduktionsmittels zu verhindern, werden in dem Nachbehandlungssystem in der Regel NOx-Sensoren eingesetzt. Zum Beispiel kann ein NOx-Sensor verwendet werden, um NOx des Abgasstroms beim Verlassen des Motors zu messen, und ein weiterer NOx-Sensor kann stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnet sein. Derzeit verfügbare NOx-Sensoren sind nicht selektiv und können nicht zwischen NOx und NH3 unterscheiden. Daher ist der stromabwärts des SCR-Katalysators angeordnete NOx-Sensor typischerweise auch stromabwärts eines Ammoniak-Schlupfkatalysators angeordnet: der Ammoniak-Schlupfkatalysator entfernt überschüssiges Ammoniak durch Umwandlung in Stickstoffgas. Durch die Anordnung des NOx-Sensors stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators wird somit sichergestellt, dass der NOx-Sensor tatsächlich Auspuff-NOx und nicht Ammoniakschlupf misst. In Systemen mit parallelen SCR-Katalysatoren können parallele Ammoniak-Schlupfkatalysatoren stromabwärts eines jeden SCR-Katalysators angeordnet sein.
  • Die Messgenauigkeit von NOx-Sensoren liegt in der Größenordnung von 0,1 g/kWh. Um die aktuellen Emissionsnormen (z.B. Euro 6) zu erfüllen, muss das Auspuff-NOx im Warmbetrieb etwa 0,25 g/kWh oder weniger betragen. Daher kann die Harnstoffdosierung unter Verwendung einer Feedbacksteuerung von den NOx-Sensoren erfolgen, um den Grenzwert von 0,25 g/kWh zu erreichen. Bei potentiellen zukünftigen Emissionsnormen, wie z.B. CARB23, muss das Auspuff-NOx jedoch potentiell unter 0,1 g/kWh im Warmbetrieb liegen. Dies liegt unter der Messgenauigkeit der gegenwärtig verfügbaren NOx-Sensoren, und somit können die gegenwärtigen Feedback-NOx-Steuerungsmittel nicht für Systeme verwendet werden, die zukünftige Emissionsanforderungen erfüllen sollen.
  • Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist eine konsistente Überdosierung des Reduktionsmittels im großen Umfang, d.h. die Einstellung eines konstanten Ammoniak-NOx-Verhältnisses, das viel größer als 1 ist, z.B. 1,5 oder größer. Dies ist jedoch aufgrund der wirtschaftlichen Kosten eines Reduktionsmittelüberschusses nicht wünschenswert. Darüber hinaus führt eine Überdosierung von Ammoniak zu Ammoniakschlupf, d.h. unreagierter Ammoniak passiert den SCR-Katalysator. Ein Ammoniakschlupfkatalysator wird typischerweise in dem Nachbehandlungssystem vorgesehen, um diesen Ammoniakschlupf zu beseitigen und die Emission von Ammoniak aus dem Auspuff zu verhindern. Ein Teil des Ammoniakschlupfs wird jedoch im Ammoniakschlupfkatalysator in N2O umgewandelt. N2O ist ein starkes Treibhausgas und wird in einer Reihe von derzeitigen Emissionsnormen geregelt. Eine größere Überdosierung von Ammoniak führt zu erhöhten N2O-Emissionen, und daher wird aus diesem Grund eine Überdosierung von Ammoniak vorzugsweise vermieden.
  • Es besteht nach wie vor Bedarf an verbesserten Abgasnachbehandlungssystemen, um die Anforderungen künftiger Emissionsnormen zu erfüllen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat eine Reihe von Mängeln im Stand der Technik erkannt. Die Positionierung des Auspuff-NOx-Sensors in bestehenden Abgasnachbehandlungssystemen ist nicht optimal, da zur Erfüllung zukünftiger Emissionsanforderungen NOx-Levels am Punkt der gegenwärtigen Sensorposition unter dem Level liegen müssen, das von dem NOx-Sensor zuverlässig gemessen werden kann. Dies bedeutet, dass ein Auspuff-NOx-Sensor nicht zur Feedback-Steuerung der Harnstoffdosierung verwendet werden kann. Da Ammoniak-Schlupfkatalysatoren typischerweise eine gewisse SCR-Funktionalität aufweisen und SCR-Katalysatoren weniger als 100% wirksam sind, liegen stromaufwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators möglicherweise etwas höhere NOx-Konzentrationen vor. Aufgrund der fehlenden Selektivität des NOx-Sensors und der möglichen Anwesenheit von Ammoniakschlupf an dieser Position kann man sich jedoch nicht auf die NOx-Werte an dieser Position verlassen. Eine konsistente Überdosierung des Reduktionsmittels in das SCR-System kann dazu eingesetzt werden, dazu beizutragen, die Emissionsanforderungen bezüglich NOx zu erfüllen. Dies geht jedoch auf Kosten höherer N2O-Emissionen und übermäßigen Reduktionsmittelverbrauchs.
  • Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit strengeren Emissionsnormen ist, dass sie möglicherweise ein Abgasnachbehandlungssystem mit einer größeren Kapazität zur Beseitigung von Emissionen wie z.B. NOx erfordern. Eine völlige Neugestaltung des Abgasnachbehandlungssystems zur Erhöhung der Kapazität ist nicht wünschenswert, da sie mit Kosten für Entwicklung und Umrüstung zur Herstellung des neuen Nachbehandlungssystems verbunden ist. Darüber hinaus ist der Platz in Fahrzeugen knapp, und jede Vergrößerung des Volumens des Nachbehandlungssystems kann Auswirkungen auf den für andere Fahrzeugsysteme und -komponenten verfügbaren Platz haben, was möglicherweise eine Neugestaltung vieler Komponenten des Fahrzeugs erforderlich macht.
  • Es wäre vorteilhaft, ein Abgasnachbehandlungssystem zu erhalten, das zumindest einige der oben genannten Herausforderungen überwindet oder zumindest mildert. Insbesondere wäre es wünschenswert, ein Abgasnachbehandlungssystem bereitzustellen, das eine Feedback-Steuerung der Reduktionsmitteldosierung ermöglicht und gleichzeitig künftige strenge Emissionsnormen in Bezug auf NOx erfüllt, vorzugsweise ohne dass eine größere Umgestaltung oder Neudimensionierung derzeitiger Nachbehandlungssysteme erforderlich ist.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Abgasnachbehandlungssystem gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst:
    • eine Reduktionsmitteldosiervorrichtung; eine katalytische Anordnung die stromabwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet ist; und eine Hilfskatalysatoranordnung, die stromabwärts der katalytischen Anordnung angeordnet ist.
  • Die Hilfskatalysatoranordnung ist so angeordnet, dass sie in der Lage ist, eine selektive katalytische Reduktion -SCR- von NOx durchzuführen. Die katalytische Anordnung umfasst eine Mehrzahl von parallel angeordneten Katalysatoranordnungen. Die Mehrzahl von Katalysatoranordnungen umfasst mindestens eine erste Katalysatoranordnung und eine zweite Katalysatoranordnung. Die erste Katalysatoranordnung umfasst einen ersten SCR-Katalysator, einen stromabwärts des ersten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniak-Schlupfkatalysator und einen stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators angeordneten Feedback-NOx-Sensor. Die zweite Katalysatoranordnung umfasst einen zweiten SCR-Katalysator, aber keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator. Der zweite SCR-Katalysator hat eine höhere SCR-NOx-Umwandlungseffizienz als der erste SCR-Katalysator.
  • Ein solches System ermöglicht aufgrund der angemessenen NOx-Mengen, die unmittelbar stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators 29a vorherrschen, eine Feedback-Steuerung der Reduktionsmitteldosierung, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die NOx-Gesamtemissionen aufgrund der verbesserten NOx-Umwandlungseffizienz des zweiten SCR-Katalysators sowie der weiteren passiven Umwandlung von NOx in der Hilfskatalysatoranordnung sehr niedrig sind. Dies wird in einem System erreicht, das im Wesentlichen die gleichen Abmessungen hat und viele Komponenten mit derzeit in Produktion befindlichen Systemen teilt.
  • Der zweite SCR-Katalysator kann ein Volumen aufweisen, das mindestens 10% größer, vorzugsweise mindestens 20% größer ist als das des ersten SCR-Katalysators. Das größere Volumen des zweiten SCR-Katalysators stellt unter der Annahme, dass der erste und der zweite SCR-Katalysator ansonsten ähnlich aufgebaut sind, sicher, dass das System insgesamt eine ausreichende Kapazität hat, um die strengsten Emissionsanforderungen zu erfüllen, obwohl die erste Katalysatoranordnung ausreichende Mengen NOx durchlässt, um durch den Feedback-Sensor erfasst werden zu können.
  • Die zweite Katalysatoranordnung kann aus dem zweiten SCR-Katalysator bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Alternativ dazu, kann die zweite Katalysatoranordnung aus dem zweiten SCR-Katalysator und einem stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniaksensor bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Der stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators angeordnete Ammoniaksensor kann dazu verwendet werden, den Ammoniakschlupf, der den zweiten SCR-Katalysator während des normalen Betriebs verlässt, zu erfassen und so dazu beitragen, sicherzustellen, dass dieser Ammoniakschlupf ausreicht, um dem NOx-Schlupf aus der ersten Katalysatoranordnung entgegenzuwirken.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann ferner eine Verdampfungsplatte umfassen, die stromabwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet ist. Die Verdampfungsplatte kann so angeordnet sein, dass sie im Betrieb eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in dem Abgasnachbehandlungssystem ermöglicht, so dass im Betrieb die Menge des dem zweiten SCR-Katalysator zugeführten Reduktionsmittels größer ist als die Menge des dem ersten SCR-Katalysator zugeführten Reduktionsmittels. Die möglichen Vorteile hiervon sind vielfältig. Es kann dazu beitragen, eine hohe NOx-Umwandlung in dem zweiten SCR-Katalysator zu gewährleisten, es kann dazu beitragen, einen ausreichenden Ammoniakschlupf von dem zweiten Katalysator zur Hilfskatalysatoranordnung zu gewährleisten, es kann dazu beitragen, die Menge an Reduktionsmittel zu verringern, die an den Ammoniakschlupf-Katalysator in der ersten Katalysatoranordnung „verloren geht“, und es kann auch zur Verringerung der N2O-Emissionen beitragen.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann ferner eine Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung umfassen. Die Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung kann so angeordnet sein, dass sie im Betrieb eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasnachbehandlungssystem ermöglicht, so dass im Betrieb die Menge des dem zweiten SCR-Katalysator zugeführten Reduktionsmittels größer ist als die Menge des dem ersten SCR-Katalysator zugeführten Reduktionsmittels. Die möglichen Vorteile hiervon sind vielfältig. Es kann dazu beitragen, eine hohe NOx-Umwandlung in dem zweiten SCR-Katalysator zu gewährleisten, es kann dazu beitragen, einen ausreichenden Ammoniakschlupf von dem zweiten Katalysator zur Hilfskatalysatoranordnung zu gewährleisten, es kann dazu beitragen, die Menge an Reduktionsmittel zu verringern, die an den Ammoniakschlupf-Katalysator in der ersten Katalysatoranordnung „verloren geht“, und es kann auch zur Verringerung der N2O-Emissionen beitragen.
  • Die Hilfskatalysatoranordnung kann einen Hilfs-Ammoniak-Schlupfkatalysator mit SCR-Funktionalität umfassen. Dadurch können zwei Funktionalitäten - ASC und SCR - bequem mit einem einzigen Katalysator durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Hilfskatalysatoranordnung einen Hilfs-SCR-katalysator und einen stromabwärts des Hilfs-SCR-katalysators angeordneten Hilfs-Ammoniak-Schlupfkatalysator umfassen. Die Hilfskatalysatoranordnung kann so angeordnet sein, dass sie in der Lage ist, Ammoniak zu speichern. Dies kann dazu beitragen, vorübergehenden Anstiegen der NOx-Produktion des Motors entgegenzuwirken. Das gespeicherte Ammoniak kann auch zur NOx-Reduzierung verwendet werden, wenn kein oder nur ein geringer Ammoniakschlupf aus dem zweiten SCR-Katalysator vorhanden ist. Dies kann typischerweise bei niedriger Temperatur auftreten, wenn der zweite Katalysator überschüssiges Ammoniak speichert.
  • Ein Vorsteuerungs-NOx-Sensor kann stromaufwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet sein. Dies ermöglicht eine reaktionsfähigere und effektivere Steuerung der Dosierung bei Schwankungen der Motorleistung.
  • Ein Auspuff-NOx-Sensor kann stromabwärts der Hilfskatalysatoranordnung angeordnet sein. Dieser Sensor kann bei On-Board-Diagnosen und der Bestätigung des ordnungsgemäßen Betriebs des Nachbehandlungssystems behilflich sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Steuerung des hier beschriebenen Abgasnachbehandlungssystems gelöst. Das Verfahren ist in den beigefügten unabhängigen Ansprüchen definiert.
  • Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Dosieren einer Menge eines Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung;
    • - Erhalten eines Feedback-NOx-Signals unter Verwendung des Feedback-NOx-Sensors; und
    • - Steuern der Menge des von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung dosierten Reduktionsmittels auf der Grundlage zumindest des Feedback-NOx-Signals, so dass ein Ammoniak:NOx-Verhältnis größer als 1 stromaufwärts zweiten SCR-Katalysators (28b) erhalten wird.
  • Aufgrund der Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems erreicht eine ausreichende Menge NOx den Feedback-NOx-Sensor, um für die Feedback-Steuerung der Dosierung verwendet zu werden, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass das System insgesamt nur sehr geringe NOx-Emissionen zulässt. Somit erleichtert das Verfahren die genaue Steuerung der Reduktionsmitteldosierung und hilft, eine übermäßige Dosierung des Reduktionsmittels sowie die mit einer solchen übermäßigen Dosierung verbundenen Nachteile zu vermeiden.
  • Das Reduktionsmittel kann in dem Abgasnachbehandlungssystem ungleichmäßig verteilt werden, so dass die Menge des dem zweiten SCR-Katalysator zugeführten Reduktionsmittels größer ist als die Menge des dem ersten SCR-Katalysator zugeführten Reduktionsmittels. Dies kann dazu beitragen, den Verlust von Reduktionsmittel an den Ammoniak-Schlupfkatalysator in der ersten Katalysatoranordnung zu vermeiden und somit dazu beitragen, die Reduktionsmitteldosierungsanforderungen weiter zu verringern, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann eine Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung für Reduktionsmittel umfassen. In einem solchen Fall kann das Verfahren einen Schritt des Dosierens einer Menge des Reduktionsmittels aus der Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung mit einer Rate umfassen, die proportional zu einer Dosierrate der Reduktionsmitteldosiervorrichtung ist. Dies kann dazu beitragen, den Verlust von Reduktionsmittel an den Ammoniak-Schlupfkatalysator in der ersten Katalysatoranordnung zu vermeiden und somit dazu beitragen, die Reduktionsmitteldosierungsanforderungen weiter zu verringern, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann ferner einen Vorsteuerungs-NOx-Sensor umfassen, der stromaufwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet ist und ein Vorsteuerungs-NOx-Signal liefert. In einem solchen Fall kann die Menge des von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung dosierten Reduktionsmittels auch auf der Grundlage des Vorsteuerungs-NOx-Signals gesteuert werden. Dies ermöglicht eine genauere Steuerung der Reduktionsmitteldosierung, insbesondere bei transienten Motorbedingungen .
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Fahrzeug mit einem hier beschriebenen Abgasnachbehandlungssystem gelöst.
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und Neuerungen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie weiterer Aufgaben und Vorteile davon sollte die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen die gleichen Bezugszeichen ähnliche Gegenstände in den verschiedenen Diagrammen bezeichnen und von denen
    • 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Abgasnachbehandlungssystem zeigt;
    • 2 schematisch ein Abgasnachbehandlungssystem nach dem Stand der Technik zeigt;
    • 3 schematisch ein Abgasnachbehandlungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
    • 4a schematisch eine Reduktionsmittelverteilungsanordnung mit mehreren Dosiervorrichtungen zeigt;
    • 4b schematisch eine Reduktionsmittelverteilungsanordnung zeigt, die eine Krümmung in dem Abgasnachbehandlungssystem dazu nutzt, ein Reduktionsmittel ungleichmäßig zu verteilen;
    • 4c schematisch eine Reduktionsmittelverteilungsanordnung zeigt, die eine Dosiervorrichtung mit einer Düse umfasst, die so angeordnet ist, dass sie für eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels sorgt;
    • 5a schematisch eine chemische Sensoranordnung in dem Abgasnachbehandlungssystem zeigt, die einen Feedback-NOx- Sensor und einen Auspuff-NOx-Sensor umfasst;
    • 5b schematisch eine chemische Sensoranordnung in dem Abgasnachbehandlungssystem zeigt, die einen Feedback-NOx-Sensor, einen Feedback-Ammoniaksensor und einen Auspuff-NOx-Sensor umfasst;
    • 5c schematisch eine Hilfskatalysatorvorrichtung zeigt, die einen SCR-Katalysator und einen Ammoniak-Schlupfkatalysator umfasst; und
    • 6 ein Flussdiagramm zeigt, das schematisch ein Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Steuerung solcher Systeme. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis des Erfinders, dass die Verwendung paralleler Katalysatoranordnungen mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden könnte, um den miteinander verflochtenen Herausforderungen zu begegnen, die sich aus dem Bedarf an erhöhter Emissionsreduzierungskapazität, unzureichender Empfindlichkeit eines NOx-Sensors (NOx-Emissionsanforderungen unterhalb des von einem Auspuff-NOx-Sensor zuverlässig erfassbaren Lin termsevels) und schlechter Sensorselektivität (NOx-Sensoren sind nicht selektiv und können nicht zwischen NOx- und Ammoniakschlupf unterscheiden) ergeben.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst eine Reduktionsmitteldosiervorrichtung, eine katalytische Anordnung, die SCR durchführen kann, und eine Hilfskatalysatoranordnung. Das Verhältnis der Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems zueinander wird im Sinne von stromaufwärts und stromabwärts definiert. Stromaufwärts und stromabwärts bezeichnet jeweils Positionen in dem Abgasnachbehandlungssystem in Bezug auf die typische Strömungsrichtung des Abgases vom Motor zum Auspuff. Ein Bauteil wird als stromaufwärts eines anderen liegend bezeichnet, wenn es sich in dem Abgassystem näher am Motor befindet, während es als stromabwärts liegend bezeichnet wird, wenn es sich in dem Abgassystem näher am Auspuff befindet.
  • Die Reduktionsdosiervorrichtung ist so angeordnet, dass sie das Reduktionsmittel in das Abgasnachbehandlungssystem dosiert und kann auch als Reduktionsmittelinjektor bezeichnet werden. Der Reduktionsmittelinjektor kann von jedem aus dem Stand der Technik bekannten Typ sein, wie z.B. ein luftunterstützter (z.B. Jetspray-) Injektor oder ein reiner Flüssigkeits- (d. h. luftloser) Injektor.
  • Das Reduktionsmittel kann jedes aus dem Stand der Technik bekannte SCR-Reduktionsmittel sein. Das Reduktionsmittel ist aufgrund seiner weit verbreiteten kommerziellen Verfügbarkeit und einfachen Handhabung vorzugsweise ein Dieselabgasfluid, das eine Lösung von Harnstoff in Wasser gemäß der Norm AUS 32 der ISO 22241 enthält. Gegebenenfalls können jedoch auch andere Reduktionsmittel, wie z.B. wässrige Ammoniaklösung oder Guanidiniumsalzlösungen verwendet werden.
  • Die katalytische Anordnung ist stromabwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet. Die katalytische Anordnung umfasst eine Anzahl von parallel angeordneten Katalysatoranordnungen. Unter parallel angeordnet versteht man, dass der Abgasstrom, der im Betrieb durch das Nachbehandlungssystem strömt, zwischen den parallelen Katalysatoranordnungen vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, gleichmäßig verteilt wird. Die parallele Anordnung kann durch Verwendung getrennter Abgasleitungsabschnitte realisiert werden, wobei jeder Abgasleitungsabschnitt parallel zu den anderen angeordnet ist und jeder Abgasleitungsabschnitt eine Katalysatoranordnung umfasst. Alternativ dazu kann die parallele Anordnung durch das parallele Zusammenfassen einer Anzahl von Katalysatoranordnungen in einem einzigen Abgasleitungsabschnitt realisiert werden, wobei die Katalysatoranordnungen so konstruiert sind, dass gewährleistet ist, dass im Wesentlichen keine Querströmung zwischen den parallelen Anordnungen auftritt. Die Anzahl der parallelen Katalysatoranordnungen in der katalytischen Anordnung kann variiert werden, um den genauen Anforderungen des Nachbehandlungssystems zu entsprechen, beträgt jedoch mindestens zwei und in der Regel zwei bis vier.
  • Eine erste Katalysatoranordnung der katalytischen Anordnung umfasst einen ersten SCR-Katalysator, einen stromabwärts des ersten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniak-Schlupfkatalysator und einen stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators angeordneten Feedback-NOx-Sensor. Die Katalysatoren in dieser ersten Katalysatoranordnung können im Wesentlichen wie in herkömmlichen Nachbehandlungssystemen, wie z.B. Euro-6-Nachbehandlungssystemen, dimensioniert sein. Dadurch wird sichergestellt, dass ausreichende Mengen nicht umgewandelten NOx zu dem Feedback-Sensor gelangen, um eine Feedback-Steuerung der Reduktionsmitteldosierung zu ermöglichen.
  • Eine zweite Katalysatoranordnung der katalytischen Anordnung umfasst einen zweiten SCR-Katalysator. Die zweite Katalysatoranordnung umfasst im Gegensatz zu der ersten Katalysatoranordnung keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator. Stattdessen hat der zweite SCR-Katalysator eine höhere NOx-Umwandlungseffizienz als der erste SCR-Katalysator. Unter NOx-Umwandlungseffizienz versteht man die Fähigkeit des Katalysators, NOx unter Standardbedingungen zu N2 zu reduzieren, und die NOx-Umwandlungseffizienz von SCR-Katalysatoren wird üblicherweise von den Herstellern der Katalysatoren angegeben. Zum Beispiel hat ein SCR-Katalysator, der die NOx-Konzentration von 10 g/kWh auf ein Level von 0,2 g/kWh stromabwärts des SCR-Katalysators reduziert, eine Umwandlungseffizienz von 98%. Der zweite SCR-Katalysator kann beispielsweise eine NOx-Umwandlungseffizienz aufweisen, die mindestens 0,5 % einer Einheit größer ist als die des ersten SCR-Katalysators, vorzugsweise mindestens 1 % einer Einheit größer. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der zweite SCR-Katalysator so dimensioniert wird, dass er ein größeres Volumen einnimmt als der erste SCR-Katalysator, beispielsweise ein Volumen, das mindestens 10 % größer oder mindestens 20 % größer als das Volumen des ersten SCR-Katalysators ist. Da alle anderen Dinge gleich sind (Washcoat, Porengröße usw.), führt dies dazu, dass der zweite SCR-Katalysator eine größere NOx-Umwandlungseffizienz hat als der erste SCR-Katalysator. Beispielsweise kann das Volumen des zweiten SCR-Katalysators dem Volumen entsprechen, das der erste SCR-Katalysator und der Ammoniak-Schlupfkatalysator zusammen in der ersten Katalysatoranordnung einnehmen. Die zweite Katalysatoranordnung kann einen NOx-Sensor oder Ammoniaksensor umfassen, der stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators angeordnet ist. Ein solcher Sensor kann weiteren Input für die Steuerung des Abgasnachbehandlungssystems liefern, zur Verbesserung der Steuerungsgenauigkeit beitragen und dem System Redundanz verleihen. Ein solcher Sensor ist jedoch nicht erforderlich, und die zweite Katalysatoranordnung kann keinen Sensor aufweisen. Zum Beispiel kann die zweite Katalysatoranordnung aus einem SCR-Katalysator bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Die katalytische Anordnung kann weitere Katalysatoranordnungen umfassen. Diese weiteren Katalysatoranordnungen können unabhängig voneinander der ersten Katalysatoranordnung ähnlich sein, d.h. einen Ammoniak-Schlupfkatalysator und optional einen NOx-Sensor umfassen, oder der zweiten Katalysatoranordnung ähnlich sein, d.h. ohne Ammoniak-Schlupfkatalysator und NOx-Sensor ausgeführt sein. Um eine maximale NOx-Umwandlungseffizienz in dem für das Abgasnachbehandlungssystem verfügbaren Raum zu gewährleisten, kann es vorzuziehen sein, dass alle weiteren Katalysatoranordnungen der zweiten Katalysatoranordnung ähnlich sind, d.h. einen SCR-Katalysator und keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator umfassen.
  • Die SCR-Katalysatoren können von jedem aus dem Stand der Technik bekannten Typ sein. Unter einem SCR-Katalysator versteht man einen Katalysator, der in der Lage ist, unter Verwendung des Reduktionsmittels die Reduktion von NOx zu N2 zu katalysieren. Jeder SCR-Katalysator kann ein spezieller SCR-Katalysator sein, oder es kann eine Vorrichtung sein, die die Funktion eines SCR-Katalysators mit einer anderen Funktion kombiniert. Zum Beispiel kann jeder SCR-Katalysator ein SCR-katalysierter Dieselpartikelfilter (SDPF) sein. Jeder SCR-Katalysator kann mehrere SCR-Katalysator-Untereinheiten umfassen, die in Reihe oder parallel angeordnet sind.
  • Die selektive katalytische Reduktion (SCR) wird verwendet, um Stickoxide (NOx) in gutartiges Stickstoffgas (N2) umzuwandeln, wobei in der Regel Ammoniak als Reduktionsmittel verwendet wird. Die vorherrschenden Reaktionen bei der Ammoniak-SCR sind: 4 NH3 + 4 NO + O2 → 4 N2 + 6 H2O 4 NH3 + 2 NO2 + 2 NO → 4 N2 + 6 H2O
  • Aus diesen Reaktionen ist ersichtlich, dass die optimale Stöchiometrie von NH3 zu NOx etwa 1:1 beträgt, d.h. ein Ammoniak:NOx-Verhältnis (ANR) von etwa 1. In der Praxis ist aufgrund der Reaktionskinetik, der Einschränkungen beim Massentransport und anderer Faktoren ein ANR von etwas mehr als 1, z.B. 1,05 oder 1,1, für eine optimale NOx-Reduktion erforderlich. Daher kann eine ANR, die größer als stöchiometrisch (überstöchiometrisch) ist, ca. 1,1 oder größer sein, wie z.B. ca. 1,2 oder ca. 1,3. Eine ANR, die kleiner als stöchiometrisch (unterstöchiometrisch) ist, kann kleiner oder gleich 1 sein, wie z.B. kleiner oder gleich 0,9. Eine unterstöchiometrische Dosierung von Ammoniak führt zu einer unvollständigen Umwandlung von NOx, d.h. NOx, das am Auslass der SCR-Vorrichtung nachweisbar ist, während eine Überdosierung von Ammoniak zu einem Ammoniakschlupf, d. h. zu nicht reagiertem Ammoniak führt, der am Auslass der SCR-Vorrichtung nachweisbar ist.
  • Ein Ammoniak-Schlupfkatalysator ist in der ersten Katalysatoranordnung stromabwärts des ersten SCR-Katalysators angeordnet. Ammoniak-Schlupfkatalysatoren funktionieren durch Oxidation von überschüssigem Ammoniak, das durch den Katalysator strömt, zu Stickstoffgas. Der Ammoniak-Schlupfkatalysator kann jeder aus dem Stand der Technik bekannte Ammoniak-Schlupfkatalysator sein. Einige bekannte Ammoniak-Schlupfkatalysatoren haben zusätzliche SCR-Funktionalität, und obwohl diese Funktion für die vorgesehene Anwendung nicht unbedingt erforderlich ist, kann sie von Vorteil sein.
  • Ein Feedback-NOx-Sensor ist in der ersten Katalysatoranordnung angeordnet, um NOx zu erfassen. Der Feedback-NOx-Sensor kann unmittelbar stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators der ersten Katalysatoranordnung, stromaufwärts des Punktes, an dem die verschiedenen Katalysatoranordnungen zusammenlaufen, angeordnet sein. Der Feedback-NOx-Sensor kann ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter NOx-Sensor sein. Gegenwärtig verfügbare NOx-Sensoren leiden unter dem doppelten Problem mangelnder Empfindlichkeit und mangelnder Selektivität. Der Mangel an Selektivität hat zur Folge, dass der Sensor nicht ausreichend zwischen NOx und Ammoniakschlupf unterscheiden kann. Die mangelnde Empfindlichkeit hat zur Folge, dass der Sensor nur NOx-Werte bis hinunter zu etwa 0,1 g/kWh zuverlässig messen kann, was in einigen Fällen nicht ausreicht, um zukünftige Emissionsnormen zu erfüllen. Das vorliegende Abgasnachbehandlungssystem löst diese Probleme, indem der Feedback-NOx-Sensor in Verbindung mit der ersten Katalysatoranordnung abwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators platziert wird. Das Abgas beim Austritt aus dem Ammoniak-Schlupfkatalysator wird im Wesentlichen kein Restammoniak enthalten, und daher wird jedes von dem Feedback-NOx-Sensor erzeugte Signal mehr oder weniger vollständig auf Rest-NOx zurückzuführen sein. Das Empfindlichkeitsproblem wird durch die geringere NOx-Umwandlungseffizienz des ersten SCR-Katalysators im Vergleich zu dem zweiten SCR-Katalysator gelöst. Dies trägt dazu bei, sicherzustellen, dass von dem Feedback-NOx-Sensor ein messbares NOx-Signal erzeugt wird, während gleichzeitig in dem Nachbehandlungssystem insgesamt eine hohe NOx-Umwandlungseffizienz beibehalten wird. Auf diese Weise kann das System mit den besten Feedback-Steuerungsverfahren gesteuert werden.
  • Eine Hilfskatalysatoranordnung ist stromabwärts der katalytischen Anordnung angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung wird das aus allen parallelen Katalysatoranordnungen austretende Abgas zusammengeführt und zumindest teilweise gemischt, bevor es die Hilfskatalysatoranordnung durchläuft. Da die erste Katalysatoranordnung so gestaltet ist, dass sie einen NOx-Rest oberhalb der messbaren Grenzwerte eines NOx-Sensors zulässt, bedeutet dies, dass das in die Hilfskatalysatoranordnung eintretende Abgas diesen NOx-Rest enthält. Da die zweite Katalysatoranordnung jedoch keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator umfasst, wird das in die Hilfskatalysatoranordnung eintretende Abgas ebenfalls Restammoniak enthalten. Daher ist die Hilfskatalysatoranordnung so angeordnet, dass sie eine SCR des Abgases durchführt, wobei das restliche Ammoniak zur Reduzierung des restlichen NOx verwendet wird. In diesem Sinne ist die Hilfskatalysatoranordnung passiv, d.h. es erfolgt keine aktive Dosierung des Reduktionsmittels in die Hilfskatalysatoranordnung. Daher wird für die Unterbringung der Hilfskatalysatoranordnung nur ein relativ geringer Einbauraum benötigt, und die Anordnung kann in Nachbehandlungssysteme eingeführt werden, ohne dass eine umfangreiche Umgestaltung oder Neudimensionierung des Nachbehandlungssystems erforderlich ist. Die Hilfskatalysatoranordnung ist vorzugsweise auch in der Lage, die Umwandlung von Ammoniakschlupf in Stickstoffgas durchzuführen, d.h. sie hat die Funktion eines Ammoniakschlupfkatalysators. Ammoniak-schlupfkatalysatoren mit SCR-Funktionalität sind aus dem Stand der Technik bekannt, und die Hilfskatalysatoranordnung kann einen oder mehrere solcher Katalysatoren umfassen. Alternativ dazu kann die Hilfskatalysatoranordnung einen speziellen SCR-Katalysator und einen stromabwärts des SCR-Katalysators angeordneten Ammoniakschlupfkatalysator umfassen.
  • Die Hilfskatalysatoranordnung sollte vorzugsweise in einem geeigneten Abstand von der katalytischen Anordnung angeordnet sein, um eine Homogenisierung des Abgases zu ermöglichen und so ein im Wesentlichen homogenes Abgas mit einem Reduktionsmittel:NOx-Verhältnis zu schaffen, das für eine im Wesentlichen vollständige Umwandlung von NOx in N2 geeignet ist, d.h. ein etwas überstöchiometrisches Reduktionsmittel:NOx-Verhältnis. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, einen Abgasmischer zwischen der katalytischen Anordnung und der Hilfskatalysatoranordnung anzuordnen, um eine verbesserte Abgasdurchmischung zu erzielen. Ein solcher Mischer kann jeder Stand der Technik bekannte Mischertyp sein, wie z.B. propellerartige oder korkenzieherartige Vorrichtungen.
  • Im Gegensatz zu herkömmlichen Abgasnachbehandlungssystemen kann es wünschenswert sein, absichtlich eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in der katalytischen Anordnung vorzusehen. Unter einer ungleichmäßigen Verteilung des Reduktionsmittels in der katalytischen Anordnung versteht man, dass nicht alle parallelen Katalysatoranordnungen der katalytischen Anordnung immer die gleiche Menge an Reduktionsmittel erhalten, wenn das Abgasnachbehandlungssystem in Betrieb ist. Beispielsweise kann die Menge des der zweiten Katalysatoranordnung zugeführten Reduktionsmittels größer sein als die Menge des der ersten Katalysatoranordnung zugeführten Reduktionsmittels. Die Menge des der zweiten Katalysatoreinheit zugeführten Reduktionsmittels kann im Betrieb die der ersten Katalysatoreinheit zugeführte Menge um mindestens 10 %, z. B. um mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mindestens 50 %, übersteigen.
  • Der Grund dafür, dass dies wünschenswert sein kann, liegt darin, dass der erste SCR-Katalysator eine geringere NOx-Umwandlungseffizienz hat als der zweite SCR-Katalysator, was bedeutet, dass er für einen optimalen Betrieb weniger Ammoniak benötigt. Der Ammoniakschlupfkatalysator, der stromabwärts des ersten SCR-Katalysators angeordnet ist, entfernt der ersten Katalysatoranordnung zugeführtes überschüssiges Ammoniak und daher geht der ersten Katalysatoranordnung zugeführtes überschüssiges Ammoniak im Wesentlichen verloren. Daher kann es wünschenswert sein, das Reduktionsmittel auf die Katalysatoranordnungen je nach deren spezifischen Bedürfnissen aufzuteilen.
  • Eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in der katalytischen Anordnung kann einfach dadurch erreicht werden, dass man die Anordnung und Sprührichtung der Reduktionsmitteldosiervorrichtung ausnutzt, um die ungleichmäßige Verteilung zu erreichen. Zum Beispiel kann die Reduktionsmitteldosiervorrichtung an Krümmung in einer Abgasleitung angeordnet sein, so dass der Abgasstrom um die Krümmung herum einen größeren Anteil des Reduktionsmittels zu einer bestimmten Katalysatoranordnung in der katalytischen Anordnung befördert. Es können jedoch auch weitere Mittel verwendet werden, um eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels zu verursachen oder zu verstärken. Zum Beispiel kann ein Strömungsleitblech in dem Abgasnachbehandlungssystem in Verbindung mit der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet werden, um einen gerichteten Abgasstrom zu erzeugen, der eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels verursacht. Eine Verdampfungsplatte kann in dem Abgasnachbehandlungssystem angeordnet sein, um einen Reduktionsmittelsprühnebel aufzunehmen und die Ausbreitung des Reduktionsmittels auf einen Teil des Abgases, der unter der Verdampfungsplatte durchströmt, zu verhindern. Die Düse der Reduktionsmitteldosiervorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie einen ungleichmäßigen Sprühnebel bereitstellt, z.B. durch Verwendung einer Düse mit Öffnungen unterschiedlicher Größe in verschiedenen Richtungen. Eine Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung kann verwendet werden, um einen Teil des vorbeiströmenden Abgases mit einem Hilfsreduktionsmittel zu versorgen. Weitere Mittel zur Erzielung einer ungleichmäßigen Verteilung sind für den Fachmann ersichtlich. Jedes einzelne Mittel oder mehrere Mittel zur Erzielung einer ungleichmäßigen Verteilung kann/können verwendet werden.
  • Bei ungehinderter Vermischung wird die Verteilung des Reduktionsmittels in dem Abgasstrom in Abhängigkeit vom Abstand von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung zunehmend gleichmäßiger. Um sicherzustellen, dass eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels bis zum Einlass der katalytischen Anordnung bestehen bleibt, kann der Abstand zwischen der Reduktionsmitteldosiervorrichtung und der katalytischen Anordnung angemessen kurz gehalten werden. Es können auch andere Mittel zur Sicherstellung einer ungleichmäßigen Verteilung verwendet werden, wie zum Beispiel Strömungssperren, die so angeordnet sind, dass sie eine Vermischung zwischen verschiedenen Teilen des Abgasstroms verhindern. In einigen Fällen können völlig getrennte Strömungskanäle angeordnet werden, die von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung zu der katalytischen Anordnung führen.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann ferner einen stromaufwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordneten Vorsteuerungs-NOx-Sensor umfassen. Die Ausgabe dieses Vorsteuerungssensors kann zusätzlich zu der Ausgabe des Feedback-NOx-Sensors zur Steuerung der Dosierung des Reduktionsmittels in das Abgasnachbehandlungssystem verwendet werden. Dies ermöglicht eine genauere und reaktionsfähigere Steuerung der Reduktionsmitteldosierung.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann ferner einen Auspuff-NOx-Sensor umfassen, der stromabwärts der Hilfskatalysatoranordnung angeordnet ist. Dieser Auspuff-NOx-Sensor kann bei der On-Board-Diagnose (OBD) und bei der Bestätigung der ordnungsgemäßen Funktion des Abgasnachbehandlungssystems von Nutzen sein.
  • Der Vorsteuerungs- und der Auspuff-NOx-Sensor können von jedem aus dem Stand der Technik bekannten NOx-Sensortyp sein, und können vorzugsweise der gleiche Sensortyp wie der Feedback-NOx-Sensor sein.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann weitere, aus dem Stand der Technik allgemein bekannte Komponenten umfassen. Beispielsweise kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und/oder Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein kombinierter DOC/DPF stromaufwärts der Reduktionsmittelverteilungsanordnung angeordnet sein. Eine Vor-SCR-Einheit mit einer Reduktionsmitteldosiervorrichtung und einem SCR-Katalysator kann stromaufwärts des DOC angeordnet sein, um einen Teil des Abgas-NOx zu entfernen, bevor das Abgas die Haupt-SCR-Anordnung erreicht, wobei die Haupt-SCR-Anordnung die hier beschriebene Anordnung ist. Weitere Sensoren, wie z. B. Temperatur-, Durchfluss- und/oder Drucksensoren können nach Bedarf im Nachbehandlungssystem angeordnet sein. Beispielsweise kann der gemessene oder berechnete Abgasdurchsatz zusammen mit einer Ausgabe eines oder mehrerer NOx-Sensoren verwendet werden, um den NOx Strom und damit den erforderlichen Reduktionsmittelstrom zu berechnen.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen und die Zeichnungen detaillierter beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier diskutierten und/oder in den Zeichnungen gezeigten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen der beigefügten Ansprüche variiert werden. Darüber hinaus sind die Zeichnungen nicht als maßstabsgetreu gezeichnet anzusehen, da einige Merkmale übertrieben sein können, um bestimmte Merkmale deutlicher zu veranschaulichen.
  • In 1 ist ein Fahrzeug 1, hier in Form eines Lastkraftwagens, in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Das Fahrzeug kann jedoch jedes andere motorgetriebene Fahrzeug, z.B. ein Bus, ein Wasserfahrzeug oder ein Personenkraftwagen sein. Das Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor 2, der die Antriebsräder 3 des Fahrzeugs über ein Getriebe (nicht dargestellt) und eine Antriebswelle (nicht dargestellt) antreibt. Das Fahrzeug ist mit einem Abgasnachbehandlungssystem 4 zur Behandlung der von dem Motor 2 ausgestoßenen Abgase ausgestattet.
  • 2 veranschaulicht schematisch ein Abgasnachbehandlungssystem 4, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Pfeil 11 zeigt die Richtung des Abgasstroms an. Die Begriffe „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ werden in Bezug auf die Richtung des durch den Pfeil 11 angezeigten Abgasstroms verwendet. Das System umfasst einen Vorsteuerungs-NOx-Sensor 13. Der Vorsteuerungs-NOx-Sensor 13 ist mit einer Steuereinheit 15 verbunden. Stromabwärts des Vorsteuerungs-NOx-Sensors 13 sind ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) 17 und ein Dieselpartikelfilter (DPF) 19 in Reihe angeordnet. Stromabwärts des DOC 17 und des DPF 19 ist eine Dosiervorrichtung 23 angeordnet, um Harnstoff in das Nachbehandlungssystem 4 zuzuführen. Die Dosiervorrichtung 23 ist mit der Steuereinheit 15 verbunden. Stromabwärts der Dosiereinrichtung 23 ist eine katalytische Anordnung 26 angeordnet, und stromabwärts der katalytischen Anordnung 26 ist ein Auspuff-NOx-Sensor 33 angeordnet. Die katalytische Anordnung 26 umfasst eine Anzahl parallel angeordneter Katalysatoranordnungen 27a, 27b. Jede Katalysatoranordnung 27a, 27b umfasst einen SCR-Katalysator 28a, 28b und einen Ammoniak-Schlupfkatalysator 29a, 29b, die in Reihe angeordnet sind.
  • Im Betrieb wird dem aus dem Stand der Technik bekannten Abgasnachbehandlungssystem Harnstofflösung mit dem Ziel zudosiert, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels an der katalytischen Anordnung 26 zu erreichen. Die Dosierung wird von der Steuereinheit 15 auf der Grundlage des Signals von den NOx-Sensoren 13, 33 zusammen mit anderen Eingaben, wie z.B. dem Abgasstrom (gemessen oder berechnet), gesteuert. Der Harnstoff zersetzt sich zu Ammoniak und wird zu den Katalysatoranordnungen 27a, 27b geleitet, die die katalytische Anordnung 26 bilden. Die SCR-Katalysatoren 28a, 28b der katalytischen Anordnungen 27a, 27b katalysieren die Reaktion des Ammoniaks mit dem in dem Abgasstrom vorhandenen NOx. An den Auslässen der SCR-Katalysatoren 28a, 28b erhält man Abgasströme, die Ammoniakschlupf und etwas nicht umgewandeltes NOx enthalten. Diese Abgasströme werden zu den Ammoniak-Schlupfkatalysatoren 29a bzw. 29b weitergeleitet, wo weiteres NOx durch SCR entfernt werden kann und das restliche Ammoniak zu Stickstoff oxidiert wird. Die aus den ASC 29a, 29b austretenden Abgasströme enthalten Rest-NOx und im Wesentlichen kein Ammoniak. Der Auspuff-NOx-Sensor 33 erfasst die Rest-NOx-Levels und wird bei der Feedbacksteuerung der Harnstoffdosierung aus der Dosiervorrichtung 23 verwendet. Solche aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen funktionieren zufriedenstellend, solange das Level an Rest-NOx über dem Grenzwert liegen darf, der durch den Feedback-NOx-Sensor 31 zuverlässig messbar ist. Wenn jedoch die zulässige NOx-Emission unter dem durch den Auspuff-NOx-Sensor 33 zuverlässig messbaren Grenzwert liegt, kann der Sensor 33 nicht zur Steuerung der Harnstoffdosierung aus der Dosiervorrichtung 23 verwendet werden.
  • 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Abgasnachbehandlungssystems 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Abgasnachbehandlungssystem ähnelt bis zu einem gewissen Grad dem in 2 dargestellten aus dem Stand der Technik bekannten System, jedoch mit einigen wichtigen Unterschieden. Die katalytische Anordnung 26 umfasst nicht länger identische parallele Katalysatoranordnungen. Stattdessen umfasst eine erste Katalysatoranordnung 27a einen ersten SCR-Katalysator 28a, einen Ammoniak-Schlupfkatalysator 29a und einen Feedback-NOx-Sensor 31. Eine zweite katalytische Anordnung 27b umfasst einen zweiten SCR-Katalysator 28b, aber keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator oder NOx-Sensor. Der zweite SCR-Katalysator 28b hat eine größere Abmessung als der erste SCR-Katalysator 28a und eine größere NOx-Umwandlungseffizienz. Es sind nur zwei Katalysatoranordnungen 27a, 27b dargestellt, die Katalysatoranordnung kann jedoch weitere zuvor beschriebene Katalysatoranordnungen umfassen. Stromabwärts der Katalysatoranordnung ist an einem Punkt, an dem die Abgasströme wieder zusammengeführt wurden, eine Hilfskatalysatoranordnung 30 angeordnet. Die Hilfskatalysatoranordnung ist in dieser Ausführungsform als ASC mit SCR-Fähigkeit dargestellt. Das System umfasst in der Regel ferner einen stromabwärts der Hilfskatalysatoranordnung angeordneten Auspuff-NOX-Sensor, obwohl ein solcher Sensor in dieser speziellen Ausführungsform nicht gezeigt ist.
  • Im Betrieb wird die Harnstofflösung von der der Dosiereinrichtung 23 in das Abgasnachbehandlungssystem dosiert. Die Dosierung wird von der Steuereinheit 15 auf der Grundlage des Signals von den NOx-Sensoren 13, 31 zusammen mit anderen Eingaben, wie z.B. dem Abgasstrom (gemessen oder berechnet), gesteuert. Der Harnstoff zersetzt sich zu Ammoniak und wird zu den Katalysatoranordnungen 27a, 27b geleitet, die die katalytische Anordnung 26 bilden. Die SCR-Katalysatoren 28a, 28b der katalytischen Anordnungen 27a, 27b katalysieren die Reaktion des Ammoniaks mit dem in dem Abgasstrom vorhandenen NOx. Der aus dem ersten SCR-Katalysator 28a austretende Abgasstrom enthält Ammoniakschlupf und etwas nicht umgewandeltes NOx. Dieser Abgasstrom wird zu dem Ammoniakschlupfkatalysator 29a weitergeleitet, wo ein weiterer Teil des NOx durch SCR entfernt werden kann und der restliche Ammoniak zu Stickstoff oxidiert wird. Der aus dem ASC 29a austretende Abgasstrom enthält Rest-NOx in nachweisbaren Mengen, typischerweise etwa 0,1-0,2 g/kWh, und im Wesentlichen keinen Ammoniak. Der Feedback-NOx-Sensor 31 erfasst die Rest-NOx-Werte und wird in einer geschlossenen Steuerungsschleife der Harnstoffdosierung aus der Dosiervorrichtung 23 verwendet, um einen vorgegebenen NOx-Wert, typischerweise etwa 0,1-0,2 g/kWh, zu erreichen. Die zweite Katalysatoranordnung27b unterscheidet sich jedoch von der ersten Katalysatoranordnung27a, und hierin liegt eine wichtige Unterscheidung im Hinblick auf den Stand der Technik. Aufgrund der größeren Umwandlungseffizienz des zweiten SCR-Katalysators 28b wird das aus der zweiten Katalysatoranordnung 27b austretende Abgas sehr niedrige NOx-Levels aufweisen, typischerweise weniger als 0,05 g/kWh, was viel niedriger ist als der entsprechende Abgasstrom aus der ersten Katalysatoranordnung 27a, vorausgesetzt, dass dem System eine angemessene Menge an Reduktionsmittel zudosiert wird. Da die zweite Katalysatoranordnung 27b keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator umfasst, wird der aus dieser Anordnung austretende Abgasstrom außerdem erhebliche Mengen Restammoniak enthalten, wiederum unter der Voraussetzung, dass dem System eine angemessene Menge an Reduktionsmittel zudosiert wird. Unter einer angemessenen Menge versteht man eine ANR von mindestens größer als 1, typischerweise von ca. 1,05 - 1,1, in dem in den zweiten SCR-Katalysator 28b eintretenden Abgasstrom. Daher wird der kombinierte Abgasstrom bei der Wiedervereinigung nach der katalytischen Anordnung 26 etwas Rest-NOx aus der ersten Katalysatoranordnung 27a zusammen mit etwas Rest-Ammoniak aus der zweiten Katalysatoranordnung 27b enthalten. Wenn dieser Abgasstrom durch die Hilfskatalysatoranordnung 30 mit SCR- und Funktionalität strömt, wird das restliche NOx in N2 umgewandelt, und das restliche Ammoniak wird ebenfalls in N2 umgewandelt. Daher enthält der Abgasstrom beim Austritt aus der Hilfskatalysatoranordnung 30 im Wesentlichen keinen Ammoniakschlupf und nur geringe Mengen an NOx (z.B. < 0,05 g/kWh).
  • Die 4a-4c zeigen schematisch eine Reihe von beispielhaften Ausführungsformen von Anordnungen stromaufwärts der katalytischen Anordnung, die dazu beitragen können, eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in dem Nachbehandlungssystem zu erreichen. Es kann wünschenswert sein, einen größeren Teil des Reduktionsmittels zu der zweite Katalysatoranordnung 27b als zu der ersten Katalysatoranordnung 27a zu leiten. Der Grund dafür ist, dass überschüssiges Reduktionsmittel, das durch den ersten SCR-Katalysator 28a strömt, im Wesentlichen in dem ASC 29a „verloren“ geht und nicht für die weitere Umwandlung an der Hilfskatalysatoranordnung 30 genutzt werden kann. Das durch die zweite Katalysatoranordnung 27b strömende Reduktionsmittel steht jedoch sowohl an dem SCR-Katalysator 28b als auch an der Hilfskatalysatoranordnung 30 für die NOx-Umwandlung zur Verfügung.
  • 4a veranschaulicht eine Reduktionsmittelverteilungsanordnung, die zusätzlich zu der Hauptdosiervorrichtung 23 eine Hilfsdosiervorrichtung 24 umfasst. Die Dosiervorrichtungen können das Reduktionsmittel mit unterschiedlichen Raten dosieren, so dass z.B. das Ammoniak:NOx-Verhältnis (ANR) am Einlass des ersten SCR-Katalysators 27a ≤ 1 betragen kann, während das ANR am Einlass des zweiten SCR-Katalysators 27b >1 sein kann, z.B. etwa 1,3. Eine Verdampfungsplatte 26 ist in dem System angeordnet, um eine Homogenisierung des Abgases vor dem Eintritt in die Katalysatoranordnungen 27a und 27b zu verhindern.
  • 4b zeigt eine Reduktionsmittelverteilungsanordnung, bei der eine Krümmung in dem Abgasnachbehandlungssystem verwendet wird, um die Verteilung des von der Dosiervorrichtung 23 dosierten Reduktionsmittels so zu steuern, dass ein größerer Anteil des Reduktionsmittels zur zweiten Katalysatoranordnung 27b gefördert wird. Auch hier trägt eine Verdampfungsplatte 26 dazu bei, eine Homogenisierung zu verhindern.
  • 4c veranschaulicht eine Reduktionsmittelverteilungsanordnung mit einer Dosiervorrichtung 23, die so konfiguriert ist, dass sie eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels gewährleistet. Es ist zu erkennen, dass der Düsenkopf der Dosiervorrichtung (Einsatz 22) eine ungleichmäßige Verteilung und Größe der Öffnungen aufweist, so dass die Öffnungen, die so angeordnet sind, dass sie in Richtung der zweiten Katalysatoreinheit 27b sprühen, eine größere Größe und eine größere Anzahl haben als die Öffnungen, die so angeordnet sind, dass sie in Richtung der ersten Katalysatoreinheit 27a sprühen. Auf diese Weise wird eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels erreicht.
  • Die 5a-5c zeigen schematisch eine Mehrzahl von beispielhaften Ausführungsformen von Anordnungen des Abgasnachbehandlungssystems 4 stromabwärts der katalytischen Anordnung 26.
  • 5a zeigt eine Positionierung eines Feedback-NOx-Sensors ähnlich der in 3 dargestellten. Der Feedback-NOx-Sensor 31 ist in der ersten Katalysatoranordnung 27a am Ausgang des Ammoniak-Schlupfkatalysators 29a angeordnet. In dieser Ausführungsform ist jedoch ein weiterer Sensor, ein Auspuff-NOx-Sensor 33, stromabwärts der Hilfskatalysatoranordnung 30 angeordnet. Dieser Auspuff-NOx-Sensor 33 kann in der On-Board-Diagnose zur Bestimmung der korrekten Funktion des Abgasnachbehandlungssystems 4 verwendet werden. Da das aus der Hilfskatalysatoranordnung 30 austretende Abgas im Wesentlichen homogen ist und keinen Ammoniakschlupf hält, kann der Auspuff-NOx-Sensor 33 an jeder beliebigen Stelle im Auspuffrohr angeordnet werden.
  • 5b veranschaulicht eine Anordnung, die zusätzlich zudem Feedback-NOx-Sensor 31 einen Feedback-Ammoniaksensor 35 umfasst. Der Feedback-Ammoniaksensor 35 ist stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 28b angeordnet, d.h. in einer im Normalbetrieb ammoniakreichen Position. Damit steht ein zusätzlicher Sensor zur Verfügung, mit dem eine Feedbacksteuerung der Dosierung des Reduktionsmittels erfolgen kann, und der bei einem Ausfall des Feedback-NOx-Sensors 31 eine gewisse Redundanz bietet. Eine Abgasmischvorrichtung 37 ist stromabwärts der katalytischen Anordnung angeordnet, um die Vermischung des Abgases vor dem Eintritt in die Hilfskatalysatoranordnung 30 zu verbessern. Die Anordnung umfasst ferner einen Auspuff-NOx-Sensor 33, der stromabwärts der Hilfskatalysatoranordnung 30 für On-Board-Diagnosezwecke angeordnet ist.
  • 5c veranschaulicht eine Anordnung, die der aus 5a ähnlich ist. Anstelle eines einzigen Katalysators, der sowohl SCR- als auch ASC-Fähigkeiten besitzt, besteht die Hilfskatalysatoranordnung 30 jetzt jedoch aus einem diskreten SCR-Katalysator 30a mit einem stromabwärts angeordneten diskreten ASC 30b.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Schritt s601 bezeichnet den Beginn der Methode. Im Schritt s603 wird eine Menge des Reduktionsmittels aus der Reduktionsmitteldosiervorrichtung dosiert. In Schritt s605 wird ein Feedback-NOx-Signal unter Verwendung des NOx-Feedback-Sensors erhalten. In Schritt s607 wird die Dosierung des Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung zumindest auf der Grundlage des erhaltenen Feedback-NOx-Signals gesteuert, um eine ANR größer als 1 stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators zu erhalten. Schritt s609 bezeichnet das Ende des Verfahrens.
  • In Schritt s603 kann das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelverteilungsanordnung so verteilt werden, dass ein Abgas-Reduktionsmittel:NOx-Verhältnis beim Eintritt in die zweite Katalysatoranordnung 27b größer als stöchiometrisch und beim Eintritt in die erste Katalysatoranordnung 27a kleiner als stöchiometrisch ist. Mit stöchiometrischem Verhältnis ist das Verhältnis gemeint, das für die vollständige Umwandlung von NOx in N2 erforderlich ist. Für Ammoniak als Reduktionsmittel beträgt das stöchiometrische Ammoniak:NOx-Verhältnis (ANR) etwa 1, und daher kann ein ANR, das größer als stöchiometrisch ist, etwa 1,05 oder größer sein, z.B. etwa 1,1 oder größer, etwa 1,2 oder größer oder etwa 1,3 oder größer. Ein ANR, dass kleiner als stöchiometrisch ist, kann kleiner oder gleich 1 sein, z.B. kleiner oder gleich 0,9.
  • Falls das System eine Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung 24 umfasst, kann der Schritt s603 des Dosierens von Reduktionsmittel aus der Reduktionsmitteldosiervorrichtung 23 ferner das Dosieren von Reduktionsmittel aus der Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung 24 mit einer Rate umfassen, die proportional zur Dosierung aus der Reduktionsmitteldosiervorrichtung 23 ist.
  • Falls das System weitere Sensoren umfasst, wie z.B. den Vorsteuerung-NOx-Sensor 13, den Auspuff-NOx-Sensor 33 oder den Feedback-Ammoniaksensor 35, kann der Schritt s603 des Dosierens von Reduktionsmittels aus der Reduktionsmitteldosiervorrichtung 23 zusätzlich auch auf der Grundlage des von einem oder mehreren dieser Sensoren erhaltenen Signals gesteuert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO 22241 [0035]

Claims (15)

  1. Abgasnachbehandlungssystem (4), das umfasst: - eine Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23); - eine katalytische Anordnung (26), die stromabwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) angeordnet ist; und - eine Hilfskatalysatoranordnung (30), die stromabwärts der katalytischen Anordnung (26) angeordnet ist, wobei die Hilfskatalysatoranordnung (30) so angeordnet ist, dass sie in der Lage ist, eine selektive katalytische Reduktion -SCRvon NOx durchzuführen; - wobei die katalytische Anordnung (26) eine Mehrzahl von parallel angeordneten Katalysatoranordnungen (27a, 27b) umfasst, wobei die Mehrzahl von Katalysatoranordnungen (27a, 27b) mindestens eine erste Katalysatoranordnung (27a) und eine zweite Katalysatoranordnung (27b) umfasst; - wobei die erste Katalysatoranordnung (27a) einen ersten SCR-Katalysator (28a), einen stromabwärts des ersten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniak-Schlupfkatalysator (29a) und einen stromabwärts des Ammoniak-Schlupfkatalysators (29a) angeordneten Feedback-NOx-Sensor (31) umfasst; - wobei die zweite Katalysatoranordnung (27b) einen zweiten SCR-Katalysator (28b), aber keinen Ammoniak-Schlupfkatalysator umfasst; und - wobei der zweite SCR-Katalysator (28b) eine größere NOx-Umwandlungseffizienz als der erste SCR-Katalysator (28a) aufweist.
  2. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der zweite SCR-Katalysator (28b) ein mindestens 10 % größeres Volumen als der erste SCR-Katalysator (28a), vorzugsweise ein mindestens 20 % größeres Volumen, aufweist.
  3. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Katalysatoranordnung (27b) aus dem zweiten SCR-Katalysator (28b) besteht oder aus dem zweiten SCR-Katalysator (28b) und einem stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniaksensor (35) besteht.
  4. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner eine Verdampfungsplatte (26) umfasst, die stromabwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) angeordnet ist und so angeordnet ist, dass sie im Betrieb eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in dem Abgasnachbehandlungssystem ermöglicht, so dass im Betrieb die Menge des dem zweiten SCR-Katalysator (28b) zugeführten Reduktionsmittels größer ist als die Menge des dem ersten SCR-Katalysator (28a) zugeführten Reduktionsmittels.
  5. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner eine Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung (24) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie im Betrieb eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in dem Abgasnachbehandlungssystem ermöglicht, so dass im Betrieb die Menge des dem zweiten SCR-Katalysator (28b) zugeführten Reduktionsmittels größer ist als die Menge des dem ersten SCR-Katalysator (28a) zugeführten Reduktionsmittels.
  6. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hilfskatalysatoranordnung (30) einen Hilfs-Ammoniak-Schlupfkatalysator mit SCR-Funktionalität (30, 30b) umfasst.
  7. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hilfskatalysatoranordnung (30) einen Hilfs-SCR-Katalysator (30a) und einen stromabwärts des Hilfs-SCR-Katalysators (30a) angeordneten Hilfs-Ammoniak-Schlupfkatalysator (30b) umfasst.
  8. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hilfskatalysatoranordnung (30) so angeordnet ist, dass sie in der Lage ist, Ammoniak zu speichern.
  9. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner einen Vorsteuerungs-NOx-Sensor (13) umfasst, der stromaufwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) angeordnet ist.
  10. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner einen Auspuff-NOx-Sensor (33) umfasst, der stromabwärts der Hilfskatalysatoranordnung (30) angeordnet ist.
  11. Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems (4) nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Dosieren (s603) einer Menge eines Reduktionsmittels von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23); - Erhalten (605) eines Feedback-NOx-Signals unter Verwendung des Feedback-NOx-Sensors (31); und - Steuern (s607) der Menge des von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) dosierten Reduktionsmittels auf der Grundlage zumindest des Feedback-NOx-Signals, so dass ein Ammoniak:NOx-Verhältnis größer als 1 stromaufwärts des zweiten SCR-Katalysators (28b) erhalten wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Reduktionsmittel in dem Abgasnachbehandlungssystem ungleichmäßig verteilt werden, so dass die Menge des dem zweiten SCR-Katalysator (28b) zugeführten Reduktionsmittels größer ist als die Menge des dem ersten SCR-Katalysator (28a) zugeführten Reduktionsmittels.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-12, wobei das Abgasnachbehandlungssystem eine Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung (24) umfasst, und wobei das Verfahren einen Schritt des Dosierens einer Menge des Reduktionsmittels aus der Hilfsreduktionsmitteldosiervorrichtung (24) mit einer Rate umfasst, die proportional zu einer Dosierrate der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, wobei das Abgasnachbehandlungssystem ferner einen Vorsteuerungs-NOx-Sensor (13) aufweist, der stromaufwärts der Reduktionsmitteldosiervorrichtung angeordnet ist und so angeordnet ist, dass er ein Vorsteuerungs-NOx-Signal liefert, und wobei die Menge des von der Reduktionsmitteldosiervorrichtung (23) dosierten Reduktionsmittels auch auf der Grundlage des Vorsteuerungs-NOx-Signals gesteuert wird.
  15. Fahrzeug (1) mit einem Abgasnachbehandlungssystem (4) nach einem der Ansprüche 1-10.
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