WO2023061734A1 - Verfahren zum betreiben einer abgasnachbehandlungseinrichtung für eine verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer abgasnachbehandlungseinrichtung für eine verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens Download PDF

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Heiko Beil
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an exhaust gas aftertreatment device for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • an exhaust gas aftertreatment device for an internal combustion engine also known as an internal combustion engine, of a motor vehicle, in particular a motor vehicle
  • the exhaust gas aftertreatment device through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow has an oxidation catalytic converter which has a catalytic coating and is thus at least partially formed by a catalytic coating.
  • the exhaust gas aftertreatment device comprises a heating element which is designed to actively bring about an introduction of thermal energy into the exhaust gas and/or into the oxidation catalytic converter at a heating point and thus to actively heat the exhaust gas and/or the oxidation catalytic converter at the heating point.
  • the heating element is embodied as a heating element arranged upstream of the oxidation catalyst and thus upstream of the catalytic coating, so that the heating point is arranged upstream of the oxidation catalyst or upstream of the heating point, or the heating element is embodied as a heating element provided with the catalytic coating and is thus connected to the oxidation catalyst or part of the oxidation catalyst.
  • a dosing element is also provided, by means of which a reducing agent, for example a liquid, can be introduced into the exhaust gas at an introduction point arranged downstream of the oxidation catalytic converter and downstream of the heating point, in particular for denitrification of the exhaust gas.
  • the exhaust aftertreatment device also includes a downstream of the Introduction point arranged SCR system, which in particular can have an SCR catalytic converter and a particle filter.
  • DE 10 2019 119 123 A1 discloses a method for heating up an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine.
  • the object of the present invention is to further develop a method of the type mentioned at the outset in such a way that the exhaust gas aftertreatment device can be heated up in a particularly advantageous manner and thus particularly low-emission operation can be implemented.
  • a second step of the method it is determined, in particular by means of the electronic computing device, that the temperature rise cannot be brought about within a specified period of time using the heating element alone, i.e. without carrying out the post-injection, active heating of the exhaust gas and thus of the SCR system both by means of it active heating element and by performing the post-injection of the internal combustion engine carried out. If, however, it is determined in the second step, in particular by means of the electronic computing device, that the temperature rise can be brought about within the specified period of time by means of the heating element, in particular without carrying out the post-injection, then the exhaust gas and thus the SCR system are actively heated by means of the Heating element performed, with a performing of the post-injection is omitted.
  • the method according to the invention is therefore an operating strategy for particularly rapid heating and keeping warm of the exhaust gas aftertreatment device, which is preferably designed as an exhaust system close to the engine, in particular by a combination of at least one active heating measure in the form of the heating element and post-injection.
  • the method makes it possible to bring the exhaust gas aftertreatment device particularly quickly to its target temperature, which is advantageous for aftertreatment of the exhaust gas, or to maintain the target temperature.
  • the exhaust gas aftertreatment device which is also referred to as an exhaust system, is used, for example, to reduce engine pollutants that are provided by the internal combustion engine, which is designed as a diesel engine and are contained in the exhaust gas.
  • the oxidation catalytic converter is designed as a diesel oxidation catalytic converter (DOC), for example.
  • DOC diesel oxidation catalytic converter
  • the catalytic coating of the oxidation catalytic converter is thus designed to oxidize components contained in the exhaust gas, such as unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO).
  • the internal combustion engine also referred to as a motor, is preferably operated in a hyper-stoichiometric and thus lean manner, ie operated with a hyper-stoichiometric and therefore lean air/fuel mixture, which results in the exhaust gas being lean, so to speak.
  • Various components and measures are installed in the exhaust system to clean the exhaust gas.
  • a first of the measures is the oxidation catalytic converter, which is preferably the first catalytic converter in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust system.
  • the oxidation catalytic converter is a catalytic converter with oxidation functionality, with the oxidation catalytic converter also being able to have a nitrogen oxide storage functionality (NOx functionality) and thus the functionality of a nitrogen oxide storage catalytic converter (NSC).
  • NOx functionality nitrogen oxide storage functionality
  • NSC nitrogen oxide storage catalytic converter
  • an active heating measure can be arranged in front of and possibly also behind the oxidation catalytic converter.
  • the active heating measure is implemented by a heating device such as the heating element mentioned above. Is therefore in the following the speech of the or one active heating measure, unless otherwise stated, means the heating element.
  • the active heating measure can be, for example, an electrically heatable element that is installed, for example, in such a way that it can give off heat to the exhaust gas flowing past, in particular at the heating point.
  • the electrically heatable element can be arranged upstream of the oxidation catalyst and thus upstream of the catalytic coating, or the electrically heatable element can be connected to the oxidation catalyst and thus provided with the catalytic coating, also known as catalytically active material, ie coated.
  • another active heating measure such as a burner can be provided, by means of which heat can be introduced into the exhaust gas, in particular at the heating point.
  • a fuel is burned by means of the burner, in particular without a flame or with the formation of a flame, as a result of which heat or thermal energy can be introduced into the exhaust gas at the heating point.
  • the introduction point Downstream of the oxidation catalytic converter and preferably also downstream of the heating point are the introduction point and thus a metering and preferably a mixing section, along which the reducing agent introduced into the exhaust gas is mixed with the exhaust gas.
  • the reducing agent is preferably an aqueous urea solution which can provide ammonia (NH3) for removing nitrogen from the exhaust gas.
  • the SCR system which is embodied, for example, as a hot-end SCR system and has at least one or more SCR catalytic converters, is arranged downstream of the introduction point.
  • the respective SCR catalytic converter is formed by an SCR block, for example.
  • the SCR system also includes the particle filter.
  • the particulate filter is a diesel particulate filter (DPF), for example.
  • DPF diesel particulate filter
  • the particle filter can be provided with a further catalytic coating designed as an SCR coating, through which a further SCR catalytic converter is formed.
  • the particulate filter can be an SDPF, for example.
  • a further dosing unit for introducing the reducing agent into the exhaust gas can be located in particular in an underbody area of the exhaust gas system, in particular together with a further SCR catalytic converter and an ammonia slip catalytic converter (ASC) in order to additionally convert the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, i.e. to reduce and eliminate any NH3 to remove slippage from the exhaust gas.
  • ASC ammonia slip catalytic converter
  • the aim of this structure is an advantageous exhaust gas aftertreatment, in particular through the use of at least one or more active heating measures Temperatures in the exhaust system are set as quickly and reliably as possible during further operation in such a way that pollutant emissions are converted effectively.
  • the exhaust gas mass flows are so high that the heat introduced into the exhaust system is largely removed from the components to be heated, which can lead to slower or insufficient heating or warming, since the heat input capacity is exceeded by the active heating measure (aHM) is technically limited. This can result in an undesirably ineffective exhaust gas aftertreatment.
  • the aforementioned operating strategy is proposed, in which the required heat input power is achieved through a combination of the active heating measure or active heating measures on the one hand and the deposition of at least one post-injection on the other hand.
  • the aim is to quickly heat up the exhaust system to temperatures at which at least almost all pollutant emissions are effectively converted.
  • the first target temperature associated with the first temperature prevailing downstream of the heating point and also denoted by T_nach_aHM is, for example, 250 degrees Celsius.
  • the second target temperature assigned to the second temperature of the SCR system, in particular of the SCR catalytic converter, also denoted by T_SCR is 225 degrees Celsius, for example.
  • the temperature lift required to heat up the exhaust gas system which is also referred to as setpoint_T_lift, is calculated, in particular as a function of the exhaust gas mass flow.
  • the heat input capacity, the exhaust gas mass flow and the heat capacity of the exhaust gas are used to calculate how much the exhaust gas flows through before the SCR system, especially before the SCR catalytic converter, compared to a temperature before the active heating measure (aHM) or before the heating point the active heating measure warms up (DeltaT_aHM). If the heat input power required to generate the temperature rise cannot be provided quickly enough via the active heating measure or via the active heating measures (control difference greater than 0), additional exothermic energy is introduced into the exhaust system by stopping post-injection.
  • a post-injection can only be enabled once T_nach_aHM has reached the required minimum temperature of 250 degrees Celsius, for example. Depending on the operating status, this minimum temperature is reached much faster or even only by the operation of the active heating measure. At the same time, it is advantageous if the operating strategy includes additional features in order to achieve the best possible result in terms of component protection and emission reduction.
  • the temperatures of the active heating measure e.g. designed as a heated disk, or in general of all components of the exhaust system, do not rise to a temperature above the approved maximum temperature.
  • the post-injection quantity should first be limited or set to zero and then the output of the active heating measure should be regulated.
  • a limitation of the post-injection quantity in the form of a lambda-guided quantity control is preferably used so that the post-injection can be fully implemented on the oxidation catalytic converter and does not lead to increased pollutant emissions, in particular HC and/or CO, due to a lack of oxygen in the exhaust gas.
  • a second heating element is provided in addition to the heating element, which is designed to actively bring about the introduction of thermal energy into the exhaust gas and/or the oxidation catalytic converter at a second heating point arranged downstream of the heating point, the second Heating element is designed as a downstream of the oxidation catalyst arranged heating element or as a heating element provided with the catalytic coating.
  • the particle filter is provided with a second, catalytic coating, through which a second SCR catalytic converter is formed.
  • the oxidation catalytic converter is also designed to store nitrogen oxides from the exhaust gas.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exhaust gas aftertreatment device for an internal combustion engine of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a block diagram to illustrate a method for operating the exhaust gas aftertreatment device.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 includes an oxidation catalytic converter 14 embodied as a diesel oxidation catalytic converter (DOC), for example, which has a catalytic coating and is therefore at least partially formed by the catalytic coating.
  • DOC diesel oxidation catalytic converter
  • the catalytic coating and thus the oxidation catalytic converter 14 are designed to oxidize components contained in the exhaust gas, such as unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO).
  • Exhaust gas aftertreatment device 10 also includes an active heating element 16, also referred to as an active heating measure, which is designed to actively introduce heat energy into the exhaust gas at a heating point H and via the exhaust gas into oxidation catalytic converter 14.
  • the heating element is designed as a heating element arranged upstream of the oxidation catalytic converter 14 and thus upstream of the catalytic coating, with the heating element 16 preferably being an electrically operable heating element. It is conceivable that the heating element 16 is free from the catalytic coating of the oxidation catalytic converter 14 . Alternatively, it is conceivable that the heating element 16 is connected, so to speak, to the oxidation catalytic converter 14 and is provided with the catalytic coating. Alternatively or in addition to the heating element 16, for example other active heating measure such as a burner can be used, for example, by means of which a fuel is burned, whereby heat can be introduced into the exhaust gas at the heating point H, for example.
  • active heating measure such as a burner can be used, for example,
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 also includes a dosing element 18, by means of which a preferably liquid reducing agent can be introduced into the exhaust gas at an introduction point E.
  • a dosing element 18 by means of which a preferably liquid reducing agent can be introduced into the exhaust gas at an introduction point E.
  • the introduction point E is arranged downstream of the heating point A and thereby downstream of the heating element 16 and downstream of the oxidation catalytic converter 14 .
  • the introduction point E is arranged upstream of an SCR system 20 of the exhaust gas aftertreatment device 10 .
  • the SCR system 20 has an SCR catalytic converter 22 and a particle filter 24 which is arranged downstream of the SCR catalytic converter 22 in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 .
  • the particle filter 24 is preferably a diesel particle filter.
  • the particle filter 24 can be provided with a further catalytic coating, which is also referred to as an SCR coating.
  • a further catalytic coating which is also referred to as an SCR coating.
  • Another SCR catalytic converter for example, is formed by the SCR coating.
  • the SCR catalytic converter 22 is also formed by the SCR coating.
  • an electronic computing device (not shown in the figures) is provided, by means of which the exhaust gas aftertreatment device 10 can be operated, in particular regulated.
  • a method for operating the exhaust gas aftertreatment device 10 is carried out in particular by means of the electronic computing device.
  • the exhaust gas after-treatment device 10 can be heated particularly quickly by the method, so that the exhaust gas after-treatment device 10 can especially advantageously post-treat the exhaust gas.
  • a block 27 it is determined whether the respective target temperatures of the exhaust gas aftertreatment device 10 have been reached.
  • a first of the target temperatures is assigned to a temperature prevailing in the exhaust system 10 downstream of the heating point H and thus downstream of the heating element 16, which temperature is also denoted by T_after_aHM.
  • the first target temperature is 250 degrees Celsius.
  • a second of the target temperatures is associated with the SCR system 20 and is, for example, 225 degrees Celsius.
  • T_SCR a temperature of the SCR system labeled T_SCR is 20225 degrees Celsius or if T_SCR is greater than 225 degrees Celsius, that is to say T_SCR corresponds to the second target temperature or if T_SCR is greater than the second target temperature, and is T_nach_aHM greater than or equal to 250 degrees Celsius and thus greater than or equal to the first target temperature, then in a block 28 there is no active heating of the exhaust gas aftertreatment device 10 or of the exhaust gas.
  • a block 30 checks whether component protection temperatures for protecting components of the exhaust aftertreatment device 10 are exceeded. If this is the case, then in a block 32 there is no active heating of the exhaust gas or the exhaust gas aftertreatment device 10. However, if the component protection temperatures are not undershot, then in a block 34 it is checked whether a minimum temperature for carrying out a post-injection has at least been reached. For example, 250 degrees Celsius is used as the minimum temperature. For example, the minimum temperature is compared to T_after_aHM.
  • the minimum temperature for carrying out the post-injection (NE) has not been reached, i.e. if it is determined in block 34, for example, that T_nach_aHM is less than 250 degrees Celsius, then in block 36, for example, the exhaust gas and thus the exhaust gas aftertreatment device 10 is actively heated by means of the heating element 16, which is designed for example as an electrically operable heating element and is also referred to as an active heating measure, i.e. heated, with the post-injection not being carried out.
  • the heating element 16 is designed for example as an electrically operable heating element and is also referred to as an active heating measure, i.e. heated, with the post-injection not being carried out.
  • a temperature lift is calculated in a block 37, by which the actual temperature or with T_SCR_ist designated, second temperature of the SCR system is to be increased so that the second temperature of the SCR system 20, thus the actual temperature or T_SCR-actual, reaches the assigned target temperature of 225 degrees Celsius in the present case.
  • the temperature rise is also referred to as target_T-lift and thus results from:
  • Soll_T-Hub T_SCR_soll - T_SCR_ist.
  • T_SCR_soll denotes the target temperature assigned to the second temperature of SCR system 20, in the present case 225 degrees Celsius.
  • Control difference Soll_T_Hub - DeltaT_aHM.
  • DeltaT_aHM heat input capacity /(exhaust gas mass flow ⁇ CP).
  • the heat input power is to be understood as the heat input power of the active heating measure.
  • a block 40 it is checked whether the control difference can be achieved by means of the active heating measure, in particular without carrying out the post-injection. In other words, block 40 checks whether the control difference is less than zero. If this is the case, active heating takes place in block 42 by means of the active heating measure, in particular without the post-injection being carried out. However, if the control difference cannot be achieved by means of the active heating measure and without carrying out the post-injection, active heating takes place in a block 44 both by means of the active heating measure and by carrying out the post-injection, which is preferably a late post-injection.
  • control difference can be achieved by means of the active heating measure alone, ie without carrying out the post-injection, within a definable time span and thus in X seconds. If so, the method continues at block 42; if not, then the method continues at block 44.
  • X is 100 to 200 seconds. In other words, for example, the period of time is in a range from 100 seconds inclusive to 200 seconds inclusive.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) einen eine katalytische Beschichtung aufweisenden Oxidationskatalysator (14) umfasst. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) umfasst ein Heizelement (16) stromaufwärts des Oxidationskatalysators (14) oder als ein mit der katalytischen Beschichtung versehenes Heizelement, mithilfe dessen aktiv an einer Heizstelle (H) Wärmeenergie in die Abgasanlage eingebracht werden kann. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) umfasst ein Dosierelement (18), mit welchem an einer stromab des Oxidationskatalysators (14) angeordneten Einbringstelle (E) ein Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist sowie ein stromab der Einbringstelle (E) angeordnetes SCR-System (20). Das vorgeschlagene Betriebsverfahren sieht vor zu prüfen, inwieweit Zieltemperaturen in der Abgasanlage erreicht sind. Sind diese unterschritten, wird erfindungsgemäß eine Strategie vorgeschlagen, bei der mithilfe des Heizelements und der Durchführung einer Nacheinspritzung in einer definierten Zeitspanne die Zieltemperaturen erreicht werden sollen.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der EP 3 099 905 B1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren weist die von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Abgasnachbehandlungseinrichtung einen eine katalytische Beschichtung aufweisenden Oxidationskatalysator auf, welcher somit zumindest teilweise durch katalytische Beschichtung gebildet ist. Des Weiteren umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Heizelement, welches dazu ausgebildet ist, aktiv an einer Heizstelle eine Einbringung von Wärmeenergie in das Abgas und/oder in den Oxidationskatalysator zu bewirken und somit an der Heizstelle das Abgas und/oder den Oxidationskatalysator aktiv zu heizen. Das Heizelement ist als ein stromauf des Oxidationskatalysators und somit stromauf der katalytischen Beschichtung angeordnetes Heizelement ausgebildet, sodass die Heizstelle stromauf des Oxidationskatalysators beziehungsweise stromauf der Heizstelle angeordnet ist, oder das Heizelement ist als ein mit der katalytischen Beschichtung versehenes Heizelement ausgebildet und somit mit dem Oxidationskatalysator verbunden beziehungsweise Bestandteil des Oxidationskatalysators. Vorgesehen ist auch ein Dosierelement, mittels welchem an einer stromab des Oxidationskatalysators und stromab der Heizstelle angeordneten Einbringstelle ein beispielsweise flüssiges Reduktionsmittel, insbesondere zum Entsticken des Abgases, in das Abgas einbringbar ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst außerdem ein stromab der Einbringstelle angeordnetes SCR-System, welches insbesondere einen SCR-Katalysator und einen Partikelfilter aufweisen kann.
Des Weiteren offenbart die DE 10 2019 119 123 A1 ein Verfahren zum Aufheizen eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders vorteilhaft aufgewärmt und somit ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders vorteilhaft erwärmt und somit ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass dann, wenn bei einem ersten Schritt des Verfahrens, beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung zum Betreiben, insbesondere zum Steuern oder Regeln der Abgasnachbehandlungseinrichtung, ermittelt wird, dass eine erste Temperatur stromab der Heizstelle und somit stromab des Heizelements und eine zweite Temperatur des SCR-Systems, insbesondere des SCR-Katalysators, unterhalb jeweiliger, zugeordneter Zieltemperaturen liegen, und wenn ermittelt wird, dass Bauteilschutztemperaturen zum Schutz von Bauteilen der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht überschritten werden, und wenn ermittelt wird, dass eine Mindesttemperatur zum Durchführen einer Nacheinspritzung der Verbrennungskraftmaschine erreicht oder überschritten ist, ein Temperaturhub berechnet wird, um den die Temperatur des SCR-Systems zu erhöhen ist, das heißt erhöht werden muss, damit die zweite Temperatur des SCR-Systems die zugeordnete Zieltemperatur zumindest erreicht, das heißt erreicht oder überschreitet. Wird beispielsweise bei einem zweiten Schritt des Verfahrens, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, ermittelt, dass der Temperaturhub innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht mittels des Heizelements alleine, das heißt ohne Durchführen der Nacheinspritzung, bewirkt werden kann, wird ein aktives Heizen des Abgases und dadurch des SCR-Systems sowohl mittels es aktiven Heizelements als auch durch Durchführen der Nacheinspritzung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Wird jedoch bei dem zweiten Schritt, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, ermittelt, dass der Temperaturhub innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne mittels des Heizelements bewirkt werden kann, insbesondere ohne Durchführen der Nacheinspritzung, so wird ein aktives Heizen des Abgases und dadurch des SCR-Systems mittels des Heizelements durchgeführt, wobei ein Durchführen der Nacheinspritzung unterbleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit eine Betriebsstrategie zur besonders schnellen Erwärmung und Warmhaltung der vorzugsweise als motornahe Abgasanlage ausgebildeten Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere durch eine Kombination wenigstens einer aktiven Heizmaßnahme in Form des Heizelements und der Nacheinspritzung. Das Verfahren ermöglicht es insbesondere, die Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders schnell auf ihre zum Nachbehandeln des Abgases vorteilhafte Zieltemperatur zu bringen beziehungsweise die Zieltemperatur zu halten. Der Erfindung liegen insbesondere folgende Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Die Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche auch als Abgasanlage bezeichnet wird, dient beispielsweise der Verringerung von motorischen Schadstoffen, die von der beispielsweise als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt werden und im Abgas enthalten sind. Da die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als ein Dieselmotor ausgebildet ist, ist beispielsweise der Oxidationskatalysator als ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgebildet. Die katalytische Beschichtung des Oxidationskatalysators ist somit dazu ausgebildet, im Abgas enthaltene Bestandteile wie beispielsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxide (CO) zu oxidieren. Vorzugsweise wird die auch als Motor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine überstöchiometrisch und somit mager betrieben, das heißt mit einem überstöchiometrischen und somit mageren Luft- /Kraftstoffgemisch betrieben, woraus resultiert, dass das Abgas sozusagen mager ist. Um das Abgas zu reinigen, sind unterschiedliche Komponenten und Maßnahmen in der Abgasanlage verbaut. Eine erste der Maßnahme ist der Oxidationskatalysator, welcher vorzugsweise der in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases erste Katalysator ist. Der Oxidationskatalysator ist ein Katalysator mit Oxidationsfunktionalität, wobei der Oxidationskatalysator zusätzlich eine Stickoxid- Speicherfunktionalität (NOx-Funktionalität) und somit die Funktionalität eines Stickoxid- Speicherkatalysators (NSK) haben kann. Beispielsweise vor und möglicherweise zusätzlich auch hinter dem Oxidationskatalysator kann eine aktive Heizmaßnahme angeordnet sein. Die aktive Heizmaßnahme ist durch eine Heizeinrichtung wie das zuvor genannte Heizelement realisiert. Ist somit im Folgenden die Rede von der oder einer aktiven Heizmaßnahme, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das Heizelement zu verstehen. Die aktive Heizmaßnahme kann beispielsweise ein elektrisch beheizbares Element sein, das beispielsweise so verbaut ist, dass es, insbesondere an der Heizstelle, Wärme an das vorbeiströmende Abgas abgeben kann. Das elektrisch beheizbare Element kann stromauf des Oxidationskatalysators und somit stromauf der katalytischen Beschichtung angeordnet sein, oder das elektrisch beheizbare Element kann mit dem Oxidationskatalysator verbunden und somit mit der auch als katalytisch aktives Material bezeichneten, katalytischen Beschichtung versehen, das heißt beschichtet, sein. Alternativ kann anstelle oder auch in Kombination mit dem oder den elektrisch beheizbaren Elementen eine andere aktive Heizmaßnahme wie beispielsweise ein Brenner vorgesehen sein, mittels welchem Wärme, insbesondere an der Heizstelle, in das Abgas eingebracht werden kann. Beispielsweise wird mittels des Brenners ein Brennstoff verbrannt, insbesondere flammenlos oder unter Ausbildung einer Flamme, wodurch an der Heizstelle Wärme beziehungsweise Wärmeenergie in das Abgas eingebracht werden kann.
Stromab des Oxidationskatalysators und vorzugsweise auch stromab der Heizstelle sind die Einbringstelle und somit eine Dosierung sowie vorzugsweise eine Mischstrecke angeordnet, entlang welcher das in das Abgas eingebrachte Reduktionsmittel mit dem Abgas vermischt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reduktionsmittel um eine wässrige Harnstofflösung, welche Ammoniak (NH3) zum Entsticken des Abgases bereitstellen kann. Stromab der Einbringstelle ist das beispielsweise als Hot-End-SCR- System ausgebildete SCR-System angeordnet, das wenigstens einen oder mehrere SCR-Katalysatoren aufweist. Der jeweilige SCR-Katalysator ist beispielsweise durch einen SCR-Block gebildet. Außerdem umfasst das SCR-System den Partikelfilter. Der Partikelfilter ist beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF). Der Partikelfilter kann mit einer als SCR-Beschichtung ausgebildeten, weiteren katalytischen Beschichtung versehen sein, durch welche ein weiterer SCR-Katalysator gebildet ist. Somit kann der Partikelfilter beispielsweise ein SDPF sein. Insbesondere in einem Unterbodenbereich der Abgasanlage kann sich eine weitere Dosiereinheit zum Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas befinden, insbesondere nebst eines weiteren SCR- Katalysators sowie eines Ammoniakschlupfkatalysators (ASC), um zusätzlich im Abgas enthaltene Stickoxide umzusetzen, das heißt zu reduzieren und etwaigen NH3-Schlupf aus dem Abgas zu entfernen.
Ziel dieses Aufbaus ist eine vorteilhafte Abgasnachbehandlung, bei der insbesondere durch den Einsatz der wenigstens einen oder mehreren, aktiven Heizmaßnahmen möglichst schnell und im weiteren Betrieb zuverlässig Temperaturen in der Abgasanlage so eingestellt werden, dass Schadstoffemissionen effektiv umgesetzt werden. Allerdings sind die Abgasmassenströme, abhängig vom Fahrzustand, so hoch, dass die in die Abgasanlage eingebrachte Wärme zu großen Teilen wieder aus den zu wärmenden Komponenten ausgetragen wird, was zu einer langsameren oder ungenügenden Aufheizung beziehungsweise Warmhaltung führen kann, da die Wärmeeintragsleistung über die aktive Heizmaßnahme (aHM) technisch begrenzt ist. Daraus kann eine unerwünscht wenig effektive Abgasnachbehandlung resultieren.
Aus diesem Grund wird die zuvor genannte Betriebsstrategie vorgeschlagen, bei der die benötigte Wärmeeintragsleistung durch eine Kombination der aktiven Heizmaßnahme oder aktiven Heizmaßnahmen auf der einen Seite und dem Absetzen wenigstens einer Nacheinspritzung auf der anderen Seite erreicht wird. Ziel ist eine schnelle Erwärmung der Abgasanlage auf Temperaturen, bei denn zumindest nahezu alle Schadstoffemissionen wirksam umgesetzt werden. Die der stromab der Heizstelle herrschenden, auch mit T_nach_aHM bezeichneten, ersten Temperatur zugeordnete, erste Zieltemperatur beträgt beispielsweise 250 Grad Celsius. Die der auch mit T_SCR bezeichneten zweiten Temperatur des SCR-Systems, insbesondere des SCR- Katalysators, zugeordnete, zweite Zieltemperatur beträgt beispielsweise 225 Grad Celsius.
Hierzu wird beispielsweise zunächst der zum Aufheizen der Abgasanlage benötigte Temperaturhub, welcher auch mit Soll_T_Hub bezeichnet wird, insbesondere in Abhängigkeit von dem Abgasmassenstrom berechnet. Über die Wärmeeintragsleistung, den Abgasmassenstrom und die Wärmekapazität des Abgases wird berechnet, um wie viel sich das Abgas vor dem SCR-System, insbesondere vor dem SCR-Katalysator, im Vergleich zu einer Temperatur vor der aktiven Heizmaßnahme (aHM) beziehungsweise vor der Heizstelle durch die aktive Heizmaßnahme erwärmt (DeltaT_aHM). Wenn die benötigte Wärmeeintragsleistung zur Erzeugung des Temperaturhubs nicht schnell genug über die aktive Heizmaßnahme beziehungsweise über die aktiven Heizmaßnahmen bereitgestellt werden kann (Regeldifferenz größer > 0), wird durch das Absetzen von Nacheinspritzung zusätzlich Exothermie in die Abgasanlage eingebracht. Dabei ist insbesondere zu beachten, dass eine Nacheinspritzung erst freigegeben werden kann, sobald T_nach_aHM die notwendige Mindesttemperatur von beispielsweise 250 Grad Celsius erreicht hat. Diese Mindesttemperatur wird je nach Betriebszustand deutlich schneller oder gar nur durch den Betrieb der aktiven Heizmaßnahme erreicht. Gleichzeitig ist es von Vorteil, wenn die Betriebsstrategie weitere Merkmale umfasst, um im Sinne des Bauteilschutzes und der Emissionsverringerung ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen. Zum einen sollte überwacht werden, dass die Temperaturen der beispielsweise als Heizscheibe ausgebildeten, aktiven Heizmaßnahme beziehungsweise generell aller Komponenten der Abgasanlage nicht auf eine Temperatur über der freigegebenen Maximaltemperatur steigen. Insbesondere sollte, um dies zu verhindern, zuerst die Nacheinspritzungsmenge begrenzt beziehungsweise auf null gesetzt und dann die Leistung der aktiven Heizmaßnahme geregelt werden. Darüber hinaus wird eine Begrenzung der Nacheinspritzungsmenge in Form einer Lambda-geführten Mengenregelung vorzugsweise eingesetzt, damit die Nacheinspritzung vollständig auf den Oxidationskatalysator umgesetzt werden kann und nicht aufgrund fehlenden Sauerstoffs im Abgas zu erhöhten Schadstoffemissionen, insbesondere HC und/oder CO führt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein zusätzlich zu dem Heizelement vorgesehenes, zweites Heizelement vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, aktiv an einer stromab der Heizstelle angeordneten, zweiten Heizstelle eine Einbringung von Wärmeenergie in das Abgas und/oder den Oxidationskatalysator zu bewirken, wobei das zweite Heizelement als ein stromab des Oxidationskatalysators angeordnetes Heizelement oder als ein mit der katalytischen Beschichtung versehenes Heizelement ausgebildet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Partikelfilter mit einer zweiten, katalytischen Beschichtung versehen ist, durch welche ein zweiter SCR- Katalysator gebildet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Oxidationskatalysator auch zum Speichern von Stickoxiden aus dem Abgas ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs; und
Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als ein Dieselmotor ausgebildet. Wie in Fig. 1 durch einen Pfeil 12 veranschaulicht ist, ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 von einem Abgas durchströmbar. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst einen beispielsweise als Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgebildeten Oxidationskatalysator 14, welcher eine katalytische Beschichtung aufweist und somit zumindest teilweise durch die katalytische Beschichtung gebildet ist. Die katalytische Beschichtung und somit der Oxidationskatalysator 14 sind dazu ausgebildet, im Abgas enthaltene Bestandteile wie beispielsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zu oxidieren. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst außerdem ein auch als aktive Heizmaßnahme bezeichnetes, aktives Heizelement 16, welches dazu ausgebildet ist, aktiv an einer Heizstelle H eine Einbringung von Wärmeenergie in das Abgas und über das Abgas in den Oxidationskatalysator 14 zu bewirken. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement als ein stromauf des Oxidationskatalysators 14 und somit stromauf der katalytischen Beschichtung angeordnetes Heizelement ausgebildet, wobei das Heizelement 16 vorzugsweise ein elektrisch betreibbares Heizelement ist. Es ist denkbar, dass das Heizelement 16 frei von der katalytischen Beschichtung des Oxidationskatalysators 14 ist. Alternativ ist es denkbar, dass das Heizelement 16 sozusagen mit dem Oxidationskatalysator 14 verbunden und dabei mit der katalytischen Beschichtung versehen ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem Heizelement 16 kann beispielsweise eine andere, aktive Heizmaßnahme wie beispielsweise ein Brenner verwendet werden, mittels welchem beispielsweise ein Brennstoff verbrannt wird, wodurch beispielsweise an der Heizstelle H Wärme in das Abgas eingebracht werden kann.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst außerdem ein Dosierelement 18, mittels welchem an einer Einbringstelle E ein vorzugsweise flüssiges Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht werden kann. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Einbringstelle E stromab der Heizstelle A und dabei stromab des Heizelements 16 und stromab des Oxidationskatalysators 14 angeordnet ist. Außerdem ist die Einbringstelle E stromauf eines SCR-Systems 20 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 angeordnet. Das SCR-System 20 weist einen SCR-Katalysator 22 und einen Partikelfilter 24 auf, welcher bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel stromab des SCR-Katalysators 22 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Partikelfilter 24 ein Dieselpartikelfilter. Der Partikelfilter 24 kann mit einer weiteren, katalytischen Beschichtung versehen sein, welche auch als SCR-Beschichtung bezeichnet wird. Durch die SCR-Beschichtung ist beispielsweise ein weiterer SCR-Katalysator gebildet. Insbesondere ist es denkbar, dass auch der SCR-Katalysator 22 durch die SCR-Beschichtung gebildet ist.
Vorgesehen ist beispielsweise eine in den Fig. nicht dargestellte, elektronische Recheneinrichtung, mittels welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 betreibbar, insbesondere zu regeln, ist. Insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung wird ein Verfahren zum Betreiben der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchgeführt. Durch das Verfahren kann, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 besonders schnell erwärmt werden, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 besonders vorteilhaft das Abgas nachbehandeln kann.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens. Bei einem Block 27 wird ermittelt, ob jeweilige Zieltemperaturen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 erreicht sind. Eine erste der Zieltemperaturen ist einer in der Abgasanlage 10 stromab der Heizstelle H und somit stromab des Heizelements 16 herrschenden Temperatur zugeordnet, die auch mit T_nach_aHM bezeichnet wird. Beispielsweise beträgt die erste Zieltemperatur 250 Grad Celsius. Eine zweite der Zieltemperaturen ist dem SCR-System 20 zugeordnet und beträgt beispielsweise 225 Grad Celsius. Beträgt nun beispielsweise eine mit T_SCR bezeichnete Temperatur des SCR-Systems 20225 Grad Celsius oder ist T_SCR größer als 225 Grad Celsius, das heißt entspricht T_SCR der zweiten Zieltemperatur oder ist T_SCR größer als die zweite Zieltemperatur, und ist T_nach_aHM größer oder gleich 250 Grad Celsius und somit größer oder gleich der ersten Zieltemperatur, so unterbleibt bei einem Block 28 ein aktives Heizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 beziehungsweise des Abgases. Liegen jedoch die erste Temperatur und die zweite Temperatur, mithin T_nach_aHM und T_SCR, unter den jeweils zugeordneten Zieltemperaturen, sodass T_nach_aHM kleiner als 250 Grad und T_SCR kleiner als 225 Grad Celsius ist, so wird bei einem Block 30 überprüft, ob Bauteilschutztemperaturen zum Schutz von Bauteilen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 überschritten sind. Ist dies der Fall, so unterbleibt bei einem Block 32 ein aktives Heizen des Abgases beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Sind die Bauteilschutztemperaturen jedoch nicht unterschritten, so wird bei einem Block 34 überprüft, ob eine Mindesttemperatur zum Durchführen einer Nacheinspritzung zumindest erreicht ist. Beispielsweise wird als die Mindesttemperatur 250 Grad Celsius verwendet. Beispielsweise wird die Mindesttemperatur mit T_nach_aHM verglichen. Wird bei dem Block 34 ermittelt, dass die Mindesttemperatur zum Durchführen der Nacheinspritzung (NE) nicht erreicht ist, das heißt wird beispielsweise bei dem Block 34 ermittelt, dass T_nach_aHM kleiner als 250 Grad Celsius ist, so wird beispielsweise bei einem Block 36 das Abgas und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 aktiv mittels des beispielsweise als elektrisch betreibbares Heizelement ausgebildeten Heizelements 16, welches auch als aktive Heizmaßnahme bezeichnet wird, beheizt, das heißt erwärmt, wobei das Durchführen der Nacheinspritzung unterbleibt.
Wird bei einem Block 34 jedoch ermittelt, dass die Mindesttemperatur zum Durchführen der Nacheinspritzung erreicht ist, das heißt vorliegend beispielsweise dass T_nach_aHM 250 Grad Celsius oder mehr beträgt, so wird bei einem Block 37 ein Temperaturhub berechnet, um den die auch als Ist-Temperatur oder mit T_SCR_ist bezeichnete, zweite Temperatur des SCR-Systems zu erhöhen ist, damit die zweite Temperatur des SCR- Systems 20, mithin die Ist-Temperatur beziehungsweise T_SCR-ist, die zugeordnete Zieltemperatur von vorliegend 225 Grad Celsius erreicht. Der Temperaturhub wird auch mit Soll_T-Hub bezeichnet und ergibt sich somit aus:
Soll_T-Hub = T_SCR_soll - T_SCR_ist.
Dabei ist mit T_SCR_soll die der zweiten Temperatur des SCR-Systems 20 zugeordnete Zieltemperatur von vorliegend 225 Grad Celsius bezeichnet. Bei einem Block 38 wird eine Regeldifferenz berechnet. Die Regeldifferenz ergibt sich zu:
Regeldifferenz = Soll_T_Hub - DeltaT_aHM.
DeltaT_aHM = Wärmeeintragsleistung /(Abgasmassenstrom ■ CP).
Unter der Wärmeeintragsleistung ist die Wärmeeintragsleistung der aktiven Heizmaßnahme zu verstehen.
Bei einem Block 40 wird überprüft, ob die Regeldifferenz mittels der aktiven Heizmaßnahme erreicht werden kann, insbesondere ohne Durchführung der Nacheinspritzung. Mit anderen Worten wird bei dem Block 40 geprüft, ob die Regeldifferenz kleiner als 0 ist. Ist dies der Fall, so erfolgt bei einem Block 42 ein aktives Heizen mittels der aktiven Heizmaßnahme, insbesondere ohne dass die Nacheinspritzung durchgeführt wird. Kann die Regeldifferenz jedoch nicht mittels der aktiven Heizmaßnahme und ohne Durchführen der Nacheinspritzung erreicht werden, so erfolgt bei einem Block 44 ein aktives Heizen sowohl mittels der aktiven Heizmaßnahme als auch durch Durchführen der Nacheinspritzung, welche vorzugsweise eine späte Nacheinspritzung ist.
Insbesondere ist es denkbar, bei dem Block 40 zu prüfen, ob die Regeldifferenz mittels der aktiven Heizmaßnahme allein, das heißt ohne das Durchführen der Nacheinspritzung, innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne und somit in X Sekunden erreicht werden kann. Ist dies der Fall, so wird das Verfahren bei dem Block 42 fortgesetzt, ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren bei dem Block 44 fortgesetzt. Vorzugsweise beträgt X 100 bis 200 Sekunden. Mit anderen Worten liegt beispielsweise die Zeitspanne in einem Bereich von einschließlich 100 Sekunden bis einschließlich 200 Sekunden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) umfasst:
- einen eine katalytische Beschichtung aufweisenden Oxidationskatalysator (14),
- ein Heizelement (16), welches dazu ausgebildet ist, aktiv an einer Heizstelle (H) eine Einbringung von Wärmeenergie in das Abgas und/oder den Oxidationskatalysator (14) zu bewirken, wobei das Heizelement (16) als ein stromauf des Oxidationskatalysators (14) angeordnetes Heizelement oder als ein mit der katalytischen Beschichtung versehenes Heizelement ausgebildet ist,
- ein Dosierelement (18), mittels welchem an einer stromab des Oxidationskatalysators (14) und stromab der Heizstelle (H) angeordneten Einbringstelle (E) ein Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist, und
- ein stromab der Einbringstelle (E) angeordnetes einen SCR-Katalysator (22) aufweisendes SCR-System (20), gekennzeichnet durch die Schritte:
- wenn ermittelt wird, dass eine erste Temperatur stromab der Heizstelle (H) und eine zweite Temperatur des SCR-Systems (20) unterhalb jeweiliger, zugeordneter Zieltemperatur liegen, wenn ermittelt wird, dass Bauteilschutztemperaturen nicht überschritten sind, und wenn ermittelt wird, dass eine Mindesttemperatur der Verbrennungskraftmaschine zum Durchführen einer Nacheinspritzung erreicht oder überschritten ist: berechnen eines Temperaturhubs, um den die zweite Temperatur des SCR-Systems (20) zu erhöhen ist, damit die zweite Temperatur des SCR-Systems (20) die zugeordnete Zieltemperatur erreicht; - wenn ermittelt wird, dass der Temperaturhub innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht mittels des Heizelements (16) ohne Durchführen der Nacheinspritzung bewirkt werden kann: aktives Heizen des Abgases und dadurch des SCR-Systems (20) sowohl mittels des Heizelements (16) als auch durch Durchführen der Nacheinspritzung; und
- wenn ermittelt wird, dass der Temperaturhub innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne mittels des Heizelements (16) ohne Durchführen der Nacheinspritzung bewirkt werden kann: aktives Heizen des Abgases und dadurch des SCR-Systems (20) mittels des Heizelements (20), wobei ein Durchführen der Nacheinspritzung unterbleibt. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein zusätzlich zu dem Heizelement (16) vorgesehenes, zweites Heizelement, welches dazu ausgebildet ist, aktiv an einer stromab der Heizstelle (H) angeordneten, zweiten Heizstelle eine Einbringung von Wärmeenergie in das Abgas und/oder den Oxidationskatalysator (14) zu bewirken, wobei das zweite Heizelement als ein stromab des Oxidationskatalysators (14) angeordnetes Heizelement oder als ein mit der katalytischen Beschichtung versehenes Heizelement ausgebildet ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das SCR-System (20) einen Partikelfilter (24) aufweist, welcher mit einer zweiten, katalytischen Beschichtung versehen ist, durch welche ein zweiter SCR-Katalysator gebildet ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (14) auch zum Speichern von Stickoxiden aus dem Abgas ausgebildet ist.
PCT/EP2022/076654 2021-10-14 2022-09-26 Verfahren zum betreiben einer abgasnachbehandlungseinrichtung für eine verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens WO2023061734A1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080223019A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Gonze Eugene V Scr cold start heating system for a diesel exhaust
DE102010035007A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Abgasbehandlung
EP3099905B1 (de) 2014-02-01 2017-05-17 Daimler AG Verfahren zur temperatureinstellung einer abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102019119123A1 (de) 2019-07-15 2021-01-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Aufheizen eines Abgasnachbehandlungssystems sowie Abgasnachbehandlungssystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080223019A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Gonze Eugene V Scr cold start heating system for a diesel exhaust
DE102010035007A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Abgasbehandlung
EP3099905B1 (de) 2014-02-01 2017-05-17 Daimler AG Verfahren zur temperatureinstellung einer abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102019119123A1 (de) 2019-07-15 2021-01-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Aufheizen eines Abgasnachbehandlungssystems sowie Abgasnachbehandlungssystem

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