WO2020181311A1 - Verfahren zur einstellung der beladung eines partikelfilters - Google Patents

Verfahren zur einstellung der beladung eines partikelfilters Download PDF

Info

Publication number
WO2020181311A1
WO2020181311A1 PCT/AT2020/060077 AT2020060077W WO2020181311A1 WO 2020181311 A1 WO2020181311 A1 WO 2020181311A1 AT 2020060077 W AT2020060077 W AT 2020060077W WO 2020181311 A1 WO2020181311 A1 WO 2020181311A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scr
catalytic converter
scr system
exhaust gas
amount
Prior art date
Application number
PCT/AT2020/060077
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus HADL
Hannes NOLL
Mario DE MONTE
Stefan MANNSBERGER
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to DE112020001220.4T priority Critical patent/DE112020001220A5/de
Priority to CN202080019034.9A priority patent/CN113544365B/zh
Priority to US17/438,569 priority patent/US11585259B2/en
Publication of WO2020181311A1 publication Critical patent/WO2020181311A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0231—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preambles of the independent claims.
  • the invention relates to a method for setting and / or regulating the loading of a particle filter and an arrangement set up for this purpose.
  • Pressure sensor upstream of the particle filter and a pressure sensor after the particle filter must be provided. Furthermore, in heavy vehicles, so-called Fleavy Duty vehicles, the loading state of the particle filter cannot be determined with sufficient accuracy via the differential pressure.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • it is the object of the invention to create a method for setting and / or regulating the loading of a particle filter with which the loading of the particle filter can be adjusted simply, precisely and inexpensively so that the particle filter has a sufficiently high filtration efficiency on the one hand and that the The flow resistance of the particle filter is sufficiently low.
  • the invention is therefore based, inter alia, on the object of providing a simple, accurate and
  • the invention relates in particular to a method for setting and / or regulating the loading, in particular the soot loading, of a particle filter of a
  • Exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine comprises at least two SCR systems and a particle filter, the first SCR system being arranged in front of or on the particle filter in the flow direction of the exhaust gas or the first SCR system comprising the particle filter, the second SCR system in the flow direction of the exhaust gas after the
  • Particulate filter is arranged, wherein for nitrogen oxide reduction of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas to be cleaned, a first amount of fuel is metered in or can be metered in upstream of the SCR catalytic converter of the first SCR system, with for
  • Nitrogen oxide reduction of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas to be cleaned a second amount of fuel is metered in or can be metered in upstream of the SCR catalytic converter of the second SCR system, and the operating fluid contains a reducing agent or can be converted into a reducing agent.
  • the particle filter can be a diesel particle filter or a gasoline particle filter.
  • the loading condition, in particular the soot loading, of the particle filter is determined with a model, in particular with a kinetic model, so that if the particular loading condition is below a previously defined loading range, the first fuel quantity is set in such a way that the quantity of reducing agent is greater than or equal to the amount of reducing agent required for substantially complete nitrogen oxide reduction according to FIG
  • Reaction stoichiometry is required in the first SCR system, and / or that, if the specific loading state is above a previously defined loading range, the first amount of fuel is set such that the amount of
  • Reducing agent is less than the amount of reducing agent that is required for essentially complete nitrogen oxide reduction according to the reaction stoichiometry in the first SCR system.
  • a fuel suitable for selective catalytic reduction such as in particular a urea-containing mixture, a urea solution or AdBlue®, is metered in before the first and second SCR system or
  • the fuel can be a reducing agent, such as in particular
  • Ammonia NH3, or it can be converted into a reducing agent, such as ammonia NH3 in particular.
  • a urea-containing mixture is preferred as the fuel
  • a urea-water solution such as AdBlue®, is used, with the fuel being converted into the reducing agent, in particular ammonia NH3, by the reactions shown below:
  • the urea (NH 2 ) 2 CO can be converted into ammonia NH3 and isocyanic acid HNCO in the thermolysis reaction.
  • the isocyanic acid HNCO can be converted into ammonia NH3 and carbon dioxide C0 2 with water H 2 O in the hydrolysis reaction.
  • the reducing agent in particular ammonia NH3, can optionally be stored and / or stored at least temporarily in the SCR catalytic converter of the respective SCR system.
  • the ammonia NH3 may be deposited on the active centers of the SCR catalytic converter.
  • the at least temporarily stored reducing agent, in particular the ammonia NH3, can then nitrogen oxides NOx, such as
  • the metering of the operating material can take place via a metering device, such as in particular via an injector or an injection nozzle.
  • the metering device can be set up to introduce a previously determined amount of fuel in front of the respective SCR system, the respective SCR catalytic converter.
  • An SCR system can be used within the scope of the present disclosure
  • a system which includes an SCR-coated diesel particulate filter, a so-called SDPF, an SCR catalytic converter, a catalytic converter set up for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides and / or an ammonia slip catalytic converter, a so-called ASC, or which comprises an SCR-coated one Diesel particle filter, a so-called SDPF, an SCR catalyst, a catalyst set up for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides and / or an ammonia slip catalyst, a so-called ASC, is formed.
  • an SCR system can in particular also be understood to mean a system which comprises an SCR-coated Otto particle filter (OPF).
  • OPF Otto particle filter
  • the respective SCR system also includes one, two or three
  • One or more metering devices is / are preferably arranged upstream of the SCR system, in particular upstream of the SCR catalytic converter.
  • Exhaust aftertreatment system first passes the first SCR system, then or at the same time the particle filter and then the second SCR system.
  • the first SCR system includes the particle filter.
  • an SCR coating can be provided on the particle filter or the particle filter can be designed as SDPF or OPF.
  • the exhaust gas may enter the first SCR system and the particle filter, in particular the SDPF or OPF, at the same time, or first flow through the SCR catalyst of the first SCR system and then the particle filter, in particular the SDPF or OPF.
  • an operating material is or is metered in for nitrogen dioxide reduction upstream of the first SCR system and the second SCR system
  • a reducing agent can be introduced into the exhaust gas aftertreatment system upstream of the respective SCR system.
  • Particle filter in particular the loading of the particle filter, with a model calculated and / or determined. This can make it possible to determine the loading of the particulate filter simply and inexpensively, without further sensors having to be provided in the exhaust gas aftertreatment system.
  • the exhaust gas generated by the internal combustion engine flows through the exhaust gas aftertreatment system of the internal combustion engine, in particular through the SCR systems, preferably through the SCR catalytic converters of the SCR systems.
  • the nitrogen oxides emitted by the internal combustion engine can be converted into nitrogen and water in the SCR catalytic converters and / or the SDPF of the SCR systems.
  • nitrogen dioxide NO2 it may be possible to at least partially oxidize the soot particles in the particle filter, in particular carbon C.
  • Soot load is reduced.
  • the soot oxidation essentially takes place according to the following rule:
  • Regeneration temperature when using nitrogen dioxide NO2 is significantly lower than the regeneration temperature required for the soot oxidation processes when using oxygen O2.
  • the particulate filter can be in one
  • Temperature range are passively regenerated, which is reached during normal operation of the diesel system, the stored carbon being oxidized by means of nitrogen dioxide. This so-called passive regeneration, the
  • Regeneration of the diesel engine particle filter with NO2 can be effective at particle filter temperatures of less than 600 ° C., in particular of less than 500 ° C., preferably between 200 ° C. and 500 ° C.
  • Particle number, to achieve should have a certain loading, a so-called
  • Soot cake be present in the particle filter.
  • the loading shouldn't either Be excessively high in order to avoid high flow resistances of the particle filter and / or high back pressures.
  • the build-up of a load depends in particular on the passive regeneration.
  • the method according to the invention can regulate and / or adjust the NOx and thus also the NO2 concentration upstream of the particle filter.
  • the passive regeneration of the particle filter can thereby be influenced, whereby the loading of the particle filter can also be regulated and set.
  • the filtration efficiency of the particle filter and the flow resistance caused by the particle filter can also be influenced.
  • the first fuel quantity is set in such a way that nitrogen oxides break through, in particular a
  • Amount of fuel so much reducing agent, in particular NH3, is introduced before the first SCR system that the NOx conversion efficiency of the first SCR system is maximized.
  • the amount of reducing agent is introduced before the first SCR system that the NOx conversion efficiency of the first SCR system is maximized.
  • regeneration of the particle filter with nitrogen dioxide NO2 can be minimized, in particular prevented and / or reduced. This can increase the loading or soot loading of the particle filter, which on the one hand the
  • Filtration efficiency of the particulate filter can be increased.
  • the flow resistance and / or the counter pressure of the particle filter can increase.
  • the first amount of fuel is used in this way it is set that the nitrogen oxides NOx contained in the exhaust gas, in particular the nitrogen dioxide NO2 contained in the exhaust gas, at least partially, essentially
  • the particulate filter can be regenerated with nitrogen dioxide NO2.
  • the internal combustion engine can be an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the method according to the invention is carried out in an automated manner, in particular in a controlled and / or regulated manner by a control device of the motor vehicle.
  • Internal combustion engine includes, is activated. This means in particular that during normal ferry operation of the motor vehicle, the inventive
  • the second amount of fuel is reduced when the first amount of fuel is increased, and / or that the second
  • the amount of fuel is set in such a way that the amount of reducing agent is greater than or equal to the amount of reducing agent that is required for essentially complete nitrogen oxide reduction according to the reaction stoichiometry in the second SCR system.
  • the nitrogen oxides generated by the internal combustion engine in particular the NO2 generated, in the first SCR system, in particular in the
  • Particle filter nitrogen oxides NOx contained in the exhaust gas, in particular essentially completely, to convert to nitrogen and water.
  • the nitrogen oxides in particular nitrogen dioxide, can be reduced by the passive regeneration of the particle filter. This allows the second
  • the amount of fuel and in particular the amount of reducing agent introduced by the second amount of fuel can be reduced by the amount of nitrogen oxide consumed in the passive regeneration.
  • the second amount of fuel is increased when the first amount of fuel is reduced, and / or that the second
  • Fuel amount is set in such a way, and / or that the amount of
  • Reducing agent is greater than or equal to the amount of reducing agent that is required for essentially complete nitrogen oxide reduction according to the reaction stoichiometry in the second SCR system.
  • the amount of reducing agent is greater than or equal to the amount of reducing agent that is required according to the corresponding reaction stoichiometry in order to, in particular, essentially completely remove the nitrogen oxides NOx contained in the exhaust gas before the second SCR system, in particular after the particle filter To implement nitrogen and water.
  • the nitrogen oxides in particular the nitrogen dioxide
  • the passive regeneration of the particle filter can be reduced by the second amount of fuel and the amount of reducing agent introduced by the second amount of fuel.
  • first and second quantities of fuel are retained unchanged if the specific loading condition is within the previously defined loading range.
  • the particle filter has a loading condition which, on the one hand, enables a sufficiently high filtration efficiency and, on the other hand, the flow resistance caused thereby is sufficiently small.
  • the fuel quantities are controlled and regulated in a conventional manner known from the prior art.
  • the particle filter is a diesel particle filter or an SCR-coated diesel particle filter or the particle filter comprises a diesel particle filter or an SCR-coated diesel particle filter, and / or that the
  • Internal combustion engine is a diesel engine.
  • the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas to be cleaned upstream of the first SCR system is determined or calculated with a sensor and / or from an engine map, and / or that the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas to be cleaned upstream of the first SCR system, in particular upstream of the SCR catalytic converter of the first SCR system, is determined or calculated with a model, in particular a kinetic model, with the model being used to determine or calculate the factors relevant to the method
  • the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas to be cleaned upstream of the second SCR system is determined or calculated with a sensor, and / or that the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas to be cleaned
  • Exhaust gas upstream of the second SCR system in particular upstream of the SCR catalytic converter of the second SCR system, can be determined or calculated with models, in particular kinetic models, with the models being used to determine the reactions of the first SCR system, in particular the SCR catalyst, and the particle filter are calculated in addition to real operation, the kinetic model in particular one
  • the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas to be cleaned can be determined and / or calculated in the area upstream of the first SCR system, in particular between the internal combustion engine and the first SCR system, or between a diesel oxidation catalytic converter and the first SCR system.
  • the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas to be cleaned can be in the area before the second SCR system, in particular after the SCR catalytic converter of the first SCR system and before the second SCR system or between the SDPF and the second SCR system or between the particle filter and the second SCR system can be determined and / or calculated.
  • the reactions relevant for the process can be calculated in a mathematical, physical model. If necessary, provision is made for the relevant reactions to be mapped mathematically and physically by the kinetic model.
  • the reactions can thus be based on physical conditions, whereby estimates and / or uncertainties can be reduced and the accuracy of the modeled values can be increased. If necessary, it can be provided in all embodiments that real measured values are also included as input variables in the kinetic model.
  • Reducing agent especially the oxidation of NH3
  • oxidation of the reducing agent can usually only be estimated, which is associated with great uncertainties or is very imprecise.
  • a kinetic model is in "Hollauf, Bernd: Model-Based Closed-Loop Control of SCR Based DeNOx Systems. Master’s thesis, University of Applied Sciencetechnikum Kärnten, 2009. "revealed.
  • a model based on the raw emissions of the internal combustion engine can be used to model the particle filter. It is preferably provided that the model of the particle filter shows the loading of the
  • Particle filter can determine pressure sensorless.
  • the exhaust gas aftertreatment components provided in the exhaust gas aftertreatment system are mapped with a model, in particular a kinetic model.
  • the reactions of the respective Exhaust aftertreatment components are calculated and / or determined in a mathematical, physical model.
  • the amount of nitrogen oxides in particular the amount of nitrogen dioxide, is determined with a sensor upstream of the first SCR system and / or second SCR system.
  • the amount of nitrogen oxides can be determined in a manner known from the prior art. It is preferably provided that the amount of nitrogen oxides is determined by means of the exhaust gas volume flow and that determined by a NOx sensor
  • Nitric oxide concentration takes place.
  • a NOx sensor is or are provided upstream of the first SCR system and / or a NOx sensor upstream of the second SCR system.
  • the amount of nitrogen oxides is determined and / or calculated from an engine map.
  • the engine map can be determined within the scope of conventional calibration.
  • the first SCR system has an SCR catalytic converter, an SCR-coated diesel particulate filter and / or a
  • Ammonia slip catalyst comprises, and that the first SCR system comprises a first catalyst and optionally a second catalyst arranged after the first catalyst, wherein the first catalyst is the SDPF and optionally the second catalyst is the SCR catalyst, or wherein the first catalyst is the SCR The catalyst and optionally the second catalyst is the SDPF, or wherein the first catalyst is the SCR catalyst and optionally the second catalyst is the ASC.
  • the exhaust gas first flows through an SDPF of the first SCR system and then optionally an SCR catalytic converter of the first SCR system, or that the exhaust gas first flows through an SCR catalytic converter of the first SCR system and then optionally an SDPF of the first SCR system flows through, or that the exhaust gas first flows through an SCR catalyst of the first SCR system and then possibly an ASC of the first SCR system.
  • the second SCR system comprises an SCR catalytic converter and possibly an ASC, and that the SCR catalytic converter is arranged in front of the ASC.
  • the exhaust gas first flows through an SCR catalytic converter of the second SCR system and then possibly an ASC of the second SCR system.
  • Diesel oxidation catalytic converter is provided, and / or that one or another diesel oxidation catalytic converter is provided between the first SCR system and the second SCR system and / or that one or another diesel oxidation catalytic converter is provided between the first SCR system and the particle filter.
  • Internal combustion engine first flows through a diesel oxidation catalyst, and / or that the exhaust gas after exiting the first SCR system and before entering the second SCR system through one or another
  • Diesel oxidation catalyst flows, and / or that the exhaust gas flows through one or a further diesel oxidation catalyst after exiting the first SCR system and before entering the particle filter.
  • the exhaust gas flows through the further oxidation catalytic converter after exiting the first SCR system and before entering the particle filter and / or after exiting the first SCR system and before entering the second SCR system.
  • the exhaust gas first passes through the first SCR system, which includes the particle filter, and then the second SCR system flows through.
  • the first SCR system can comprise an SDPF or be formed from an SDPF.
  • the exhaust gas first passes through the first SCR system, which includes the particle filter, and then the second SCR system
  • the first SCR system can comprise an SDPF and an SCR catalyst arranged after the SDPF or can be formed from an SDPF and an SCR catalyst arranged after the SDPF.
  • the exhaust gas first flows through the SDPF, then the SCR catalytic converter of the first SCR system, then the SCR catalytic converter of the second SCR system and then
  • the ASC of the second SCR system if applicable, the ASC of the second SCR system.
  • the exhaust gas first passes through the first SCR system, which includes the particle filter, and then the second SCR system
  • the first SCR system can comprise an SCR catalytic converter and an SDPF arranged after the SCR catalytic converter or can be formed from an SCR catalytic converter and an SDPF arranged after the SCR catalytic converter.
  • the exhaust gas first flows through the SCR catalytic converter of the first SCR system, then the SDPF, then the SCR catalytic converter of the second SCR system and then possibly the ASC of the second SCR system.
  • the exhaust gas first flows through the first SCR system, then the particle filter and then the second SCR system.
  • the first SCR system can comprise an SCR catalytic converter and optionally an ASC arranged after the SCR catalytic converter or can be formed from an SCR catalytic converter and optionally an ASC arranged after the SCR catalytic converter.
  • the exhaust gas first flows through the SCR catalytic converter of the first SCR system, then possibly the ASC, then the particle filter and then the second SCR system.
  • the second SCR system comprises an ASC, which is provided after the SCR catalytic converter of the second SCR system. If necessary, it is provided that the exhaust gas aftertreatment system has a
  • Diesel oxidation catalyst a so-called DOC, comprises at least two SCR catalysts and / or an ASC, or that the
  • Exhaust aftertreatment system is formed from a diesel oxidation catalyst, a so-called DOC, at least two SCR catalysts and / or an ASC.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises a DOC catalytic converter, a DPF catalytic converter, at least two SCR catalytic converters and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system comprises a DOC catalytic converter, a DPF catalytic converter, at least two SCR Catalyst and / or an ASC catalyst is formed.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises a DOC catalytic converter, an SDPF catalytic converter, that is to say an SCR-coated DPF, an SCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the
  • Exhaust aftertreatment system is formed from a DOC catalyst, an SDPF catalyst, an SCR catalyst and / or an ASC catalyst.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an SCR catalytic converter, a DOC catalytic converter, a DPF catalytic converter, a further SCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the
  • Exhaust aftertreatment system is formed from an SCR catalyst, a DOC catalyst, a DPF catalyst, a further SCR catalyst and / or an ASC catalyst.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an SCR catalytic converter, a DOC catalytic converter, an SDPF catalytic converter, an SCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system comprises an SCR catalytic converter, a DOC catalytic converter, an SDPF catalyst, an SCR catalyst and / or an ASC catalyst is formed. It is optionally provided that the exhaust gas aftertreatment system comprises a DPF catalytic converter, at least two SCR catalytic converters and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system is formed from a DPF catalytic converter, at least two SCR catalytic converters and / or an ASC catalytic converter .
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SDPF catalytic converter, an SCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SDPF catalytic converter, an SCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter is formed.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, a cDPF catalytic converter, i.e. a catalytic DPF, an ufSCR catalytic converter, i.e. an underfloor SCR, and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter , a cDPF catalyst, a ufSCR catalyst and / or an ASC catalyst.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SCR catalytic converter, an SDPF catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SCR catalytic converter, an SDPF catalytic converter and / or an ASC catalytic converter is formed.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SDPF catalytic converter, a ufSCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SDPF catalytic converter, a ufSCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter is formed.
  • the exhaust gas aftertreatment system comprises an LNT catalytic converter, an SDPF catalytic converter, a ufSCR catalytic converter and / or an ASC catalytic converter, or that the exhaust gas aftertreatment system consists of an LNT Catalyst, an SDPF catalyst, an ufSCR catalyst and / or an ASC catalyst is formed.
  • one, two, three, four, five or all of the catalytic converters of the exhaust gas aftertreatment system can be heated or heated and, in particular, are designed as electrically heatable catalytic converters E-CAT.
  • Adsorber “PNA includes.
  • the exhaust gas aftertreatment system includes a “passive NOx adsorber” PNA in addition to the above-mentioned catalysts.
  • the exhaust gas aftertreatment system may include a “pre-turbine catalyst” PTC in addition to the above-mentioned catalysts.
  • the exhaust gas aftertreatment system has one or two metering devices and one, two or three NOx sensors and / or one, two or three NFh sensors, in particular one NFh sensor
  • Exhaust aftertreatment system includes.
  • the first amount of fuel is metered in via a first metering device or can be metered in, the first
  • Dosing device is arranged upstream of the first SCR system, in particular upstream of the SCR catalytic converter of the first SCR system, and / or that the second
  • the amount of operating fluid is metered in via a second metering device or
  • the second metering device can be metered in, the second metering device being arranged in front of the second SCR system, in particular in front of the SCR catalytic converter of the second SCR system.
  • the invention relates to an arrangement, in particular a
  • Diesel engine arrangement comprising an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment system, the exhaust gas aftertreatment system comprises at least two SCR systems and a particle filter, characterized in that the arrangement includes a control unit for executing the
  • the arrangement in particular the diesel engine arrangement, can be part of a
  • Vehicle in particular a motor vehicle.
  • the arrangement in particular the diesel engine arrangement, can be set up to carry out the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic graphic representation of a first embodiment of a diesel engine arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic graphic representation of a second embodiment of a diesel engine arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a third embodiment of a diesel engine arrangement according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a fourth embodiment of a diesel engine arrangement according to the invention.
  • Fig. 5 shows a schematic graphic representation of a diagram for
  • Diesel particle filter 3 SCR catalytic converter 4, ammonia slip catalytic converter 5, second metering device 6, internal combustion engine 7, exhaust gas aftertreatment system 8, particle filter 9, diesel engine arrangement 10, first SCR system 11, second SCR system 12, further diesel oxidation catalytic converter 13, further SCR catalytic converter 14, further ammonia slip catalytic converter 15, previously defined loading area 16, temporal progression of the loading state 17, time 18 and loading 19.
  • Fig. 1 shows a schematic graphic representation of a first embodiment of the diesel engine assembly 10 according to the invention, which is used to carry out the
  • Diesel engine assembly 10 is a control device (not shown) which is set up to carry out the method according to the invention.
  • the diesel engine arrangement 10 comprises an internal combustion engine 7 designed as a diesel engine and a
  • the exhaust aftertreatment system 8 comprises a first SCR system 11, a particle filter 9 and a second SCR system 12.
  • the SCR systems 11, 12 each include an SCR catalytic converter 4, 14.
  • a first metering device 2 is provided in front of the first SCR system 11, in particular in front of the SCR catalytic converter 4 of the first SCR system 11.
  • Metering device 2 is set up to introduce a first quantity of operating material into exhaust gas aftertreatment system 8 upstream of first SCR system 11.
  • a second metering device 6 is provided upstream of the second SCR system 12, in particular upstream of the SCR catalytic converter 14 of the second SCR system 12.
  • the second metering device 6 is set up to introduce a second quantity of fuel into the exhaust gas aftertreatment system 8 upstream of the second SCR system 12.
  • the exhaust gas emerges from the diesel engine and then flows through the first SCR system 11, then through the particle filter 9 and then through the second SCR system 12.
  • the loading state of the particle filter 9, the amounts of nitrogen oxides, in particular the amounts of nitrogen dioxide, upstream of the first SCR system 11 and the second SCR system 12 are determined and / or calculated with models, in particular with kinetic models. If the particular
  • the first quantity of operating material metered in by the first metering device 2 is increased if the specific loading state is below a previously defined loading range 16.
  • the first amount of fuel is set in such a way that the amount of reducing agent is greater than or equal to the amount of reducing agent required for essentially complete nitrogen oxide reduction according to FIG
  • Reaction stoichiometry in the first SCR system is required.
  • the breakthrough of nitrogen oxides, in particular nitrogen dioxide, by the first SCR system 11 can be reduced and / or prevented, as a result of which a passive regeneration of the particle filter 9 can be inhibited and / or reduced.
  • Particle filter 9, a load 19, in particular a soot cake, can be built up in the particle filter 9. This may make it possible to improve the filtration efficiency of the
  • Particulate filter 9 to increase.
  • the first quantity of fuel metered in by the first metering device 2 is reduced if the specific load 19 is above a previously defined load range 16.
  • the first amount of fuel is set in such a way that the amount of reducing agent is smaller than the amount of reducing agent required for an essentially complete nitrogen oxide reduction according to FIG Reaction stoichiometry in the first SCR system 11 is required.
  • the nitrogen oxides emitted by the diesel engine in particular the emitted nitrogen dioxides, pass through the first SCR system 11 in an essentially unreduced and / or unreduced manner.
  • a relatively large amount of nitrogen oxides, in particular a relatively large amount of nitrogen dioxide can reach the particle filter 9, as a result of which passive regeneration of the particle filter 9 can be made possible.
  • soot cake of the particle filter 9 can be reduced and / or broken down. This can make it possible to reduce the flow resistance and / or the counterpressure of the particle filter 9.
  • the second quantity of operating material metered in or metered in by the second metering device 6 is set in such a way that the legal requirements are met and the environment is protected as much as possible. This means that on the one hand, the second amount of fuel is reduced when the first
  • Fuel quantity is increased, and on the other hand the second fuel quantity is increased when the first fuel quantity is reduced.
  • the second amount of fuel is set in such a way that the amount of reducing agent upstream of the second SCR system 12 is greater than or equal to the amount of reducing agent that is essentially complete
  • Fig. 2 shows a schematic graphic representation of a second embodiment of the diesel engine assembly 10 according to the invention, which is used to carry out the
  • the features of the embodiment according to FIG. 2 can preferably correspond to the features of the embodiment according to FIG. 1.
  • the features of the embodiment according to FIG. 1 In contrast to the first embodiment of the invention
  • Diesel engine arrangement 10 the following exhaust gas aftertreatment components are provided along exhaust gas aftertreatment system 8: a diesel oxidation catalytic converter 1, an SDPF 3, an SCR catalytic converter 4, a further SCR catalytic converter 14 and a
  • the first SCR system 11 comprises the SDPF 3 and the SCR catalytic converter 4 arranged after the SDPF 3. This means that according to this embodiment, the first SCR system 11 comprises the particle filter 9.
  • the second SCR system 12 comprises a further SCR catalytic converter 14 and the ammonia slip catalytic converter 5 arranged after the further SCR catalytic converter 14.
  • the exhaust gas exiting the diesel engine flows first through the diesel oxidation catalytic converter 1, then through the SDPF 3, then through the SCR catalytic converter 4, then through the further SCR catalytic converter 14 and
  • Fig. 3 shows a schematic graphic representation of a third embodiment of the diesel engine assembly 10 according to the invention, which is used to carry out the
  • the features of the embodiment according to FIG. 3 can preferably correspond to the features of the embodiments according to FIG. 1 and / or 2.
  • the following exhaust aftertreatment components are provided along the exhaust gas aftertreatment system 8: a diesel oxidation catalytic converter 1, an SCR catalytic converter 4, an SDPF 3, a further SCR catalytic converter 14 and a
  • the first SCR system 11 comprises the SCR catalytic converter 4 and the SDPF 3 arranged after the SCR catalytic converter 4. that, according to this embodiment, the first SCR system 11 comprises the particle filter 9.
  • the second SCR system 12 comprises a further SCR catalytic converter 14 and the ammonia slip catalytic converter 5 arranged after the further SCR catalytic converter 14.
  • the exhaust gas emerging from the diesel engine flows first through the diesel oxidation catalytic converter 1, then through the SCR catalytic converter 4, then through the SDPF 3, then through the further SCR catalytic converter 14 and
  • Fig. 4 shows a schematic graphic representation of a fourth embodiment of the diesel engine assembly 10 according to the invention, which is used to carry out the
  • the features of the embodiment according to FIG. 4 can preferably correspond to the features of the embodiments according to FIG. 1, 2 and / or 3.
  • Diesel engine assembly 10 according to the invention are along the
  • Exhaust aftertreatment system 8 the following exhaust aftertreatment components are provided: a diesel oxidation catalytic converter 1, an SCR catalytic converter 4, a
  • Ammonia slip catalytic converter 5 another diesel oxidation catalytic converter 13
  • the first SCR system 11 comprises the SCR catalytic converter 4 and the one arranged after the SCR catalytic converter 4
  • the second SCR system 12 comprises a further SCR catalytic converter 14 and the further SCR catalytic converter 14 after the further SCR catalytic converter 14
  • the exhaust gas exiting the diesel engine flows first through the diesel oxidation catalytic converter 1, then through the SCR catalytic converter 4, then through the ammonia slip catalytic converter 5, then through the further one
  • Diesel oxidation catalytic converter 13 then through the particle filter 9, then through the further SCR catalytic converter 14 and then through the further ammonia slip catalytic converter 15.
  • Fig. 5 shows a schematic graphic representation of a diagram for
  • the loading state 17 is calculated and / or determined using a model, in particular a kinetic model.
  • the loading area 16 defined in advance in this diagram is the area in which the particle filter 9 has a sufficiently high filtration efficiency and at the same time a sufficiently low flow resistance.
  • the quantities of fuel are adapted according to the method according to the invention.
  • This configuration can be provided in all embodiments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Einstellung der Beladung (19) eines Partikelfilters (9) und eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Anordnung, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (8) mindestens zwei SCR- Systeme (11, 12) und einen Partikelfilter (9) umfasst, wobei vor dem ersten SCR- System (11) eine erste Betriebsstoffmenge und vor dem zweiten SCR-System (12) eine zweite Betriebsstoffmenge eindosiert wird, wobei der Betriebsstoff in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist, wobei der Beladungszustand des Partikelfilters (9) mit einem Modell bestimmt wird, wobei, wenn der bestimmte Beladungszustand unterhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs (16) liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System (11) erforderlich ist, und/oder wobei, wenn der bestimmte Beladungszustand oberhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs (16) liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel kleiner der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System (11) erforderlich ist.

Description

Verfahren zur Einstellung der Beladung eines Partikelfilters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung und/oder Regelung der Beladung eines Partikelfilters und einer dazu eingerichteten Anordnung.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Beladungsregelung eines Partikelfilters bekannt. Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen die Beladung des Partikelfilters über den Differenzdruck bestimmt wird. Nachteilig an solchen Verfahren ist einerseits, dass für die Bestimmung der Beladung ein
Drucksensor vor dem Partikelfilter und ein Drucksensor nach dem Partikelfilters vorgesehen sein müssen. Ferner ist bei schweren Fahrzeugen, sogenannten Fleavy- Duty Fahrzeugen, der Beladungszustand des Partikelfilters über den Differenzdruck nicht mit einer ausreichenden Genauigkeit ermittelbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Einstellung und/oder Regelung der Beladung eines Partikelfilters zu schaffen, mit welchem die Beladung des Partikelfilters einfach, genau und kostengünstig so einstellbar ist, dass der Partikelfilter einerseits eine ausreichend hohe Filtrationseffizienz aufweist und dass andererseits der Strömungswiderstand des Partikelfilters ausreichend gering ist. Der Erfindung liegt somit unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, genaues und
kostengünstiges Verfahren zur Einstellung der Beladung eines Partikelfilters zu schaffen. Insbesondere soll ein Verfahren geschaffen werden, welches nur die
Sensoren einer herkömmlichen Abgasnachbehandlungsanlage verwendet.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des
unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Einstellung und/oder Regelung der Beladung, insbesondere der Rußbeladung, eines Partikelfilters einer
Abgasnachbehandlungsanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage mindestens zwei SCR-Systeme und einen Partikelfilter umfasst, wobei das erste SCR-System in Strömungsrichtung des Abgases vor oder an dem Partikelfilter angeordnet ist oder das erste SCR-System den Partikelfilter umfasst, wobei das zweite SCR-System in Strömungsrichtung des Abgases nach dem
Partikelfilter angeordnet ist, wobei zur Stickstoffoxidreduktion der im zu reinigenden Abgas enthaltenen Stickoxide, vor dem SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems eine erste Betriebsstoffmenge eindosiert wird oder eindosierbar ist, wobei zur
Stickstoffoxidreduktion der im zu reinigenden Abgas enthaltenen Stickoxide, vor dem SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems eine zweite Betriebsstoffmenge eindosiert wird oder eindosierbar ist, und wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein Reduktionsmittel umsetzbar ist.
Der Partikelfilter kann dabei ein Dieselpartikelfilter oder Ottopartikelfilter sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Beladungszustand, insbesondere die Rußbeladung, des Partikelfilters mit einem Modell, insbesondere mit einem kinetischen Modell, bestimmt wird, dass, wenn der bestimmte Beladungszustand unterhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der
Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System erforderlich ist, und/oder dass, wenn der bestimmte Beladungszustand oberhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an
Reduktionsmittel kleiner der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR- System erforderlich ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein zur selektiven katalytischen Reduktion geeigneter Betriebsstoff, wie insbesondere ein harnstoffhaltiges Gemisch, eine Harnstofflösung oder AdBlue®, vor dem ersten und zweiten SCR-System eindosiert wird oder
eindosierbar ist. Der Betriebsstoff kann ein Reduktionsmittel, wie insbesondere
Ammoniak NH3, enthalten oder in ein Reduktionsmittel, wie insbesondere Ammoniak NH3, umsetzbar sein. Bevorzugt wird als Betriebsstoff ein harnstoffhaltiges Gemisch, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, wie beispielsweise AdBlue®, verwendet, wobei der Betriebsstoff gegebenenfalls durch nachfolgend dargestellte Reaktionen in das Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak NH3, umgewandelt wird:
Thermolyse:
Figure imgf000005_0001
Hydrolyse:
Figure imgf000005_0002
In einem ersten Schritt kann bei der Thermolyse-Reaktion der Harnstoff (NH2)2CO in Ammoniak NH3 und Isocyansäure HNCO umgewandelt werden. In einem zweiten Schritt kann bei der Hydrolyse-Reaktion die Isocyansäure HNCO mit Wasser H20 in Ammoniak NH3 und Kohlendioxid C02 umgewandelt werden.
Das Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak NH3, ist gegebenenfalls zumindest temporär im SCR-Katalysator des jeweiligen SCR-Systems speicherbar und/oder gespeichert. Gegebenenfalls lagert sich das Ammoniak NH3 an den aktiven Zentren des SCR-Katalysators an. Das zumindest temporär gespeicherte Reduktionsmittel, insbesondere das Ammoniak NH3, kann anschließend Stickoxide NOx, wie
insbesondere Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid N02, reduzieren.
Die Dosierung des Betriebsstoffes kann über eine Dosiervorrichtung, wie insbesondere über einen Injektor oder über eine Einspritzdüse, erfolgen. Die Dosiervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine vorab bestimmte Betriebsstoffmenge vor dem jeweiligen SCR-System, dem jeweiligen SCR-Katalysator, einzubringen.
Unter einem SCR-System kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung
insbesondere ein System verstanden werden, welches einen SCR-beschichteten Dieselpartikelfilter, einen sogenannten SDPF, einen SCR-Katalysator, einen zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden eingerichteten Katalysator und/oder einen Ammoniakschlupfkatalysator, einen sogenannten ASC, umfasst, oder welches aus einem SCR-beschichteten Dieselpartikelfilter, einem sogenannten SDPF, einem SCR-Katalysator, einem zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden eingerichteten Katalysator und/oder einem Ammoniakschlupfkatalysator, einem sogenannten ASC, gebildet ist. Unter einem SCR-System kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung allerdings insbesondere auch ein System verstanden werden, welches einen SCR-beschichteten Ottopartikelfilter (OPF) umfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich also sowohl für Dieselmotoranordnungen als auch für Ottomotoranordnungen.
Insbesondere umfasst das jeweilige SCR-System auch eine, zwei oder drei
Dosiervorrichtung/en für den Betriebsstoff, den Betriebsstofftank und/oder
gegebenenfalls auch den Betriebsstoff als solchen. Bevorzugt ist eine oder sind die Dosierungsvorrichtung/en vor dem SCR-System, insbesondere vor dem SCR- Katalysator, angeordnet.
Beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine kann ein Abgas entstehen und/oder erzeugt werden, welches Stickoxide enthält und nach dem Austreten aus der
Verbrennungskraftmaschine durch die Abgasnachbehandlungsanlage strömt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas bei dem Durchströmen der
Abgasnachbehandlungsanlage zuerst das erste SCR-System, dann oder gleichzeitig den Partikelfilter und anschließend das zweite SCR-System passiert.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das erste SCR-System den Partikelfilter umfasst. In diesem Fall kann am Partikelfilter eine SCR-Beschichtung vorgesehen oder der Partikelfilter als SDPF oder OPF ausgebildet sein. Gegebenenfalls tritt das Abgas in diesem Fall zeitgleich in das erste SCR-System und den Partikelfilter, insbesondere in den SDPF oder OPF, ein oder durchströmt zuerst den SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems und anschließend den Partikelfilter, insbesondere den SDPF oder OPF.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zur Stickstoffdioxidreduktion vor dem ersten SCR- System und dem zweiten SCR-System ein Betriebsstoff eindosiert wird oder
eindosierbar ist. Dadurch kann ein Reduktionsmittel vor dem jeweiligen SCR-System in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird der Beladungszustand des
Partikelfilters, insbesondere die Beladung des Partikelfilters, mit einem Modell berechnet und/oder bestimmt. Dadurch kann es möglich sein, die Beladung des Partikelfilters einfach und kostengünstig zu bestimmen, ohne dass weitere Sensoren in der Abgasnachbehandlungsanlage vorgesehen sein müssen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Betriebsstoffmengen verändert werden, wenn der mit dem Modell bestimmte Beladungszustand unterhalb oder oberhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs liegt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Abgas durch die Abgasnachbehandlungsanlage der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere durch die SCR-Systeme, bevorzugt durch die SCR-Katalysatoren der SCR-Systeme, strömt. In den SCR-Katalysatoren und/oder dem SDPF der SCR- Systeme können die von der Verbrennungskraftmaschine emittierten Stickoxide zu Stickstoff und Wasser umgesetzt werden.
Die Reduktion von Stickstoffmonoxid NO läuft bei einer Reduktionstemperatur von über 250 °C im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:
4 NO + 4 NH3 + 02 ^ 4 N2 + 6 H20
Ferner ist es möglich, dass eine sogenannte„schnelle SCR-Reaktion“ ablaufen kann, wenn sowohl Stickstoffmonoxid NO als auch Stickstoffdioxid NO2 im Abgas vorhanden ist und die Reduktionstemperatur im Bereich von 170 °C bis 300 °C liegt. Die schnelle SCR-Reaktion läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:
NO + 2NH3 + N02 -> 2 JV2 + 3 H20
Die Reduktion von Stickstoffdioxid NO2 läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:
8 NH3 + 6 N02 -> 7 JV2 + 12 H20 Das heißt gegebenenfalls, dass vor den SCR-Systemen, insbesondere vor den SCR- Katalysatoren oder den SDPF, die Stickoxidkonzentration bzw. NOx-Konzentration höher ist als nach den SCR-Systemen.
Durch Stickstoffdioxid NO2 kann es möglich sein, die im Partikelfilter befindlichen Rußpartikel, insbesondere den Kohlenstoff C, zumindest teilweise zu oxidieren.
Dadurch kann es möglich sein, den Partikelfilter zu regenerieren, indem seine
Rußbeladungsmenge reduziert wird. Die Rußoxidation erfolgt im Wesentlichen nach folgender Vorschrift:
2 N02 + C -> 2 NO + C02
Insbesondere ist die für die Rußoxidationsprozesse notwendige
Regenerationstemperatur bei der Verwendung von Stickstoffdioxid NO2 wesentlich geringer als die für die Rußoxidationsprozesse notwendige Regenerationstemperatur bei der Verwendung von Sauerstoff O2.
Bei einer herkömmlichen Dieselanordnung kann der Partikelfilter in einem
Temperaturbereich passiv regeneriert werden, welcher beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Dieselanordnung erreicht wird, wobei der eingelagerte Kohlenstoff mittels Stickstoffdioxid oxidiert wird. Diese sogenannte passive Regeneration, die
Regeneration des Dieselmotorpartikelfilters mit NO2, kann bei Partikelfiltertemperaturen von kleiner als 600 °C, insbesondere von kleiner als 500 °C, vorzugsweise zwischen 200 °C und 500 °C, wirksam sein.
Durch die Anwendung der auf Stickstoffdioxid basierenden Regeneration und die damit geringeren im Partikelfilter auftretenden Temperaturen kann es möglich sein, die thermische und/oder thermo-mechanische Alterungsbeständigkeit des
Ottomotorpartikelfilters im Sinne der Nachhaltigkeit zu erhöhen.
Um eine verbesserte Filtrationseffizienz, insbesondere eine Reduktion der
Partikelanzahl, zu erreichen, sollte eine gewisse Beladung, ein sogenannter
Rußkuchen, im Partikelfilter vorhanden sein. Die Beladung soll jedoch auch nicht übermäßig hoch sein, um hohe Strömungswiderstände des Partikelfilters und/oder hohe Gegendrücke zu vermeiden.
Der Aufbau einer Beladung hängt insbesondere von der passiven Regeneration ab. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die NOx- und somit auch die NO2- Konzentration vor dem Partikelfilter geregelt und/oder eingestellt werden. Dadurch kann die passive Regeneration des Partikelfilters beeinflusst werden, wodurch auch die Beladung des Partikelfilters regelbar und einstellbar ist. Durch die Regelungen und/oder Einstellung der Beladungsmenge kann überdies auch die Filtrationseffizienz des Partikelfilters und der durch den Partikelfilter verursachte Strömungswiderstand beeinflusst werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass wenn der bestimmte Beladungszustand unterhalb des vorab definierten Beladungsbereichs liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass ein Durchbrechen von Stickoxiden, insbesondere ein
Durchbrechen von Stickstoffdioxid, durch das erste SCR-System verhindert und/oder vermindert wird. Das heißt, dass gegebenenfalls durch die gewählte erste
Betriebsstoffmenge so viel Reduktionsmittel, insbesondere NH3, vor dem ersten SCR- System eingebracht wird, dass die NOx-Konvertierungseffizienz des ersten SCR- Systems maximiert wird. In diesem Fall ist die Menge an Reduktionsmittel,
insbesondere NH3, größer oder gleich der Menge, die gemäß der entsprechenden Reaktionsstöchiometrie erforderlich ist, um die im Abgas enthaltenen Stickoxide NOx im Wesentlichen vollständig zu Stickstoff und Wasser umzusetzen.
In diesem Fall kann eine Regeneration des Partikelfilters mit Stickstoffdioxid NO2 minimiert, insbesondere verhindert und/oder vermindert werden. Dadurch kann sich die Beladung bzw. Rußbeladung des Partikelfilters erhöhen, wodurch einerseits die
Filtrationseffizienz des Partikelfilters erhöht werden kann. Andererseits können sich durch die Erhöhung der Beladung des Partikelfilters der Strömungswiderstand und/oder der Gegendruck des Partikelfilters erhöhen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenn der bestimmte Beladungszustand oberhalb des vorab definierten Beladungsbereichs liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die im Abgas enthaltenen Stickoxide NOx, insbesondere das im Abgas enthaltene Stickstoffdioxid NO2, zumindest teilweise, im Wesentlichen
unreduziert und/oder unvermindert das erste SCR-System passieren können.
In diesem Fall kann der Partikelfilter mit Stickstoffdioxid NO2 regeneriert werden.
Dadurch kann die Beladung im Partikelfilter reduziert werden, wodurch der
Strömungswiderstand und/oder der Gegendruck des Partikelfilters, aber auch die Filtrationseffizienz verringert und/oder vermindert werden kann.
Die Verbrennungskraftmaschine kann ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs sein.
In allen Ausführungsformen ist bevorzugt vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren automatisiert, insbesondere durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt ausgeführt wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine und/oder während des bestimmungsgemäßen Betriebs des Kraftfahrzeugs, welches die
Verbrennungskraftmaschine umfasst, aktiviert wird. Das heißt insbesondere, dass während des normalen Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs das erfindungsgemäße
Verfahren durchgeführt werden kann.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die zweite Betriebsstoffmenge verringert wird, wenn die erste Betriebsstoffmenge erhöht wird, und/oder dass die zweite
Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im zweiten SCR-System erforderlich ist.
In diesem Fall werden die von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Stickoxide, insbesondere das erzeugte NO2, im ersten SCR-System, insbesondere im
Wesentlichen vollständig, zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Somit muss gegebenenfalls nur eine verhältnismäßig geringe zweite Betriebsstoffmenge eindosiert werden, um die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Vorschriften bezüglich der Stickoxid-Emission einhalten zu können. Mit anderen Worten müssen in diesem Fall in dem zweiten SCR-System verhältnismäßig wenige Stickoxide umgesetzt werden.
Das heißt, dass gegebenenfalls durch die gewählte zweite Betriebsstoffmenge derart viel Reduktionsmittel, insbesondere NH3, vor dem zweiten SCR-System eingebracht wird, dass die Menge an Reduktionsmittel, insbesondere NH3, größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die gemäß der entsprechenden Reaktionsstöchiometrie erforderlich ist, um die vor dem zweiten SCR-System, insbesondere nach dem
Partikelfilter, im Abgas enthaltenen Stickoxide NOx, insbesondere im Wesentlichen vollständig, zu Stickstoff und Wasser umzusetzen.
Gegebenenfalls können die Stickoxide, insbesondere Stickstoffdioxid, durch die passive Regeneration des Partikelfilters reduziert werden. Dadurch kann die zweite
Betriebsstoffmenge und insbesondere die durch die zweite Betriebsstoffmenge eingebrachte Menge an Reduktionsmittel um die bei der passiven Regeneration verbrauchte Stickoxid-Menge verringert werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die zweite Betriebsstoffmenge erhöht wird, wenn die erste Betriebsstoffmenge verringert wird, und/oder dass die zweite
Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, und/oder dass die Menge an
Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im zweiten SCR-System erforderlich ist.
In diesem Fall werden verhältnismäßig wenige Stickoxide im ersten SCR-System zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Somit muss gegebenenfalls eine verhältnismäßig große zweite Betriebsstoffmenge eindosiert werden, um die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Vorschriften bezüglich der Stickoxid-Emission einhalten zu können. Mit anderen Worten müssen in diesem Fall in dem zweiten SCR-System
verhältnismäßig viele Stickoxide umgesetzt werden. Das heißt, dass gegebenenfalls durch die gewählte zweite Betriebsstoffmenge derart viel Reduktionsmittel, insbesondere NH3, vor dem zweiten SCR-System eingebracht wird, dass die NOx-Konvertierungseffizienz des zweiten SCR-Systems maximiert wird. In diesem Fall ist die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel, die gemäß der entsprechenden Reaktionsstöchiometrie erforderlich ist, um die vor dem zweiten SCR-System, insbesondere nach dem Partikelfilter, im Abgas enthaltenen Stickoxide NOx, insbesondere im Wesentlichen vollständig, zu Stickstoff und Wasser umzusetzen.
Gegebenenfalls können die Stickoxide, insbesondere das Stickstoffdioxid, durch die passive Regeneration des Partikelfilters reduziert werden. Dadurch kann die zweite Betriebsstoffmenge und die durch die zweite Betriebsstoffmenge eingebrachte Menge an Reduktionsmittel um die bei der passiven Regeneration verbrauchte Stickoxid- Menge verringert werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die erste und zweite Betriebsstoffmenge unverändert beibehalten wird, wenn der bestimmte Beladungszustand innerhalb des vorab definierten Beladungsbereichs liegt.
In diesem Fall weist der Partikelfilter einen Beladungszustand auf, welcher einerseits eine ausreichend hohe Filtrationseffizienz ermöglicht und andererseits der dadurch verursachte Strömungswiderstand ausreichend klein ist.
In diesem Fall werden die Betriebsstoffmengen auf dem Stand der Technik bekannte herkömmliche Art und Weise gesteuert und geregelt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Partikelfilter ein Dieselpartikelfilter oder ein SCR-beschichteter Dieselpartikelfilter ist oder der Partikelfilter einen Dieselpartikelfilter oder einen SCR-beschichteten Dieselpartikelfilter umfasst, und/oder dass die
Verbrennungskraftmaschine ein Dieselmotor ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen des Partikelfilters zusätzlich zum realen Betrieb in einem Modell, insbesondere in einem kinetischen Modell, berechnet werden, wobei das Modell insbesondere einer
mathematischen Abbildung des physikalischen Modells des verwendeten Partikelfilters entspricht.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem ersten SCR-System, insbesondere vor dem SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems, mit einem Sensor und/oder aus einem Motorkennfeld bestimmt oder berechnet werden, und/oder dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem ersten SCR-System, insbesondere vor dem SCR-Katalysator des ersten SCR- Systems, mit einem Modell, insbesondere einem kinetischen Modell, bestimmt oder berechnet werden, wobei mit dem Modell die für das Verfahren maßgeblichen
Reaktionen und/oder Vorgänge des Ottomotors zusätzlich zum realen Betrieb berechnet werden, und wobei das Modell insbesondere einer mathematischen
Abbildung des physikalischen Modells der verwendeten Verbrennungskraftmaschine entspricht.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem zweiten SCR-System, insbesondere dem SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems, mit einem Sensor bestimmt oder berechnet werden, und/oder dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem zweiten SCR-System, insbesondere vor dem SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems, mit Modellen, insbesondere kinetischen Modellen, bestimmt oder berechnet werden, wobei mit den Modellen die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen des ersten SCR-Systems, insbesondere des SCR-Katalysators, und des Partikelfilters zusätzlich zum realen Betrieb berechnet werden, wobei das kinetische Modell insbesondere einer
mathematischen Abbildung der physikalischen Modelle entspricht.
Die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas kann im Bereich vor dem ersten SCR-System, insbesondere zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem ersten SCR-System, oder zwischen einem Dieseloxidationskatalysator und dem ersten SCR- System bestimmt und/oder berechnet werden. Die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas kann im Bereich vor dem zweiten SCR-System, insbesondere nach dem SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems und vor dem zweiten SCR-System oder zwischen dem SDPF und dem zweiten SCR- System oder zwischen dem Partikelfilter und dem zweiten SCR-System bestimmt und/oder berechnet werden.
Die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen können in einem mathematischen, physikalischen Modell berechnet werden. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch das kinetische Modell die maßgeblichen Reaktionen mathematisch-physikalisch abgebildet werden. Die Reaktionen können somit auf physikalischen Gegebenheiten beruhen, wodurch Schätzungen und/oder Unsicherheiten verringert werden können und wodurch die Genauigkeit der modellierten Werte erhöht werden kann. Gegebenenfalls kann in allen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass in das kinetische Modell auch reale Messwerte als Eingangsgrößen eingehen.
Beispielsweise kann mit dem kinetischen Modell auch die Oxidation des
Reduktionsmittels, insbesondere die Oxidation von NH3, abgebildet werden. Bei herkömmlichen Verfahren und/oder herkömmlichen Modellen kann die Oxidation von Reduktionsmittel, falls diese berücksichtigt wird, meist nur abgeschätzt werden, was mit großen Unsicherheiten einhergeht bzw. sehr ungenau ist. Beispielsweise ist ein solches kinetisches Modell in„Hollauf, Bernd: Model-Based Closed-Loop Control of SCR Based DeNOx Systems. Master’s thesis, University of Applied Science Technikum Kärnten, 2009.“ offenbart.
Beispielsweise kann für die Modellierung des Partikelfilters ein Modell verwendet werden, welches auf den Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine basiert. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Modell des Partikelfilters die Beladung des
Partikelfilters drucksensorlos bestimmen kann.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die in der Abgasnachbehandlungsanlage vorgesehenen Abgasnachbehandlungskomponenten mit einem Modell, insbesondere einem kinetischen Modell, abgebildet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponenten in einem mathematischen, physikalischen Modell berechnet und/oder bestimmt werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Menge an Stickoxiden, insbesondere die Menge an Stickstoffdioxid, mit einem Sensor vor dem ersten SCR-System und/oder zweiten SCR-System bestimmt werden. In diesem Fall kann die Bestimmung der Menge an Stickoxiden auf aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bestimmung der Menge an Stickoxiden mittels des Abgasvolumenstroms und der durch einen NOx-Sensor ermittelten
Stickoxidkonzentration erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein NOx-Sensor vor dem ersten SCR-System und/oder ein NOx-Sensor vor dem zweiten SCR-System vorgesehen ist oder sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Menge an Stickoxiden, insbesondere die Menge an Stickstoffdioxid, aus einem Motorkennfeld bestimmt und/oder berechnet wird. Das Motorkennfeld kann im Rahmen der herkömmlichen Kalibration bestimmt werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das erste SCR-System einen SCR-Katalysator, einen SCR-beschichteten Dieselpartikelfilter und/oder einen
Ammoniakschlupfkatalysator umfasst, und dass das erste SCR-System einen ersten Katalysator und gegebenenfalls einen nach dem ersten Katalysator angeordneten zweiten Katalysator umfasst, wobei der erste Katalysator der SDPF und gegebenenfalls der zweite Katalysator der SCR-Katalysator ist, oder wobei der erste Katalysator der SCR-Katalysator und gegebenenfalls der zweite Katalysator der SDPF ist, oder wobei der erste Katalysator der SCR-Katalysator und gegebenenfalls der zweite Katalysator der ASC ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas zuerst einen SDPF des ersten SCR- Systems und dann gegebenenfalls einen SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems durchströmt, oder dass das Abgas zuerst einen SCR-Katalysator des ersten SCR- Systems und dann gegebenenfalls einen SDPF des ersten SCR-Systems durchströmt, oder dass das Abgas zuerst einen SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems und dann gegebenenfalls einen ASC des ersten SCR-Systems durchströmt. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das zweite SCR-System einen SCR-Katalysator und gegebenenfalls einen ASC umfasst, und dass der SCR-Katalysator vor dem ASC angeordnet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas zuerst einen SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems und dann gegebenenfalls einen ASC des zweiten SCR-Systems durchströmt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass vor dem ersten SCR-System ein
Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist, und/oder dass zwischen dem ersten SCR- System und dem zweiten SCR-System ein oder ein weiterer Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist und/oder dass zwischen dem ersten SCR-System und dem Partikelfilter ein oder ein weiterer Dieseloxidationskatalysator vorgesehen ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas nach dem Austritt aus der
Verbrennungskraftmaschine zuerst einen Dieseloxidationskatalysator durchströmt, und/oder dass das Abgas nach dem Austritt aus dem ersten SCR-System und vor dem Eintritt in das zweite SCR-System durch einen oder einen weiteren
Dieseloxidationskatalysator strömt, und/oder dass das Abgas nach dem Austritt aus dem ersten SCR-System und vor dem Eintritt in den Partikelfilter durch einen oder einen weiteren Dieseloxidationskatalysator strömt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas nach dem Austritt aus der
Verbrennungskraftmaschine und vor dem Eintritt in das erste SCR-System zuerst den Oxidationskatalysator durchströmt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas nach dem Austritt aus dem ersten SCR-System und vor dem Eintritt in den Partikelfilter und/oder nach dem Austritt aus dem ersten SCR-System und vor dem Eintritt in das zweite SCR-System den weiteren Oxidationskatalysator durchströmt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas zuerst das erste SCR-System, welches den Partikelfilter umfasst, und anschließend das zweite SCR-System durchströmt. In diesem Fall kann das erste SCR-System einen SDPF umfassen oder aus einem SDPF gebildet sein.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Abgas zuerst das erste SCR-System, welches den Partikelfilter umfasst, und anschließend das zweite SCR-System
durchströmt. In diesem Fall kann das erste SCR-System einen SDPF und einen nach dem SDPF angeordneten SCR-Katalysator umfassen oder aus einem SDPF und einem nach dem SDPF angeordneten SCR-Katalysator gebildet sein. Mit anderen Worten durchströmt das Abgas zuerst den SDPF, dann den SCR-Katalysator des ersten SCR- Systems, dann den SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems und dann
gegebenenfalls den ASC des zweiten SCR-Systems.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Abgas zuerst das erste SCR-System, welches den Partikelfilter umfasst, und anschließend das zweite SCR-System
durchströmt. In diesem Fall kann das erste SCR-System einen SCR-Katalysator und einen nach dem SCR-Katalysator angeordneten SDPF umfassen oder aus einem SCR- Katalysator und einem nach dem SCR-Katalysator angeordneten SDPF gebildet sein. Mit anderen Worten durchströmt das Abgas zuerst den SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems, dann den SDPF, dann den SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems und dann gegebenenfalls den ASC des zweiten SCR-Systems.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Abgas zuerst das erste SCR-System, dann den Partikelfilter und anschließend das zweite SCR-System durchströmt. In diesem Fall kann das erste SCR-System einen SCR-Katalysator und gegebenenfalls einen nach dem SCR-Katalysator angeordneten ASC umfassen oder aus einem SCR- Katalysator und gegebenenfalls einem nach dem SCR-Katalysator angeordneten ASC gebildet sein. Mit anderen Worten durchströmt das Abgas zuerst den SCR-Katalysator des ersten SCR-Systems, dann gegebenenfalls den ASC, dann den Partikelfilter und anschließend das zweiten SCR-System.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das zweite SCR-System einen ASC umfasst, welcher nach dem SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems vorgesehen ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen
Dieseloxidationskatalysator, einen sogenannten DOC, mindestens zwei SCR- Katalysatoren und/oder einen ASC umfasst, oder dass die
Abgasnachbehandlungsanlage aus einem Dieseloxidationskatalysator, einem sogenannten DOC, mindestens zwei SCR-Katalysatoren und/oder einem ASC gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DOC- Katalysator, einen DPF-Katalysator, mindestens zwei SCR-Katalysatoren und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DOC-Katalysator, einem DPF-Katalysator, mindestens zwei SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DOC- Katalysator, einen SDPF-Katalysator, also einen SCR-beschichteten DPF, einen SCR- Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die
Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DOC-Katalysator, einem SDPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen SCR- Katalysator, einen DOC-Katalysator, einen DPF-Katalysator, einen weiteren SCR- Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die
Abgasnachbehandlungsanlage aus einem SCR-Katalysator, einem DOC-Katalysator, einem DPF-Katalysator, einem weiteren SCR-Katalysator und/oder einem ASC- Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen SCR- Katalysator, einen DOC-Katalysator, einen SDPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem SCR-Katalysator, einem DOC-Katalysator, einem SDPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen DPF- Katalysator, mindestens zwei SCR-Katalysatoren und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem DPF-Katalysator, mindestens zwei SCR-Katalysatoren und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT- Katalysator, einen SDPF-Katalysator, einen SCR-Katalysator und/oder einen ASC- Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT- Katalysator, einem SDPF-Katalysator, einem SCR-Katalysator und/oder einem ASC- Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT- Katalysator, einen cDPF-Katalysator, also einen katalytischen DPF, einen ufSCR- Katalysator, also einen underfloor SCR, und/oder einen ASC-Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT-Katalysator, einem cDPF- Katalysator, einem ufSCR-Katalysator und/oder einem ASC-Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT- Katalysator, einen SCR-Katalysator, einen SDPF-Katalysator und/oder einen ASC- Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT- Katalysator, einem SCR-Katalysator, einem SDPF-Katalysator und/oder einem ASC- Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT- Katalysator, einen SDPF-Katalysator, einen ufSCR-Katalysator und/oder einen ASC- Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT- Katalysator, einem SDPF-Katalysator, einem ufSCR-Katalysator und/oder einem ASC- Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen LNT- Katalysator, einen SDPF-Katalysator, einen ufSCR-Katalysator und/oder einen ASC- Katalysator umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus einem LNT- Katalysator, einem SDPF-Katalysator, einem ufSCR-Katalysator und/oder einem ASC- Katalysator gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass einer, zwei, drei, vier, fünf oder alle Katalysatoren des Abgasnachbehandlungssystems beheizbar oder beheizt sind und insbesondere als elektrisch beheizbare Katalysatoren E-CAT ausgebildet sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage anstelle des DOC-Katalysators und/oder anstelle des LNT-Katalysators einen„Passive NOx
Adsorber“ PNA umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage zusätzlich zu den oben genannten Katalysatoren einen„Passive NOx Adsorber“ PNA umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage zusätzlich zu den oben genannten Katalysatoren einen„Pre-Turbine-Catalyst“ PTC umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage eine oder zwei Dosierungsvorrichtungen und einen, zwei oder drei NOx-Sensoren und/oder einen, zwei oder drei NFh-Sensoren, insbesondere einen NFh-Sensor nach der
Abgasnachbehandlungsanlage, umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die erste Betriebsstoffmenge über eine erste Dosiervorrichtung eindosiert wird oder eindosierbar ist, wobei die erste
Dosiervorrichtung vor dem ersten SCR-System, insbesondere vor dem SCR- Katalysator des ersten SCR-Systems, angeordnet ist, und/oder dass die zweite
Betriebsstoffmenge über eine zweite Dosiervorrichtung eindosiert wird oder
eindosierbar ist, wobei die zweite Dosiervorrichtung vor dem zweiten SCR-System, insbesondere vor dem SCR-Katalysator des zweiten SCR-Systems, angeordnet ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung, eine Anordnung, insbesondere eine
Dieselmotoranordnung, wobei die Anordnung eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungsanlage umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage mindestens zwei SCR-Systeme und einen Partikelfilter umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ein Steuergerät zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst.
Die Anordnung, insbesondere die Dieselmotoranordnung, kann ein Teil eines
Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sein.
Die Anordnung, insbesondere die Dieselmotoranordnung, kann zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich gegebenenfalls aus den
Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren.
Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher und/oder nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung,
Fig. 2 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung,
Fig. 3 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung,
Fig. 4 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung, und
Fig. 5 zeigt eine schematische grafische Darstellung von einem Diagramm zur
Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden
Komponenten:
Dieseloxidationskatalysator 1 , erste Dosiervorrichtung 2, SCR-beschichteter
Dieselpartikelfilter 3, SCR-Katalysator 4, Ammoniakschlupfkatalysator 5, zweite Dosiervorrichtung 6, Verbrennungskraftmaschine 7, Abgasnachbehandlungsanlage 8, Partikelfilter 9, Dieselmotoranordnung 10, erstes SCR-System 11 , zweites SCR-System 12, weiterer Dieseloxidationskatalysator 13, weiterer SCR-Katalysator 14, weiterer Ammoniakschlupfkatalysator 15, vorab definierter Beladungsbereich 16, zeitlicher Verlauf des Beladungszustands 17, Zeit 18 und Beladung 19.
Wenngleich sich alle Ausführungsbeispiele auf Dieselmotoranordnungen richten, wird festgehalten, dass die Erfindung nicht auf Dieselmotoranordnungen beschränkt ist, sondern auch Ottomotoranordnungen mitumfasst sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung 10, welche zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Insbesondere umfasst die
Dieselmotoranordnung 10 ein nicht dargestelltes Steuergerät, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Dieselmotoranordnung 10 einen als Dieselmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 7 und eine
Abgasnachbehandlungsanlage 8. Die Abgasnachbehandlungsanlage 8 umfasst ein erstes SCR-System 11 , einen Partikelfilter 9 und ein zweites SCR-System 12. Die SCR- Systeme 11 , 12 umfassen jeweils einen SCR-Katalysator 4, 14.
Vor dem ersten SCR-System 11 , insbesondere vor dem SCR-Katalysator 4 des ersten SCR-Systems 11 , ist eine erste Dosiervorrichtung 2 vorgesehen. Die erste
Dosiervorrichtung 2 ist dazu eingerichtet, eine erste Betriebsstoffmenge vor dem ersten SCR-System 11 in die Abgasnachbehandlungsanlage 8 einzubringen.
Vor dem zweiten SCR-System 12, insbesondere vor dem SCR-Katalysator 14 des zweiten SCR-Systems 12, ist eine zweite Dosiervorrichtung 6 vorgesehen. Die zweite Dosiervorrichtung 6 ist dazu eingerichtet, eine zweite Betriebsstoffmenge vor dem zweiten SCR-System 12 in die Abgasnachbehandlungsanlage 8 einzubringen.
Das Abgas tritt aus dem Dieselmotor aus und strömt anschließend durch das erste SCR-System 11 , dann durch den Partikelfilter 9 und anschließend durch das zweite SCR-System 12. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Beladungszustand des Partikelfilters 9, die Mengen an Stickoxiden, insbesondere die Mengen an Stickstoffdioxid, vor dem ersten SCR-System 11 und dem zweiten SCR-System 12 mit Modellen, insbesondere mit kinetischen Modellen, bestimmt und/oder berechnet. Falls der bestimmte
Beladungszustand des Partikelfilters 9 unter- oder oberhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs 16 liegt, werden die Betriebsstoffmengen verändert.
In einem ersten Fall wird die durch die erste Dosiervorrichtung 2 eindosierte erste Betriebsstoffmenge erhöht, wenn der bestimmte Beladungszustand unterhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs 16 liegt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der
Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System erforderlich ist. In diesem Fall kann es möglich sein, die vom Dieselmotor emittierten Stickoxide, insbesondere die emittierten Stickstoffdioxide, in dem ersten SCR-System 11 größtmöglich zu reduzieren. Dadurch kann das Durchbrechen von Stickoxiden, insbesondere von Stickstoffdioxid, durch das erste SCR-System 11 vermindert und/oder verhindert werden, wodurch eine passive Regeneration des Partikelfilters 9 gehemmt und/oder reduziert werden kann.
Durch die Flemmung und/oder Reduzierung der passiven Regeneration des
Partikelfilters 9 kann eine Beladung 19, insbesondere ein Rußkuchen, im Partikelfilter 9 aufgebaut werden. Dadurch kann es möglich sein, die Filtrationseffizienz des
Partikelfilters 9 zu erhöhen.
In einem zweiten Fall wird die durch die erste Dosiervorrichtung 2 eindosierte erste Betriebsstoffmenge verringert, wenn die bestimmte Beladung 19 oberhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs 16 liegt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel kleiner als die Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System 11 erforderlich ist. In diesem Fall kann es möglich sein, dass die vom Dieselmotor emittierten Stickoxide, insbesondere die emittierten Stickstoffdioxide, das erste SCR-System 11 im Wesentlichen unreduziert und/oder unvermindert passieren. Dadurch kann eine verhältnismäßig hohe Menge an Stickoxiden, insbesondere eine verhältnismäßig hohe Menge an Stickstoffdioxid, zum Partikelfilter 9 gelangen, wodurch eine passive Regeneration des Partikelfilters 9 ermöglicht werden kann.
Durch die passive Regeneration des Partikelfilters 9 kann die Beladung 19,
insbesondere der Rußkuchen, des Partikelfilters 9 verringert und/oder abgebaut werden. Dadurch kann es möglich sein, den Strömungswiderstand und/oder den Gegendruck des Partikelfilters 9 zu verringern.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die durch die zweite Dosiervorrichtung 6 eindosierte oder eindosierbare zweite Betriebsstoffmenge derart eingestellt, dass die gesetzlichen Vorgaben erfüllt und die Umwelt größtmöglich geschont wird. Das heißt, dass einerseits, die zweite Betriebsstoffmenge verringert wird, wenn die erste
Betriebsstoffmenge erhöht wird, und anderseits die zweite Betriebsstoffmenge erhöht wird, wenn die erste Betriebsstoffmenge verringert wird.
Mit anderen Worten wird die zweite Betriebsstoffmenge derart eingestellt, dass die Menge an Reduktionsmittel vor dem zweiten SCR-System 12 größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen
Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im zweiten SCR-System 12 erforderlich ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung 10, welche zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß Fig. 2 können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entsprechen. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Dieselmotoranordnung 10 sind entlang der Abgasnachbehandlungsanlage 8 folgende Abgasnachbehandlungskomponenten vorgesehen: ein Dieseloxidationskatalysator 1 , ein SDPF 3, ein SCR-Katalysator 4, ein weiterer SCR-Katalysator 14 und ein
Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Das erste SCR-System 11 umfasst gemäß dieser Ausführungsform den SDPF 3 und den nach dem SDPF 3 angeordneten SCR-Katalysator 4. Das heißt, dass gemäß dieser Ausführungsform das erste SCR-System 11 den Partikelfilter 9 umfasst.
Das zweite SCR-System 12 umfasst gemäß dieser Ausführungsform einen weiteren SCR-Katalysator 14 und den nach dem weiteren SCR-Katalysator 14 angeordneten Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Gemäß dieser Ausführungsform strömt das aus dem Dieselmotor austretende Abgas zuerst durch den Dieseloxidationskatalysator 1 , dann durch den SDPF 3, dann durch den SCR-Katalysator 4, dann durch den weiteren SCR-Katalysator 14 und
anschließend durch den Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Fig. 3 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung 10, welche zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß Fig. 3 können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und/oder 2 entsprechen.
Im Unterschied zu der ersten und zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung 10 sind entlang der Abgasnachbehandlungsanlage 8 folgende Abgasnachbehandlungskomponenten vorgesehen: ein Dieseloxidationskatalysator 1 , ein SCR-Katalysator 4, ein SDPF 3, ein weiterer SCR-Katalysator 14 und ein
Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Das erste SCR-System 11 umfasst gemäß dieser Ausführungsform den SCR- Katalysator 4 und den nach dem SCR-Katalysator 4 angeordneten SDPF 3. Das heißt, dass gemäß dieser Ausführungsform das erste SCR-System 11 den Partikelfilter 9 umfasst.
Das zweite SCR-System 12 umfasst gemäß dieser Ausführungsform einen weiteren SCR-Katalysator 14 und den nach dem weiteren SCR-Katalysator 14 angeordneten Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Gemäß dieser Ausführungsform strömt das aus dem Dieselmotor austretende Abgas zuerst durch den Dieseloxidationskatalysator 1 , dann durch den SCR-Katalysator 4, dann durch den SDPF 3, dann durch den weiteren SCR-Katalysator 14 und
anschließend durch den Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Fig. 4 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung 10, welche zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß Fig. 4 können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 , 2 und/oder 3 entsprechen.
Im Unterschied zu der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Dieselmotoranordnung 10 sind entlang der
Abgasnachbehandlungsanlage 8 folgende Abgasnachbehandlungskomponenten vorgesehen: ein Dieseloxidationskatalysator 1 , ein SCR-Katalysator 4, ein
Ammoniakschlupfkatalysator 5, ein weiterer Dieseloxidationskatalysator 13, ein
Partikelfilter 9, ein weiterer SCR-Katalysator 14 und ein weiterer
Ammoniakschlupfkatalysator 15.
Das erste SCR-System 11 umfasst gemäß dieser Ausführungsform den SCR- Katalysator 4 und den nach dem SCR-Katalysator 4 angeordneten
Ammoniakschlupfkatalysator 5.
Das zweite SCR-System 12 umfasst gemäß dieser Ausführungsform einen weiteren SCR-Katalysator 14 und den nach dem weiteren SCR-Katalysator 14 weiteren
Ammoniakschlupfkatalysator 15. Gemäß dieser Ausführungsform strömt das aus dem Dieselmotor austretende Abgas zuerst durch den Dieseloxidationskatalysator 1 , dann durch den SCR-Katalysator 4, dann durch den Ammoniakschlupfkatalysator 5, dann durch den weiteren
Dieseloxidationskatalysator 13, dann durch den Partikelfilter 9, dann durch den weiteren SCR-Katalysator 14 und anschließend durch den weiteren Ammoniakschlupfkatalysator 15.
Fig. 5 zeigt eine schematische grafische Darstellung von einem Diagramm zur
Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Diagramm ist die Beladung 19 des Partikelfilters 9 über der Zeit 18 in Minuten aufgetragen. Ferner ist in diesem
Diagramm der vorab definierte Beladungsbereich 16 und der zeitliche Verlauf des Beladungszustands 17 des Partikelfilters 9 ersichtlich. Der zeitliche Verlauf des
Beladungszustands 17 wird gemäß dieser Ausführungsform mit einem Modell, insbesondere einem kinetischen Modell, berechnet und/oder bestimmt.
Der in diesem Diagramm vorab definierte Beladungsbereich 16 ist der Bereich, in welchem der Partikelfilter 9 eine ausreichend hohe Filtrationseffizienz und gleichzeitig einen ausreichend geringen Strömungswiderstand aufweist.
Sobald die Beladung 19 des Partikelfilters 9 oberhalb oder unterhalb des vorab definierten Beladungsbereichs 16 liegt, werden die Betriebsstoffmengen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren angepasst.
Diese Konfiguration kann in allen Ausführungsformen vorgesehen sein.
Durch diese beispielhafte Konfiguration können die erfindungsgemäßen Effekte erzielt werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern umfasst jegliches Verfahren und jegliche Anordnung, insbesondere jegliche
Dieselmotoranordnung 10 und Ottomotranordnungen, gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Einstellung der Beladung (19), insbesondere der Rußbeladung, eines Partikelfilters (9) einer Abgasnachbehandlungsanlage (8) einer
Verbrennungskraftmaschine (7),
- wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (8) mindestens zwei SCR-Systeme (11 , 12) und einen Partikelfilter (9) umfasst,
- wobei das erste SCR-System (11 ) in Strömungsrichtung des Abgases vor oder an dem Partikelfilter (9) angeordnet ist oder das erste SCR-System (11 ) den Partikelfilter (9) umfasst,
- wobei das zweite SCR-System (12) in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Partikelfilter (9) angeordnet ist,
- wobei zur Stickstoffoxidreduktion der im zu reinigenden Abgas enthaltenen Stickoxide vor dem SCR-Katalysator (4) des ersten SCR-Systems (11 ) eine erste Betriebsstoffmenge eindosiert wird oder eindosierbar ist,
- wobei zur Stickstoffoxidreduktion der im zu reinigenden Abgas enthaltenen Stickoxide vor dem SCR-Katalysator (4) des zweiten SCR-Systems (12) eine zweite Betriebsstoffmenge eindosiert wird oder eindosierbar ist,
- und wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel enthält oder in ein
Reduktionsmittel umsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Beladungszustand, insbesondere die Rußbeladung, des Partikelfilters (9) mit einem Modell, insbesondere mit einem kinetischen Modell, bestimmt wird,
- dass, wenn der bestimmte Beladungszustand unterhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs (16) liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System (11 ) erforderlich ist,
- und/oder dass, wenn der bestimmte Beladungszustand oberhalb eines vorab definierten Beladungsbereichs (16) liegt, die erste Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel kleiner der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im ersten SCR-System (11 ) erforderlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
- dass die zweite Betriebsstoffmenge verringert wird, wenn die erste
Betriebsstoffmenge erhöht wird,
- und/oder dass die zweite Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im zweiten SCR-System (12) erforderlich ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zweite Betriebsstoffmenge erhöht wird, wenn die erste
Betriebsstoffmenge verringert wird,
- und/oder dass die zweite Betriebsstoffmenge derart eingestellt wird, dass die Menge an Reduktionsmittel größer oder gleich der Menge an Reduktionsmittel ist, die zur im Wesentlichen vollständigen Stickoxidreduktion gemäß der Reaktionsstöchiometrie im zweiten SCR-System (12) erforderlich ist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste und zweite Betriebsstoffmenge unverändert beibehalten wird, wenn der bestimmte Beladungszustand innerhalb des vorab definierten Beladungsbereichs (16) liegt.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass der Partikelfilter (9) ein Dieselpartikelfilter oder ein SCR-beschichteter Dieselpartikelfilter (3) ist oder der Partikelfilter (9) einen Dieselpartikelfilter oder einen SCR-beschichteten Dieselpartikelfilter (3) umfasst,
- und/oder dass die Verbrennungskraftmaschine (7) ein Dieselmotor ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen des Partikelfilters (9) zusätzlich zum realen Betrieb in einem Modell, insbesondere in einem kinetischen Modell, berechnet werden, wobei das Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells des verwendeten Partikelfilters (9) entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem ersten SCR- System (11 ), insbesondere vor dem SCR-Katalysator (4) des ersten SCR- Systems (11 ), mit einem Sensor und/oder aus einem Motorkennfeld bestimmt oder berechnet werden,
- und/oder dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem ersten SCR-System (11 ), insbesondere vor dem SCR-Katalysator (4) des ersten SCR-Systems (11 ), mit einem Modell, insbesondere einem kinetischen Modell, bestimmt oder berechnet werden,
wobei mit dem Modell die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen und/oder Vorgänge des Ottomotors zusätzlich zum realen Betrieb berechnet werden, und wobei das Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung des physikalischen Modells der verwendeten Verbrennungskraftmaschine (7) entspricht.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem zweiten SCR-System (12), insbesondere dem SCR-Katalysator (4) des zweiten SCR- Systems (12), mit einem Sensor bestimmt oder berechnet werden,
- und/oder dass die Menge an Stickoxiden im zu reinigenden Abgas vor dem zweiten SCR-System (12), insbesondere vor dem SCR-Katalysator (4) des zweiten SCR-Systems (12), mit Modellen, insbesondere kinetischen Modellen, bestimmt oder berechnet werden,
wobei mit den Modellen die für das Verfahren maßgeblichen Reaktionen des ersten SCR-Systems(11 ), insbesondere des SCR-Katalysators (4), und des Partikelfilters (9) zusätzlich zum realen Betrieb berechnet werden, wobei das kinetische Modell insbesondere einer mathematischen Abbildung der physikalischen Modelle entspricht.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass das erste SCR-System (11 ) einen SCR-Katalysator (4), einen SCR- beschichteten Dieselpartikelfilter (3) und/oder einen
Ammoniakschlupfkatalysator (5) umfasst,
- und dass das erste SCR-System (11 ) einen ersten Katalysator und
gegebenenfalls einen nach dem ersten Katalysator angeordneten zweiten Katalysator umfasst,
- wobei der erste Katalysator der SDPF (3) und gegebenenfalls der zweite
Katalysator der SCR-Katalysator (4) ist,
- oder wobei der erste Katalysator der SCR-Katalysator (4) und gegebenenfalls der zweite Katalysator der SDPF (3) ist,
- oder wobei der erste Katalysator der SCR-Katalysator (4) und gegebenenfalls der zweite Katalysator der ASC (5) ist.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass das Abgas zuerst einen SDPF (3) des ersten SCR-Systems (11 ) und dann gegebenenfalls einen SCR-Katalysator (4) des ersten SCR-Systems (11 ) durchströmt,
- oder dass das Abgas zuerst einen SCR-Katalysator (4) des ersten SCR- Systems (11 ) und dann gegebenenfalls einen SDPF (3) des ersten SCR- Systems (11 ) durchströmt,
- oder dass das Abgas zuerst einen SCR-Katalysator (4) des ersten SCR- Systems (11 ) und dann gegebenenfalls einen ASC (5) des ersten SCR- Systems (11 ) durchströmt.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, - dass das zweite SCR-System (12) einen SCR-Katalysator (4) und gegebenenfalls einen ASC (5) umfasst,
- und dass der SCR-Katalysator (4) vor dem ASC (5) angeordnet ist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass das Abgas zuerst einen SCR-Katalysator (4) des zweiten SCR-Systems (12) und dann gegebenenfalls einen ASC (5) des zweiten SCR-Systems (12) durchströmt.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass vor dem ersten SCR-System (11 ) ein Dieseloxidationskatalysator (1 ) vorgesehen ist,
- und/oder dass zwischen dem ersten SCR-System (11 ) und dem zweiten SCR- System (12) ein oder ein weiterer Dieseloxidationskatalysator (1 , 13) vorgesehen ist,
- und/oder dass zwischen dem ersten SCR-System (11 ) und dem Partikelfilter (9) ein oder ein weiterer Dieseloxidationskatalysator (1 , 13) vorgesehen ist.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet,
- dass das Abgas nach dem Austritt aus der Verbrennungskraftmaschine (7) zuerst einen Dieseloxidationskatalysator (1 ) durchströmt,
- und/oder dass das Abgas nach dem Austritt aus dem ersten SCR-System (11 ) und vor dem Eintritt in das zweite SCR-System (12) durch einen oder einen weiteren Dieseloxidationskatalysator (1 , 13) strömt,
- und/oder dass das Abgas nach dem Austritt aus dem ersten SCR-System (11 ) und vor dem Eintritt in den Partikelfilter (9) durch einen oder einen weiteren Dieseloxidationskatalysator (1 , 13) strömt.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, - dass die erste Betriebsstoffmenge über eine erste Dosiervorrichtung (2) eindosiert wird oder eindosierbar ist,
wobei die erste Dosiervorrichtung vor dem ersten SCR-System (11 ), insbesondere vor dem SCR-Katalysator (4) des ersten SCR-Systems (11 ), angeordnet ist,
- und/oder dass die zweite Betriebsstoffmenge über eine zweite
Dosiervorrichtung (6) eindosiert wird oder eindosierbar ist,
wobei die zweite Dosiervorrichtung (6) vor dem zweiten SCR-System (12), insbesondere vor dem SCR-Katalysator (4) des zweiten SCR-Systems (12), angeordnet ist.
16. Anordnung,
- wobei die Anordnung eine Verbrennungskraftmaschine (7) und eine
Abgasnachbehandlungsanlage (8) umfasst,
- wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (8) mindestens zwei SCR-Systeme (11 , 12) und einen Partikelfilter (9) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Anordnung ein Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.
PCT/AT2020/060077 2019-03-14 2020-03-12 Verfahren zur einstellung der beladung eines partikelfilters WO2020181311A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112020001220.4T DE112020001220A5 (de) 2019-03-14 2020-03-12 Verfahren zur Einstellung der Beladung eines Partikelfilters
CN202080019034.9A CN113544365B (zh) 2019-03-14 2020-03-12 用于调节颗粒过滤器装载的方法
US17/438,569 US11585259B2 (en) 2019-03-14 2020-03-12 Method for adjusting the loading of a particulate filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50222/2019A AT522238B1 (de) 2019-03-14 2019-03-14 Verfahren zur Einstellung der Beladung eines Partikelfilters
ATA50222/2019 2019-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020181311A1 true WO2020181311A1 (de) 2020-09-17

Family

ID=70005559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2020/060077 WO2020181311A1 (de) 2019-03-14 2020-03-12 Verfahren zur einstellung der beladung eines partikelfilters

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11585259B2 (de)
CN (1) CN113544365B (de)
AT (1) AT522238B1 (de)
DE (1) DE112020001220A5 (de)
WO (1) WO2020181311A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3985236A1 (de) * 2020-10-13 2022-04-20 Volvo Truck Corporation Verfahren zur bestimmung der harnstoffzufuhr in einem abgasnachbehandlungssystem, abgasnachbehandlungssystem und fahrzeug mit einem verbrennungsmotor und einem abgasnachbehandlungssystem

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116771473B (zh) * 2023-08-18 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 一种尿素喷射量计算方法、装置、车辆及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009017597A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Caterpillar Inc. Exhaust treatment system with no2 control
US20130305695A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Cummins Emission Solutions, Inc. Aftertreatment system having two scr catalysts
WO2015130211A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Scania Cv Ab Exhaust treatment system and method for treatment of an exhaust stream
WO2017034463A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 Scania Cv Ab Method and system for a first and a second supply of additive to an exhaust gas stream from an internal combustion engine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502006002441D1 (de) * 2006-06-26 2009-02-05 Ford Global Tech Llc Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Vier-Wege-Katalysator
JP2009091984A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気浄化装置
US9140169B2 (en) * 2011-11-17 2015-09-22 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling regeneration within an after-treatment component of a compression-ignition engine
EP2894305B1 (de) * 2012-09-03 2017-05-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungssystem für verbrennungsmotor
DE102012221905A1 (de) * 2012-11-29 2014-06-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems mit wenigstens einer ersten SCR-Einrichtung und wenigstens einer zweiten SCR-Einrichtung
US10927740B2 (en) * 2015-09-30 2021-02-23 Deere & Company System for regulating exhaust emissions
DE102015012736A1 (de) * 2015-10-01 2017-04-06 Man Truck & Bus Ag Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102015221982A1 (de) * 2015-11-09 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines SCR-Katalysatorsystems einer Brennkraftmaschine
DE102018101651A1 (de) * 2018-01-25 2018-03-22 FEV Europe GmbH Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung
US11073067B2 (en) * 2019-01-10 2021-07-27 Deere & Company Exhaust gas treatment system and method with reductant injection and close-coupled treatment element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009017597A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Caterpillar Inc. Exhaust treatment system with no2 control
US20130305695A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Cummins Emission Solutions, Inc. Aftertreatment system having two scr catalysts
WO2015130211A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Scania Cv Ab Exhaust treatment system and method for treatment of an exhaust stream
WO2017034463A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 Scania Cv Ab Method and system for a first and a second supply of additive to an exhaust gas stream from an internal combustion engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOLLAUFBERND: "Model-Based Closed-Loop Control of SCR Based DeNOx Systems. Master's thesis", 2009, UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCE TECHNIKUM KÄRNTEN

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3985236A1 (de) * 2020-10-13 2022-04-20 Volvo Truck Corporation Verfahren zur bestimmung der harnstoffzufuhr in einem abgasnachbehandlungssystem, abgasnachbehandlungssystem und fahrzeug mit einem verbrennungsmotor und einem abgasnachbehandlungssystem
EP3985235A1 (de) * 2020-10-13 2022-04-20 Volvo Truck Corporation Verfahren zur bestimmung der harnstoffzufuhr in einem abgasnachbehandlungssystem, abgasnachbehandlungssystem und fahrzeug mit einem verbrennungsmotor und einem abgasnachbehandlungssystem
US11608765B2 (en) 2020-10-13 2023-03-21 Volvo Truck Corporation Method for determining urea feeding in an exhaust gas aftertreatment system of a vehicle comprising an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20220162977A1 (en) 2022-05-26
CN113544365B (zh) 2023-07-07
AT522238A1 (de) 2020-09-15
DE112020001220A5 (de) 2021-11-25
CN113544365A (zh) 2021-10-22
AT522238B1 (de) 2022-08-15
US11585259B2 (en) 2023-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3150814B1 (de) Verfahren zum betreiben eines abgasnachbehandlungssystems
EP2684597A1 (de) Verfahren zur Verminderung von Stickoxiden aus Dieselmotorenabgasen
DE102008049098A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator und einem vorgeschalteten oxidationskatalytisch wirksamen Abgasreinigungsbauteil
WO2002075128A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines abgasnachbehandlungssystems
WO2019068851A1 (de) Verfahren zum betreiben eines abgasnachbehandlungssystems eines dieselmotors und abgasnachbehandlungssystem
DE102016119586A1 (de) Diagnose-oxidationskatalysator-vorrichtung mit kohlenwasserstoffspeicher
DE102016209566A1 (de) Steuern einer Stickoxidemission im Abgas einer Brennkraftmaschine
AT521118B1 (de) Verfahren zur Funktionsüberprüfung einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE102012202671A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems
DE102012220151A1 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Ammoniaksensors oder eines NH3-querempfindlichen Sensors
DE102009035304A1 (de) System zur Reinigung von Abgas
WO2020181311A1 (de) Verfahren zur einstellung der beladung eines partikelfilters
DE102011087082B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines SCRF-Katalysatorsystems
DE102016222010A1 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem
DE102012211703A1 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Stickoxidsensors
DE102014115630B4 (de) Abgasbehandlungssystem, Steuermodul und Verfahren zum Steuern eines Abgasbehandlungssystems
AT521760B1 (de) Frequenzbasiertes NH3-Schlupferkennungverfahren
DE102016217126A1 (de) Abgasreinigungssystem für Verbrennungsmotor
WO2020037346A1 (de) Verfahren und verbrennungskraftmaschine zur effizienzverbesserung eines scr-systems
DE102017222241A1 (de) Abgasnachbehandlungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage
WO2013185862A1 (de) Verfahren zum betreiben einer abgasanlage eines kraftwagens sowie abgasanlage für eine verbrennungskraftmaschine eines kraftwagens
AT521736B1 (de) Verfahren zur Funktionsüberprüfung einer Temperatursensor-Anordnung
DE102018117517A1 (de) Verfahren und System zur Anpassung der Reduktionsmittelzufuhr in eine selektive katalytische Vorrichtung mit einer Filter-(SCRF)-Vorrichtung
DE102019206109A1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit Turbolader zwischen Stickoxid-Speicherkatalysator und Partikelfilter
DE102019206114A1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem Turbolader zwischen einem SCR-Katalysator und einem Stickoxid-Speicherkatalysator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20714104

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112020001220

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20714104

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1