WO2017092839A1 - Exhaust gas aftertreatment method and exhaust gas system - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of a vehicle.
- the exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle by means of a
- Particulate filter and by means of a downstream of the particulate filter, designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides
- Treated exhaust treatment device Furthermore, the invention relates to a trained for carrying out the method exhaust system for a vehicle.
- Exhaust after-treatment device and a particulate filter are arranged comparatively close to the engine in the exhaust system, therefore, play an important role in order to meet these increased requirements can.
- SCR selective catalytic reduction
- PEMS portable emission measurement system, mobile emission measurement
- the nitrogen oxides in the corresponding exhaust aftertreatment device are converted into nitrogen and water in a selective catalytic reduction reaction with ammonia.
- the ammonia is often formed from urea, which in the form of an aqueous urea solution in the hot Exhaust gas is introduced. In the hot exhaust gas, the ammonia is formed from the urea.
- a particle filter with integrated SCR coating must be thermally regenerated at regular intervals analogous to a conventional particle filter. During this regeneration, the soot stored on and in the filter wall is completely burned off. However, following regeneration, the filter does not show its full filtration efficiency. To achieve the full filtration performance, it is in fact necessary for a certain amount of soot to form on the filter wall first.
- WO 20/144273 A1 describes a method for
- the soot is not completely burned off. Rather, the regeneration is carried out so that the soot layer on the surface of the filter wall is at least partially retained.
- a disadvantage here is the fact that such a particulate filter always has an increased flow resistance, so that the higher pressure loss of the filter to a reduction of the internal combustion engine for driving the
- Vehicle provides achievable power. Moreover, such is one
- Object of the present invention is therefore to provide an improved method of the type mentioned above and a corresponding exhaust system.
- the exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle is treated by means of a particulate filter. Furthermore, the exhaust gas of the vehicle by means of a
- Treated exhaust treatment device which is connected downstream of the particulate filter and which is designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides.
- an amount of a selective catalytic reduction reducing agent temporarily introduced into the exhaust gas upstream of the particulate filter is temporarily increased.
- the particle emission of the exhaust system is lower than without introduction of the reducing agent into the exhaust gas.
- the introduction of the reducing agent into the exhaust gas upstream of the particulate filter actively contributes to the reduction of the particle mass output. Accordingly, an improved method is provided.
- the particle filter for a while, the amount of introduced into the exhaust gas upstream of the particulate filter reducing agent is increased. Furthermore, each time the particle filter is regenerated, the particle filter can be completely regenerated, ie the soot
- Exhaust system compared to a not fully regenerated particulate filter. This is advantageous in view of the power available from the internal combustion engine of the vehicle for driving the vehicle.
- Reducing agent is in particular based on an introduced during normal operation of the exhaust system amount, for example, based on the average before the
- the invention is based on the finding that directly following a
- Filtration efficiency shows. This is because initially only a depth filtration takes place, during which the particles are deposited there as they flow through the pores in the walls of the filter matrix in the filter matrix. Only with increasing loading of the particulate filter is formed on one of the surfaces of the channels, a filter cake. In the then onset surface filtration is a significant increase in
- Reducing agent in particular by increasing the dosage of urea-water solution, the effect of such a dosage on the emissions of particles are used.
- Particulate filter will be balanced and yet will be a lower overall
- Reducing agent in a new car with brand new or brand new particulate filter is not significant in view of the anyway to reduce the nitrogen oxides in the exhaust gas to be introduced amount of reducing agent.
- the introduction of the increased amount of the reducing agent into the exhaust gas may be stopped when a pressure loss between a first measuring point upstream of the particulate filter and a second measuring point downstream of the particulate filter reaches a predetermined value. So it can be about the counterpressure behavior of the
- the time are detected, at which the depth filtration passes into the surface filtration. Additionally or alternatively, the time profile of the pressure loss can be monitored and the introduction of the increased amount can be terminated if the time course of the pressure loss corresponds to at least one predetermined criterion. Namely, the pressure loss is detected as a function of time and thus the time course of the Determined pressure loss, it is noted at the transition from the depth filtration to surface filtration kinking in a curve indicating the course of the pressure loss. Accordingly, it can be determined by monitoring the pressure loss or the differential pressure between the two measuring points in a particularly simple and reliable manner, when the particulate filter its full
- the increase in the dosage can also be withdrawn time-controlled or fuel mass controlled. Accordingly, the introduction of the increased amount of the reducing agent in the exhaust gas can then be stopped as soon as a mass to after the regeneration of the particulate filter in the
- Combustion engine introduced fuel has reached a predetermined value. Additionally or alternatively, the introduction of the increased amount of
- Reducing agent are terminated in the exhaust gas after a predetermined period of time.
- Such methods can be particularly simple to implement control technology or control technology.
- Reducing agent are terminated in the exhaust gas, as soon as by means of a storage of soot into the particulate filter descriptive model, a predetermined state of
- Particle filter was determined. It is therefore possible to model the condition of the particle filter by means of a soot emission model or filtration model. Such a method is particularly easy to carry out. Several of the abovementioned termination criteria can also be taken into account in order to determine particularly reliably the achievement of the full filtration efficiency of the particulate filter.
- a stoichiometric ratio which relates the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas to the emission of nitrogen oxides, is temporarily increased to a value of more than 1 following the regeneration.
- reducing agent leaving the exhaust gas aftertreatment device can be converted by means of a downstream catalytic converter.
- a so-called ammonia blocking catalyst can be provided downstream of the exhaust gas aftertreatment device designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, which converts or converts the ammonia into N 2 and H 2 O.
- Reducing agent and the NOx raw emissions of the internal combustion engine can be increased, for example, by lowering an exhaust gas recirculation rate in the
- Particle filter which leads to an improved separation efficiency of the particulate filter, can be achieved without the Pelleemssion after the particulate filter thereby deteriorates.
- Particle filter efficiency achieved can thus be significantly shortened, resulting in an overall low particle emission of the vehicle.
- Reducing agent is reduced, which after each regeneration of the
- Particulate filter is introduced upstream of the particulate filter in the exhaust gas.
- the operating strategy can be adapted with increasing transit time of the particulate filter.
- Internal combustion engine or the vehicle and / or covered by the vehicle route can be considered. Also, more of these quantities or parameters may be used for determining the decrease in the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas to increase the reliability.
- the appropriate sizes or parameters will be Usually determined at different locations of a control device such as an engine control unit and are thus available for the evaluation.
- the amount of the reducing agent, which is introduced upstream of the particulate filter in the exhaust gas is temporarily increased, the amount of the reducing agent, which is introduced upstream of the particulate filter in the exhaust gas. If, for example due to a defect of the particulate filter increased particulate emissions is to be feared, up to a repair of the vehicle or until replacement of the defective particulate filter by the temporary introduction of the increased amount
- Reducing agent of particle emissions can be reduced.
- the presence of the defect of the particulate filter can in particular by a user of a vehicle
- Internal combustion engine recirculated exhaust gas can be reduced.
- the amount can be reduced to zero.
- the exhaust gas recirculation can therefore be reduced or completely switched off.
- this leads to a reduction of the particle raw emissions.
- this increases the NO x raw emissions.
- Reducing agent already in the SCR-coated particulate filter for the reduction of the nitrogen oxide content in the exhaust gas can provide. Preference is given to using a particle filter designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, which has a copper-containing zeolite as the catalytically active material.
- the exhaust system according to the invention for a vehicle comprises a particle filter for treating exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle. Downstream of the particulate filter, an exhaust gas aftertreatment device is arranged, which is designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides.
- Control device is used to control a metering device, by means of which a reductant, which is provided for the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas upstream of the particle filter.
- the control device is designed to temporarily introduce an amount of the upstream of the particulate filter into the exhaust gas after a regeneration of the particulate filter
- Fig. 2 shows a variant of the exhaust system according to Fig. 1, in which additionally a
- Ammonia blocking catalyst is provided;
- Fig. 4 is a graph showing the course of the pressure loss of the SCR-coated
- Graphs is an area in which an elevated area is illustrated
- Urea-water solution illustrates; and in another graph, the retraction of the increase in the metered amount of the urea-water solution with increasing ash charge of the SCR-coated particulate filter.
- Fig. 1 shows schematically an exhaust system 10 of a vehicle, in particular a motor vehicle.
- the exhaust gas from an internal combustion engine (not shown) of the vehicle is first supplied to an oxidation catalytic converter 12.
- Oxidation catalyst 12 may be formed in particular as a diesel oxidation catalyst (DOC).
- DOC diesel oxidation catalyst
- the oxidation catalyst 12 may be an electrical
- oxidation catalyst 12 Have heater to the oxidation catalyst 12 quickly to his To bring light-off, such as a cold start of the vehicle.
- the oxidation catalyst 12 may also be provided a nitrogen oxide storage catalyst.
- the SCR system 16 includes a particulate filter 18, which in the present case is designed as a particulate filter with an SCR coating. If the SCR-coated particulate filter 18 is designed as a diesel particulate filter, this is also referred to as SDPF for short.
- the SCR system 16 further includes an SCR catalyst 20 disposed downstream of the particulate filter 18. Upstream of the particulate filter 18, a pressure sensor 22 is arranged in the exhaust pipe 14 and downstream of the particulate filter 18, a second pressure sensor 24.
- an inlet 26 of a metering device 26 shown only partially here, via which a reducing agent for selective catalytic reduction (SCR selective catalytic reduction) can be introduced into the exhaust gas, which is supplied to the SCR system 16 becomes.
- SCR selective catalytic reduction
- the construction of the exhaust system 10 according to FIG. 2 essentially corresponds to the design of the exhaust system 10 shown in FIG. 1.
- an ammonia blocking catalytic converter 28 is a component of the SCR system 16.
- the ammonia blocking catalytic converter 28 is downstream of the SCR catalytic converter 20 arranged.
- an exhaust gas recirculation system can be provided, in which a high-pressure exhaust gas recirculation and / or a low-pressure exhaust gas recirculation can be realized.
- the exhaust gas upstream of the compressor of an exhaust gas turbocharger can be introduced into an intake tract of the internal combustion engine (low-pressure exhaust gas recirculation) or downstream of the compressor (high-pressure exhaust gas recirculation).
- urea-water solution in the exhaust gas immediately downstream of the oxidation catalyst 12 is located.
- a reducing agent obtainable under the brand name AdBlue® can be used as the urea solution.
- the position of the metering device 26 for the urea-water solution results upstream of the particle filter 18 shows a relationship between the emission of particulate matter (PM) and the dosing amount. This will be illustrated with reference to FIG. 3.
- the ordinate 32 indicates the particle mass emitted by the vehicle into the environment in milligrams per kilometer.
- Two columns 34, 36 illustrate the particulate mass emissions detected at an exhaust system 10 outlet during a first drive cycle.
- the driving cycle illustrated by pillars 34, 36 are the results of three extra Urban Driving Cycles (EUDCs), three of the extra-urban driving cycles used to pre-condition the new European Driving Cycle (NEDC).
- EUDCs Extra Urban Driving Cycles
- NEDC new European Driving Cycle
- the first column 34 illustrates the particulate mass emission without metering the urea-water solution upstream of the particulate filter 18
- the second column 36 the particulate emission at a dosage of urea-water solution. Accordingly, it can be seen that by introducing the urea-water solution upstream of the particulate filter 18, the particulate emissions can be reduced.
- Particulate filter 18 does not yet have its full filtration efficiency. First, namely, only a depth filtration takes place in the particulate filter 18, in which the particles in the
- the amount of urea-water solution introduced into the exhaust gas by means of the metering device 26 is increased in the present case.
- the effect of dosing the urea-water solution on particle mass emission is utilized to compensate for the transiently lower filtration efficiency of the particulate filter 18. So can be very low Particle emissions in all operating conditions of the exhaust system 10 and the internal combustion engine of the vehicle can be achieved.
- a control device 42 is presently provided (compare FIGS. 1 and 2).
- the ordinate 46 indicates the differential pressure or pressure drop AP S DPF of the particle filter 18 in millibars.
- the soot load of the particulate filter 18 in grams per liter is indicated on an abscissa 48.
- a line 50 in the graph 44 illustrates that through the
- a curve 52 describes the increase of the pressure loss AP S DPF- In a first section 54 of the curve 52, a depth filtration takes place, during which the soot is retained in the substrate. Here, the increase in pressure loss is comparatively steep.
- a second section 56 illustrates a transition region, ie a transition of the curve 52 from
- Section 54 which illustrates the depth filtration
- section 58 which illustrates the surface filtration, so the filtration through a filter cake or soot cake.
- Section 58 again bends curve 52, so curve 52 becomes even flatter.
- the time can be detected in which the depth filtration passes into the surface filtration.
- the temporary increase in the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas may be stopped or stopped when the filtration efficiency has reached a predetermined threshold.
- the corresponding defined or predetermined time can be determined via a model which incorporates soot in the
- Particle filter 18 describes, and which can be based on the first steeply rising and then increasingly flatter curve 68 shown in Fig. 5.
- Excess reducing agent can be present in the SCR catalyst 20 and in the
- Ammonia blocking catalyst 28 are converted to N 2 .
- the operating strategy of the exhaust system 10 is adjusted with increasing transit time of the particulate filter 18. Because with increasing duration of use of the particulate filter 18, the ash storage in the filter wall of the particulate filter 18 increases. Dies
- Ash charge of the particulate filter 8 are gradually withdrawn. This will be illustrated with reference to FIG. 6.
- a graph 70 shown in FIG. 6 the ordinate 72 plots the ratio ⁇ of the metered amount of ammonia relative to the NO x emission.
- Another line 78 in FIG. 6 illustrates the reduced amount of the excessively added urea-water solution, which is introduced into the exhaust gas after each regeneration of the particulate filter 18, as the particle filter 18 is operated longer. In particular, in this case a gradual withdrawal of the introduced into the exhaust gas amount of urea-water solution may be provided.
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Abstract
The invention relates to a method for the aftertreatment of exhaust gas of a vehicle, wherein the exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle is treated by means of a particle filter (18) and by means of an exhaust gas aftertreatment device (20) which is arranged downstream of the particle filter (18) and which is designed to selectively catalytically reduce nitrogen oxides. A quantity of a reductant provided for the selective catalytic reduction is temporarily increased following a regeneration of the particle filter (18), said reductant being introduced into the exhaust gas upstream of the particle filter (18). The invention further relates to an exhaust gas system (10) for a vehicle.
Description
Verfahren zur Abgasnachbehandlung und Abgasanlage Process for exhaust aftertreatment and exhaust system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Fahrzeugs. Hierbei wird das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs mittels eines The invention relates to a method for exhaust gas aftertreatment of a vehicle. Here, the exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle by means of a
Partikelfilters und mittels einer dem Partikelfilter nachgeschalteten, zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildeten Particulate filter and by means of a downstream of the particulate filter, designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides
Abgasnachbehandlungseinrichtung behandelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Abgasanlage für ein Fahrzeug. Treated exhaust treatment device. Furthermore, the invention relates to a trained for carrying out the method exhaust system for a vehicle.
Aktuelle und zukünftige Emissionsrichtlinien sehen eine deutliche Begrenzung der Emissionen von Verbrennungskraftmaschinen von Fahrzeugen vor, vor allem im Hinblick auf Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und die Emissionen von Partikeln (PM). Gleichzeitig fallen aufgrund des zunehmend geringeren Verbrauchs an Kraftstoff der Fahrzeuge die Abgastemperaturen für die katalytische Current and future emission guidelines provide for a significant limitation of emissions from internal combustion engines of vehicles, especially with regard to hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ) and the emissions of particulates (PM). At the same time due to the increasingly lower fuel consumption of the vehicles, the exhaust gas temperatures for the catalytic
Abgasnachbehandlung immer weiter ab. Abgasnachbehandlungskonzepte, bei welchen eine zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildete Exhaust gas aftertreatment continues from. Exhaust gas aftertreatment concepts in which one designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides
Abgasnachbehandlungseinrichtung und ein Partikelfilter vergleichsweise motornah in der Abgasanlage angeordnet sind, spielen daher eine wichtige Rolle, um diesen gestiegenen Anforderungen begegnen zu können. Als Partikelfilter kann hierbei insbesondere ein Partikelfilter mit einer integrierten SCR-Beschichtung (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) zum Einsatz kommen. Auch die zukünftige Überprüfung von Abgasemissionen im realen Fahrbetrieb mittels einer PEMS-Messtechnik (PEMS = Portable Emission Measurement System, mobile Emissionsmessung) stellen in diesem Zusammenhang eine große Herausforderung dar. Exhaust after-treatment device and a particulate filter are arranged comparatively close to the engine in the exhaust system, therefore, play an important role in order to meet these increased requirements can. In this case, a particulate filter with an integrated SCR coating (SCR = selective catalytic reduction, selective catalytic reduction) can be used as particulate filter. Also, the future review of exhaust emissions in real driving by means of a PEMS measurement technology (PEMS = portable emission measurement system, mobile emission measurement) in this context represent a major challenge.
Bei der SCR-Behandlung von Stickoxiden werden die Stickoxide in der entsprechenden Abgasnachbehandlungseinrichtung in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Das Ammoniak wird hierbei häufig aus Harnstoff gebildet, welcher in Form einer wässrigen Harnstofflösung in das heiße
Abgas eingebracht wird. In dem heißen Abgas wird aus dem Harnstoff das Ammoniak gebildet. In the SCR treatment of nitrogen oxides, the nitrogen oxides in the corresponding exhaust aftertreatment device are converted into nitrogen and water in a selective catalytic reduction reaction with ammonia. The ammonia is often formed from urea, which in the form of an aqueous urea solution in the hot Exhaust gas is introduced. In the hot exhaust gas, the ammonia is formed from the urea.
Ein Partikelfilter mit integrierter SCR-Beschichtung (SDPF) muss analog zu einem konventionellen Partikelfilter in regelmäßigen Abständen thermisch regeneriert werden. Bei diesem Regenerieren wird der auf und in der Filterwand eingelagerte Ruß vollständig abgebrannt. Im Anschluss an eine Regeneration zeigt der Filter jedoch nicht seine volle Filtrationseffizienz. Zum Erreichen der vollen Filtrationsleistung ist es nämlich erforderlich, dass sich auf der Filterwand zuerst eine gewisse Rußschicht ausbildet. A particle filter with integrated SCR coating (SDPF) must be thermally regenerated at regular intervals analogous to a conventional particle filter. During this regeneration, the soot stored on and in the filter wall is completely burned off. However, following regeneration, the filter does not show its full filtration efficiency. To achieve the full filtration performance, it is in fact necessary for a certain amount of soot to form on the filter wall first.
In diesem Zusammenhang beschreibt die WO 20 5/144273 A1 ein Verfahren zum In this context, WO 20/144273 A1 describes a method for
Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein Partikelfilter nur teilweise Operating an internal combustion engine, in which a particulate filter only partially
regeneriert wird. Bei dieser Teilregeneration wird der Ruß nicht vollständig abgebrannt. Vielmehr wird die Regeneration so durchgeführt, dass die Rußschicht auf der Oberfläche der Filterwand zumindest teilweise erhalten bleibt. is regenerated. During this partial regeneration, the soot is not completely burned off. Rather, the regeneration is carried out so that the soot layer on the surface of the filter wall is at least partially retained.
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass ein solcher Partikelfilter stets einen erhöhten Strömungswiderstand aufweist, sodass der höhere Druckverlust des Filters zu einer Verringerung der von der Brennkraftmaschine zum Antreiben des A disadvantage here is the fact that such a particulate filter always has an increased flow resistance, so that the higher pressure loss of the filter to a reduction of the internal combustion engine for driving the
Fahrzeugs zur Verfügung stellbaren Leistung führt. Zudem ist ein solches Vehicle provides achievable power. Moreover, such is one
Betriebsverfahren nicht für fabrikneue, also noch vollständig unbenutzte Partikelfilter geeignet. Denn bei derartigen Partikelfiltern ist zwangsläufig noch keine Rußschicht vorhanden, welche die Filterwirkung des Filters verbessern könnte. Operating procedure not suitable for brand new, so still completely unused particulate filter. For such particle filters inevitably no soot layer is present, which could improve the filter effect of the filter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art und eine entsprechende Abgasanlage bereitzustellen. Object of the present invention is therefore to provide an improved method of the type mentioned above and a corresponding exhaust system.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by an exhaust system having the features of patent claim 10. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are in the
abhängigen Patentansprüchen angegeben. specified dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Fahrzeugs wird das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs mittels eines Partikelfilters behandelt. Des Weiteren wird das Abgas des Fahrzeugs mittels einer In the inventive method for exhaust aftertreatment of a vehicle, the exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle is treated by means of a particulate filter. Furthermore, the exhaust gas of the vehicle by means of a
Abgasnachbehandlungseinrichtung behandelt, welche dem Partikelfilter nachgeschaltet ist und welche zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet ist.
Hierbei wird im Anschluss an ein Regenerieren des Partikelfilters vorübergehend eine Menge eines für die selektive katalytische Reduktion vorgesehenen Reduktionsmittels erhöht, welche stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas eingebracht wird. Treated exhaust treatment device, which is connected downstream of the particulate filter and which is designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides. Here, following regeneration of the particulate filter, an amount of a selective catalytic reduction reducing agent temporarily introduced into the exhaust gas upstream of the particulate filter is temporarily increased.
Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass im Falle einer aktiven Dosierung des Reduktionsmittels, bei welchem es sich insbesondere um eine Harnstoff-Wasser-Lösung handeln kann, die Partikelemission der Abgasanlage niedriger ausfällt als ohne ein Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas. Mit anderen Worten trägt also das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas stromaufwärts des Partikelfilters aktiv zur Verminderung des Partikelmasseausstoßes bei. Entsprechend ist ein verbessertes Verfahren geschaffen. Surprisingly, it has been found that, in the case of an active metering of the reducing agent, which may in particular be a urea-water solution, the particle emission of the exhaust system is lower than without introduction of the reducing agent into the exhaust gas. In other words, the introduction of the reducing agent into the exhaust gas upstream of the particulate filter actively contributes to the reduction of the particle mass output. Accordingly, an improved method is provided.
Dies ermöglicht es insbesondere, Partikelfilter mit einer Porengröße einzusetzen, welche ohne das vorübergehende Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels unmittelbar nach dem vollständigen Regenerieren des Partikelfilters die Anforderungen bestimmter Abgastests im Hinblick auf die Partikelemission nicht einhalten würden. Diese Anforderungen werden aber eingehalten, indem bei dem verwendeten Partikelfilter mit der größeren Porengröße im Anschluss an das vollständige Regenerieren des This makes it possible, in particular, to use particulate filters with a pore size which, without the temporary introduction of the increased amount of the reducing agent immediately after complete regeneration of the particulate filter, would not meet the requirements of certain exhaust gas tests with regard to particle emission. These requirements are met, however, by using the particle filter used with the larger pore size following the complete regeneration of the
Partikelfilters eine Zeitlang die Menge des in das Abgas stromaufwärts des Partikelfilters eingebrachten Reduktionsmittels erhöht wird. Des Weiteren kann bei jedem Regenerieren des Partikelfilters der Partikelfilter vollständig regeneriert werden, der Ruß also Particle filter for a while, the amount of introduced into the exhaust gas upstream of the particulate filter reducing agent is increased. Furthermore, each time the particle filter is regenerated, the particle filter can be completely regenerated, ie the soot
vollständig abgebrannt werden. Dadurch verringert sich der Gegendruck der completely burned off. This reduces the back pressure of the
Abgasanlage im Vergleich zu einem nicht vollständig regenerierten Partikelfilter. Dies ist im Hinblick auf die von der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs zum Antreiben des Fahrzeugs zur Verfügung stellbare Leistung vorteilhaft. Exhaust system compared to a not fully regenerated particulate filter. This is advantageous in view of the power available from the internal combustion engine of the vehicle for driving the vehicle.
Insbesondere wurde überraschenderweise beobachtet, dass durch diese Maßnahme die Partikelemission während der ersten Fahrkilometer nach dem Regenerieren verringert werden kann. In particular, it has surprisingly been observed that by this measure the particle emission during the first driving kilometers after regeneration can be reduced.
Die Menge des stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas eingebrachten The amount of upstream of the particulate filter introduced into the exhaust gas
Reduktionsmittels ist insbesondere bezogen auf eine im Normalbetrieb der Abgasanlage eingebrachte Menge, beispielsweise bezogen auf die im Durchschnitt vor dem Reducing agent is in particular based on an introduced during normal operation of the exhaust system amount, for example, based on the average before the
Regenerieren eingebrachte Menge an Reduktionsmittel erhöht. Regenerate introduced amount of reducing agent increases.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass direkt im Anschluss an eine The invention is based on the finding that directly following a
vollständige Partikelfilterregeneration der Partikelfilter noch nicht seine volle complete particulate filter regeneration of the particulate filter is not yet its full
Filtrationseffizienz zeigt. Dies liegt daran, dass zunächst nur eine Tiefenfiltration
stattfindet, bei welcher die Partikel beim Durchströmen der Poren in den Wänden der Filtermatrix dort in der Filtermatrix angelagert werden. Erst mit zunehmender Beladung des Partikelfilters bildet sich auf einer der Oberflächen der Kanäle ein Filterkuchen aus. Bei der dann einsetzenden Oberflächenfiltration ist eine deutliche Zunahme der Filtration efficiency shows. This is because initially only a depth filtration takes place, during which the particles are deposited there as they flow through the pores in the walls of the filter matrix in the filter matrix. Only with increasing loading of the particulate filter is formed on one of the surfaces of the channels, a filter cake. In the then onset surface filtration is a significant increase in
Filtrationseffizienz zu beobachten. Gerade in der Phase, in der lediglich die Tiefenfiltration stattfindet, kann durch eine Erhöhung der in das Abgas eingebrachten Menge an To observe filtration efficiency. Especially in the phase in which only the depth filtration takes place, by increasing the amount introduced into the exhaust gas
Reduktionsmittel, insbesondere durch eine Erhöhung der Dosierung der Hamstoff- Wasser-Lösung, der Effekt einer solchen Dosierung auf die Emissionen an Partikeln genutzt werden. So kann die vorübergehend niedrigere Filtrationseffizienz des Reducing agent, in particular by increasing the dosage of urea-water solution, the effect of such a dosage on the emissions of particles are used. Thus, the temporarily lower filtration efficiency of the
Partikelfilters ausgeglichen werden und dennoch wird insgesamt eine niedrigere Particulate filter will be balanced and yet will be a lower overall
Partikelemission erreicht. Particle emission achieved.
Der durch das vorübergehende Erhöhen der Menge des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels bewirkte Mehrverbrauch an Reduktionsmittel ist zu vernachlässigen. Dies liegt einerseits daran, dass ein Regenerieren des Partikelfilters in der Regel lediglich alle 500 Kilometer bis 1000 Kilometer Fahrstrecke des Fahrzeugs durchgeführt wird. Auch das vorübergehende Erhöhen der in das Abgas eingebrachten Menge an The excess consumption of reducing agent caused by temporarily increasing the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas is negligible. On the one hand, this is due to the fact that regeneration of the particulate filter is usually carried out only every 500 kilometers to 1000 kilometers of the vehicle's travel distance. Also, the temporary increase in the amount of gas introduced into the exhaust
Reduktionsmittel bei einem Neuwagen mit brandneuem oder fabrikneuem Partikelfilter (oder nach einem Austausch des Partikelfilters) fällt im Hinblick auf die ohnehin zum Reduzieren der Stickoxide in das Abgas einzubringende Menge an Reduktionsmittel nicht ins Gewicht. Reducing agent in a new car with brand new or brand new particulate filter (or after replacement of the particulate filter) is not significant in view of the anyway to reduce the nitrogen oxides in the exhaust gas to be introduced amount of reducing agent.
Damit kein dauerhaft erhöhter Verbrauch an Reduktionsmittel vorliegt, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, das Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels in das Abgas bei Erfülltsein wenigstens eines Abbruchkriteriums zu beenden. Hierbei können unterschiedliche Abbruchkriterien in Betracht gezogen werden. So that no permanently increased consumption of reducing agent is present, it has proven to be advantageous to terminate the introduction of the increased amount of the reducing agent into the exhaust gas when at least one termination criterion is met. Different termination criteria can be considered here.
So kann das Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels in das Abgas beendet werden, wenn ein Druckverlust zwischen einem ersten Messpunkt stromaufwärts des Partikelfilters und einem zweiten Messpunkt stromabwärts des Partikelfilters einen vorbestimmten Wert erreicht. Es kann also über das Gegendruckverhalten des Thus, the introduction of the increased amount of the reducing agent into the exhaust gas may be stopped when a pressure loss between a first measuring point upstream of the particulate filter and a second measuring point downstream of the particulate filter reaches a predetermined value. So it can be about the counterpressure behavior of the
Partikelfilters, welches sich mit zunehmender Rußbeladung ändert, der Zeitpunkt detektiert werden, an welchem die Tiefenfiltration in die Oberflächenfiltration übergeht. Zusätzlich oder alternativ kann der zeitliche Verlauf des Druckverlusts überwacht werden und das Einbringen der erhöhten Menge beendet werden, wenn der zeitliche Verlauf des Druckverlusts wenigstens einem vorbestimmten Kriterium entspricht. Wird nämlich der Druckverlust als Funktion der Zeit erfasst und somit der zeitliche Verlauf des
Druckverlusts ermittelt, so stellt man am Übergang von der Tiefenfiltration zur Oberflächenfiltration ein Abknicken in einer den Verlauf des Druckverlusts angebenden Kurve fest. Entsprechend kann durch Überwachen des Druckverlusts beziehungsweise des Differenzdrucks zwischen den beiden Messpunkten auf besonders einfache und zuverlässige Weise festgestellt werden, wann der Partikelfilter seine volle Particle filter, which changes with increasing Rußbeladung, the time are detected, at which the depth filtration passes into the surface filtration. Additionally or alternatively, the time profile of the pressure loss can be monitored and the introduction of the increased amount can be terminated if the time course of the pressure loss corresponds to at least one predetermined criterion. Namely, the pressure loss is detected as a function of time and thus the time course of the Determined pressure loss, it is noted at the transition from the depth filtration to surface filtration kinking in a curve indicating the course of the pressure loss. Accordingly, it can be determined by monitoring the pressure loss or the differential pressure between the two measuring points in a particularly simple and reliable manner, when the particulate filter its full
Filtrationseffizienz erreicht hat. Mit Erreichen dieser vollen Filtrationsleistung braucht dann keine erhöhte Menge an Reduktionsmittel mehr in das Abgas eingebracht zu werden, sondern lediglich die übliche Menge. Filtration efficiency has reached. With this full filtration performance then no increased amount of reducing agent needs to be introduced into the exhaust gas, but only the usual amount.
Zusätzlich oder alternativ kann die Erhöhung der Dosierung auch zeitgesteuert oder kraftstoffmassengesteuert zurückgenommen werden. Entsprechend kann das Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels in das Abgas dann beendet werden, sobald eine Masse an nach dem Regenerieren des Partikelfilters in die Additionally or alternatively, the increase in the dosage can also be withdrawn time-controlled or fuel mass controlled. Accordingly, the introduction of the increased amount of the reducing agent in the exhaust gas can then be stopped as soon as a mass to after the regeneration of the particulate filter in the
Verbrennungskraftmaschine eingebrachtem Kraftstoff einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Zusätzlich oder alternativ kann das Einbringen der erhöhten Menge des Combustion engine introduced fuel has reached a predetermined value. Additionally or alternatively, the introduction of the increased amount of
Reduktionsmittels in das Abgas nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne beendet werden. Derartige Verfahren lassen sich steuerungstechnisch oder regelungstechnisch besonders einfach umsetzen. Reducing agent are terminated in the exhaust gas after a predetermined period of time. Such methods can be particularly simple to implement control technology or control technology.
Zusätzlich oder alternativ kann das Einbringen der erhöhten Menge des Additionally or alternatively, the introduction of the increased amount of
Reduktionsmittels in das Abgas beendet werden, sobald mittels eines das Einlagern von Ruß in den Partikelfilter beschreibenden Modells ein vorbestimmter Zustand des Reducing agent are terminated in the exhaust gas, as soon as by means of a storage of soot into the particulate filter descriptive model, a predetermined state of
Partikelfilters ermittelt wurde. Es kann also mittels eines Rußrohemissionsmodells beziehungsweise Filtrationsmodells der Zustand des Partikelfilters modelliert werden. Auch ein solches Verfahren ist besonders einfach durchführbar. Es können auch mehrere der oben genannten Abbruchkriterien berücksichtigt werden, um besonders zuverlässig das Erreichen der vollen Filtrationseffizienz des Partikelfilters zu bestimmen. Particle filter was determined. It is therefore possible to model the condition of the particle filter by means of a soot emission model or filtration model. Such a method is particularly easy to carry out. Several of the abovementioned termination criteria can also be taken into account in order to determine particularly reliably the achievement of the full filtration efficiency of the particulate filter.
Bevorzugt wird ein stöchiometrisches Verhältnis, welches die in das Abgas eingebrachte Menge des Reduktionsmittels auf die Emission an Stickoxiden bezieht, im Anschluss an das Regenerieren vorübergehend auf einen Wert von mehr als 1 erhöht. Insbesondere kann dieser Wert a, welcher das Verhältnis der dosierten NH3-Menge bezogen auf die NOx-Emissionen angibt, unmittelbar im Anschluss an die Regeneration des Partikelfilters auf einen Wert zwischen α = 1 ,5 und α = 3 erhöht werden. Durch ein Erhöhen der Menge des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels in derartigen Größenordnungen lässt sich eine besonders wirksame Reduktion der Partikelemission während des Erhöhens der Dosierung erreichen.
Durch das Erhöhen der Dosiermenge etwa der Harnstoff-Wasser-Lösung steigt die für die SCR-Reaktion zur Verfügung gestellte Reduktionsmittelmenge an, obwohl diese Menge zu dem entsprechenden Zeitpunkt gar nicht für den NOx-Umsatz in der Preferably, a stoichiometric ratio, which relates the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas to the emission of nitrogen oxides, is temporarily increased to a value of more than 1 following the regeneration. In particular, this value a, which indicates the ratio of the metered NH 3 amount based on the NO x emissions, can be increased immediately after the regeneration of the particulate filter to a value between α = 1, 5 and α = 3. By increasing the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas in such orders of magnitude, a particularly effective reduction of the particle emission during the increase of the metering can be achieved. Increasing the metered amount of, for example, the urea-water solution increases the amount of reductant provided for the SCR reaction, even though that amount at the appropriate time does not even increase the NO x conversion in the
Abgasnachbehandlungseinrichtung benötigt wird. Exhaust after-treatment device is needed.
Entsprechend hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn nach dem vorübergehenden Erhöhen der Menge des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels die Menge auf ein unterstöchiometrisches Verhältnis verringert wird, wobei das Verhältnis die in das Abgas eingebrachte Menge des Reduktionsmittels auf die Emission an Stickoxiden bezieht. Es kann also die zusätzliche Menge über die Speicherfähigkeit der zur selektiven Accordingly, it has been found to be advantageous if, after temporarily increasing the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas, the amount is reduced to a substoichiometric ratio, the ratio relating the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas to the emission of nitrogen oxides. So it can be the extra amount about the storage capacity of the selective
katalytischen Reduktion ausgebildeten Abgasnachbehandlungseinrichtung gepuffert werden. Über ein Modell, welches die Ammoniakbeladung der catalytic reduction trained exhaust aftertreatment device to be buffered. About a model, which the ammonia loading of the
Abgasnachbehandlungseinrichtung angibt, kann also festgestellt werden, wie lange das Reduktionsmittel in dem unterstöchiometrischen Verhältnis zugegeben werden kann, um das vorübergehende Erhöhen der Menge wieder auszugleichen. Dadurch lässt sich ein vorübergehender Mehrverbrauch an Reduktionsmittel zumindest weitgehend, Thus, it can be determined how long the reducing agent can be added in the substoichiometric ratio to compensate for the temporary increase in the amount of exhaust gas aftertreatment device. As a result, a temporary excess consumption of reducing agent can be at least largely eliminated,
insbesondere vollständig, kompensieren. especially completely, compensate.
Zusätzlich oder alternativ kann aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung austretendes Reduktionsmittel mittels eines nachgeschalteten Katalysators umgewandelt werden. Es kann also stromabwärts der für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden ausgebildeten Abgasnachbehandlungseinrichtung ein sogenannter Ammoniak- Sperrkatalysator vorgesehen sein, welcher das Ammoniak in N2 und H20 umsetzt oder umwandelt. Durch das Vorsehen eines solchen Ammoniak-Sperrkatalysators oder Ammoniak-Schlupfkatalysators wird ein Austreten von Ammoniak in die Umgebung vermieden. Additionally or alternatively, reducing agent leaving the exhaust gas aftertreatment device can be converted by means of a downstream catalytic converter. Thus, downstream of the exhaust gas aftertreatment device designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, a so-called ammonia blocking catalyst can be provided, which converts or converts the ammonia into N 2 and H 2 O. By providing such an ammonia blocking catalyst or ammonia slip catalyst, leakage of ammonia into the environment is avoided.
Alternativ kann in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des vorübergehenden Erhöhens der Menge des in das Abgas eingebrachten Alternatively, in one embodiment of the method according to the invention during the temporary increase in the amount of introduced into the exhaust gas
Reduktionsmittels auch die NOx-Rohemission der Verbrennungskraftmaschine erhöht werden, beispielsweise durch eine Absenkung einer Abgasrückführrate in die Reducing agent and the NOx raw emissions of the internal combustion engine can be increased, for example, by lowering an exhaust gas recirculation rate in the
Verbrennungskraftmaschine, was zusätzlich zu einer Verhinderung eines Ammoniak- Durchbruchs eine Absenkung der C02-Emission zur Folge hat. Internal combustion engine, which in addition to preventing an ammonia breakthrough has a reduction in C0 2 emissions result.
Des Weiteren kann in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des vorübergehenden Erhöhens der Menge des in das Abgas eingebrachten
Reduktionsmittels eine Partikelrohemission der Verbrennungskraftmaschine angehoben werden, beispielsweise durch eine Erhöhung einer Abgasrückführrate in die Furthermore, in one embodiment of the method according to the invention during the temporary increase in the amount of introduced into the exhaust gas Reducing agent are increased particulate emissions of the internal combustion engine, for example by increasing an exhaust gas recirculation rate in the
Verbrennungskraftmaschine, und so ein schnellerer Aufbau eines Rußkuchens im Internal combustion engine, and so a faster construction of a soot cake in the
Partikelfilter, welcher zu einer verbesserten Abscheideleistung des Partikelfilters führt, erreicht werden, ohne dass sich die Partikelemssion nach dem Partikelfilter hierdurch verschlechtert. Eine Zeitdauer bis ein regenerierter Partikelfilter eine maximale Particle filter, which leads to an improved separation efficiency of the particulate filter, can be achieved without the Partikelemssion after the particulate filter thereby deteriorates. A period of time until a regenerated particulate filter reaches a maximum
Partikelfiltereffizienz erreicht, kann somit deutlich verkürzt werden, was insgesamt zu einer niedrigen Partikelemission des Fahrzeugs führt. Particle filter efficiency achieved, can thus be significantly shortened, resulting in an overall low particle emission of the vehicle.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn mit zunehmender Betriebsdauer des Partikelfilters in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter die Menge des As further advantageous, it has been shown that with increasing operating time of the particulate filter in response to at least one parameter, the amount of
Reduktionsmittels verringert wird, welche nach dem jeweiligen Regenerieren des Reducing agent is reduced, which after each regeneration of the
Partikelfilters stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas eingebracht wird. Es kann also die Betriebsstrategie mit zunehmender Laufzeit des Partikelfilters angepasst werden. Particulate filter is introduced upstream of the particulate filter in the exhaust gas. Thus, the operating strategy can be adapted with increasing transit time of the particulate filter.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit zunehmender Laufzeit des Partikelfilters die steigende Ascheeinlagerung in die Filterwand die schlechtere Filtrationseffizienz während der Tiefenfiltration ausgleicht. Die Asche, also die unverbrannten Rückstände des in dem Partikelfilter zurückgehaltenen Rußes, wird nämlich nur teilweise mit dem Abgas aus dem Partikelfilter ausgetragen. Die Erhöhung der Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung oder eines derartigen Reduktionsmittels nach der vollständigen Partikelfilterregeneration kann daher mit steigender Aschebeladung des Partikelfilters schrittweise This is based on the finding that with increasing transit time of the particulate filter, the increasing ash deposition in the filter wall compensates for the poorer filtration efficiency during depth filtration. The ash, so the unburned residues of retained in the particulate filter soot, namely only partially discharged with the exhaust gas from the particulate filter. The increase in the dosage of the urea-water solution or such a reducing agent after the complete particle filter regeneration can therefore gradually with increasing ash load of the particulate filter
zurückgenommen werden. Dadurch kann ein Mehrverbrauch an Reduktionsmittel über die Laufzeit des Partikelfilters verringert werden. be withdrawn. As a result, an excess consumption of reducing agent over the runtime of the particulate filter can be reduced.
Als Parameter oder Führungsgröße kann insbesondere die Anzahl der bisher As a parameter or reference variable, in particular the number of so far
durchgeführten Regenerationen des Partikelfilters und/oder ein die Alterung des carried out regeneration of the particulate filter and / or aging of the
Partikelfilters beschreibender Faktor und/oder die anhand eines Modells des Partikelfilters ermittelte Aschebeladung des Filters herangezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs beziehungsweise der Abgasanlage als Parameter herangezogen werden, wobei die Laufzeit der Particle filter descriptive factor and / or be used based on a model of the particulate filter ash charge of the filter. Additionally or alternatively, the operation of the internal combustion engine of the vehicle or the exhaust system can be used as a parameter, the duration of the
Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Fahrzeugs und/oder die von dem Fahrzeug zurückgelegte Fahrstrecke in Betracht gezogen werden können. Es können auch mehrere dieser Größen oder Parameter zum Bestimmen des Verringerns der Menge des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels herangezogen werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Die entsprechenden Größen oder Parameter werden
üblicherweise an unterschiedlichen Stellen einer Steuerungseinrichtung wie etwa eines Motorsteuergeräts ermittelt und stehen somit für die Auswertung zur Verfügung. Internal combustion engine or the vehicle and / or covered by the vehicle route can be considered. Also, more of these quantities or parameters may be used for determining the decrease in the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas to increase the reliability. The appropriate sizes or parameters will be Usually determined at different locations of a control device such as an engine control unit and are thus available for the evaluation.
Von Vorteil ist weiterhin, wenn bei Vorliegen eines Defekts des Partikelfilters It is also advantageous if there is a defect in the particle filter
vorübergehend die Menge des Reduktionsmittels erhöht wird, welche stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas eingebracht wird. Wenn also beispielsweise aufgrund eines Defekts des Partikelfilters ein erhöhter Partikelausstoß zu befürchten ist, kann bis zu einer Reparatur des Fahrzeugs beziehungsweise bis zu einem Austausch des defekten Partikelfilters durch das vorübergehende Einbringen der erhöhten Menge an is temporarily increased, the amount of the reducing agent, which is introduced upstream of the particulate filter in the exhaust gas. If, for example due to a defect of the particulate filter increased particulate emissions is to be feared, up to a repair of the vehicle or until replacement of the defective particulate filter by the temporary introduction of the increased amount
Reduktionsmittel der Partikelausstoß verringert werden. Das Vorliegen des Defekts des Partikelfilters kann einem Nutzer eines Fahrzeugs insbesondere durch eine Reducing agent of particle emissions can be reduced. The presence of the defect of the particulate filter can in particular by a user of a vehicle
entsprechende Motorkontrollleuchte angezeigt werden. corresponding engine indicator light will be displayed.
Wenn die Abgasanlage eine Abgasrückführung aufweist, also Abgas in einen If the exhaust system has an exhaust gas recirculation, so exhaust into one
Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine rückgeführt wird, so kann beim Vorliegen des Defekts des Partikelfilters zusätzlich oder alternativ die Menge des in die Is the intake manifold of the internal combustion engine is recycled, so in the presence of the defect of the particulate filter additionally or alternatively, the amount of in the
Verbrennungskraftmaschine rückgeführten Abgases verringert werden. Insbesondere kann die Menge auf Null verringert werden. Die Abgasrückführung kann also reduziert oder komplett ausgeschaltet werden. Dies führt zum einen zu einer Verringerung der Partikelrohemission. Zum anderen steigt dadurch die NOx-Rohemission an. Dies hat im Betrieb der Abgasanlage eine Erhöhung der Menge an in das Abgas eingebrachtem Reduktionmittel zur Folge. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Verringerung der Partikelemission aus. Internal combustion engine recirculated exhaust gas can be reduced. In particular, the amount can be reduced to zero. The exhaust gas recirculation can therefore be reduced or completely switched off. On the one hand, this leads to a reduction of the particle raw emissions. On the other hand, this increases the NO x raw emissions. This results in an increase in the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas during operation of the exhaust system. This, in turn, has a positive effect on reducing particulate emissions.
Auch in diesem Fall des Defekts des Partikelfilters kann die Dosierung des Also in this case of the defect of the particulate filter, the dosage of the
Reduktionsmittels etwa in Form der Harnstoff-Wasser-Lösung überstöchiometrisch erfolgen, wobei typischerweise ein Wert von α = 3 vorgesehen sein kann. Theoretisch ist dieser Wert jedoch lediglich durch die maximale Dosiermenge begrenzt, welche von den baulichen Gegebenheiten insbesondere eines Dosierventils der Dosiereinrichtung abhängt. Reductant about in the form of the urea-water solution superstoichiometrically, where typically a value of α = 3 can be provided. Theoretically, however, this value is limited only by the maximum metering amount, which depends on the structural conditions, in particular of a metering valve of the metering device.
Vorzugsweise wird für die Abgasnachbehandlung ein zur selektiven katalytischen Preferably, for the exhaust aftertreatment for selective catalytic
Reduktion von Stickoxiden ausgebildeter Partikelfilter eingesetzt, also ein Partikelfilter mit integrierter SCR-Beschichtung (SDPF). Hier ist nämlich das Einbringen des Reduction of nitrogen oxides formed particulate filter used, so a particulate filter with integrated SCR coating (SDPF). Here is the introduction of the
Reduktionsmittels stromaufwärts des Partikelfilters besonders sinnvoll, da so das Reducing agent upstream of the particulate filter particularly useful because so the
Reduktionsmittel bereits in dem SCR-beschichteten Partikelfilter für die Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas sorgen kann.
Bevorzugt wird ein zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildeter Partikelfilter eingesetzt, welcher einen kupferhaltigen Zeolithen als katalytisch wirksames Material aufweist. Reducing agent already in the SCR-coated particulate filter for the reduction of the nitrogen oxide content in the exhaust gas can provide. Preference is given to using a particle filter designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, which has a copper-containing zeolite as the catalytically active material.
Die erfindungsgemäße Abgasanlage für ein Fahrzeug umfasst einen Partikelfilter zum Behandeln von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs. Stromabwärts des Partikelfilters ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet, welche zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet ist. Eine The exhaust system according to the invention for a vehicle comprises a particle filter for treating exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle. Downstream of the particulate filter, an exhaust gas aftertreatment device is arranged, which is designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides. A
Steuerungseinrichtung dient dem Ansteuern einer Dosiereinrichtung, mittels welcher ein für die selektive katalytische Reduktion vorgesehenes Reduktionsmittel stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas einbringbar ist. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, im Anschluss an ein Regenerieren des Partikelfilters vorübergehend eine Menge des stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas einzubringenden Control device is used to control a metering device, by means of which a reductant, which is provided for the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas upstream of the particle filter. The control device is designed to temporarily introduce an amount of the upstream of the particulate filter into the exhaust gas after a regeneration of the particulate filter
Reduktionsmittels zu erhöhen. Mittels einer derartigen Abgasanlage kann auch unmittelbar im Anschluss an das Regenerieren des Partikelfilters dafür gesorgt werden, dass verringerte Partikelemissionen auftreten. Entsprechend ist eine verbesserte Increase reducing agent. By means of such an exhaust system it can also be ensured immediately after the regeneration of the particulate filter that reduced particulate emissions occur. Accordingly, an improved
Abgasanlage bereitgestellt. Exhaust system provided.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Abgasanlage und umgekehrt. The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply to the exhaust system according to the invention and vice versa.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in
Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Used alone, without departing from the scope of the invention. Thus, embodiments are also included and disclosed by the invention, which are not explicitly shown or explained in the figures, but by separated
Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Feature combinations emerge from the described embodiments and can be generated. Thus, embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed which do not have all the features of an originally formulated independent claim.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the
Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
beispielhaft und schematisch eine Abgasanlage eines Fahrzeugs mit motornah angeordnetem SCR-System, bei welcher durch Zudosieren einer erhöhten Menge einer Harnstoff-Wasser-Lösung im Anschluss an das Regenerieren eines Partikelfilters eine verringerte Partikelemission erreicht werden kann; Claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings. Showing: exemplary and schematically an exhaust system of a vehicle with close-coupled SCR system, in which by metering in an increased amount of a urea-water solution following the regeneration of a particulate filter, a reduced particulate emission can be achieved;
Fig. 2 eine Variante der Abgasanlage gemäß Fig. 1 , bei welcher zusätzlich ein Fig. 2 shows a variant of the exhaust system according to Fig. 1, in which additionally a
Ammoniak-Sperrkatalysator vorgesehen ist; Ammonia blocking catalyst is provided;
Säulendiagramme, welche die Partikelemissionen für zwei Fahrzyklen veranschaulichen, wobei der Einfluss einer Dosierung einer Harnstoff- Wasser-Lösung auf die Partikelemission dargestellt ist; Column diagrams illustrating the particle emissions for two driving cycles, showing the influence of metering a urea-water solution on the particle emission;
Fig. 4 in einem Graphen den Verlauf des Druckverlusts des SCR-beschichteten Fig. 4 is a graph showing the course of the pressure loss of the SCR-coated
Partikelfilters in Abhängigkeit von der Rußbeladung, wobei in dem Particulate filter as a function of the soot loading, wherein in the
Graphen ein Bereich veranschaulicht ist, in welchem eine erhöhte Graphs is an area in which an elevated area is illustrated
Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung stattfindet; Metering of the urea-water solution takes place;
Fig. 5 in einem weiteren Graphen die Zunahme der Filtrationseffizienz des SCR- beschichteten Partikelfilters mit zunehmender Rußbeladung, wobei in dem weiteren Graphen ein Bereich das Erhöhen der Dosiermenge der 5 shows in another graph the increase in the filtration efficiency of the SCR-coated particulate filter with increasing soot loading, wherein in the further graph, a range of increasing the metered amount of the
Harnstoff-Wasser-Lösung veranschaulicht; und in einem weiteren Graphen die Rücknahme der Erhöhung der Dosiermenge der Harnstoff-Wasser-Lösung mit zunehmender Aschebeladung des SCR-beschichteten Partikelfilters. Urea-water solution illustrates; and in another graph, the retraction of the increase in the metered amount of the urea-water solution with increasing ash charge of the SCR-coated particulate filter.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Abgasanlage 10 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Das von einer (nicht gezeigten) Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs kommende Abgas wird zunächst einem Oxidationskatalysator 12 zugeführt. Der Fig. 1 shows schematically an exhaust system 10 of a vehicle, in particular a motor vehicle. The exhaust gas from an internal combustion engine (not shown) of the vehicle is first supplied to an oxidation catalytic converter 12. Of the
Oxidationskatalysator 12 kann insbesondere als Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgebildet sein. Optional kann der Oxidationskatalysator 12 eine elektrische Oxidation catalyst 12 may be formed in particular as a diesel oxidation catalyst (DOC). Optionally, the oxidation catalyst 12 may be an electrical
Heizeinrichtung aufweisen, um den Oxidationskatalysator 12 rasch auf seine
Anspringtemperatur zu bringen, etwa bei einem Kaltstart des Fahrzeugs. Anstelle des Oxidationskatalysators 12 kann auch ein Stickoxid-Speicherkatalysator vorgesehen sein. Have heater to the oxidation catalyst 12 quickly to his To bring light-off, such as a cold start of the vehicle. Instead of the oxidation catalyst 12 may also be provided a nitrogen oxide storage catalyst.
In einer Abgasleitung 14 der Abgasanlage 10 ist dem Oxidationskatalysator 12 ein SCR- System 16 nachgeschaltet. Das SCR-System 16 umfasst einen Partikelfilter 18, welcher vorliegend als Partikelfilter mit einer SCR-Beschichtung ausgebildet ist. Wenn der SCR- beschichtete Partikelfilter 18 als Dieselpartikelfilter ausgebildet ist, so wird dieser auch kurz als SDPF bezeichnet. Das SCR-System 16 umfasst des Weiteren einen SCR- Katalysator 20, welcher stromabwärts des Partikelfilters 18 angeordnet ist. Stromaufwärts des Partikelfilters 18 ist in der Abgasleitung 14 ein Drucksensor 22 angeordnet und stromabwärts des Partikelfilters 18 ein zweiter Drucksensor 24. Mittels dieser In an exhaust pipe 14 of the exhaust system 10, the oxidation catalyst 12, an SCR system 16 is connected downstream. The SCR system 16 includes a particulate filter 18, which in the present case is designed as a particulate filter with an SCR coating. If the SCR-coated particulate filter 18 is designed as a diesel particulate filter, this is also referred to as SDPF for short. The SCR system 16 further includes an SCR catalyst 20 disposed downstream of the particulate filter 18. Upstream of the particulate filter 18, a pressure sensor 22 is arranged in the exhaust pipe 14 and downstream of the particulate filter 18, a second pressure sensor 24. By means of this
Drucksensoren 22, 24, welche den Druck in unterschiedlichen Messpunkten erfassen, lässt sich der Druckverlust APSDPF oder Differenzdruck des Partikelfilters 18 bestimmen. Zwischen dem Oxidationskatalysator 12 und dem Partikelfilter 18 ist ein Einlass einer vorliegend lediglich ausschnittsweise gezeigten Dosiereinrichtung 26 vorgesehen, über welche sich ein Reduktionsmittel für die selektive katalytische Reduktion (SCR = selective catalytic reduction) in das Abgas einbringen lässt, welches dem SCR-System 16 zugeführt wird. Pressure sensors 22, 24, which detect the pressure at different measuring points, the pressure loss AP S DPF or differential pressure of the particulate filter 18 can be determined. Between the oxidation catalytic converter 12 and the particle filter 18 there is provided an inlet 26 of a metering device 26 shown only partially here, via which a reducing agent for selective catalytic reduction (SCR = selective catalytic reduction) can be introduced into the exhaust gas, which is supplied to the SCR system 16 becomes.
Der Aufbau der Abgasanlage 10 gemäß Fig. 2 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Abgasanlage 10. Jedoch ist hierbei zusätzlich ein Ammoniak- Sperrkatalysator 28 Bestandteil des SCR-Systems 16. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 28 ist stromabwärts des SCR-Katalysators 20 angeordnet. Optional kann des Weiteren ein Abgasrückführungssystem vorgesehen sein, bei welchem eine Hochdruck- Abgasrückführung und/oder eine Niederdruck-Abgasrückführung realisiert sein kann. Entsprechend kann das Abgas stromaufwärts des Verdichters eines Abgasturboladers in einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden (Niederdruck- Abgasrückführung) oder stromabwärts des Verdichters (Hochdruck-Abgasrückführung). The construction of the exhaust system 10 according to FIG. 2 essentially corresponds to the design of the exhaust system 10 shown in FIG. 1. However, in this case additionally an ammonia blocking catalytic converter 28 is a component of the SCR system 16. The ammonia blocking catalytic converter 28 is downstream of the SCR catalytic converter 20 arranged. Optionally, furthermore, an exhaust gas recirculation system can be provided, in which a high-pressure exhaust gas recirculation and / or a low-pressure exhaust gas recirculation can be realized. Accordingly, the exhaust gas upstream of the compressor of an exhaust gas turbocharger can be introduced into an intake tract of the internal combustion engine (low-pressure exhaust gas recirculation) or downstream of the compressor (high-pressure exhaust gas recirculation).
Bei der vorliegend gezeigten Abgasanlage 10 macht man sich die motornahe Position des SCR-Systems 16 zunutze, bei welchem sich die Dosiereinrichtung 26 für das In the case of the exhaust system 10 shown here, the position close to the engine of the SCR system 16 is utilized, in which the metering device 26 for the
Einbringen der Harnstoff-Wasser-Lösung in das Abgas unmittelbar stromabwärts des Oxidationskatalysators 12 befindet. Als Harnstofflösung kann insbesondere ein unter dem Markennamen AdBlue® erhältliches Reduktionsmittel zum Einsatz kommen. Bei den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Abgasanlagen 10 ergibt sich aufgrund der Position der Dosiereinrichtung 26 für die Harnstoff-Wasser-Lösung stromaufwärts des Partikelfilters
18 eine Abhängigkeit zwischen der Emission an Partikelmasse (PM) und der Dosiermenge. Dies soll anhand von Fig. 3 veranschaulicht werden. Introducing the urea-water solution in the exhaust gas immediately downstream of the oxidation catalyst 12 is located. In particular, a reducing agent obtainable under the brand name AdBlue® can be used as the urea solution. In the case of the exhaust systems 10 shown in FIGS. 1 and 2, the position of the metering device 26 for the urea-water solution results upstream of the particle filter 18 shows a relationship between the emission of particulate matter (PM) and the dosing amount. This will be illustrated with reference to FIG. 3.
In einem in Fig. 3 gezeigten Graphen 30 ist auf einer Ordinate 32 die von dem Fahrzeug in die Umgebung abgegebene Partikelmasse in Milligramm pro Kilometer angegeben. Zwei Säulen 34, 36 veranschaulichen die bei einem ersten Fahrzyklus an einem Auslass der Abgasanlage 10 festgestellten Partikelmasseemissionen. Bei dem durch die Säulen 34, 36 veranschaulichten Fahrzyklus handelt es sich um die Ergebnisse von drei Extra- Urban-Driving-Cycles (EUDC), also von drei außerstädtischen Fahrzyklen wie sie für eine Vorkonditionierung für den neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) vorgenommen werden. Hierbei veranschaulicht die erste Säule 34 die Partikelmasseemission ohne eine Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung stromaufwärts des Partikelfilters 18 und die zweite Säule 36 die Partikelemission bei einer Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung. Entsprechend ist ersichtlich, dass sich durch das Einbringen der Harnstoff-Wasser- Lösung stromaufwärts des Partikelfilters 18 die Partikelemissionen verringern lassen. In a graph 30 shown in FIG. 3, the ordinate 32 indicates the particle mass emitted by the vehicle into the environment in milligrams per kilometer. Two columns 34, 36 illustrate the particulate mass emissions detected at an exhaust system 10 outlet during a first drive cycle. The driving cycle illustrated by pillars 34, 36 are the results of three extra Urban Driving Cycles (EUDCs), three of the extra-urban driving cycles used to pre-condition the new European Driving Cycle (NEDC). Here, the first column 34 illustrates the particulate mass emission without metering the urea-water solution upstream of the particulate filter 18 and the second column 36 the particulate emission at a dosage of urea-water solution. Accordingly, it can be seen that by introducing the urea-water solution upstream of the particulate filter 18, the particulate emissions can be reduced.
Dasselbe gilt für die Partikelemissionen, wie sie bei einem Fahrzyklus in Form des Bundesautobahntests (BAB-Tests) des ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil Club) gemessen wurden. Die Ergebnisse dieses BAB-Tests sind in Fig. 3 durch zwei weitere Säulen 38, 40 veranschaulicht. Hierbei veranschaulicht die Säule 38 die Partikelemission ohne eine Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung und die Säule 40 die Partikelemission mit der Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung. The same applies to the particulate emissions as measured during a driving cycle in the form of the Federal Highway Test (BAB) of the ADAC (General German Automobile Club). The results of this BAB test are illustrated in FIG. 3 by two further columns 38, 40. Here, the column 38 illustrates the particle emission without a dosage of urea-water solution and the column 40, the particle emission with the dosage of the urea-water solution.
Im Anschluss an ein vollständiges Regenerieren des Partikelfilters 18 zeigt der Following a complete regeneration of the particulate filter 18 shows the
Partikelfilter 18 noch nicht seine volle Filtrationseffizienz. Zunächst findet nämlich in dem Partikelfilter 18 lediglich eine Tiefenfiltration statt, bei welcher die Partikel beim Particulate filter 18 does not yet have its full filtration efficiency. First, namely, only a depth filtration takes place in the particulate filter 18, in which the particles in the
Durchströmen von Poren in Wänden einer Filtermatrix des Partikelfilters 8 in den Poren eingelagert werden. Mit zunehmender Beladung des Partikelfilters 18 bildet sich auch an der Oberfläche der Kanäle ein Filterkuchen aus Ruß. Entsprechend findet dann eine Oberflächenfiltration statt, welche zu einer deutlichen Zunahme der Filtrationseffizienz des Partikelfilters 18 führt. Flow through pores in walls of a filter matrix of the particulate filter 8 are embedded in the pores. With increasing loading of the particulate filter 18, a filter cake of soot is also formed on the surface of the channels. Accordingly, then a surface filtration takes place, which leads to a significant increase in the filtration efficiency of the particulate filter 18.
Während der Zeitspanne, in welcher lediglich die Tiefenfiltration stattfindet, wird vorliegend die Menge der mittels der Dosiereinrichtung 26 in das Abgas eingebrachten Harnstoff-Wasser-Lösung erhöht. So wird der Effekt der Dosierung der Harnstoff- Wasser-Lösung auf die Partikelmasseemission genutzt, um die vorübergehend niedrigere Filtrationseffizienz des Partikelfilters 18 auszugleichen. So können besonders niedrige
Partikelemissionen in allen Betriebszuständen der Abgasanlage 10 beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs erreicht werden. During the period in which only the depth filtration takes place, the amount of urea-water solution introduced into the exhaust gas by means of the metering device 26 is increased in the present case. Thus, the effect of dosing the urea-water solution on particle mass emission is utilized to compensate for the transiently lower filtration efficiency of the particulate filter 18. So can be very low Particle emissions in all operating conditions of the exhaust system 10 and the internal combustion engine of the vehicle can be achieved.
Zum Ansteuern der Dosiereinrichtung 26 ist vorliegend ein Steuergerät 42 vorgesehen (vergleiche Fig. 1 und Fig. 2). Das Steuergerät 42 kann unmittelbar im Anschluss an das Regenerieren des Partikelfilters 18 ein Verhältnis α der dosierten Ammoniak-Menge bezogen auf die NOx-Emission auf einen Wert von α = 1 ,5 bis α = 3 erhöhen. Dieses von dem Steuergerät 42 bewirkte vorübergehende Anheben der Dosiermenge der Harnstoff- Wasser-Lösung kann unter Berücksichtigung unterschiedlicher Abbruchkriterien zurückgenommen werden. To control the metering device 26, a control device 42 is presently provided (compare FIGS. 1 and 2). The control unit 42 can immediately after the regeneration of the particulate filter 18, a ratio α of the metered amount of ammonia based on the NO x emission to a value of α = 1, 5 to α = 3 increase. This caused by the controller 42 temporary lifting the metered amount of urea-water solution can be withdrawn taking into account different termination criteria.
Beispielsweise ist in einem Graphen 44 in Fig. 4 auf einer Ordinate 46 der Differenzdruck oder Druckverlust APSDPF des Partikelfilters 18 in Millibar angegeben. In dem Graphen 44 ist auf einer Abszisse 48 die Rußbeladung des Partikelfilters 18 in Gramm pro Liter angegeben. Eine Linie 50 veranschaulicht in dem Graphen 44 den durch das For example, in a graph 44 in FIG. 4, the ordinate 46 indicates the differential pressure or pressure drop AP S DPF of the particle filter 18 in millibars. In the graph 44, the soot load of the particulate filter 18 in grams per liter is indicated on an abscissa 48. A line 50 in the graph 44 illustrates that through the
Filtermaterial des Partikelfilters 18 bewirkten Druckverlust. Eine Kurve 52 beschreibt die Zunahme des Druckverlusts APSDPF- In einem ersten Abschnitt 54 der Kurve 52 findet eine Tiefenfiltration statt, während welcher der Ruß im Substrat zurückgehalten wird. Hier ist der Anstieg des Druckverlusts vergleichsweise steil. Ein zweiter Abschnitt 56 veranschaulicht einen Übergangsbereich, also einen Übergang der Kurve 52 vom Filter material of the particulate filter 18 caused pressure loss. A curve 52 describes the increase of the pressure loss AP S DPF- In a first section 54 of the curve 52, a depth filtration takes place, during which the soot is retained in the substrate. Here, the increase in pressure loss is comparatively steep. A second section 56 illustrates a transition region, ie a transition of the curve 52 from
Abschnitt 54, welcher die Tiefenfiltration veranschaulicht, hin zu einem Abschnitt 58, welcher die Oberflächenfiltration, also die Filtration durch einen Filterkuchen oder Rußkuchen veranschaulicht. Am Übergang vom Abschnitt 54 zum Abschnitt 56 knickt die Kurve 52 ab, die Kurve 52 wird also flacher. Am Übergang vom Abschnitt 56 zum Section 54, which illustrates the depth filtration, to a section 58, which illustrates the surface filtration, so the filtration through a filter cake or soot cake. At the transition from section 54 to section 56, the curve 52 kinks, the curve 52 is thus flatter. At the transition from section 56 to
Abschnitt 58 knickt die Kurve 52 abermals ab, die Kurve 52 wird also noch flacher. Section 58 again bends curve 52, so curve 52 becomes even flatter.
Anhand des Abknickens der Kurve 52 kann also der Zeitpunkt detektiert werden, in welchem die Tiefenfiltration in die Oberflächenfiltration übergeht. Based on the bending of the curve 52, the time can be detected in which the depth filtration passes into the surface filtration.
Entsprechend wird vorliegend während einer der Dauer der Tiefenfiltration Accordingly, in the present case during one of the duration of the depth filtration
entsprechenden Zeitspanne 60, welche in Fig. 4 durch einen rechteckigen corresponding period of time 60, which in Fig. 4 by a rectangular
Flächenbereich veranschaulicht ist, die erhöhte Menge an Harnstoff-Wasser-Lösung mittels der Dosiereinrichtung 26 in das Abgas eingebracht. Surface area is illustrated, introduced the increased amount of urea-water solution by means of the metering device 26 in the exhaust gas.
In einem in Fig. 5 gezeigten weiteren Graphen 62 ist auf einer Ordinate 64 die In another graph 62 shown in FIG. 5, on an ordinate 64 is the
Filtrationseffizienz des Partikelfilters 18 in Prozent angegeben und auf einer Abszisse 66 wiederum die Rußbeladung des Partikelfilters 18 in Gramm pro Liter. Auch hier veranschaulicht ein rechteckiger Bereich die Zeitspanne 60, während welcher die erhöhte
Menge der Harnstoff-Wasser-Lösung in das Abgas eingebracht wird und entsprechend die Tiefenfiltration andauert. Eine Kurve 68 gibt demgegenüber die zunehmende Filtration efficiency of the particulate filter 18 in percent and on an abscissa 66 again the soot load of the particulate filter 18 in grams per liter. Again, a rectangular area illustrates the period 60 during which the increased Amount of urea-water solution is introduced into the exhaust gas and, accordingly, the depth filtration continues. A curve 68, in contrast, gives the increasing
Filtrationseffizienz des Partikelfilters 18 an. Entsprechend kann das vorübergehende Erhöhen der Menge des Reduktionsmittels, welches in das Abgas eingebracht wird, beendet oder abgebrochen werden, wenn die Filtrationseffizienz einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat. Der entsprechende definierte oder vorbestimmte Zeitpunkt kann über ein Modell bestimmt werden, welches das Einlagern von Ruß in den Filtration efficiency of the particulate filter 18 on. Accordingly, the temporary increase in the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas may be stopped or stopped when the filtration efficiency has reached a predetermined threshold. The corresponding defined or predetermined time can be determined via a model which incorporates soot in the
Partikelfilter 18 beschreibt, und welchem die in Fig. 5 gezeigte, erste steil ansteigende und dann zunehmend flacher werdende Kurve 68 zugrundeliegen kann. Particle filter 18 describes, and which can be based on the first steeply rising and then increasingly flatter curve 68 shown in Fig. 5.
Das aufgrund der Erhöhung der HWL(Harnstoff-Wasser-Lösung)-Dosiermenge im This is due to the increase in HWL (urea-water solution) dosage in the
Überschuss vorliegende Reduktionsmittel kann im SCR-Katalysator 20 und im Excess reducing agent can be present in the SCR catalyst 20 and in the
Partikelfilter 18 gespeichert werden. Entsprechend braucht im Anschluss an das Erhöhen, also nach dem Beenden des Erhöhens, die Harnstoff-Wasser-Lösung nicht einmal in einem stöchiometrischen Verhältnis von α = 1 zugegeben zu werden. Vielmehr kann dann die Harnstoff-Wasser-Lösung über eine gewisse Zeitspanne hinweg in verringerter Menge in das Abgas eingebracht werden. Zudem kann Ammoniak, welcher nicht im SCR- System 16 gespeichert werden kann, über den gegebenenfalls nachgeschalteten Particle filter 18 are stored. Accordingly, following the increase, that is, after the completion of the elevation, the urea-water solution need not even be added in a stoichiometric ratio of α = 1. Rather, then the urea-water solution can be introduced over a certain period of time in a reduced amount in the exhaust gas. In addition, ammonia, which can not be stored in the SCR system 16, via the optionally downstream
Ammoniak-Sperrkatalysator 28 zu N2 umgewandelt werden. Ammonia blocking catalyst 28 are converted to N 2 .
Bevorzugt wird die Betriebsstrategie der Abgasanlage 10 mit zunehmender Laufzeit des Partikelfilters 18 angepasst. Denn mit zunehmender Einsatzdauer des Partikelfilters 18 steigt auch die Ascheeinlagerung in die Filterwand des Partikelfilters 18. Dies Preferably, the operating strategy of the exhaust system 10 is adjusted with increasing transit time of the particulate filter 18. Because with increasing duration of use of the particulate filter 18, the ash storage in the filter wall of the particulate filter 18 increases. Dies
kompensiert die zunächst schlechtere Filtrationseffizienz während der Tiefenfiltration. Die Erhöhung der Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung nach einem jeweiligen compensates for the initially poorer filtration efficiency during depth filtration. Increasing the dosage of urea-water solution after each
vollständigen Regenerieren des Partikelfilters 18 kann daher mit steigender complete regeneration of the particulate filter 18 can therefore with increasing
Aschebeladung des Partikelfilters 8 schrittweise zurückgenommen werden. Dies soll anhand von Fig. 6 veranschaulicht werden. Ash charge of the particulate filter 8 are gradually withdrawn. This will be illustrated with reference to FIG. 6.
In einem in Fig. 6 gezeigten Graphen 70 ist auf einer Ordinate 72 das Verhältnis α der dosierten Ammoniakmenge bezogen auf die NOx-Emission aufgetragen. Auf einer Abszisse 74 im Graphen 70 können eine Anzahl der insgesamt durchgeführten In a graph 70 shown in FIG. 6, the ordinate 72 plots the ratio α of the metered amount of ammonia relative to the NO x emission. On an abscissa 74 in the graph 70, a number of the total performed
Regeneration des Partikelfilters 18, eine Aschebeladung des Partikelfilters 18 in Gramm pro Liter, ein Alterungsfaktor des Partikelfilters 18 oder eine Laufzeit beziehungsweise eine zurückgelegte Fahrstrecke aufgetragen sein. Beispielhaft wird gemäß Fig. 6 von einem ursprünglichen Erhöhen des Verhältnisses α auf α = 3 ausgegangen. Regeneration of the particulate filter 18, an ash charge of the particulate filter 18 in grams per liter, an aging factor of the particulate filter 18 or a running time or a traveled distance to be applied. By way of example, as shown in FIG. 6, an initial increase in the ratio α to α = 3 is assumed.
Demgegenüber veranschaulicht eine Linie 76 in Fig. 6 das Verhältnis von α = 1 , also die
für den vollständigen, stöchiometrischen Stickoxidumsatz erforderliche HWL- Dosiermenge. Eine weitere Linie 78 in Fig. 6 veranschaulicht die mit zunehmender Betriebsdauer des Partikelfilters 18 verringerte Menge der im Überschuss zudosierten Harnstoff -Wasser-Lösung, welche nach jedem Regenerieren des Partikelfilters 18 in das Abgas eingebracht wird. Insbesondere kann hierbei ein schrittweises Zurücknehmen der in das Abgas eingebrachten Menge der Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen sein. Das Verhältnis α kann jedoch auch kontinuierlich bis auf den Wert α = 1 verringert werden. In contrast, a line 76 in Fig. 6 illustrates the ratio of α = 1, that is For the complete, stoichiometric nitrogen oxide conversion required HWL dosing. Another line 78 in FIG. 6 illustrates the reduced amount of the excessively added urea-water solution, which is introduced into the exhaust gas after each regeneration of the particulate filter 18, as the particle filter 18 is operated longer. In particular, in this case a gradual withdrawal of the introduced into the exhaust gas amount of urea-water solution may be provided. However, the ratio α can also be reduced continuously down to the value α = 1.
Auch im Falle eines als defekt gemeldeten Partikelfilters, welcher einem Nutzer des Fahrzeugs durch Aufleuchten einer Motorkontrollleuchte angezeigt wird, kann ein erhöhter Partikelausstoß bis zu einer Reparatur des Fahrzeugs beziehungsweise bis zu einem Austausch des defekten Partikelfilters 18 durch Erhöhung der HWL-Dosiermenge begrenzt werden. Zusätzlich kann das Verringern des Partikelausstoßes des defekten Partikelfilters 18 durch ein Abschalten einer Abgasrückführung beziehungsweise ein Verringern der rückgeführten Menge an Abgas unterstützt werden.
Even in the case of a reported as defective particulate filter, which is displayed to a user of the vehicle by lighting a motor control light, increased particulate emissions can be limited to a repair of the vehicle or until replacement of the defective particulate filter 18 by increasing the HWL dosing. In addition, reducing the particulate emissions of the defective particulate filter 18 may be assisted by shutting off exhaust gas recirculation or decreasing the recirculated amount of exhaust gas, respectively.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Abgasanlage 10 exhaust system
12 Oxidationskatalysator 12 oxidation catalyst
14 Abgasleitung 14 exhaust pipe
16 SCR-System 16 SCR system
18 Partikelfilter 18 particle filters
20 SCR-Katalysator 20 SCR catalyst
22 Drucksensor 22 pressure sensor
24 Drucksensor 24 pressure sensor
26 Dosiereinrichtung 26 metering device
28 Ammoniak-Sperrkatalysator 28 ammonia blocking catalyst
30 Graph 30 graph
32 Ordinate 32 ordinates
34 Säule 34 pillar
36 Säule 36 pillar
38 Säule 38 pillar
40 Säule 40 column
42 Steuergerät 42 control unit
44 Graph 44 graph
46 Ordinate 46 ordinates
48 Abszisse 48 abscissa
50 Linie 50 line
52 Kurve 52 curve
54 Abschnitt 54 section
56 Abschnitt 56 section
58 Abschnitt 58 section
60 Zeitspanne 60 time span
62 Graph 62 graph
64 Ordinate 64 ordinates
66 Abszisse
68 Kurve66 abscissa 68 curve
70 Graph70 graph
72 Ordinate72 ordinates
74 Abszisse74 abscissa
76 Linie76 line
78 Linie
78 line
Claims
Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Fahrzeugs, bei welchem das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs mittels eines Partikelfilters (18) und mittels einer dem Partikelfilter (18) nachgeschalteten, zur selektiven 1. A method for exhaust aftertreatment of a vehicle, wherein the exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle by means of a particulate filter (18) and by means of a particulate filter (18) downstream, for selective
katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildeten catalytic reduction of nitrogen oxides formed
Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) behandelt wird, Exhaust gas aftertreatment device (20) is treated,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
im Anschluss an ein Regenerieren des Partikelfilters (18) vorübergehend eine Menge eines für die selektive katalytische Reduktion vorgesehenen temporarily, upon regeneration of the particulate filter (18), an amount of one for selective catalytic reduction
Reduktionsmittels erhöht wird, welche stromaufwärts des Partikelfilters (18) in das Abgas eingebracht wird. Reducing agent is added, which is introduced upstream of the particulate filter (18) in the exhaust gas.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels in das Abgas beendet wird, wenn ein Druckverlust zwischen einem ersten Messpunkt (22) stromaufwärts des Partikelfilters (18) und einem zweiten Messpunkt (24) stromabwärts des Partikelfilters (18) einen vorbestimmten Wert erreicht und/oder ein zeitlicher Verlauf des Druckverlusts wenigstens einem vorbestimmten Kriterium entspricht. introducing the increased amount of the reducing agent into the exhaust gas is stopped when a pressure drop between a first measuring point (22) upstream of the particulate filter (18) and a second measuring point (24) downstream of the particulate filter (18) reaches and / or a predetermined value Time course of the pressure loss corresponds to at least one predetermined criterion.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels in das Abgas
- beendet wird, sobald eine Masse an nach dem Regenerieren des Partikelfilters (18) in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachtem Kraftstoff einen vorbestimmten Wert erreicht und/oder introducing the increased amount of the reducing agent into the exhaust gas - is terminated as soon as a mass of fuel introduced into the internal combustion engine after regeneration of the particulate filter (18) reaches a predetermined value and / or
- nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne beendet wird. - Is terminated after a predetermined period of time.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Method according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Einbringen der erhöhten Menge des Reduktionsmittels in das Abgas beendet wird, sobald mittels eines das Einlagern von Ruß in den Partikelfilter (18) beschreibenden Modells ein vorbestimmter Zustand des Partikelfilters (18) ermittelt wird. the introduction of the increased amount of the reducing agent is terminated in the exhaust gas, as soon as a predetermined state of the particulate filter (18) is determined by means of a model describing the incorporation of soot in the particulate filter (18).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Method according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein stöchiometrisches Verhältnis, welches die in das Abgas eingebrachte Menge des Reduktionsmittels auf die Emission an Stickoxiden bezieht, im Anschluss an das Regenerieren vorübergehend auf einen Wert von mehr als 1 erhöht wird. a stoichiometric ratio, which relates the amount of reducing agent introduced into the exhaust gas to the emission of nitrogen oxides, is temporarily increased to a value of more than 1 following the regeneration.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Method according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
nach dem vorübergehenden Erhöhen der Menge des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels die Menge auf ein unterstöchiometrisches Verhältnis verringert wird, welches die in das Abgas eingebrachte Menge des Reduktionsmittels auf die Emission an Stickoxiden bezieht, und/oder aus der after temporarily increasing the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas, the amount is reduced to a substoichiometric ratio, which relates the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas to the emission of nitrogen oxides, and / or from
Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) austretendes Reduktionsmittel mittels eines nachgeschalteten Katalysators (28) umgewandelt wird. Exhaust gas aftertreatment device (20) exiting reducing agent is converted by means of a downstream catalyst (28).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Method according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
mit zunehmender Betriebsdauer des Partikelfilters (18) in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter die Menge des Reduktionsmittels verringert wird, welche nach dem jeweiligen Regenerieren des Partikelfilters (18) stromaufwärts des Partikelfilters (18) in das Abgas eingebracht wird.
with increasing operating time of the particulate filter (18) in dependence on at least one parameter, the amount of the reducing agent is reduced, which is introduced into the exhaust gas after each regeneration of the particulate filter (18) upstream of the particulate filter (18).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. The method according to any one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
bei Vorliegen eines Defekts des Partikelfilters (18) vorübergehend die Menge des Reduktionsmittels erhöht wird, welche stromaufwärts des Partikelfilters (18) in das Abgas eingebracht wird, und/oder eine Menge von in die in the event of a defect of the particulate filter (18), temporarily increasing the amount of the reducing agent introduced into the exhaust gas upstream of the particulate filter (18) and / or an amount thereof
Verbrennungskraftmaschine rückgeführtem Abgas verringert wird. Internal combustion engine recirculated exhaust gas is reduced.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. The method according to any one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
für die Abgasnachbehandlung ein zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildeter Partikelfilter (18) eingesetzt wird, welcher einen kupferhaltigen Zeolithen als katalytisch wirksames Material aufweist. for the exhaust aftertreatment, a particulate filter (18) designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides is used, which has a copper-containing zeolite as the catalytically active material.
10. Abgasanlage für ein Fahrzeug, mit einem Partikelfilter (18) zum Behandeln von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs, wobei stromabwärts des Partikelfilters (18) eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) angeordnet ist, welche zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet ist, und mit einer Steuerungseinrichtung (42) zum Ansteuern einer Dosiereinrichtung (26), mittels welcher ein für die selektive katalytische Reduktion vorgesehenes 10. Exhaust system for a vehicle, with a particulate filter (18) for treating exhaust gas of an internal combustion engine of the vehicle, wherein downstream of the particulate filter (18) an exhaust aftertreatment device (20) is arranged, which is designed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, and with a Control means (42) for controlling a metering device (26), by means of which provided for the selective catalytic reduction
Reduktionsmittel stromaufwärts des Partikelfilters (18) in das Abgas einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Reducing agent upstream of the particulate filter (18) can be introduced into the exhaust gas, characterized in that
die Steuerungseinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, im Anschluss an ein the control device (42) is designed to be connected to a
Regenerieren des Partikelfilters (18) vorübergehend eine Menge des stromaufwärts des Partikelfilters (18) in das Abgas einzubringenden Reduktionsmittels zu erhöhen.
Regenerating the particulate filter (18) temporarily to increase an amount of the upstream of the particulate filter (18) to be introduced into the exhaust reducing agent.
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