EP3542037A1 - Verfahren zum betreiben eines abgasnachbehandlungssystems einer brennkraftmaschine, abgasnachbehandlungssystem für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine mit einem solchen abgasnachbehandlungssystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines abgasnachbehandlungssystems einer brennkraftmaschine, abgasnachbehandlungssystem für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine mit einem solchen abgasnachbehandlungssystem

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EP3542037A1
EP3542037A1 EP17808767.2A EP17808767A EP3542037A1 EP 3542037 A1 EP3542037 A1 EP 3542037A1 EP 17808767 A EP17808767 A EP 17808767A EP 3542037 A1 EP3542037 A1 EP 3542037A1
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EP
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scr catalyst
catalyst material
exhaust gas
exhaust
internal combustion
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Withdrawn
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EP17808767.2A
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Klaus Rusch
Julian Nicolaas BÄR
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    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine and an internal combustion engine with such an exhaust aftertreatment system.
  • the invention is based on the object, a method for operating a
  • Exhaust after-treatment system of an internal combustion engine an exhaust aftertreatment system for a Brenril aftmaschine and an internal combustion engine with such
  • the object is achieved in particular by a method for operating a
  • Exhaust after-treatment system of an internal combustion engine in which during operation of the exhaust aftertreatment system at least one operating parameter is detected, in connection with an oxidation state of an SCR catalyst material of the Exhaust after-treatment system is, wherein depending on the at least one operating parameter at least one reoxidation measure for reoxidation of the SCR catalyst material is initiated.
  • at least one operating parameter is detected, in connection with an oxidation state of an SCR catalyst material of the Exhaust after-treatment system is, wherein depending on the at least one operating parameter at least one reoxidation measure for reoxidation of the SCR catalyst material is initiated.
  • Reoxidation measure can be initiated depending on the at least one operating parameter at least one measure that prevents a progressive or further reduction of the catalyst material.
  • a reduction of the nitrogen oxide conversion rate on the SCR catalyst material can now be counteracted in an advantageous manner if an oxidation state of the SCR catalyst material is monitored by means of the at least one operating parameter, wherein at least one reoxidation measure for reoxidation of the SCR catalyst material is initiated as a function of this operating parameter and / or at least one further reduction of the SCR catalyst material is prevented.
  • the catalyst material can preferably be actively regenerated and its conversion rate can be increased again, or the trend towards a lower conversion rate can at least be stopped. This in turn allows the use of smaller, less expensive and space-saving SCR catalysts and / or a vote with the one
  • Exhaust after-treatment system used internal combustion engine towards higher nitrogen oxide emissions and thus at the same time to a higher efficiency.
  • Limit values applicable to nitrogen oxide emissions can nevertheless be met due to the increased or at least not further decreasing conversion rate of the SCR catalyst material.
  • the increased efficiency of the internal combustion engine again has a fuel-saving effect.
  • the at least one reoxidation measure and / or the at least one measure for preventing further reduction is initiated, in particular, if the at least one operating parameter indicates an oxidation state of the SCR catalyst material which reduces a-preferably, in a predetermined manner-reduced, conversion of nitrogen oxides at the SCR catalyst. Catalyst material has the consequence.
  • the SCR catalyst material can be reoxidized as needed and thus regenerated.
  • such a measure can first be requested only by initiating it and only then carried out if operational and / or motor boundary conditions favor the success of the measure. Under an initiation of a measure can therefore be understood that this is started immediately, or that the measure is requested and started with a delay or a time offset to their request.
  • Oxidation state of a surface of the SCR catalyst material understood. It turns out that common SCR catalyst materials are typically present in an oxidized state, for example vanadium pentoxide, wherein oxygen atoms arranged on the surface of the SCR catalyst material contribute to the catalysis of the reduction of nitrogen oxides. As the SCR catalyst material is reduced, such oxygen atoms are removed, decreasing the catalytic efficiency of the SCR catalyst material.
  • common SCR catalyst materials are typically present in an oxidized state, for example vanadium pentoxide, wherein oxygen atoms arranged on the surface of the SCR catalyst material contribute to the catalysis of the reduction of nitrogen oxides. As the SCR catalyst material is reduced, such oxygen atoms are removed, decreasing the catalytic efficiency of the SCR catalyst material.
  • an exhaust gas temperature - in particular upstream of the SCR catalyst material, preferably immediately upstream of the same, or on the SCR catalyst material - is detected.
  • an operating time preferably measured since a last reoxidation measure or since a start of the internal combustion engine - is detected as the at least one operating parameter. It is also possible that an operating time of the internal combustion engine is detected in a specific operating state or in a specific map range.
  • Reoxidation measure can be done so far in particular temperature and / or time-controlled. It shows that a reduction of the SCR catalyst material, especially at high Exhaust gas temperatures and / or longer operating times, especially at high load points, especially at full load occurs.
  • the exhaust gas temperature operating time integral to be detected as the at least one operating parameter. In that sense it comes for one
  • Operating time and the exhaust temperature together define an operating history, which determines the overall oxidation state.
  • a temporally integrally reacted nitrogen oxide freight that is, a total amount of nitrogen oxide supplied to the SCR catalyst material over an integration time and reacted thereon, or an integrally metered amount of reducing agent, the is called one over one
  • the at least one operating parameter is a
  • the nitrogen oxide concentration and / or the reducing agent concentration is / are particularly preferably detected immediately downstream of the SCR catalyst material.
  • the reducing agent used is preferably ammonia, so that in particular an ammonia concentration is detected, preferably immediately downstream of the SCR catalyst material.
  • Nitrogen concentration and the ammonia concentration are indicators of an oxidation state of the SCR catalyst material, in particular because a high
  • Nitrogen concentration on the one hand - as well as a high reducing agent concentration - can promote a reduction of the catalyst material as a competing reaction to the reduction of nitrogen oxides, with a high nitrogen oxide concentration also speaks for a reduced nitrogen oxide conversion rate of the SCR catalyst material.
  • a total nitrogen oxide concentration of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide is determined with a nitrogen oxide sensor upstream of the SCR catalyst material, wherein a
  • Reducing agent concentration in particular an ammonia concentration downstream of the SCR catalyst material with a reducing agent sensor, in particular a
  • Ammonia sensor is determined. According to one embodiment of the invention, it is provided that the at least one operating parameter is compared with a predetermined threshold value, wherein the at least one reoxidation measure and / or the at least one measure for
  • Operating parameter reaches or exceeds the predetermined threshold.
  • the threshold may be an exhaust temperature threshold, an operating time threshold, an exhaust gas temperature operating time integral threshold, a threshold for integral nitrogen oxide load, a threshold for integral reductant level, a nitric oxide concentration threshold, and / or a reductant concentration threshold.
  • “Exceeding” is used here in a general sense to exceed the predetermined threshold, depending on the definition of the operating parameter on the one hand, and the threshold on the other hand, exceeding or exceeding the predetermined threshold by the operating parameter Reduction of the SCR catalyst material, so that in this case the initiation of a measure to prevent further reduction and / or the implementation of a Reoxidationscooptes is useful.
  • a value of 400 ° C. can be used as threshold value for the exhaust gas temperature.
  • at least one hour to at most 10 hours, preferably 4 hours, can be used as the operating time threshold.
  • the at least one measure for preventing further reduction and / or the at least one reoxidation measure is initiated when the at least one operating parameter reaches or exceeds the predetermined threshold value for a predetermined period of time. This may take into account the aspect that the reduction of the SCR catalyst material progresses particularly unfavorably when the threshold is reached or exceeded for a longer time.
  • Threshold not reached or exceeded It is possible that from one predetermined pause length, the detected time is reset and re-detected in a subsequent renewed exceeding or reaching the predetermined threshold by the at least one operating parameter. This takes into account the fact that in the breaks a regeneration of the SCR catalyst material without active reoxidation measure is possible.
  • the oxidation state and / or a nitrogen oxide conversion value of the SCR catalyst material is / are calculated by means of a catalyst reaction model.
  • the catalyst reaction model is supplied with the at least one operating parameter as an input variable.
  • the at least one measure for preventing further reduction and / or the at least one reoxidation measure is initiated depending on the oxidation state determined by the catalyst reaction model and / or the nitrogen oxide conversion value determined by the catalyst reaction model.
  • a nitrogen oxide conversion value is in particular an absolute nitrogen oxide conversion, in particular an absolute nitrogen oxide conversion rate, or alternatively a reduction of a
  • Catalyst reaction models are basically known, for example from the following references:
  • Oxidation state of the SCR catalyst material include extended. A model resulting in this way can then be deduced from the operating history of the
  • a model-based control strategy for controlling to a specific catalyst age is described.
  • a control strategy can be created for the oxidation state of the SCR catalyst material, this being independent of the catalyst age.
  • Reoxidation measure a reducing agent metering in an exhaust path of the
  • Exhaust aftertreatment system upstream of the SCR catalyst material - preferably temporarily limited - is reduced. This may be done, for example, for a time required to achieve a thermally steady state of the SCR catalyst material throughout the catalyst.
  • the reduction of the reducing agent metering can be carried out, for example, for at least one minute to at most 60 minutes, preferably for 15 minutes.
  • This measure may, for example, be combined with an operating time threshold such that the reduction of the reducing agent dosage is carried out for approximately 15 minutes, if previously a continuous steady-state operation above a certain one
  • Exhaust gas temperature threshold for particular at least one hour to a maximum of 10 hours, preferably for 4 hours, is determined.
  • the at least one measure for preventing further reduction and / or the at least one reoxidation measure is preferably one Oxygen concentration in the exhaust gas raised upstream of the SCR catalyst material. By a higher oxygen content in the exhaust gas, the reoxidation of the SCR catalyst material can be promoted.
  • the exhaust gas temperature upstream of the SCR catalyst material is preferably lowered. A lower temperature in the exhaust gas, the reoxidation of the SCR catalyst material can be promoted.
  • the at least one measure for preventing further reduction and / or as the at least one reoxidation measure is preferably one
  • Nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst material is reduced. This measure has the effect, in particular, that a
  • Reducing agent metering control reduces the dosage of the reducing agent when less nitrogen oxide is present in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst material. Furthermore, a reduction in the nitrogen monoxide concentration in the region of the SCR catalyst material leads to a suppression of the oxidation of nitrogen monoxide
  • Nitrogen dioxide as a competing reaction for the reoxidation of the SCR catalyst material.
  • the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas can also flankierend to the reduction of
  • Reductant metering be performed to meet predetermined nitrogen oxide limits for the nitrogen oxide emission even at reduced reducing agent dosage.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst material is increased and / or the exhaust gas temperature is lowered by changing a setting position of a turbine bypass path adjusting device for a bypass path of an exhaust gas turbocharger upstream of the SCR catalyst material.
  • a turbine bypass path adjusting device may preferably be designed as a so-called wastegate, and comprise a valve device or an exhaust gas flap. If the turbine bypass path adjusting device is closed further or completely, more exhaust gas is conducted via the exhaust gas turbocharger turbine, so that at the same time the power of an exhaust gas turbocharger active with the exhaust gas turbocharger turbine Increased compressor and more combustion air is promoted in a combustion chamber of the internal combustion engine. This results in a higher combustion air-fuel ratio in the
  • Bypass path of an exhaust gas turbocharger compressor which is preferably arranged in the charging path of an exhaust aftertreatment system having the engine is changed.
  • the compressor bypass path adjusting device in particular for a
  • Charge air intake can be opened so that the compressor is blown around.
  • the efficiency of the exhaust gas turbocharger can be increased in certain operating ranges, especially if otherwise a compressor pumps would occur.
  • the beneficial effect on the combustion air-fuel ratio by the increased efficiency exceeds the negative effect of the compressor-Umblasung.
  • the exhaust gas temperature can be lowered at the same time and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas can be reduced.
  • the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst material is reduced by a
  • Exhaust aftertreatment system associated internal combustion engine is increased. As a result, in particular, the combustion chamber temperature can be lowered, and the nitrogen oxide emission can be reduced.
  • the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst material is reduced by a
  • Combustion center in the combustion chamber of the exhaust aftertreatment system associated internal combustion engine is changed. This can be done in particular via a
  • Shifting of an ignition timing can be effected.
  • Combustion focus position is / are in particular shifted so that the nitrogen oxide emissions are reduced, for example by adjusting the ignition timing to late.
  • the object is also solved by an exhaust aftertreatment system for a
  • Internal combustion engine which has an exhaust path, wherein in the
  • the exhaust aftertreatment system further includes a reductant dosing device configured to operate
  • the reducing agent may in particular be ammonia or an ammonia precursor product, in particular a urea-water solution.
  • Exhaust gas aftertreatment system further comprises at least one detection device, which is configured to detect at least one operating parameter that is related to an oxidation state of an SCR catalyst material of the SCR catalytic converter.
  • the exhaust gas aftertreatment system has a control device which is set up to at least one measure for the at least one operating parameter depending on the at least one operating parameter
  • the at least one detection device may in particular be an exhaust-gas temperature sensor, an operating-time detection means, an exhaust-gas temperature operating-time integral-detection means, a nitrogen oxide sensor and / or a reducing-agent sensor, in particular an ammonia sensor.
  • the exhaust-gas aftertreatment system it is possible for the exhaust-gas aftertreatment system to have a nitrogen oxide sensor and / or an exhaust-gas temperature sensor upstream of the SCR catalytic converter.
  • the exhaust gas aftertreatment system downstream of the SCR catalytic converter to have a reducing agent sensor, in particular an ammonia sensor, and / or a nitrogen oxide sensor, and / or a temperature sensor.
  • At least one predetermined threshold value is preferably stored in the control device with which the at least one operating parameter is compared in order to be dependent on the comparison to initiate at least one measure to prevent further reduction and / or the at least one Reoxidationsmotherookie.
  • a catalyst reaction model is deposited in the control device, to which the at least one operating parameter can be supplied as an input variable, wherein the at least one measure for preventing further reduction and / or the at least one reoxidation measure depends on an oxidation state determined by the catalyst reaction model and / or a nitrogen oxide conversion value determined by the catalyst reaction model.
  • the control device is preferably with the reducing agent metering device
  • control device is preferably set up to control a turbine bypass path setting device and / or a compressor bypass path setting device of an internal combustion engine having the exhaust gas aftertreatment system, wherein it is preferably operatively connected to at least one of these devices.
  • the control device is additionally or alternatively preferably set up to a
  • Embodiments has. In connection with the internal combustion engine, in particular, the advantages that already in connection with the method and with the
  • the internal combustion engine preferably has an exhaust gas turbocharger with an exhaust gas turbocharger turbine in an exhaust path of the exhaust aftertreatment system - preferably upstream of the SCR catalyst - and an exhaust gas turbocharger compressor in a charging path of
  • exhaust gas turbocharger turbine is preferably associated with a bypass path and a turbine bypass path adjusting device, wherein the
  • Exhaust gas turbocharger compressors are preferably associated with a bypass path and a compressor bypass path adjusting device, wherein the control device of the
  • Exhaust after-treatment system preferred with the turbine bypass path actuator and / or is operatively connected to the compressor bypass path control device for the control thereof.
  • the internal combustion engine preferably has an exhaust gas recirculation device which is set up for recirculating exhaust gas into a combustion chamber of the internal combustion engine, wherein the
  • Control device of the exhaust aftertreatment system preferably with the
  • Exhaust gas recirculation device is operatively connected to set an exhaust gas recirculation rate.
  • control device is preferably set up to a
  • control device of the exhaust aftertreatment system is a control unit of the internal combustion engine, in particular an engine control unit of the same, or that the
  • control device of the exhaust aftertreatment system in the control unit in particular the engine control unit, the internal combustion engine is integrated. But it is also possible that the exhaust aftertreatment system is assigned a separate control device.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. It is possible that the internal combustion engine is arranged to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is the drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine in a
  • Locomotive or a railcar is used, or by ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary power supply in emergency operation,
  • the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. Also a stationary application of
  • Internal combustion engine for driving auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible.
  • the internal combustion engine is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator.
  • the internal combustion engine is preferably as Diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or other suitable gas formed.
  • the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • the exhaust aftertreatment system is preferably configured to carry out a method according to one of the previously described embodiments.
  • the internal combustion engine is preferably configured to carry out at least one of the previously described
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system
  • Figure 2 is a schematic representation of an embodiment of a method for
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine 1 with an exhaust gas aftertreatment system 3, which has an exhaust gas path 5, wherein in the exhaust gas path 5 an SCR catalytic converter 7 is arranged, which contains an SCR catalytic converter.
  • Reductant metering device 9 which is adapted for metering a reducing agent, in particular ammonia or an ammonia precursor product, in particular a urea-water solution, in the exhaust path 5 upstream of the SCR catalyst 7.
  • the exhaust aftertreatment system 3 also has at least one
  • Detection device 11 here a plurality of detection devices 11, for detecting at least one operating parameter, in particular for detecting a plurality of operating parameters, wherein the at least one operating parameter is associated with an oxidation state of the SCR catalyst material of the SCR catalyst 7.
  • the exhaust gas aftertreatment system 3 has a control device 13, which is set up, depending on the at least one operating parameter, at least one measure for preventing further reduction of the SCR catalyst material and / or initiate at least one reoxidation measure for the reoxidation of the SCR catalyst material.
  • a reduction of a nitrogen oxide conversion rate of the SCR catalyst 7 due to a reduction of the SCR catalyst material can be avoided or reversed, in particular by regenerating the SCR catalyst material regularly or as needed by reoxidation.
  • detection means 1 1 for detecting operating parameters are here in particular an exhaust gas temperature sensor 15 and a nitrogen oxide sensor 17 - both in the exhaust path 5 upstream of the SCR catalyst 7 - provided, as a further detection means 1 1, a reducing agent sensor 19, in particular an ammonia sensor in which exhaust path 5 is located downstream of the SCR catalyst 7.
  • the control device 13 has
  • an operation time detecting means so that an operating time of
  • the control device 13 is in particular operatively connected to the reducing agent metering device 9 as well as to the various detection devices 11.
  • the internal combustion engine 1 also has an exhaust gas turbocharger 21, which has a
  • the exhaust gas turbocharger turbine 23 is arranged in the exhaust path 5 of the internal combustion engine 1, wherein the exhaust gas turbocharger compressor 25 in a charging path 27 of the
  • Internal combustion engine 1 is arranged.
  • the turbocharger turbine 23 is a turbine bypass path 29 having a
  • Turbine bypass path adjusting device 31 assigned via the - depending on a
  • Position of the turbine bypass path adjusting device 31, in particular as a wastegate may be formed - a certain proportion of exhaust gas can be passed around the exhaust gas turbocharger turbine 23 around.
  • the exhaust gas turbocharger compressor 25 is a compressor bypass path 33 with a
  • compressor bypass path control device 35 Associated with compressor bypass path control device 35, wherein along the charging path 27 flowing charge air depending on a parking position of the compressor bypass path adjusting device 35 on the exhaust gas turbocharger compressor 25 over, and in particular from a high pressure side of the exhaust gas turbocharger compressor 25 can be returned to a low pressure side thereof, which also as Charge air extraction or blowing of the
  • Exhaust gas turbocharger compressor 25 is designated.
  • a proportion of the charge air removed or blown is adjustable by changing the setting position of the turbine bypass path adjusting device 35.
  • the internal combustion engine 1 also has an exhaust gas recirculation device 37, here in the form of an exhaust gas recirculation path 39, wherein in the exhaust gas recirculation path 39 an exhaust gas recirculation path
  • Adjusting device 41 in particular in the form of an exhaust gas recirculation flap, is arranged, by means of which an exhaust gas recirculation rate, that is a proportion of recirculated into the charging path 27 from the exhaust path 5 exhaust gas, is adjustable.
  • an exhaust gas recirculation rate that is a proportion of recirculated into the charging path 27 from the exhaust path 5 exhaust gas.
  • the control device 13 is connected to the turbine bypass path adjusting device 31, the
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a method for
  • a first step S1 during operation of the exhaust aftertreatment system 3 at least one operating parameter is detected which is associated with an oxidation state of an SCR catalyst material of the SCR catalyst 7 stands.
  • the at least one detected operating parameter is evaluated, in particular with regard to the oxidation state of the SCR catalyst material.
  • a third step S3 depending on the at least one operating parameter, in particular depending on the oxidation state of the SCR catalyst material, which was determined based on the at least one operating parameter in the second step S2, at least one measure for preventing further reduction of the SCR catalyst material and / or at least one Reoxidations£worm initiated for reoxidation of the SCR catalyst material.
  • the at least one operating parameter preferably an exhaust gas temperature, an operating time, an exhaust gas temperature operating time integral, a temporally integrally reacted nitrogen oxide freight, a temporally integrally metered amount of reducing agent, a
  • the at least one operating parameter is compared with a predetermined and preferably stored in the control device 13 threshold, the measure for
  • Prevent further reduction and / or the Reoxidationselftes is initiated when the at least one operating parameter reaches or exceeds the predetermined threshold, or if the at least one operating parameter of the predetermined
  • Threshold reaches or exceeds for a predetermined period of time.
  • a catalyst reaction model is preferably stored, wherein the oxidation state of the SCR catalyst material and / or a nitrogen oxide conversion value of the SCR catalyst material is determined by means of the catalyst reaction model, wherein the catalyst reaction model, the at least one operating parameter supplied as input wherein the at least one measure for preventing further reduction and / or the at least one reoxidation measure is initiated depending on the oxidation state determined by the catalyst reaction model and / or the nitrogen oxide conversion value.
  • At least one measure to prevent further reduction and / or the at least one Reoxidationsssenwort is preferably a reducing agent dosage in reduces the exhaust gas path 5 of the exhaust aftertreatment system 3 upstream of the SCR catalyst 7, raises an oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst 7, lowers the exhaust gas temperature upstream of the SCR catalyst 7, and / or decreases a nitrogen oxide concentration in the exhaust gas upstream of the SCR catalyst 7 ,
  • the oxygen concentration is preferably increased and / or the exhaust gas temperature is lowered by changing the setting position of the turbine bypass path adjusting device 31, and / or by changing the setting position of the compressor bypass path adjusting device 35.
  • the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is preferably reduced by increasing the exhaust gas recirculation rate, in particular by means of the exhaust gas recirculation setting device 41, and / or by changing a combustion center position in at least one combustion chamber of the internal combustion engine 1.
  • the control device 13 is preferably operatively connected to an ignition device or an injector for the direct injection of a fuel into the combustion chamber in order to set an ignition timing can.
  • Internal combustion engine 1 stronger in terms of efficiency and thus can be optimized fuel-efficient, with associated, higher nitrogen oxide emissions are compensated by the higher or at least not reduced conversion rate of the SCR catalyst 7.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems (3) einer Brennkraftmaschine (1) vorgeschlagen, wobei im Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems (3) wenigstens ein Betriebsparameter erfasst wird, der in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand eines SCR-Katalysatormaterials des Abgasnachbehandlungssystems (3) steht, wobei abhängig von dem wenigstens einen Betriebsparameter wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials eingeleitet wird.

Description

BESCHREIBUNG Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems einer
Brennkraftmaschine, Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine, ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem.
Insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die im Non-Road- oder Off-Roadbereich und/oder zumindest im Wesentlichen bei stationären Betriebspunkten eingesetzt werden, zeigt sich, dass eine Stickoxid-Umsatzrate an einem SCR-Katalysatormaterial eines für eine solche
Brennkraftmaschine verwendeten Abgasnachbehandlungssystems mit der Zeit abnimmt, insbesondere nach längerem Volllastbetrieb. Um dies auszugleichen, werden solche
Brennkraftmaschinen entweder auf geringere Stickoxid-Emissionen abgestimmt, was aber zu einer verringerten Kraftstoffeffizienz führt, oder sie werden mit größeren, schwereren und insbesondere voluminöseren SCR-Katalysatoren ausgestattet, was teuer, mit Bezug auf einen Abgasgegendruck für die Brennkraftmaschine ungünstig und bauraumintensiv ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines
Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine, ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brenril aftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen
Abgasnachbehandlungssystem zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines
Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, bei welchem im Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems wenigstens ein Betriebsparameter erfasst wird, der in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand eines SCR-Katalysatormaterials des Abgasnachbehandlungssystems steht, wobei abhängig von dem wenigstens einen Betriebsparameter wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR- Katalysatormaterials eingeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich zur Einleitung einer
Reoxidationsmaßnahme kann in Abhängigkeit des mindestens einen Betriebsparameters wenigstens eine Maßnahme eingeleitet werden, die eine fortschreitende oder weitere Reduktion des Katalysatormaterials unterbindet. Im Rahmen der Erfindung ist insoweit erkannt worden, dass die nachlassende Stickoxid-Umsatzrate insbesondere auf eine gerade bei hoher
Abgastemperatur und hoher Reduktionsmitteldosierrate erfolgende Reduktion des SCR- Katalysatormaterials als Konkurrenzreaktion zur Reduktion von Stickoxiden zurückzuführen ist, wobei das SCR-Katalysatormaterial im reduzierten Zustand nur noch in verringertem Maß oder gar nicht mehr in der Lage ist, die Reduktion von Stickoxiden zu katalysieren. Eine Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials erfolgt unter den vorgenannten Betriebsbedingungen nur sehr langsam, sodass das SCR-Katalysatormaterial unter diesen Umständen kaum oder gar nicht regeneriert wird. Dieser Effekt tritt insbesondere auf bei Non-Road- oder Off-Road- Anwendungen von Brennkraftmaschinen, insbesondere wenn diese in stationären
Betriebspunkten und ganz besonders im Volllastbetrieb betrieben werden. Im On-Road-Bereich tritt der Effekt dagegen typischerweise in stark verringertem Maß oder gar nicht auf, da insbesondere die Abgastemperatur stärker schwankt und nicht für längere Zeit bei hohen Werten verharrt. Zugleich schwankt auch eine Reduktionsmitteldosierrate bei On-Road- Anwendungen typischerweise stärker als bei Off-Road- Anwendungen. Einer Verringerung der Stickoxid- Umsatzrate an dem SCR-Katalysatormaterial kann nun in vorteilhafter Weise entgegengewirkt werden, wenn ein Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials mithilfe des wenigstens einen Betriebsparameters überwacht wird, wobei in Abhängigkeit von diesem Betriebsparameter wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials eingeleitet und/oder zumindest eine weitere Reduktion des SCR-Katalysatormaterials verhindert wird. Somit kann das Katalysatormaterial bevorzugt aktiv regeneriert und dessen Umsatzrate wieder gesteigert werden, oder der Trend zu einer geringeren Umsatzrate hin kann zumindest aufgehalten werden. Dies wiederum erlaubt den Einsatz kleinerer, kostengünstiger und bauraumsparender SCR-Katalysatoren und/oder eine Abstimmung einer mit dem
Abgasnachbehandlungssystem verwendeten Brennkraftmaschine hin zu höheren Stickoxid- Emissionen und damit zugleich zu einem höheren Wirkungsgrad. Für die Stickoxid-Emissionen geltende Grenzwerte können dabei aufgrund der gesteigerten oder zumindest nicht weiter abnehmenden Umsatzrate des SCR-Katalysatormaterials gleichwohl eingehalten werden. Der gesteigerte Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine wirkt sich wiederum kraftstoffsparend aus. Die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme und/oder die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion wird insbesondere eingeleitet, wenn der wenigstens eine Betriebsparameter auf einen Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials schließen lässt, der einen - vorzugsweise in vorbestimmter Weise - verminderten Umsatz von Stickoxiden an dem SCR-Katalysatormaterial zur Folge hat. Somit kann das SCR-Katalysatormaterial bedarfsgerecht reoxidiert und damit regeneriert werden.
Alternativ und/oder in Kombination zu einem unmittelbaren Starten einer Maßnahme nach deren Einleiten kann eine solche Maßnahme auch zunächst durch das Einleiten nur angefordert und erst dann durchgeführt werden, wenn betriebliche und/oder motorische Randbedingungen den Erfolg der Maßnahme begünstigen. Unter einem Einleiten einer Maßnahme kann also verstanden werden, dass diese sofort gestartet wird, oder aber dass die Maßnahme angefordert und mit einer Verzögerung oder einem zeitlichen Versatz zu ihrer Anforderung gestartet wird.
Unter einem Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials wird insbesondere der
Oxidationszustand einer Oberfläche des SCR-Katalysatormaterials verstanden. Dabei zeigt sich, dass gängige SCR-Katalysatormaterialien typischerweise in einem oxidierten Zustand vorliegen, beispielsweise Vanadiumpentoxid, wobei an der Oberfläche des SCR-Katalysatormaterials angeordnete Sauerstoffatome zur Katalyse der Reduktion von Stickoxiden beitragen. Wird das SCR-Katalysatormaterial reduziert, werden solche Sauerstoffatome entfernt, sodass die katalytische Effizienz des SCR-Katalysatormaterials sinkt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als der wenigstens eine
Betriebsparameter eine Abgastemperatur - insbesondere stromaufwärts des SCR- Katalysatormaterials, vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts desselben, oder an dem SCR- Katalysatormaterial - erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt eine Betriebszeit, vorzugsweise gemessen seit einer letzten Reoxidationsmaßnahme oder seit einem Start der Brennkraftmaschine - als der wenigstens eine Betriebsparameter erfasst. Es ist auch möglich, dass eine Betriebszeit der Brennkraftmaschine in einem bestimmten Betriebszustand oder in einem bestimmten Kennfeldbereich erfasst wird. Eine Einleitung der wenigstens einen
Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder der wenigstens einen
Reoxidationsmaßnahme kann insoweit insbesondere temperatur- und/oder zeitgesteuert erfolgen. Dabei zeigt sich, dass eine Reduktion des SCR-Katalysatormaterials insbesondere bei hohen Abgastemperaturen und/oder längeren Betriebszeiten insbesondere in hohen Lastpunkten, besonders bei Volllast, auftritt.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass als der wenigstens eine Betriebsparameter ein Abgastemperatur-Betriebszeit-Integral erfasst wird. Insoweit kommt es für einen
Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials insbesondere darauf an, für welche Zeit das Abgasnachbehandlungssystem bei welcher Abgastemperatur betrieben wird, wobei die
Betriebszeit und die Abgastemperatur gemeinsam eine Betriebshistorie festlegen, welche insgesamt den Oxidationszustand bestimmt.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass als der wenigstens eine Betriebsparameter eine zeitlich integral umzusetzende Stickoxid-Fracht, das heißt eine dem SCR-Katalysatormaterial über eine Integrationszeit zugeführte und an diesem umgesetzte Gesamtmenge an Stickoxid, oder eine zeitlich integral dosierte Reduktionsmittel-Menge, das heißt eine über eine
Integrationszeit insgesamt eindosierte Menge an Reduktionsmittel, erfasst wird.
Alternativ oder zusätzlich wird als der wenigstens eine Betriebsparameter eine
Stickoxidkonzentration und/oder eine Reduktionsmittelkonzentration stromabwärts des SCR- Katalysatormaterials in dem Abgasnachbehandlungssystem erfasst. Die Stickoxidkonzentration und/oder die Reduktionsmittelkonzentration wird/werden besonders bevorzugt unmittelbar stromabwärts des SCR-Katalysatormaterials erfasst. Als Reduktionsmittel wird bevorzugt Ammoniak verwendet, sodass insbesondere eine Ammoniakkonzentration - vorzugsweise unmittelbar - stromabwärts des SCR-Katalysatormaterials erfasst wird. Sowohl die
Stickoxidkonzentration als auch die Ammoniakkonzentration sind Indikatoren für einen Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials, insbesondere da eine hohe
Stickoxidkonzentration zum einen - ebenso wie eine hohe Reduktionsmittelkonzentration - eine Reduktion des Katalysatormaterials als Konkurrenzreaktion zu der Reduktion von Stickoxiden fördern kann, wobei eine hohe Stickoxidkonzentration auch für eine verringerte Stickoxid- Umsatzrate an dem SCR-Katalysatormaterial spricht. Vorzugsweise wird eine Gesamt- Stickoxidkonzentration von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid mit einem Stickoxidsensor stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials bestimmt, wobei eine
Reduktionsmittelkonzentration, insbesondere eine Ammoniak-Konzentration stromabwärts des SCR-Katalysatormaterials mit einem Reduktionsmittel-Sensor, insbesondere einem
Ammoniaksensor, bestimmt wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Betriebsparameter mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird, wobei die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme und/oder die wenigstens eine Maßnahme zur
Verhinderung einer weiteren Reduktion eingeleitet wird, wenn der wenigstens eine
Betriebsparameter den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Der
Schwellenwert kann insbesondere eine Abgastemperatur-Schwelle, eine Betriebszeitschwelle, eine Abgastemperarur-Betriebszeit-Integral-Schwelle, eine Schwelle für die integrale Stickoxid- Fracht, eine Schwelle für die integrale Reduktionsmittelmenge, eine Stickoxidkonzentrations- Schwelle und/oder eine Reduktionsmittelkonzentrations-Schwelle sein. Der Begriff
„überschreiten" wird hier in einem allgemeinen Sinn dafür verwendet, dass der vorbestimmte Schwellenwert - je nach Definition des Betriebsparameters einerseits und des Schwellenwerts andererseits - nach oben oder nach unten überschritten wird. Jedenfalls zielt die Überschreitung des vorbestimmten Schwellenwerts durch den Betriebsparameter in Richtung einer gesteigerten Reduktion des SCR-Katalysatormaterials, sodass in diesem Fall die Einleitung einer Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die Durchführung einer Reoxidationsmaßnahme sinnvoll ist.
Als Schwellenwert für die Abgastemperatur kann insbesondere ein Wert von 400 °C verwendet werden. Eine Reduktion des SCR-Katalysatormaterials droht insbesondere dann, wenn die Abgastemperatur für längere Zeit größer ist als 400 °C. Als Betriebszeitschwelle können insbesondere mindestens eine Stunde bis höchstens 10 Stunden, vorzugsweise 4 Stunden, verwendet werden. Alternativ ist es möglich, dass die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme eingeleitet wird, wenn der wenigstens eine Betriebsparameter den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht oder überschreitet. Dies kann den Aspekt berücksichtigen, dass die Reduktion des SCR-Katalysatormaterials dann in besonders ungünstiger Weise fortschreitet, wenn der Schwellenwert für eine längere Zeit erreicht oder überschritten wird. Bei der Bestimmung, ob die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme eingeleitet wird, werden bevorzugt Pausen in Form von
Betriebszuständen berücksichtigt, in denen der Betriebsparameter den vorbestimmten
Schwellenwert nicht erreicht oder überschreitet. Dabei ist es möglich, dass ab einer vorbestimmten Pausenlänge die erfasste Zeit zurückgesetzt und bei einem nachfolgenden erneuten Überschreiten oder Erreichen des vorbestimmten Schwellenwerts durch den wenigstens einen Betriebsparameter neu erfasst wird. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass in den Pausen eine Regeneration des SCR-Katalysatormaterials ohne aktive Reoxidationsmaßnahme möglich ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Oxidationszustand und/oder ein Stickoxid-Umsatzwert des SCR-Katalysatormaterials mittels eines Katalysator- Reaktionsmodells berechnet wird/werden. Dem Katalysator-Reaktionsmodell wird der wenigstens eine Betriebsparameter als Eingangsgröße zugeführt. Die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme wird abhängig von dem durch das Katalysator-Reaktionsmodell bestimmten Oxidationszustand und/oder dem durch das Katalysator-Reaktionsmodell bestimmten Stickoxid-Umsatzwert eingeleitet.
Unter einem Stickoxid-Umsatzwert wird dabei insbesondere ein absoluter Stickoxid-Umsatz, insbesondere eine absolute Stickoxid-Umsatzrate, oder alternativ eine Minderung eines
Stickoxid-Umsatzes oder einer Stickoxid-Umsatzrate aufgrund einer Reduktion des SCR- Katalysatormaterials verstanden.
Katalysator-Reaktionsmodelle sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus den folgenden Literaturstellen:
[1] Massimo Colombo, Isabella Nova, Enrico Tronconi, Volker Schmeißer, Brigitte Bandl- Konrad, Lisa Zimmermann (2012), NO/N02/N20-NH3 SCR reactions over a commercial Fe- zeolite catalyst for diesel exhaust aftertreatment: Intrinsic kinetics and monolith Converter modelling, Applied Catalysis B: Environmental, Volumes 11 1-1 12, Pages 106-1 18,
http://dx.doi.Org/10.1016/j.apcatb.201 1.09.023;
[2] Nova, I., Ciardelli, C, Tronconi, E., Chatterjee, D. and Bandl-Konrad, B. (2006), NH3-SCR of NO over a V-based catalyst: Low-T redox kinetics with NH3 Inhibition. AIChE Journal, Volume 52, Pages 3222-3233, doi:10.1002/aic.10939. Dabei kann es sich insbesondere um sogenannte globalkinetische SCR-Modelle handeln. Diese können in vorteilhafter Weise um weitere globalkinetische Reaktionen, welche den
Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials beinhalten, erweitert werden. Ein auf diese Weise resultierendes Modell kann dann aus der Betriebshistorie des
Abgasnachbehandlungssystems den zu erwartenden Oxidationszustand der
Katalysatoroberfläche und/oder deren negative Auswirkung auf den Stickoxid-Umsatz berechnen und für die Frage herangezogen werden, ob die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme eingeleitet werden soll. In dem US-amerikanischen Patent US 8,474,248 B2 wird beispielsweise eine modellbasierte Regelungsstrategie zur Regelung auf ein bestimmtes Katalysatoralter beschrieben. In analoger Weise kann im Rahmen der Erfindung eine Regelungsstrategie auf den Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials geschaffen werden, wobei diese unabhängig vom Katalysatoralter ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als die wenigstens eine
Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder als die wenigstens eine
Reoxidationsmaßnahme eine Reduktionsmitteldosierung in einen Abgaspfad des
Abgasnachbehandlungssystems stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials - vorzugsweise zeitlich begrenzt - verringert wird. Dies kann beispielsweise für eine Zeit erfolgen, die benötigt wird, um einen thermisch stationären Zustand des SCR-Katalysatormaterials über den gesamten Katalysator zu erreichen. Die Verringerung der Reduktionsmitteldosierung kann beispielsweise für mindestens eine Minute bis höchstens 60 Minuten, vorzugsweise für 15 Minuten, durchgeführt werden. Durch die Verringerung der Reduktionsmitteldosierung wird die
Reduktionsmitteloxidation als Konkurrenzreaktion zur Reoxidation des SCR- Katalysatormaterials unterdrückt.
Diese Maßnahme kann beispielsweise mit einer Betriebszeitschwelle derart kombiniert werden, dass die Verringerung der Reduktionsmitteldosierung für ungefähr 15 Minuten durchgeführt wird, wenn zuvor ein andauernder stationärer Betrieb oberhalb einer bestimmten
Abgastemperatur-Schwelle für insbesondere mindestens eine Stunde bis höchstens 10 Stunden, vorzugsweise für 4 Stunden, festgestellt wird.
Alternativ oder zusätzlich wird als die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme bevorzugt eine Sauerstoffkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials angehoben. Durch einen höheren Sauerstoffgehalt im Abgas kann die Reoxidation des SCR- Katalysatormaterials gefördert werden. Alternativ oder zusätzlich wird als die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme bevorzugt die Abgastemperatur stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials abgesenkt. Durch eine geringere Temperatur im Abgas kann die Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials gefördert werden. Alternativ oder zusätzlich wird als die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder als die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme vorzugsweise eine
Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert. Diese Maßnahme hat insbesondere für sich genommen den Effekt, dass eine
Reduktionsmitteldosierungsregelung die Dosierung des Reduktionsmittels reduziert, wenn weniger Stickoxid im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials vorliegt. Weiterhin führt eine Verringerung der Stickstoffmonoxid-Konzentration im Bereich des SCR- Katalysatormaterials zu einer Unterdrückung der Oxidation von Stickstoffmonoxid zu
Stickstoffdioxid als Konkurrenzreaktion zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials. Die Stickoxidkonzentration im Abgas kann aber auch flankierend zu der Verringerung der
Reduktionsmitteldosierung durchgeführt werden, um vorbestimmte Stickoxid-Grenzwerte für die Stickoxid- Emission auch bei reduzierter Reduktionsmitteldosierung einhalten zu können. Zur Verringerung der Stickoxidkonzentration im Abgas kommen insbesondere innermotorische Maßnahmen bei einer Brennkraftmaschine infrage, die zusammen mit dem
Abgasnachbehandlungssystem betrieben wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sauerstoffkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials angehoben und/oder die Abgastemperatur abgesenkt wird, indem eine Stellposition einer Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung für einen Umgehungspfad einer Abgasturbolader-Turbine stromaufwärts des SCR- Katalysatormaterials verändert wird. Eine solche Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung kann bevorzugt als sogenanntes Wastegate ausgebildet sein, und eine Ventileinrichtung oder eine Abgasklappe umfassen. Wird die Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung weiter oder vollständig geschlossen, wird mehr Abgas über die Abgasturbolader-Turbine geleitet, sodass zugleich die Leistung eines mit der Abgasturbolader-Turbine wirkverbundenen Abgasturbolader- Verdichters erhöht und so mehr Verbrennungsluft in einen Brennraum der Brennkraftmaschine gefördert wird. Dadurch wird ein höheres Verbrennungsluft-Brennstoff- Verhältnis im
Brennraum erzielt, woraus letztlich auch ein erhöhter Sauerstoff-Partialdruck im Abgas resultiert. Es ist aber auch möglich, dass in bestimmten Betriebszuständen des Abgasturboladers die Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung weiter geöffnet wird, insbesondere um ein
Verdichterpumpen zu verhindern und den Wirkungsgrad des Abgasturbolader zu steigern. Auch dies kann zur Erhöhung des Sauerstoff-Partialdrucks im Abgas beitragen und/oder die
Abgastemperatur senken. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Sauerstoffkonzentration im Abgas
stromaufwärts des SCR-Katalysators angehoben und/oder die Abgastemperatur abgesenkt wird, indem eine Stellposition einer Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung für einen
Umgehungspfad eines Abgasturbolader- Verdichters, der vorzugsweise im Ladepfad einer das Abgasnachbehandlungssystem aufweisenden Brennkraftmaschine angeordnet ist, verändert wird. Dabei kann die Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung insbesondere für eine
Ladeluftentnahme geöffnet werden, sodass der Verdichter umblasen wird. Hierdurch kann in bestimmten Betriebsbereichen der Wirkungsgrad des Abgasturboladers erhöht werden, insbesondere wenn ansonsten ein Verdichterpumpen auftreten würde. Die vorteilhafte Wirkung auf das Verbrennungsluft-Brennstoff- Verhältnis durch den erhöhten Wirkungsgrad übersteigt dabei den negativen Effekt der Verdichter-Umblasung.
Wird dem Brennraum der Brennkraftmaschine mehr Verbrennungsluft zugeführt, kann zugleich die Abgastemperatur gesenkt und die Stickoxid-Konzentration im Abgas verringert werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert wird, indem eine
Abgasrückführrate zur Rückführung von Abgas in einen Brennraum der dem
Abgasnachbehandlungssystem zugeordneten Brennkraftmaschine erhöht wird. Hierdurch kann insbesondere die Brennraumtemperatur abgesenkt, und die Stickoxid-Emission können gesenkt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert wird, indem eine
Verbrennungsschwerpunktslage im Brennraum der dem Abgasnachbehandlungssystem zugeordneten Brennkraftmaschine verändert wird. Dies kann insbesondere über eine
Verschiebung eines Zündzeitpunkts bewirkt werden. Der Zündzeitpunkt und/oder die
Verbrennungsschwerpunktslage wird/werden dabei insbesondere so verschoben, dass die Stickoxid-Emissionen verringert werden, beispielsweise durch Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Abgasnachbehandlungssystem für eine
Brennkraftmaschine geschaffen wird, welches einen Abgaspfad aufweist, wobei in dem
Abgaspfad ein SCR-Katalysator angeordnet ist. Das Abgasnachbehandlungssystem weist außerdem eine Reduktionsmitteldosiereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um ein
Reduktionsmittel in den Abgaspfad stromaufwärts des SCR-Katalysators einzudosieren. Bei dem Reduktionsmittel kann es sich insbesondere um Ammoniak oder um ein Ammoniak- Vorläuferprodukt, insbesondere eine Harnstoff- Wasser-Lösung handeln. Das
Abgasnachbehandlungssystem weist außerdem wenigstens eine Erfassungseinrichtung auf, die eingerichtet ist zur Erfassung von wenigstens einem Betriebsparameter, der in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand eines SCR-Katalysatormaterials des SCR-Katalysators steht. Das Abgasnachbehandlungssystem weist eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um abhängig von dem wenigstens einen Betriebsparameter wenigstens eine Maßnahme zur
Verhinderung weiterer Reduktion und/oder wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials einzuleiten. In Zusammenhang mit dem
Abgasnachbehandlungssystem ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in
Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Die wenigstens eine Erfassungseinrichtung kann insbesondere ein Abgastemperatur-Sensor, ein Betriebszeiterfassungsmittel, ein Abgastemperatur-Betriebszeit-Integral-Erfassungsmittel, ein Stickoxidsensor und/oder ein Reduktionsmittel-Sensor, insbesondere ein Ammoniaksensor, sein. Insbesondere ist es möglich, dass das Abgasnachbehandlungssystem stromaufwärts des SCR- Katalysators einen Stickoxidsensor und/oder einen Abgastemperatur-Sensor aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Abgasnachbehandlungssystem stromabwärts des SCR- Katalysators einen Reduktionsmittel-Sensor, insbesondere einen Ammoniaksensor, und/oder einen Stickoxidsensor, und/oder einen Temperatursensor aufweist.
In der Steuereinrichtung ist vorzugsweise wenigstens ein vorbestimmter Schwellenwert hinterlegt, mit dem der wenigstens eine Betriebsparameter verglichen wird, um abhängig von dem Vergleich die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme einzuleiten.
Besonders bevorzugt ist in der Steuereinrichtung ein Katalysator-Reaktionsmodell hinterlegt, dem der wenigstens eine Betriebsparameter als Eingangsgröße zugeführt werden kann, wobei die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme abhängig von einem durch das Katalysator-Reaktionsmodell bestimmten Oxidationszustand und/oder einem durch das Katalysator-Reaktionsmodell bestimmten Stickoxid-Umsatzwert eingeleitet wird.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit der Reduktionsmitteldosiereinrichtung
wirkverbunden, um diese insbesondere zur Einstellung einer Reduktionsmitteldosierrate anzusteuern. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinrichtung bevorzugt eingerichtet, um eine Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung und/oder eine Verdichterumgehungspfad- Stelleinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche das Abgasnachbehandlungssystem aufweist, anzusteuern, wobei sie bevorzugt mit wenigstens einer dieser Einrichtungen wirkverbunden ist. Die Steuereinrichtung ist zusätzlich oder alternativ bevorzugt eingerichtet, um eine
Abgasrückführrate und/oder eine Verbrennungsschwerpunktslage für wenigstens einen
Brennraum der Brennkraftmaschine einzustellen.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche ein Abgasnachbehandlungssystem nach einem der zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren und mit dem
Abgasnachbehandlungssystem erläutert wurden.
Die Brennkraftmaschine weist bevorzugt einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbolader- Turbine in einem Abgaspfad des Abgasnachbehandlungssystems - vorzugsweise stromaufwärts des SCR-Katalysators - und einem Abgasturbolader- Verdichter in einem Ladepfad der
Brennkraftmaschine auf, wobei der Abgasturbolader-Turbine bevorzugt ein Umgehungspfad sowie eine Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung zugeordnet sind, wobei dem
Abgasturbolader- Verdichter bevorzugt ein Umgehungspfad und eine Verdichterumgehungspfad- Stelleinrichtung zugeordnet sind, wobei die Steuereinrichtung des
Abgasnachbehandlungssystems bevorzugt mit der Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung und/oder mit der Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung zu deren Ansteuerung wirkverbunden ist.
Die Brennkraftmaschine weist bevorzugt eine Abgasrückführeinrichtung auf, die eingerichtet ist zur Rückführung von Abgas in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, wobei die
Steuereinrichtung des Abgasnachbehandlungssystems bevorzugt mit der
Abgasrückführeinrichtung zur Einstellung einer Abgasrückführrate wirkverbunden ist.
Außerdem ist die Steuereinrichtung bevorzugt eingerichtet, um eine
Verbrennungsschwerpunktslage in dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine einzustellen, besonders bevorzugt durch Variation eines Zündzeitpunkts.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung des Abgasnachbehandlungssystems ein Steuergerät der Brennkraftmaschine, insbesondere ein Motorsteuergerät derselben, ist, oder dass die
Funktionalität der Steuereinrichtung des Abgasnachbehandlungssystems in das Steuergerät, insbesondere das Motorsteuergerät, der Brennkraftmaschine integriert ist. Es ist aber auch möglich, dass dem Abgasnachbehandlungssystem eine separate Steuereinrichtung zugeordnet ist.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer
Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,
Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Das Abgasnachbehandlungssystem ist bevorzugt eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso ist die Brennkraftmaschine bevorzugt eingerichtet zur Durchführung von wenigstens einer der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen des Verfahrens.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem, und
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum
Betreiben des Abgasnachbehandlungssystems sowie der Brennkraftmaschine gemäß Figur 1. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasnachbehandlungssystem 3, welches einen Abgaspfad 5 aufweist, wobei in dem Abgaspfad 5 ein SCR-Katalysator 7 angeordnet ist, der ein SCR-Katalysatormaterial aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem 3 außerdem eine
Reduktionsmitteldosiereinrichtung 9 aufweist, die eingerichtet ist zum Eindosieren eines Reduktionsmittels, insbesondere von Ammoniak oder einem Ammoniak- Vorläuferprodukt, insbesondere einer Harnstoff- Wasser-Lösung, in den Abgaspfad 5 stromaufwärts des SCR- Katalysators 7. Das Abgasnachbehandlungssystem 3 weist außerdem wenigstens eine
Erfassungseinrichtung 11 , hier eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen 11 , zur Erfassung von wenigstens einem Betriebsparameter, hier insbesondere zur Erfassung einer Mehrzahl von Betriebsparametern auf, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials des SCR-Katalysators 7 steht.
Außerdem weist das Abgasnachbehandlungssystem 3 eine Steuereinrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um abhängig von dem wenigstens einen Betriebsparameter wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials einzuleiten. Somit kann eine - insbesondere fortschreitende - Verringerung einer Stickoxid- Umsatzrate des SCR-Katalysators 7 aufgrund einer Reduktion des SCR-Katalysatormaterials vermieden oder rückgängig gemacht werden, insbesondere indem das SCR- Katalysatormaterial regelmäßig oder bedarfsgerecht durch Reoxidation regeneriert wird. Dies führt letztlich dazu, dass an der Brennkraftmaschine 1 ein kleinerer, kostengünstiger und bauraumsparender SCR- Katalysator 7 verwendet werden kann, und/oder dass die Brennkraftmaschine 1 stärker in Hinblick auf einen Wirkungsgrad zu Ungunsten der Stickoxid-Emissionen optimiert werden kann, was Kraftstoffersparnisse mit sich bringt, wobei Grenzwerte für die Stickoxid-Emissionen gleichwohl eingehalten werden können, da der SCR-Katalysator 7 eine erhöhte Effizienz aufweist.
Als Erfassungseinrichtungen 1 1 zur Erfassung von Betriebsparametern sind hier insbesondere ein Abgastemperatur-Sensor 15 und ein Stickoxidsensor 17 - beide in dem Abgaspfad 5 stromaufwärts des SCR-Katalysators 7 - vorgesehen, wobei als weitere Erfassungseinrichtung 1 1 ein Reduktionsmittel-Sensor 19, insbesondere ein Ammoniaksensor, in dem Abgaspfad 5 stromabwärts des SCR-Katalysators 7 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 13 weist
vorzugsweise ein Betriebszeit-Erfassungsmittel auf, sodass eine Betriebszeit des
Abgasnachbehandlungssystems 3 und/oder ein Abgastemperatur-Betriebszeit-Integral durch die Steuereinrichtung 13 erfassbar ist/sind.
Die Steuereinrichtung 13 ist insbesondere mit der Reduktionsmitteldosiereinrichtung 9 sowie mit den verschiedenen Erfassungseinrichtungen 11 wirkverbunden. Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem einen Abgasturbolader 21 auf, der eine
Abgasturbolader-Turbine 23 sowie einen Abgasturbolader- Verdichter 25 aufweist, wobei der Abgasturbolader- Verdichter 25 mit der Abgasturbolader-Turbine 23 antriebswirkverbunden ist. Die Abgasturbolader-Turbine 23 ist dabei in dem Abgaspfad 5 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet, wobei der Abgasturbolader- Verdichter 25 in einem Ladepfad 27 der
Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist.
Der Abgasturbolader-Turbine 23 ist ein Turbinen-Umgehungspfad 29 mit einer
Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung 31 zugeordnet, über den - abhängig von einer
Stellposition der Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung 31, die insbesondere als Wastegate ausgebildet sein kann - ein bestimmter Anteil an Abgas um die Abgasturbolader-Turbine 23 herum geleitet werden kann.
Dem Abgasturbolader- Verdichter 25 ist ein Verdichter-Umgehungspfad 33 mit einer
Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung 35 zugeordnet, wobei entlang des Ladepfads 27 strömende Ladeluft abhängig von einer Stellposition der Verdichterumgehungspfad- Stelleinrichtung 35 an dem Abgasturbolader- Verdichter 25 vorbei und insbesondere von einer Hochdruckseite des Abgasturbolader- Verdichters 25 zu einer Niederdruckseite desselben zurückgeführt werden kann, was auch als Ladeluftentnahme oder Umblasen des
Abgasturbolader- Verdichters 25 bezeichnet wird. Dabei ist ein Anteil der entnommenen oder umblasenen Ladeluft durch Veränderung der Stellposition der Turbinenumgehungspfad- Stelleinrichtung 35 einstellbar.
Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Abgasrückführeinrichtung 37, hier in Form eines Abgasrückführpfads 39 auf, wobei in dem Abgasrückführpfad 39 eine Abgasrückführ-
Stelleinrichtung 41, insbesondere in Form einer Abgasrückführklappe, angeordnet ist, mittels welcher eine Abgasrückführrate, das heißt ein Anteil an in den Ladepfad 27 aus dem Abgaspfad 5 zurückgeführtem Abgas, einstellbar ist. In Figur 1 ist hier beispielhaft eine Hochdruck- Abgasrückführung dargestellt. Es ist aber ebenso möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 eine Niederdruck-Abgasrückführung aufweist.
Die Steuereinrichtung 13 ist mit der Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung 31, der
Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung 35 und der Abgasrückführeinrichtung 37, hier insbesondere mit der Abgasrückführ-Stelleinrichtung 41, wirkverbunden, um deren
Stellpositionen einzustellen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum
Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Betreiben des Abgasnachbehandlungssystems 3 der Brennkraftmaschine 1 gemäß Figur 1. Dabei wird in einem ersten Schritt Sl im Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems 3 wenigstens ein Betriebsparameter erfasst, der in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand eines SCR- Katalysatormaterials des SCR-Katalysators 7 steht. In einem zweiten Schritt S2 wird der wenigstens eine erfasste Betriebsparameter ausgewertet, insbesondere in Hinblick auf den Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials.
In einem dritten Schritt S3 wird abhängig von dem wenigstens einen Betriebsparameter, insbesondere abhängig von dem Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials, der anhand des wenigstens einen Betriebsparameters in dem zweiten Schritt S2 ermittelt wurde, wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials eingeleitet.
Dabei wird als der wenigstens eine Betriebsparameter bevorzugt eine Abgastemperatur, eine Betriebszeit, ein Abgastemperatur-Betriebszeit-Integral, eine zeitlich integral umgesetzte Stickoxid-Fracht, eine zeitlich integral dosierte Reduktionsmittelmenge, eine
Stickoxidkonzentration, und/oder eine Reduktionsmittelkonzentration stromabwärts des SCR- Katalysators 7 in dem Abgasnachbehandlungssystem 3 erfasst.
Der wenigstens eine Betriebsparameter wird mit einem vorbestimmten und vorzugsweise in der Steuereinrichtung 13 hinterlegten Schwellenwert verglichen, wobei die Maßnahme zur
Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die Reoxidationsmaßnahme eingeleitet wird, wenn der wenigstens eine Betriebsparameter den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, oder wenn der wenigstens eine Betriebsparameter den vorbestimmten
Schwellenwert für eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht oder überschreitet.
In der Steuereinrichtung 13 ist vorzugsweise ein Katalysator-Reaktionsmodell hinterlegt, wobei der Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials und/oder ein Stickoxid-Umsatzwert des SCR-Katalysatormaterials mittels des Katalysator-Reaktionsmodells bestimmt wird, wobei dem Katalysator-Reaktionsmodell der wenigstens eine Betriebsparameter als Eingangsgröße zugeführt wird, wobei die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme abhängig von dem durch das Katalysator- Reaktionsmodell bestimmten Oxidationszustand und/oder dem Stickoxid-Umsatzwert eingeleitet wird.
Als die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung weiterer Reduktion und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme wird vorzugsweise eine Reduktionsmitteldosierung in den Abgaspfad 5 des Abgasnachbehandlungssystems 3 stromaufwärts des SCR-Katalysators 7 verringert, eine Sauerstoffkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators 7 angehoben, die Abgastemperatur stromaufwärts des SCR-Katalysators 7 abgesenkt, und/oder eine Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysators 7 verringert.
Die Sauerstoffkonzentration wird bevorzugt angehoben und/oder die Abgastemperatur wird abgesenkt, indem die Stellposition der Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung 31 verändert wird, und/oder indem die Stellposition der Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung 35 verändert wird.
Die Stickoxidkonzentration im Abgas wird bevorzugt verringert, indem die Abgasrückführrate insbesondere mittels der Abgasriickfuhr-Stelleinrichtung 41 erhöht wird, und/oder indem eine Verbrennungsschwerpunktslage in wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine 1 verändert wird. Hierzu ist die Steuereinrichtung 13 vorzugsweise mit einer Zündeinrichtung oder einem Injektor zur Direkteinspritzung eines Brennstoffs in den Brennraum wirkverbunden, um einen Zündzeitpunkt einstellen zu können.
Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren, dem
Abgasnachbehandlungssystem 3 und der Brennkraftmaschine 1 eine Erhöhung oder
Regenerierung einer Stickoxid-Umsatzrate an einem SCR-Katalysator 7 erreicht, oder zumindest deren weitere Verringerung verhindert werden kann, sodass der SCR-Katalysator 7 kleiner, kostengünstiger und bauraumsparender ausgebildet sein kann, und/oder dass die
Brennkraftmaschine 1 stärker in Hinblick auf einen Wirkungsgrad und damit kraftstoffsparend optimiert werden kann, wobei damit verbundene, höhere Stickoxid-Emissionen durch die höhere oder zumindest nicht verringerte Umsatzrate des SCR-Katalysators 7 kompensiert werden.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems (3) einer
Brennkraftmaschine (1), wobei
- im Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems (3) wenigstens ein Betriebsparameter erfasst wird, der in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand eines SCR- Katalysatormaterials des Abgasnachbehandlungssystems (3) steht, wobei
- abhängig von dem wenigstens einen Betriebsparameter wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials eingeleitet wird/werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials unmittelbar nach dem Einleiten durchgeführt wird/werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials nach dem Einleiten zeitlich verzögert durchgeführt wird/werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine Betriebsparameter
- eine Abgastemperatur;
- eine Betriebszeit;
- ein Abgastemperatur-Betriebszeit-Integral;
- eine zeitlich integral umgesetzte Stickoxid-Fracht;
- eine zeitlich integral dosierte Reduktionsmittelmenge, und/oder
- eine Stickoxidkonzentration und/oder eine Reduktionsmittelkonzentration stromabwärts des SCR-Katalysatormaterials in dem Abgasnachbehandlungssystem (3)
erfasst wird/werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebsparameter mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird, wobei die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme eingeleitet wird/werden, wenn
a) der wenigstens eine Betriebsparameter den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, oder
b) der wenigstens eine Betriebsparameter den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht oder überschreitet.
6. Verfahren hat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationszustand des SCR-Katalysatormaterials und/oder ein Stickoxid-Umsatzwert des SCR-Katalysatormaterials mittels eines Katalysator-Reaktionsmodells bestimmt wird/werden, wobei dem Katalysator-Reaktionsmodell der wenigstens eine Betriebsparameter als
Eingangsgröße zugeführt wird, wobei die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme abhängig von dem durch das Katalysator-Reaktionsmodell bestimmten Oxidationszustand und/oder dem Stickoxid-Umsatzwert eingeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme und/oder als die wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials
- eine Reduktionsmitteldosierung in einen Abgaspfad (5) des
Abgasnachbehandlungssystems (3) stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert,
- eine Sauerstoffkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials angehoben,
- eine Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert, und/oder
- die Abgastemperatur stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials angehoben und/oder die Abgastemperatur stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert wird, indem
- eine Stellposition einer Turbinenumgehungspfad-Stelleinrichtung (31) für einen
Umgehungspfad (29) einer Abgasturbolader-Turbine (23) stromaufwärts des SCR- Katalysatormaterials verändert, und/oder
- eine Stellposition einer Verdichterumgehungspfad-Stelleinrichtung (35) für einen
Umgehungspfad (33) eines Abgasturbolader- Verdichters (25) verändert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickoxidkonzentration im Abgas stromaufwärts des SCR-Katalysatormaterials verringert wird, indem
- eine Abgasrückführrate zur Rückführung von Abgas in einen Brennraum einer dem
Abgasnachbehandlungssystem (3) zugeordneten Brennkraftmaschine (1) erhöht, und/oder
- eine Verbrennungsschwerpunktslage im Brennraum der dem
Abgasnachbehandlungssystem (3) zugeordneten Brennkraftmaschine (1) verändert wird.
10. Abgasnachbehandlungssystem (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit
- einem Abgaspfad (5),
- einem SCR-Katalysator (7) in dem Abgaspfad (5),
- einer Reduktionsmitteldosiereinrichtung (9) zum Eindosieren von Reduktionsmittel in den
Abgaspfad (5) stromaufwärts des SCR-Katalysators (7), und mit
- wenigstens einer Erfassungseinrichtung (1 1) zur Erfassung von wenigstens einem
Betriebsparameter, der in Zusammenhang mit einem Oxidationszustand eines SCR- Katalysatormaterials des SCR-Katalysators (7) steht,
gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (13), die eingerichtet ist, um abhängig von dem wenigstens einen erfassten Betriebsparameter wenigstens eine Maßnahme zur Verhinderung einer fortschreitenden Reduktion des SCR-Katalysatormaterials und/oder wenigstens eine Reoxidationsmaßnahme zur Reoxidation des SCR-Katalysatormaterials einzuleiten.
11. Brennkraftmaschine (1), mit einem Abgasnachbehandlungssystem (3) nach Anspruch 10.
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