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DE102017200089B3 - Kraftfahrzeug mit Abgasturbolader und SCR-Abgasnachbehandlung sowie Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Kraftfahrzeug mit Abgasturbolader und SCR-Abgasnachbehandlung sowie Verfahren zu dessen Betrieb Download PDF

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DE102017200089B3
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scr
exhaust gas
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ammonia
exhaust aftertreatment
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Monika Angst
Frederik De Smet
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Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Publication date
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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) stromaufwärts einer Abzweigung zu einer Niederdruck-Abgasrückführung (4). Das Kraftfahrzeug (1) weist einen hybridelektrischen Antrieb auf, und stromabwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung (4) ist eine zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) im Abgastrakt angeordnet. Ammoniak für die SCR-Abgasnachbehandlung wird stromaufwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung (4) zugeführt oder erzeugt. Im Fahrbetrieb wird laufend zumindest die aktuelle Ammoniak-Beladung der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) ermittelt und außerdem geprüft, ob die aktuelle Vortriebsanforderung für das Fahrzeug einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom im Abgastrakt entspricht, die erwartungsgemäß zu Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) führt. Solange dies der Fall ist, wird die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) unter Nutzung des hybridelektrischen Antriebs zur Aufrechterhaltung der aktuellen Vortriebsanforderung so verändert, dass entweder die Betriebsbedingungen der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) unter den Desorptions-Grenzen bleiben oder die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) beschleunigt Ammoniak desorbiert, wobei währenddessen von Niederdruck-Abgasrückführung (4) auf Hochdruck-Abgasrückführung (2) umgeschaltet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader und einer ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung stromaufwärts einer Abzweigung zu einer Niederdruck-Abgasrückführung und betrifft außerdem ein entsprechendes Kraftfahrzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Eine derartiges Verfahren und Kraftfahrzeug sind aus der US 2014/0165560 A1 bekannt. Die Niederdruck-Abgasrückführungsleitung enthält einen Filter, der irgendwelches Rest-Ammoniak im rückgeführten Abgas in unschädliche Stoffe umwandelt, damit kein Ammoniak in den Verbrennungsmotor rückgeführt wird. Dadurch wird das Ammoniak aber nicht vollständig zur Stickoxidminderung genutzt, und das im Fahrzeug mitgeführte Urea muss entsprechend häufiger nachgetankt werden.
  • Verbrennungsmotoren erzeugen beim Betrieb häufig erhebliche Mengen von Stickoxiden (NOx). Insbesondere bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Diesel- und Otto-Motoren liegen die Stickoxid-Mengen im Abgas in der Regel über den zulässigen Grenzwerten, so dass eine Abgasnachbehandlung zur Verringerung der NOx-Emissionen notwendig ist. Bei vielen Motoren erfolgt die Reduktion der Stickoxide durch die im Abgas enthaltenen nicht-oxidierten Bestandteile, nämlich durch Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), mit Hilfe eines Dreiwegekatalysators. Insbesondere bei Diesel- und Otto-Magermotoren steht aufgrund der geringen Mengen nicht-oxidierter Abgasbestandteile dieses Verfahren jedoch nicht zur Verfügung. Bei Magermotoren wird daher nach einem verbreiteten Verfahren ein NOx-Speicherkatalysator eingesetzt (nachfolgend kurz LNT genannt, für engl. Lean NOx Trap), der die im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide aufnimmt und speichert. Von Zeit zu Zeit erfolgt eine Regeneration des LNT, wofür beispielsweise ein Kraftstoffüberschuss in dem durch den LNT geleiteten Abgas erzeugt wird.
  • Ein Nachteil von LNTs ist das begrenzte Temperaturfenster, in dem ein ausreichender NOx-Umwandlungswirkungsgrad erzielt werden kann. Oberhalb einer maximalen LNT-Betriebstemperatur wird der NOx-Umwandlungswirkungsgrad ineffizient, oder der Katalysator erleidet sogar unbeabsichtigte Alterung und Verschlechterung der Katalysatoreigenschaften.
  • Zur Stickoxidreduktion auch bei höheren Abgastemperaturen als der maximalen LNT-Betriebstemperatur eignen sich SCR-Abgasnachbehandlungen, d. h. mit selektiver katalytischer Reduktion (engl. Selective Catalytic Reaction, SCR). SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtungen sind z. B. SCR-Katalysatoren und SCRbeschichtete Dieselpartikelfilter, kurz SDPF genannt.
  • Für selektive katalytische Reduktion wird dem Abgas Ammoniak (NH3) zugemischt, bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren in Form einer AdBlue genannten wässrigen Urea-Lösung, die nach der Injektion verdampft und in Ammoniak und andere Stoffe zerlegt wird. Das Ammoniak wird in der SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung gespeichert und wandelt die im Abgas enthaltenen Stickoxide um, idealerweise in Stickstoff.
  • Die Harnstoff-Zudosierung muss der aktuellen Stickoxidemission des Verbrennungsmotors entsprechen und erfolgt daher in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors. Ist die Dosierung zu gering, wird zu wenig Stickoxid reduziert, um die Schadstoffgrenzwerte einzuhalten. Ist die Dosierung zu hoch, gelangt überschüssiges Ammoniak in das Abgas, was NH3-Schlupf genannt wird. Dies muss verhindert werden, da Ammoniak gesundheitsschädlich ist, schon in sehr kleinen Konzentrationen zu einer Geruchsbelästigung führt und ggf. nachgeschaltete Abgasnachbehandlungseinrichtungen beeinträchtigen kann.
  • Es sind auch Abgasnachbehandlungseinrichtungen bekannt, die sowohl einen LNT als auch einen SCR-Katalysator enthalten, z. B. aus der DE 10 2010 010 039 B4 . Wenn bei hohen Abgastemperaturen der LNT nicht mehr effizient genug arbeitet, wird überschüssiges NOx durch Urea-Injektion in den SCR-Katalysator umgewandelt.
  • Aus der DE 10 2015 204 093 A1 ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, dessen SCR-Katalysator dahingehend geregelt wird, dass eine Temperatur des strömenden Abgases eine vorgegebene Grenztemperatur nicht übersteigt.
  • Die DE 10 2011 107 692 B3 offenbart ein Abgasreinigungssystem, das sowohl eine Nieder- als auch eine Hochdruckabgasrückführung, einen Abgasturbolader, eine erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung stromaufwärts einer Abzweigung zu einer Niederdruck-Abgasrückführung, eine zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung stromabwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung aufweist.
  • Die DE 10 2012 204 352 A1 offenbart eine Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einem weiteren Antriebsaggregat, bei der geprüft wird, ob sich die Brennkraftmaschine in einem für die Abgasnachbehandlung günstigen Betriebspunkt befindet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader und SCR-Abgasnachbehandlung möglichst lange mit Niederdruck-Abgasrückführung betreiben zu können, ohne einen durch die Niederdruck-Abgasrückführung bedingten Ammoniak-Mehrverbrauch in Kauf nehmen zu müssen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Gemäß der Erfindung ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug und ist stromabwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung eine zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung im Abgastrakt angeordnet, wobei Ammoniak für die SCR-Abgasnachbehandlung stromaufwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung zugeführt oder erzeugt wird.
  • Gemäß der Erfindung wird im Fahrbetrieb laufend zumindest die aktuelle Ammoniak-Beladung der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung ermittelt und wird außerdem geprüft, ob die aktuelle Vortriebsanforderung für das Fahrzeug einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom im Abgastrakt entspricht, die erwartungsgemäß zu Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung führt. Solange dies der Fall ist, wird die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors unter Nutzung des hybridelektrischen Antriebs zur Aufrechterhaltung der aktuellen Vortriebsanforderung so verändert, dass entweder die Betriebsbedingungen der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung unter den Desorptions-Grenzen bleiben oder dass die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung beschleunigt Ammoniak desorbiert, wobei währenddessen von Niederdruck-Abgasrückführung auf Hochdruck-Abgasrückführung umgeschaltet wird.
  • Diese Hybridantrieb-unterstützte Strategie zur SCR-Abgasnachbehandlung erlaubt es, die Zeit zu maximieren, in der der Verbrennungsmotor mit Niederdruck-Abgasrückführung betrieben wird, so dass die Vorteile der Niederdruck-Abgasrückführung bei minimaler Rückführung von Ammoniak zum Verbrennungsmotor optimal zur Geltung kommen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, wenn festgestellt wird, dass die aktuelle Vortriebsanforderung einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom entspricht, die erwartungsgemäß zu unerwünschter Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung führt, die Niederdruck-Abgasrückführung eine gewisse Zeit lang aufrechterhalten, während der die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors so eingestellt wird, dass die Betriebsbedingungen des ersten SCR-Katalysators oder SDPF unter dessen Desorptions-Grenzen bleiben.
  • Wenn nach Ablauf der vorbestimmten Zeit immer noch festgestellt wird, dass die aktuelle Vortriebsanforderung einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom entspricht, die erwartungsgemäß zu unerwünschter Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung führt, wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors so eingestellt, dass das in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung gespeicherte Ammoniak schneller als vorher oder so schnell wie möglich desorbiert wird, währenddessen der Verbrennungsmotor mit Hochdruck-Abgasrückführung betrieben wird.
  • Vorzugsweise wird eine ebensolche Einstellung von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors mit Umschaltung auf Hochdruck-Abgasrückführung vorgenommen, wenn die aktuelle Ammoniak-Beladung der zweiten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung unter einem unteren Schwellenwert liegt.
  • Wenn festgestellt wird, dass die aktuelle Ammoniak-Beladung der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung einen unteren, von Temperatur und Volumenstrom abhängigen Schwellenwert unterschreitet, kann die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors zurückgesetzt werden und kann der Verbrennungsmotor wieder mit Niederdruck-Abgasrückführung betrieben werden.
  • Die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung ist vorzugsweise ein SCR-Katalysator und/oder ein SDPF oder enthält einen solchen.
  • Stromaufwärts der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung ist vorzugsweise ein Urea-Injektor oder eine andere Einrichtung für Zufuhr oder Erzeugung von Ammoniak angeordnet.
  • Die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung ist vorzugsweise ein LNT oder enthält einen solchen.
  • Die zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung ist vorzugsweise ein aktiver SCR-Katalysator oder enthält einen solchen.
  • Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
    • 1 einen Abgastrakt eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug; und
    • 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs des Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt schematisch einen Abgastrakt eines Verbrennungsmotors 1 mit Hochdruck-Abgasrückführung 2 vor einer Turbine 3 eines Abgasturboladers. Der Verbrennungsmotor 1 bildet einen Teil des Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs und weist eine kombinierte Niederdruck/Hochdruck-Abgasrückführung sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit mehreren räumlich getrennten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtungen auf.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Abgasnachbehandlungseinrichtung innerhalb des Niederdruck-Zweigs der Abgasrückführung, also stromaufwärts einer Abzweigung für die Niederdruck-Abgasrückführung 4, einen LNT 5, der auch mit einem DOC (Dieseloxidationskatalysator) kombiniert sein kann, und außerdem einen ersten SCR-Katalysator oder einen SDPF 6.
  • Stromabwärts der Abzweigung für die Niederdruck-Abgasrückführung 4 enthält die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen zweiten, passiven SCR-Katalysator 7. Stromabwärts des LNT 5 und stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators oder SDPF 6 befindet sich ein Urea-Injektor 8, und stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 7 befindet sich ein NOx-Sensor 9 im Abgasstrom. Der zweite SCR-Katalysator 7, der vorteilhaft in Form eines kleinen Unterboden-SCR-Katalysators hinzugefügt werden kann, bietet die folgenden Vorteile:
    • - Er kann in einem anderen Temperaturfenster als der erste SCR-Katalysator oder der SDPF arbeiten, so dass in einem breiteren Temperaturfenster NOx-Umwandlung stattfinden kann.
    • - Er kann in einem niedrigeren Temperaturfenster als der erste SCR-Katalysator oder der SDPF arbeiten, was den Alterungseinfluss eines mit der Zeit erhöhten Ammoniak-Schlupfes des ersten SCR-Katalysators oder des SDPF vermindert.
    • - Das Volumen des ersten, wegen der Niederdruck-Abgasrückführung relativ nahe am Verbrennungsmotor angeordneten ersten SCR-Katalysators ist häufig durch bauliche Umstände beschränkt, und dies gilt noch häufiger für einen SDPF, einen Dieselpartikelfilter mit SCR-beschichtetem Filtersubstrat.
  • Niederdruck-Abgasrückführung führt jedoch auch einen Teil des stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators oder SDPF 6 injizierten Ammoniaks zum Verbrennungsmotor 1 zurück, und dies hat zwei ungünstige Auswirkungen:
    • - Rückgeführtes Ammoniak wird nicht zur NOx-Umwandlung in dem zweiten SCR-Katalysator 7 genutzt.
    • - Es hat sich gezeigt, dass rückgeführtes Ammoniak im Verbrennungsmotor zu NOx verbrannt wird. Daher muss zusätzliches Ammoniak injiziert werden, um auch das zusätzlich erzeugte NOx aus dem Abgas zu entfernen.
  • Die Ammoniakmenge, die in einem SCR-Katalysator gespeichert werden kann, ohne dass wesentlicher Ammoniak-Schlupf auftritt, ergibt sich aus dem Gleichgewicht zwischen Adsorptions- und Desorptionsreaktionen. Je höher die Temperatur, desto stärker manifestiert sich die Desorption über der Adsorption. Daher nimmt die maximal mögliche Ammoniakbeladung eines aktiven SCR-Katalysators im Allgemeinen mit der Temperatur ab. Außerdem nimmt der Ammoniak-Schlupf mit dem Volumenstrom zu, ist aber zu dynamisch, um die Ammoniakbeladung passend zu steuern.
  • Aufgrund der durch bauliche Umstände bedingten Volumenbeschränkung des ersten, relativ nahe am Verbrennungsmotor angeordneten SCR-Katalysators oder SDPF 6 ist es wahrscheinlich, dass darin Ammoniak-Schlupf auftritt, besonders mit zunehmender Alterung des SCR-Katalysators oder SDPF 6. Angesichts des begrenzten Volumens ermöglicht es der zweite, z. B. unter dem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnete SCR-Katalysator 7, den nötigen Gesamt-NOx-Umwandlungsgrad zu erreichen.
  • Im Falle von Niederdruck-Abgasrückführung stellt die Ammoniakkonzentration im Abgas zwischen zwei vor und hinter einer Abzweigung für die Niederdruck-Abgasrückführung angeordneten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtungen ein Problem dar, wie oben erläutert.
  • Wenn der Katalysebetrieb während eines Fahrzyklus zu höheren Temperaturen und/oder Volumenströmen wechselt, können stromabwärts des ersten SCR-Katalysators oder SDPF 6 recht hohe Ammoniakkonzentrationen auftreten. Befindet sich der Verbrennungsmotor 1 zugleich in einer Betriebsart mit Niederdruck-Abgasrückführung, können recht hohe Mengen Ammoniak rückgeführt werden. Diese Rückführung muss minimiert werden.
  • Eine Methode, Ammoniakrückführung zu vermindern, wäre, auf Hochdruck-Abgasrückführung umzuschalten, solange Ammoniak-Desorption im ersten SCR-Katalysator oder SDPF stattfindet. Dies könnte geschehen, sobald eine bestimmte Konzentration erreicht ist, oder besser auf Basis eines erwarteten Ammoniak-Schlupfes, der erhalten wird, indem die aktuellen Motorbetriebsbedingungen bewertet und daraus zu erwartende Betriebsbedingungen abgeleitet werden. Dennoch könnte manchmal Ammoniak-Desorption stattfinden, und die Vorteile der Niederdruck-Abgasrückführung wären dahin.
  • Hingegen bleiben die Vorteile der Niederdruck-Abgasrückführung weitgehend erhalten, wenn man den hybridelektrischen Antrieb nutzt, um die Ammoniak-Desorption und Migration von dem ersten, näher am Verbrennungsmotor liegenden SCR-Katalysator oder SDPF 6 zu dem weiter weg vom Verbrennungsmotor liegenden zweiten SCR-Katalysator 7 auf eine wirkungsvolle Weise zu steuern, während der Nutzungsgrad der Niederdruck-Abgasrückführung 4 maximiert wird.
  • Dazu wird von dem Umstand Gebrauch gemacht, dass hybridelektrische Antriebe es ermöglichen, Temperaturen und/oder Volumenströme durch den Abgastrakt zu steuern, indem Drehmoment und/oder Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert werden. Dies ist jedenfalls in den Grenzen möglich, als von einer aktuellen Vortriebsanforderung abweichende Drehmomente und/oder Drehzahlen des Verbrennungsmotors durch den oder die Elektromaschinen des Hybridantriebs kompensiert werden können, indem die Elektromaschine(n) entweder fehlende Leistung liefern oder Mehrleistung des Verbrennungsmotors in elektrischen Strom umwandeln.
  • Unter Nutzung des Hybridantriebs wird einer unerwünschten Ammoniak-Desorption während Niederdruck-Abgasrückführung wie folgt entgegengewirkt, wobei auf 2 Bezug genommen wird:
  • In einem ersten Schritt S1 wird unter Berücksichtigung der aktuellen Ammoniak-Beladung des ersten SCR-Katalysators oder SDPF 6, die nach irgendeiner im Stand der Technik bekannten Methode ermittelt werden kann, geprüft, ob die aktuelle Vortriebsanforderung des Fahrers (oder im Falle eines autonomen Kraftfahrzeugs eines Computerprogramms) einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom im Abgastrakt entspricht, die zu unerwünschter Ammoniak-Desorption im ersten SCR-Katalysator oder SDPF 6 führen würde.
  • In einem zweiten Schritt S2 wird zunächst angenommen, dass die Gefahr von Ammoniak-Desorption nur für kurze Zeit bestehen wird, und dementsprechend wird die Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 so eingestellt (was in diesem Fall eine Verminderung von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und Erzeugung der Leistungsdifferenz durch die Elektromaschine bedeutet), dass die Betriebsbedingungen des ersten SCR-Katalysators oder SDPF 6 unter dessen Desorptions-Grenzen bleiben, so dass die Niederdruck-Abgasrückführung ohne die Gefahr von Ammoniak-Desorption aufrechterhalten werden kann.
  • Wenn die Gefahr von Ammoniak-Desorption für eine längere Zeit besteht, in der die Elektromaschine den Verbrennungsmotor 1 unterstützt, wird der Hybridantrieb die Grenze der Batteriekapazität erreichen. Wenn diese Situation fortbesteht, wird das Gegenteil von dem getan, was im zweiten Schritt S2 getan wurde.
  • Und zwar wird in einem dritten Schritt S3 die Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors in der anderen Richtung eingestellt (was in diesem Fall eine Erhöhung von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors und Aufnahme der Leistungsdifferenz durch die Elektromaschine bedeutet). Dadurch wird das Ammoniak sehr schnell, vorzugsweise so schnell wie möglich aus dem ersten SCR-Katalysator oder SDPF 6 desorbiert und dem zweiten SCR-Katalysator 7 zugeführt. Solange dies dauert, wird die Niederdruck-Abgasrückführung geschlossen und wird der Verbrennungsmotor 1 mit Hochdruck-Abgasrückführung 2 betrieben.
  • Die Freiheit, Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 eines Hybridelektrofahrzeugs in gewissen Grenzen zu variieren, erlaubt es, die beschriebene Desorptionsphase zu verkürzen. Nachdem die nötige Ammoniak-Desorption aus dem ersten SCR-Katalysators oder SDPF 6 stattgefunden hat, mit anderen Worten, wenn die aktuelle Ammoniak-Beladung unter der Desorptions-Grenze für die aktuellen Betriebsbedingungen bleibt, wird der Verbrennungsmotor 1 wieder mit Niederdruck-Abgasrückführung 4 betrieben, und es geht zum Schritt S1 zurück.
  • Es kann auch eine erwünschte Ammoniak-Desorption bewirkt werden, wenn in einem Schritt S4 festgestellt wird, dass die aktuelle Ammoniak-Beladung des zweiten SCR-Katalysators 7 unter einem unteren Schwellenwert liegt und der zweite SCR-Katalysator 7 wieder mit Ammoniak beladen werden sollte. Dazu kann im Schritt S5 eine ähnliche Strategie wie im Schritt S3 mit kurzzeitigem Umschalten auf Hochdruck-Abgasrückführung und mit kurzzeitiger Ammoniak-Injektion verwendet werden, wonach das Verfahren wieder mit dem Schritt S1 beginnt.
  • Das unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Verfahren ist auch bei Abgastrakt-Konstruktionen anwendbar, die sich in einem oder mehreren der folgenden Punkte von der in 1 gezeigten Anordnung unterscheiden:
    • - Alternativ zu Urea-Injektion könnte Injektion von gasförmigem Ammoniak angewendet werden.
    • - Alternativ oder zusätzlich zu dem Urea-Injektor 8 könnte der LNT 5 verwendet werden, um Ammoniak zu erzeugen. Dazu muss möglicherweise ein Verdampfer oder externer Kraftstoffinjektor für effiziente Steuerung des Spülens des LNT 5 installiert werden.
    • - Stromaufwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung 4 könnte sich nur ein aktiver LNT 5 (und ggf. DOC), aber kein SCR-Katalysator oder SDPF 6 befinden, wobei eine spezielle Spülstrategie des LNT 5 verwendet wird, um darin Ammoniak für den SCR-Katalysator 7 stromabwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung 4 zu erzeugen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Hochdruck-Abgasrückführung
    3
    Turbine
    4
    Niederdruck-Abgasrückführung
    5
    LNT
    6
    SCR-Katalysator oder SDPF
    7
    zweiter passiver SCR-Katalysator
    8
    Urea-Injektor
    9
    NOx-Sensor
    S1-S5
    Schritte

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor (1) mit einem Abgasturbolader (3) und einer ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) stromaufwärts einer Abzweigung zu einer Niederdruck-Abgasrückführung (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug einen hybridelektrischen Antrieb aufweist; stromabwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung (4) eine zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) im Abgastrakt angeordnet ist; Ammoniak für die SCR-Abgasnachbehandlung stromaufwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung (4) zugeführt oder erzeugt wird; und dass im Fahrbetrieb laufend zumindest die aktuelle Ammoniak-Beladung der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) ermittelt und außerdem geprüft wird, ob die aktuelle Vortriebsanforderung für das Fahrzeug einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom im Abgastrakt entspricht, die erwartungsgemäß zu Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) führt, wobei, solange dies der Fall ist, die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) unter Nutzung des hybridelektrischen Antriebs zur Aufrechterhaltung der aktuellen Vortriebsanforderung so verändert wird, dass entweder die Betriebsbedingungen der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) unter den Desorptions-Grenzen bleiben oder dass die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) beschleunigt Ammoniak desorbiert, wobei währenddessen von Niederdruck-Abgasrückführung (4) auf Hochdruck-Abgasrückführung (2) umgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, dann, wenn festgestellt wird, dass die aktuelle Vortriebsanforderung einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom entspricht, die erwartungsgemäß zu unerwünschter Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) führt, die Niederdruck-Abgasrückführung (4) eine Zeit lang aufrechterhalten wird, während der die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) so eingestellt wird, dass die Betriebsbedingungen des ersten SCR-Katalysators oder SDPF (6) unter dessen Desorptions-Grenzen bleiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die aktuelle Vortriebsanforderung, ggf. nach Ablauf der vorbestimmten Zeit, einer Kombination von Temperatur und Volumenstrom entspricht, die erwartungsgemäß zu unerwünschter Ammoniak-Desorption in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) führt, die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) so eingestellt wird, dass das in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) gespeicherte Ammoniak schneller als vorher oder so schnell wie möglich desorbiert wird, währenddessen der Verbrennungsmotor (1) mit Hochdruck-Abgasrückführung betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrbetrieb laufend auch die aktuelle Ammoniak-Beladung der zweiten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) ermittelt und mit einem unteren Schwellenwert verglichen wird, wobei, wenn die Ammoniak-Beladung der zweiten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) unter dem unteren Schwellenwert liegt, die aktuelle Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) so eingestellt wird, dass das in der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) gespeicherte Ammoniak schneller als vorher oder so schnell wie möglich desorbiert wird, währenddessen der Verbrennungsmotor (1) mit Hochdruck-Abgasrückführung betrieben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass, dann, wenn festgestellt wird, dass die aktuelle Ammoniak-Beladung der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) einen unteren Schwellenwert unterschreitet, die Kombination von Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) zurückgesetzt wird und der Verbrennungsmotor (1) wieder mit Niederdruck-Abgasrückführung (4) betrieben wird.
  6. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1) mit einem Abgasturbolader (3) und einer ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) stromaufwärts einer Abzweigung zu einer Niederdruck-Abgasrückführung (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug ist; stromabwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung (4) eine zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) im Abgastrakt angeordnet ist; stromaufwärts der Abzweigung zu der Niederdruck-Abgasrückführung (4) eine Einrichtung (8) für Zufuhr oder Erzeugung von Ammoniak für die SCR-Abgasnachbehandlung angeordnet ist; und das Kraftfahrzeug zur Durchführung der in einem der vorhergehenden Ansprüche angegebenen Verfahrensschritte eingerichtet ist.
  7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) einen SCR-Katalysator und/oder einen SDPF umfasst.
  8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der ersten SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) eine Einrichtung (8) für Zufuhr oder Erzeugung von Ammoniak angeordnet ist.
  9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (5, 6) einen LNT umfasst.
  10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) einen aktiven SCR-Katalysator umfasst.
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