DE102023003864A1

DE102023003864A1 - Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102023003864A1
Application number: DE102023003864.4A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Woog; Matthias Hölz
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-09-23
Filing date: 2023-09-23
Publication date: 2025-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) für die Verbrennungskraftmaschine (12), bei welchem die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) ein motornahes SCR-DPF-System (14) mit einem ersten SCR-Katalysator (16) und einem Dieselpartikelfilter (18) und eine motornahe erste Dosiereinrichtung (20) aufweist, mittels welcher an einer ersten Dosierstelle (D1) ein Reduktionsmittel zum Bereitstellen von Ammoniak in das Abgas einbringbar ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) umfasst ein stromab des motornahen SCR-DPF-Systems (14) und stromab der ersten Dosierstelle (D1) angeordnetes Unterboden-SCR-System (22) mit einem zweiten SCR-Katalysator (24) und eine zweite Dosiereinrichtung (26) aufweist, mittels welcher an einer stromab des motornahen SCR-DPF-Systems (14) und stromab der ersten Dosierstelle (D1) angeordneten zweiten Dosierstelle (D2) das Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Der DE 10 2014 107 006 A1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Motor als bekannt zu entnehmen, der Abgase erzeugt, wobei das Abgasnachbehandlungssystem ein Abgaseinlassrohr umfasst, das zur Aufnahme des Abgases konfiguriert ist. Vorgesehen ist auch ein Partikelfilter in Fluidkommunikation mit dem Abgaseinlassrohr, wobei der Partikelfilter derart konfiguriert ist, dass er einer thermischen Regeneration ausgesetzt ist, wenn das Abgas in den Partikelfilter über eine Regenerationstemperatur erhitzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, sodass 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.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Vorzugsweise sind die Verbrennungskraftmaschine und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung Bestandteile eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine wird auch als Brennkraftmaschine oder Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnet. Insbesondere wird das Verfahren während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, welche während des befeuerten Betriebs das Abgas bereitstellt. In dem befeuerten Betrieb laufen in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ab, aus welchen das Abgas resultiert. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein jeweiliges, einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, welches einen insbesondere flüssigen Kraftstoff und auch als Verbrennungsluft oder Frischluft bezeichnende Luft umfasst. Bei dem Verfahren weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung ein motornahes SCR-DPF-System auf, welches auch als erstes System bezeichnet wird und einen ersten SCR-Katalysator und einen einfach auch als Partikelfilter bezeichnenden Dieselpartikelfilter aufweist. Des Weiteren weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung bei dem Verfahren eine erste Dosiereinrichtung auf, mittels welcher an einer ersten Dosierstelle ein insbesondere flüssiges Reduktionsmittel zum Bereitstellen von Ammoniak in das Abgas einbringbar ist oder eingebracht wird. Das Einbringen des Reduktionsmittels wird auch als Eindosieren bezeichnet. Das Ammoniak wird auch als NH₃ bezeichnet. Beispielsweise wird das flüssige Reduktionsmittel infolge des Einbringens des flüssigen Reduktionsmittels in das Abgas thermisch zersetzt, wodurch das Reduktionsmittel das Ammoniak bereitstellt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist außerdem bei dem Verfahren ein Unterboden-SCR-System auf, welches auch als zweites System bezeichnet wird und einen zweiten SCR-Katalysator aufweist. In Strömungsrichtung des die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmenden Abgases ist das zweite System stromab des ersten Systems und stromab der ersten Dosierstelle angeordnet. Ganz insbesondere ist der zweite SCR-Katalysator in Strömungsrichtung des die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmenden Abgases stromab des ersten SCR-Katalysators angeordnet und, insbesondere vollständig, von dem ersten SCR-Katalysator beabstandet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Dosierstelle stromauf des ersten SCR-Katalysators angeordnet ist. Der erst SCR-Katalysator wird auch einfach als erster Katalysator bezeichnet, wobei der zweite SCR-Katalysator auch einfach als zweiter Katalysator bezeichnet wird. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist auch eine zweite Dosiereinrichtung auf, mittels welcher an einer stromab des ersten Systems und stromab der ersten Dosierstelle angeordneten und vorzugsweise stromauf des zweiten SCR-Katalysators angeordneten, zweiten Dosierstelle das Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist. Der jeweilige SCR-Katalysator ist für eine selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch wirksam. Dies bedeutet, dass der jeweilige SCR-Katalysator die selektive katalytische Reduktion katalytisch unterstützen und/oder bewirken kann, wobei im Rahmen der selektiven katalytischen Reduktion im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide (NO_x) mit dem Ammoniak zu Stickstoff und Wasser reagieren. Hierdurch können die im Abgas etwaig enthaltenen Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden, was auch als Entsticken des Abgases bezeichnet wird.
Beispielsweise wird das Verfahren mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, durchgeführt. Wird bei dem Verfahren, insbesondere von der elektronischen Recheneinrichtung, eine Anforderung eines Regenerationsbetriebs für eine Regeneration des Partikelfilters erkannt, erfolgt eine Aktivierung wenigstens einer Heizmaßnahme zum Durchführen eines Heizvorgangs für ein Aufheizen des Dieselpartikelfilters. Insbesondere ist der Heizvorgang für ein Aufheizen des Abgases vorgesehen oder ausgebildet, wobei durch Aufheizen des Abgases über das Abgas der Dieselpartikelfilter aufgeheizt werden kann. Mittels des Dieselpartikelfilters können im Abgas etwaig enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden. Durch das Herausfiltern der Partikel aus dem Abgas mittels des Partikelfilters nimmt der Partikelfilter die herausgefilterten Partikel in sich auf. Durch die Regeneration des Partikelfilters können die im Partikelfilter aufgenommenen Partikel zumindest teilweise aus dem Partikelfilter entfernt werden. Bei dem Verfahren wird eine Haltephase des Heizvorgangs durchgeführt. In der Haltephase des Heizvorgangs erfolgt im motornahen SCR-DPF-System (erstes System) oder stromauf des motornahen SCR-DPF-Systems eine Zwischenaufheizung, insbesondere des Abgases und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung, auf eine Haltetemperatur, wobei die Haltetemperatur geringer als eine Regenerationstemperatur zur Regeneration des Dieselpartikelfilters ist. Dies bedeutet, dass die Regeneration des Partikelfilters dann, und vorzugsweise nur dann, d.h. dadurch und vorzugsweise nur dadurch erfolgt, wenn bzw. dass der Dieselpartikelfilter zumindest die Regenerationstemperatur aufweist, mithin auf die oder über die Regenerationstemperatur aufgeheizt wird. Da die Haltetemperatur geringer als die Regenerationstemperatur ist, wird durch das Aufheizen auf die Haltetemperatur die Regeneration des einfach auch als Partikelfilter bezeichneten Dieselpartikelfilters nicht bewirkt, das heißt dass in der insbesondere gesamten Haltephase die Regeneration des Partikelfilters unterbleibt.
Außerdem ist die Haltetemperatur kleiner als eine Desorptionstemperatur, ab welcher eine Desorption von in dem motornahen SCR-DPF-System aufgenommenem Ammoniak erfolgt, und/oder die Haltetemperatur ist kleiner als eine Desorptionstemperatur, ab welcher eine Desorption von in dem Unterboden-SCR-System aufgenommenen Ammoniak erfolgt. Dies bedeutet, dass die Haltetemperatur eine erste Eigenschaft aufweist. Zusätzlich zu der ersten Eigenschaft weist die Haltetemperatur eine zweite Eigenschaft und/oder eine dritte Eigenschaft auf. Die erste Eigenschaft ist, dass die Haltetemperatur kleiner als die Regenerationstemperatur ist. Die zweite Eigenschaft ist, dass die Haltetemperatur kleiner als die Desorptionstemperatur ist, ab welcher eine Desorption von in dem motornahen SCR-DPF-System aufgenommenem Ammoniak erfolgt. Die dritte Eigenschaft ist, dass die Haltetemperatur kleiner als die Desorptionstemperatur ist, ab welcher eine Desorption von in dem Unterboden-SCR-System aufgenommenen Ammoniak erfolgt.
Bei dem Verfahren erfolgt dann, wenn die Haltetemperatur stromauf des motornahen SCR-DPF-Systems oder in dem motornahen SCR-DPF-System erreicht ist, eine Absenkung einer Dosiermenge des Reduktionsmittels, dessen Dosiermenge an der ersten Dosierstelle mittels der ersten Dosiereinrichtung in das Abgas eingebracht wird. Die Absenkung der Dosiermenge des Reduktionsmittels wird auch als Absenkung einer Reduktionsmitteldosierung bezeichnet. Außerdem wird bei dem Verfahren dann, wenn eine aus der Haltephase und aus der Absenkung der Dosiermenge resultierende, auch als Abbau, Füllstandsabbau oder NH₃-Füllstandsabbau bezeichnete Reduzierung einer Menge von in dem motornahen SCR-DPF-System eingespeichertem Ammoniak als abgeschlossen ermittelt wird, die Haltephase beendet, und dann erfolgt eine sich, insbesondere direkt, an die Haltephase anschließende Aufheizphase des Heizvorgangs, in dessen Aufheizphase eine Aufheizung des Partikelfilters zumindest auf die die Regeneration des Partikelfilters bewirkende und gegenüber der Haltetemperatur höhere Regenerationstemperatur erfolgt.
Die Haltetemperatur ist ein auch als Zwischentemperaturniveau bezeichnete Zwischentemperatur. Die Heizmaßnahme ist oder umfasst beispielsweise wenigstens eine innermotorische Maßnahme. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizmaßnahme eine Aktivierung eines Brenners der Abgasnachbehandlungseinrichtung umfassen, wobei der Brenner beispielsweise stromauf der Systeme und stromauf der Dosierstellen angeordnet ist. Durch Aktivieren des Brenners wird beispielsweise in dem Brenner, insbesondere in einer Brennkammer des Brenners, ein zumindest einen Brennstoff und Luft umfassendes, auch als Brennergemisch bezeichnetes Gemisch verbrannt, woraus ein Brennerabgas des Brenners resultiert. Das Brennerabas wird vom Brenner bereitgestellt und in das auch als Motorabgas bezeichnete Abgas der Verbrennungskraftmaschine eingebracht, wodurch das Motorabgas insbesondere auf die Haltetemperatur erwärmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizmaßnahme eine Aktivierung wenigstens eines elektrischen Heizelements umfassen, welches infolge einer Aktivierung mit elektrischem Strom versorgt und dadurch erwärmt wird. Durch Erwärmen des Heizelements, welches beispielsweise von dem Motorabgas durchströmbar ist, kann das Motorabgas erwärmt werden. Wenn zuvor im Folgenden die Rede von dem Abgas ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das Abgas der Verbrennungskraftmaschine zu verstehen.
Das erste System ist beispielsweise ein sogenanntes Hot-End oder ein Bestandteil eines sogenannten Hot-Ends oder das erste System wird auch als Hot-End bezeichnet, da das erste System motornah, d.h. in Strömungsrichtung des Abgases näher an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist als das zweite System. Das zweite System wird auch als Cold-End bezeichnet oder das zweite System ist ein Cold-End oder das zweite System ist ein Bestandteil eines sogenannten Cold-Ends. Insbesondere sind das erste System und die Verbrennungskraftmaschine in einem gemeinsamen Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Das zweite System ist insbesondere in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs betrachtet unterhalb eines Unterbodens eines beispielsweise als selbstragende Karosserie ausgebildeten Aufbaus des Kraftfahrzeugs angeordnet, insbesondere derart, dass das zweite System in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach oben hin betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch den Unterboden überlappt ist. Somit ist die Haltetemperatur ein Zwischentemperaturniveau, welches unterhalb der insbesondere alterungsabhängigen Desorptionstemperatur von NH₃ im Hot-End und/oder im Cold-End liegt. Die Absenkung der Dosiermenge ist eine Anpassung der Dosiermenge, um die auch als Füllstand oder Füllstandsniveau bezeichnete Menge des im Hot-End eingespeicherten Ammoniaks zu verringern, d.h. abzusenken, insbesondere ohne Stickoxid-Durchbrüche stationär oder bei in stationären Betriebsbedingungen zu bewirken. Vorzugsweise erfolgt somit die Absenkung der Dosiermenge derart, dass das Füllstandsniveau im Hot-End abgesenkt wird, ohne dass es zu Stickoxid-Durchbrüchen stationär oder bei in stationären Betriebsbedingungen kommt. Eine Erkennung, wie lange dieser Zustand gehalten werden muss oder soll, d.h. eine Erkennung, wann die auch als Füllstandsabsenkung bezeichnete Reduzierung der Menge des im ersten System eingespeicherten Ammoniaks abgeschlossen ist, erfolgt beispielsweise alterungsbedingt über eine Beobachtung eines gemessenen Stickoxid-Umsatzes und/oder über eine Beobachtung einer modellierten gespeicherten Menge von Ammoniak und/oder über eine Beobachtung einer emittierten Stickoxid-Rohemission. Die auch als Füllstandsabbau bezeichnete Füllstandsabsenkung kann stufenweise im Hot-End und im Cold-End erfolgen. Nach Abschluss der Füllstandsabsenkung im ersten System wird die normale Regeneration des Partikelfilters freigegeben und in der Folge bewirkt, und zwar durch die Aufheizphase, wobei die Aufheizphase und die Regeneration des Partikelfilters durchgeführt werden, ohne dass es durch Desorption von Ammoniak im Hot-End oder Cold-End zu unerwünschten Emissionen von Ammoniak aus der Abgaseinrichtung insgesamt kommt. Das Verfahren ermöglicht somit einen besonders emissionsarmen Betrieb, da vor der Regeneration des Partikelfilters der Füllstandsabbau erfolgt.
Um einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, ist es bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in der Haltephase eine Temperaturregelung derart erfolgt, dass eine insbesondere gleichzeitig zur Haltetemperatur und stromab des ersten Systems in der Abgasnachbehandlungseinrichtung herrschende Temperatur, die stromauf des zweiten Systems in der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder in dem zweiten System herrscht, größer als ein auch als Light-off-Temperatur bezeichnete Anspringtemperatur des zweiten Systems ist.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Stickoxid-Umsatz über das motornahe SCR-DPF-System erfasst wird, wobei dann, wenn der Stickoxid-Umsatz einbricht, erkannt wird, dass die Reduzierung der Menge des in dem ersten System eingespeicherten Ammoniaks als abgeschlossen ermittelt wird. Unter dem Stickoxid-Umsatz über das erste System ist eine mittels des ersten Systems bewirkte Entfernung von in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden zu verstehen. Mit anderen Worten charakterisiert der Stickoxid-Umsatz über das erste System eine Menge von mittels des ersten Systems aus dem Abgas insbesondere pro Zeiteinheit entfernten Stickoxiden.
Um auch über eine hohe Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinrichtung hinweg einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine einfach auch als Alterung bezeichneter Alterungszustand des ersten Systems ermittelt wird, wobei die Haltetemperatur in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand des ersten Systems eingestellt, d.h. verändert bzw. variiert wird.
Schließlich hat sich zur Realisierung eines besonders emissionsarmen Betriebs als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn ein auch als Alterung bezeichneter Alterungszustand des zweiten Systems ermittelt wird, wobei die Haltetemperatur in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand des zweiten Systems eingestellt, d.h. verändert bzw. variiert sind.
Offenbart ist auch ein Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, wobei das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile in vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Der Erfindung liegen insbesondere folgende Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Aktuelle Emissionsrichtlinien sehen eine deutliche Begrenzung von Motoremissionen, vor allem der Kohlenwasserstoff- (HC), Kohlenmonoxid- (CO), Stickoxid- (NO_x) und Partikel-(PM) Emissionen vor. Zusätzlich zu bestehenden Grenzwerten rücken bisher als Sekundäremissionen betrachtete Ammoniak- (NH₃) und Lachgas- (N₂O) Emissionen immer mehr in den Fokus, weshalb hierfür verbindliche Grenzwerte eingeführt werden. Diese Grenzwerte können durch das Verfahren vorteilhaft eingehalten werden.
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.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine;
2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben der Abgasnachbehandlungseinrichtung;
3 ein weiteres Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens;
4 ein weiteres Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens;
5 ein Blockschaltbild zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; und
6 ein weiteres Blockschaltbild zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeiten versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 für eine einfach auch als Motor, Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 12 eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine 12 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 antreibbar ist. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als ein Kraftwagen, insbesondere als ein Personenkraftwagen, ausgebildet. Anhand der Figuren wird im folgenden Verfahren zum Betreiben der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 beschrieben. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ist von Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 durchströmbar, welche ihr Abgas während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 bereitstellt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist ein motornahes SCR-DPF-System 14 auf, welches auch als erstes System bezeichnet wird. Das erste System wird auch als Hot-End bezeichnet. Das erste System weist einen ersten SCR-Katalysator 16 auf, welcher auch einfach als erster Katalysator bezeichnet wird. Des Weiteren weist das erste System einen einfach auch als Partikelfilter bezeichnenden Dieselpartikelfilter 18 auf, welcher auch mit DPF bezeichnet wird. Erkennbar ist, dass in Strömungsrichtung des die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine 12 der Partikelfilter stromab des ersten Katalysators (SCR-Katalysator 16) angeordnet ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist außerdem eine erste Dosiereinrichtung 20 auf, mittels welcher ein insbesondere wässriges Reduktionsmittel zum Bereitstellen von Ammoniak (NH3) an einer ersten Dosierstelle D1 in das Abgas einbringbar ist. Das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas wird auch als Eindosieren oder Dosieren bezeichnet.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist außerdem ein Unterboden-SCR-System 22 auf, welches auch als zweites System bezeichnet wird. In Strömungsrichtung des die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmenden Abgases ist das zweite System stromab des ersten Systems angeordnet und, insbesondere vollständig, von dem ersten System beabstandet. Das zweite System weist einen zweiten SCR-Katalysator 24 auf, welcher auch als zweiter Katalysator bezeichnet wird und, insbesondere vollständig, von dem ersten Katalysator beabstandet ist. Dies bedeutet, dass in Strömungsrichtung des die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine 12 ein Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 zwischen den SCR-Katalysatoren 16 und 24 angeordnet ist, wobei der Bereich frei von einem SCR-Katalysator ist. Bei den in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Dieselpartikelfilter 18 ein mit einer Beschichtung versehener Partikelfilter, d.h. ein mit einer Beschichtung aufweisender Partikelfilter, wobei die Beschichtung für eine selektive katalytische Reduktion zum Entfernen von Stickoxiden aus dem Abgas katalytisch wirksam ist und somit als SCR-Katalysator fungiert oder betreibbar ist. Da die Beschichtung auch als SCR-Beschichtung bezeichnet wird, sodass der Dieselpartikelfilter 18 auch als oder mit SDPF bezeichnet wird.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist außerdem eine zweite Dosiereinrichtung 26 auf, mittels welcher an einer zweiten Dosierstelle D2 das Reduktionsmittle in das Abgas einbringbar, d.h. eindosierbar, ist. Erkennbar ist, dass die erste Dosierstelle D1 stromauf des ersten Systems angeordnet ist, wobei die zweite Dosierstelle D2 stromauf des zweiten Systems und stromab des ersten Systems und stromab der ersten Dosierstelle D1 angeordnet ist.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist außerdem einen Dieseloxidationskatalysator 28 auf, welcher auch einfach als Oxidationskatalysator oder mit DOC bezeichnet wird. Erkennbar ist, dass in Strömungsrichtung des die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmenden Abgases der Dieseloxidationskatalysator 28 stromauf des ersten Systems, stromauf des zweiten Systems, stromauf der ersten Dosierstelle D1 und stromauf der zweiten Dosierstelle D2 angeordnet ist. Das die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmende Abgas und somit dessen Strömungsrichtung ist in 1 durch einen Pfeil 30 veranschaulicht. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst außerdem einen einfach auch als Brenner 32 bezeichneten Abgasbrenner. Mittels des Brenners 32 kann insbesondere in einer Brennkammer des Brenners 32 ein Brennstoff-Gemisch verbrannt werden, woraus ein Brennerabgas des Brenners 32 resultiert. Das Brennerabgas kann von dem Brenner 32 bereitgestellt werden und in das auch als Motorabgas bezeichnete Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 eingebracht werden und sich mit dem Motorabgas vermischen, wodurch das Motorabgas aufgeheizt wird. Hierunter ist zu verstehen, dass das Motorabgas und das mit dem Motorabgas vermischte Brennerabgas ein Abgasgemisch bilden, dessen Temperatur größer ist als eine Temperatur des Motorabgases alleine betrachtet. Durch Aktivieren des Brenners 32 wird mittels des Brenners 32 das Brennstoff-Gemisch verbrannt und hierdurch das Motorabgas aufgeheizt. Somit ist das Aktivieren des Brenners 32 eine Heizmaßnahme, mittels welcher das Motorabgas und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 aufgeheizt werden kann. Eine Aufheizung des Abgases kann synonym zu einer Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung verstanden werden. Der Brenner 32 ist stromauf des Dieselpartikelfilters 18 angeordnet, sodass durch die Heizmaßnahme, d.h. durch das Aufheizen des Motorabgases der Dieselpartikelfilter 18 aufgeheizt, d.h. erwärmt werden kann. Erkennbar ist, dass das erste System, das zweite System und der Dieseloxidationskatalysator 28 von dem Motorabgas und auch von dem Brennerabgas durchströmbar sind.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist außerdem eine Abzweigstelle AZ auf, an welcher eine Abgasrückführleitung 34 fluidisch mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 verbunden ist. Mittels der Abgasrückführleitung 34 kann an der Abzweigstelle AZ zumindest ein Teil des die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmenden Abgases aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 abgezweigt und in die Abgasrückführleitung 34 eingeleitet werden, wobei das aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 abgezweigte und in die Abgasrückführleitung 34 eingeleitete Abgas die Abgasrückführleitung 34 durchströmen kann. Dies ist in 1 durch einen Pfeil 36 veranschaulicht. Das die Abgasrückführleitung 34 durchströmende, abgezweigte Abgas kann mittels der Abgasrückführleitung 34 in einen auch als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 12 rückgeführt und in den Einlasstrakt eingeleitet werden, sodass mittels der Abgasrückführleitung 34 eine Abgasrückführung (AGR), insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR), durchführbar ist. In der Abgasrückführleitung 34 ist eine Abgasklappe 38 angeordnet, mittels welcher eine Menge des rückzuführenden Abgases eingestellt werden kann.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst außerdem einen Mischer 40, welcher zumindest teilweise stromab der zweiten Dosierstelle D2 und zumindest teilweise stromauf des zweiten SCR-Katalysators 24, insbesondere des zweiten Systems, angeordnet ist. Mittels des Mischers 40 kann das an der zweiten Dosierstelle D2 mittels der Dosiereinrichtung 26 in das Abgas eingebrachte Reduktionsmittel mit dem Abgas (Motorabgas) vermischt werden.
Eine erste Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ist in 1 mit T7 bezeichnet, wobei die erste Temperatur T7 beispielsweise in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 stromauf des zweiten Systems und stromab des ersten Systems herrscht, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 die Temperatur T7 stromauf des zweiten Systems aufweist, oder das zweite System weist die erste Temperatur T7 auf, sodass die erste Temperatur T7 eine Temperatur des zweiten Systems ist oder in dem zweiten System herrscht. Somit weist beispielsweise die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 die Temperatur T7 in dem zweiten System auf. Insbesondere weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 die Temperatur T7 stromab des ersten Systems auf. In 1 ist mit T5 eine zweite Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 bezeichnet, wobei beispielsweise die zweite Temperatur T5 eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 stromauf des ersten Systems und beispielsweise stromab des Dieseloxidationskatalysators 28 ist, oder die zweite Temperatur T5 ist eine Temperatur des ersten Systems, d.h. beispielsweise die Temperatur T5 herrscht in dem ersten System oder ist eine Temperatur in dem ersten System.
Durch einen Pfeil 40 ist veranschaulicht, dass das aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ausströmende Abgas an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs strömt. Eine stromab des ersten Systems und stromauf des zweiten Systems, insbesondere stromauf der zweiten Dosierstelle D2, in dem Abgas enthaltene Menge von Ammoniak wird auch als erste Ammoniakmenge bezeichnet und ist in 1 mit NH_{3, n HE} bezeichnet. Eine im Abgas stromab des zweiten Systems enthaltene Menge von Ammoniak wird auch als zweite Ammoniakmenge und in 1 mit NH_{3, EoP} bezeichnet, wobei beispielsweise das die zweite Ammoniakmenge enthaltende Abgas aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ausströmt. Mit anderen Worten weist beispielsweise das aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ausströmende Abgas die zweite Ammoniakmenge auf.
Das zuvor genannte Verfahren wird beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt, welche in 1 besonders schematisch dargestellt und mit 42 bezeichnet. Insbesondere ist die elektronische Recheneinrichtung 42 eine elektronische Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs.
Wenn bei dem Verfahren, insbesondere von der elektronischen Recheneinrichtung 42, eine Anforderung eines Regenerationsbetriebs für eine Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 erkannt wird, erfolgt eine Aktivierung der zuvor genannten Heizmaßnahme zum Durchführen eines Heizvorganges zum Aufheizen des Dieselpartikelfilters 18, wobei beispielsweise die Heizmaßnahme mittels der elektronischen Recheneinrichtung 42 aktiviert wird. Somit wird beispielsweise zum Aktivieren der Heizmaßnahme mittels der elektronischen Recheneinrichtung 42 der Brenner 32 aktiviert. Durch das Aktivieren der Heizmaßnahme wird der Heizvorgang durchgeführt, mittels welchem der Dieselpartikelfilter 18 aufgezeigt wird. In einer Haltephase des Heizvorgangs erfolgt im ersten System oder stromauf des ersten Systems und insbesondere stromab des Dieseloxidationskatalysators 28 eine Zwischenaufheizung des Abgases und somit beispielsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 auf eine Haltetemperatur, welche somit beispielsweise ein Wert der zweiten Temperatur T5 ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass in der Haltephase die Temperatur T5 auf die Haltetemperatur aufgeheizt wird. Die Haltetemperatur ist kleiner als eine Regenerationstemperatur zur Regeneration des Dieselpartikelfilters 18. Außerdem ist die Haltetemperatur kleiner als eine erste Desorptionstemperatur und/oder kleiner als eine zweite Desorptionstemperatur. Die erste Desorptionstemperatur ist eine Desorptionstemperatur, ab welcher eine Desorption von in dem ersten System aufgenommenem Ammoniak (NH₃) erfolgt. Die zweite Desorptionstemperatur ist eine Desorptionstemperatur, ab welcher eine Desorption von dem zweiten System aufgenommenem Ammoniak erfolgt. Dann, wenn die Haltetemperatur stromauf des ersten Systems oder in dem ersten System erreicht ist, d.h. dann, wenn die zweite Temperatur T5 der Haltetemperatur entspricht, erfolgt eine Absenkung einer Dosiermenge des Reduktionsmittels, dessen Dosiermenge an der ersten Dosierstelle D1 mittels der ersten Dosiereinrichtung 20, insbesondere pro Zeiteinheit, in das Abgas eingebracht wird. Dann, wenn eine aus der Haltephase und aus der Absenkung der Dosiermenge resultierende, auch als Abbau oder Füllstandsabbau bezeichnete Reduzierung einer Menge von in dem ersten System eingespeichertem Ammoniak als abgeschlossen ermittelt wird, wird die Haltephase beendet, und es erfolgt eine sich insbesondere direkt an die Haltephase anschließende Aufheizphase des Heizvorgangs, in dessen Aufheizphase eine Aufheizung des Dieselpartikelfilters zumindest auf die die Regeration des Dieselpartikelfilters 18 bewirkende und gegenüber der Haltetemperatur höhere Regenerationstemperatur erfolgt.
2 zeigt ein herkömmliches Ammoniak-Schlupfverhalten bei einer herkömmlichen Partikelfilterregeneration eines herkömmlichen Verfahrens. Auf der Abszisse 44 des in 2 gezeigten Diagramms ist die Zeit aufgetragen, und auf der Ordinate 46 sind eine Menge von Ammoniak und eine Temperatur insbesondere in Grad Celsius aufgetragen. In 2 ist mit T_{NH3, Des} eine Desorptionstemperatur bezeichnet, welche beispielsweise die zuvor genannte, erste Desorptionstemperatur und/oder die zuvor genannte, zweite Desorptionstemperatur sein kann. Ein Verlauf 48 ist ein zeitlicher Verlauf der Temperatur T5, und ein Verlauf 50 ist ein zeitlicher Verlauf der Temperatur T7. Ein Verlauf 52 ist ein zeitlicher Verlauf der ersten Ammoniakmenge, und ein Verlauf 54 ist ein zeitlicher Verlauf der zweiten Ammoniakmenge. Mit t1 ist ein Start der Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 veranschaulicht.
Alternativ oder zusätzlich kann die Heizmaßnahme ein elektrisches Heizelement und/oder einen elektrisch beheizbaren Katalysator umfassen. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der SCR-Katalysator 16 stromauf des Dieselpartikelfilters 18 angeordnet. Alternativ wäre es denkbar, dass der Dieselpartikelfilter 18 stromauf des SCR-Katalysators 16 angeordnet ist. Das zweite System kann einen Ammoniaksperrkatalysator (ASC) umfassen, welcher vorzugsweise stromab des zweiten SCR-Katalysators 24 angeordnet ist. Beispielsweise ist stromauf des ersten Systems ein erster Stickoxidsensor angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist stromab des ersten Systems und stromauf des zweiten Systems ein zweiter Stickoxidsensor angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist stromab des zweiten Systems ein dritter Stickoxidsensor angeordnet sein. Mittels des jeweiligen Stickoxidsensors können im Abgas enthaltene Stickoxide (NO_x), d.h. eine jeweilige, im Abgas enthaltene Menge von Stickoxiden erfasst, d.h. gemessen werden. Die jeweilige Ammoniakmenge kann beispielsweise mittels eines jeweiligen Ammoniaksensors erfasst, d.h. gemessen werden.
Mittels des Verfahrens kann ein übermäßiger Ammoniakschlupf vermieden werden. Dies bedeutet, dass mittels des Verfahrens vermieden werden kann, dass in dem aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ausströmenden und an die Umgebung strömenden Abgas eine übermäßige Menge des Ammoniaks enthalten ist. Vor allem ein Wechsel in die oder zu der Regeneration des Dieselpartikelfilters 18, bei dessen Regeneration die Temperatur T5 auf Werte von > 600°C aufgeheizt werden kann, um im Dieselpartikelfilter 18 abgelagerten Ruß abzubauen, kann eine besondere Herausforderung darstellen, insbesondere im Hinblick darauf, einen übermäßigen Ammoniakschlupf zu vermeiden. Durch eine für die Regeneration des Dieselpartikelfilters vorgesehene abrupte Erhöhung der auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur T5 des Abgases wird oftmals das in den SCR-Katalysatoren 16 und 24 und in dem SDPF gespeicherte Ammoniak schlagartig desorbiert, sobald die Abgastemperatur eine gewisse Desorptionstemperatur (T_{NH3, Des}) erreicht, da eine jeweilige Ammoniakspeicherfähigkeit an der jeweiligen SCR-Beschichtung mit zunehmender Temperatur stark abnimmt. Diese Ammoniakdesorption erfolgt üblicherweise zunächst im Hot-End, nachdem die Temperatur T5 die Desorptionstemperatur überschritten hat, wodurch das desorbierte Ammoniak in das Cold-End gelangen kann, wo das desorbierte Ammoniak wiederum zusätzlich zu dem im Cold-End gespeicherten Ammoniak desorbiert und aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10, insbesondere aus einer die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 insgesamt umfassende Abgasanlage des Kraftfahrzeugs emittiert, insbesondere nachdem die Temperatur T7 ebenfalls die Desorptionstemperatur überschritten hat. Diese auch als Ausspeicherung bezeichnete Desorption von Ammoniak kann durch einen Abbau des gespeicherten Ammoniaks und durch dessen Umsatz mit Stickoxiden entgegengewirkt werden, was herkömmlicher Weise jedoch durch den meist sehr schnellen und schlagartig erfolgenden Temperaturanstieg (um zusätzliche CO₂-Emissionen und eine Ölverdünnung durch die Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 möglichst gering zu halten) nicht voll umfänglich möglich ist. Daher sieht das Verfahren nun die Haltephase innerhalb des Heizvorgangs und beispielsweise innerhalb einer Aufheizrampe zum Aufheizen des Abgases für die Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 vor, derart, dass die Haltetemperatur unterhalb der Desorptionstemperatur und vorzugsweise gleichzeitig oberhalb einer auch als Light-off-Temperatur bezeichnenden Anspringtemperatur des zweiten Systems liegt. Dies ist beispielsweise aus 3 erkennbar.
3 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 56 die Zeit aufgetragen ist. Auf der Ordinate 58 des in 3 gezeigten Diagramms sind das Ammoniak insbesondere in ppm und die Temperatur insbesondere in Grad Celsius aufgetragen. Ein Verlauf 60 ist ein zeitlicher Verlauf der Temperatur T5, und ein Verlauf 62 ein zeitlicher Verlauf der Temperatur T7. Die Haltetemperatur ist in 3 mit T_{5, Ziel} bezeichnet, und die Anspringtemperatur des zweiten Systems ist mit T_{LO, Cold-End} bezeichnet. Die Haltephase ist mit P1 bezeichnet. Nach Erreichen der auch als Zieltemperatur bezeichnenden Haltetemperatur kann durch Anpassung der Dosiermenge vor dem Hot-End und somit an der ersten Dosierstelle D1 das im Hot-End gespeicherte Ammoniak vollständig abgebaut werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Stickoxid-Emissionsverschlechterung am Ausgang der Abgasanlage bzw. der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 kommt, da der zweite Katalysator des Cold-End etwaig durchbrechendes NO_x (Stickoxid) nach dem Hot-End umsetzen kann. Im Cold-End selbst kann anschließend ebenfalls ein Abbau des dort gespeicherten Ammoniaks erfolgen, wobei dies nicht im selben Maße wie im Hot-End möglich ist, da das Risiko einer Stickoxid-Emissionsverschlechterung mit abnehmendem Ammoniakfüllstand zunimmt. In Summe kann durch Anwendung des Verfahrens die zweite Ammoniakmenge vorteilhaft geringgehalten werden, ohne übermäßige Stickoxid-Emissionen in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere ist die Temperatur T7 eine stromab des ersten Systems in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 herrschende Temperatur, die stromauf des zweiten Systems in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 oder in dem zweiten System herrscht, insbesondere gleichzeitig mit der Temperatur T5. Die Haltetemperatur während der Haltephase P1 ist eine Temperaturzwischenstufe, deren Einstellung durch die Heizmaßnahme erfolgt. Der Vorteil an der Verwendung von außermotorischen aktiven Heizmaßnahmen, wie beispielsweise im Brenner 32 und/oder einem elektrischen Heizelement, liegt darin, dass hierdurch eine Verschlechterung der Stickoxid-Rohemissionen und in der Folge ein möglicher Stickoxid-Durchbruch vermieden werden kann bzw. auch keine zusätzliche Ölverbindung auftritt. Die Zieltemperatur (T_{5, Ziel}) wird vorzugsweise über eine Alterung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 entsprechend angepasst, da sich die Desorptionstemperatur und die Anspringtemperatur, insbesondere des Cold-Ends, mit zunehmender Alterung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 ändern können. Dies ist in 4 veranschaulicht. 4 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszesse 64 ein auch als Alterung oder Alter bezeichnete Alterungszustand des Hot-Ends und des Cold-Ends aufgetragen ist. Auf der Ordinate 66 des in 4 gezeigten Diagramms ist die Temperatur aufgetragen. Ein Verlauf 68 veranschaulicht die Desorptionstemperatur mit zunehmendem Alterungszustand bzw. Alter des Hot-Ends und des Cold-Ends. Ein Verlauf 70 veranschaulicht die Haltetemperatur mit zunehmendem Alter des Hot-Ends bzw. des Cold-Ends, ein Verlauf 72 veranschaulicht die Anspringtemperatur des Hot-Ends bzw. des Cold-Ends mit zunehmendem Alter des Hot-Ends bzw. des Cold-Ends.
Um die auch als Füllstand oder Ammoniakfüllstand bezeichnete, im Hot- bzw. Cold-End aufgenommene Menge des Ammoniaks abbauen, d.h. reduzieren zu können, wird eine Dosierstrategie, gemäß welcher das Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht wird, angepasst, insbesondere sobald die Temperatur T5 der Haltetemperatur (T_{5, Ziel}) entspricht. Während eines normalen Betriebs ohne aktiven Füllstandsabbau setzt sich eine Gesamtdosiermenge des Reduktionsmittels, dessen Gesamtdosiermenge für das Hot-End und für das Cold-End in das Abgas eingebracht wird, aus einem Anteil aus Ammoniak-Vorsteuerung (direkt abhängig von einer gemessenen Stickoxid-Emission vor dem Hot- bzw. Cold-End), einem Ammoniak-Füllstandsregleranteil, welcher für eine Einstellung eines alterungs- und temperaturabhängigen Ammoniak-Sollfüllstands verwendet wird und eine Ammoniak-Beschleunigungsmenge zusammen. Die Ammoniak-Beschleunigungsmenge ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig und wird verwendet, um hohe Stickoxid-Emissionsspitzen, die z.B. bei starken Beschleunigungen auftreten könnten, abzufangen und einen Stickoxid-Durchbruch nach dem Hot-End an die Umgebung zu vermeiden. Nach Erreichen der auch als Zieltemperatur bezeichnete Haltetemperatur (T_{5, Ziel}) durch die Temperatur T5 erfolgt nun eine Anpassung der Gesamtdosiermenge, insbesondere in Form der zuvor genannten Absenkung der Dosiermenge, um den Füllstand entsprechend abbauen zu können. Die Ammoniak-Vorsteuermenge wird hierzu beispielsweise mit einem für das Hot-End und Cold-End individuellen Faktor, welcher < 1 ist, multipliziert, um einen Überschuss an Stickoxid-Emissionen zu generieren, welcher für den Abbau des gespeicherten Ammoniaks sorgt. Gleichzeitig wird die auch als Ammoniak-Füllstandsreglermenge bezeichnete Ammoniak-Füllstandsregleranteil auf Null gesetzt, um ein Wiederauffüllen bzw. Ausgleichen des gespeicherten Ammoniaks zu verhindern. Die Ammoniak-Beschleunigungsmenge wird aber beispielsweise weiterhin unverändert verwendet, um Stickoxid-Durchbrüche aufgrund starker bzw. schlagartiger Stickoxid-Rohemissionsanstiege verhindern zu können.
Diesbezüglich zeigt 6 Diagramme, in denen die Ammoniak-Vorsteuerung mit V1, der auch als Ammoniak-Füllstandsregler bezeichnete Ammoniak-Füllstandsregleranteil F1 und die Ammoniak-Beschleunigungsmenge mit B1 bezeichnet ist. Die Gesamtdosiermenge ist mit G1 bezeichnet. Während der Haltephase wird die Ammoniak-Vorsteuerung V1 mit dem genannten Faktor FA multipliziert, welcher < 1 ist. Außerdem wird oder ist während der Haltephase der Ammoniak-Füllstandsregler (Ammoniak-Füllstandsregleranteil F1) auf Null gesetzt.
Eine zeitliche Dauer der Haltephase bzw. der Temperaturzwischenstufe kann von unterschiedlichen Parametern abhängen, wie z.B. von der Menge des gespeicherten Ammoniaks und der Stickoxid-Rohemission. Die Freigabe der Normalregeneration des Dieselpartikelfilters 18 erfolgt, nachdem der Ammoniak-Füllstandsabbau im Hot-End und Cold-End abgeschlossen ist, als abgeschlossen eingeschätzt oder ermittelt wird, wobei die Bildung der Dosiermenge nun, etwas zeitlich verzögert, auch wieder auf normalem Wege erfolgt. Eine Erkennung, wann der Füllstandsabbau abgeschlossen ist, kann über unterschiedliche Arten erfolgen, welche entweder einzeln oder in Kombination zusammen eingesetzt werden können. Dabei kann für das Hot-End und Cold-End jeweils eine individuelle Strategie verwendet werden, welche im Folgenden vorgestellt wird: Eine Möglichkeit zur Erkennung des abgeschlossenen Füllstandsabbaus besteht in der Beobachtung des über das Hot-End und/oder das Cold-End gemessenen Stickoxid-Umsatzes (über Stickoxid-Sensoren vor/nach Hot-/Cold-End). Solange Ammoniak-Füllstand noch vorhanden ist, bewegt sich dieser auf einem sehr hohen Niveau und bricht dann schlagartig ein, sobald die Ammoniak-Beladung unter eine kritische Schwelle abfällt. Dieser Stockoxid-Umsatzeinbruch kann dann als Erkennungsmerkmal für einen abgeschlossenen Füllstandsabbau verwendet werden. Sind in der Abgasanlage bzw. in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 Ammoniaksensoren nach dem Hot-End und/oder Cold-End verbaut, können diese zusätzlich zur Plausibilisierung des Stockoxid-Umsatzeinbruchs herangezogen werden, da mit diesen ein Einbruch aufgrund eines Ammoniak-Desorptionsereignisses (Querempfindlichkeit der Stickoxid-Sensoren auf Ammoniak) ausgeschlossen werden kann, was zu einer Robustheitssteigerung dieser Methode führt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Beobachtung der in chemisch/physikalischen Katalysatormodellen abgebildeten Ammoniak-Füllstände (individuell für alle im Hot- und Cold-End verbauten Komponenten mit SCR-Beschichtung). Fallen diese unter eine bestimmte, alterungsabhängige Schwelle ab, kann ebenfalls von einem ausreichenden Füllstandsabbau ausgegangen werden. Eine dritte Möglichkeit bietet die Beobachtung der Stickoxid-Rohemission bzw. deren Integralwert (für das Cold-End die gemessene Stickoxid-Menge zwischen Hot- und Cold-End). Wird eine bestimmte Menge an Stickoxid emittiert (inkl. individuellem Sicherheitsfaktor), welche ausreichend ist, um die im Hot- oder Cold-End gespeicherte Ammoniakmenge umzusetzen, kann von einem vollständigen Füllstandsabbau ausgegangen werden.
5 zeigt ein Funktionsschema zum Durchführen, insbesondere Regeln, des Füllstandsabbaus. Diesbezügliche Eingangsgrößen sind mit EG bezeichnet und können, beispielsweise der Stickoxid-Umsatz durch das oder im Hot-End bzw. Cold-End, der modellierte Ammoniak-Füllstand im Hot-End und/oder Cold-End, der Alterungszustand des Hot-Ends und/oder Cold-Ends, die Temperatur T5 und Temperatur T7 und/oder die Stickoxid-Rohemissionen, sein. Ausgangsgrößen sind mit AG bezeichnet und können beispielsweise Temperatur T5, die Freigabe der Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 sowie die Anpassung der Dosiermenge sein. Eine Freigabe der Funktion mit Start der Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 ist durch einen Fall 74 veranschaulicht.
Bezugszeichenliste

10: Abgasnachbehandlungseinrichtung
12: Verbrennungskraftmaschine
14: motornahes SCR-DPF-System
16: erster SCR-Katalysator
18: Dieselpartikelfilter
20: erste Dosiereinrichtung
22: Unterboden-SCR-System
24: zweiter SCR-Katalysator
26: zweite Dosiereinrichtung
28: Dieseloxidationskatalysator
30: Pfeil
32: Brenner
34: Abgasrückführleitung
36: Pfeil
38: Abgasklappe
40: Mischer
42: Elektronischer Rechner
44: Abszisse
46: Ordinate
48: Verlauf
50: Verlauf
52: Verlauf
54: Verlauf
56: Abszisse
58: Ordinate
60: Verlauf
62: Verlauf
64: Abszisse
66: Ordinate
68: Verlauf
70: Verlauf
72: Verlauf
74: Pfeil
AZ: Abzweigstelle
D1: erste Dosierstelle
D2: zweite Dosierstelle
T5: Temperatur
T7: Temperatur
NH3, n HE, NH3, EoP: Ammoniakmenge
TNH3, Des: Desorptionstemperatur
T5, Ziel: Haltetemperatur
TLO, Cold-End: Anspringtemperatur
EG: Eingangsgrößen
AG: Ausgangsgrößen
V1: Ammoniak-Vorsteuerregelung
F1: Ammoniak-Füllstandsregleranteil
B1: Beschleunigungsmenge
G1: Gesamtdosiermenge
FA: Faktor
t1: Start
P1: Haltephase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10 2014 107 006 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) für die Verbrennungskraftmaschine (12), bei welchem: - die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) ein motornahes SCR-DPF-System (14) mit einem ersten SCR-Katalysator (16) und einem Dieselpartikelfilter (18) und eine motornahe erste Dosiereinrichtung (20) aufweist, mittels welcher an einer ersten Dosierstelle (D1) ein Reduktionsmittel zum Bereitstellen von Ammoniak in das Abgas einbringbar ist; - die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) ein stromab des motornahen SCR-DPF-Systems (14) und stromab der ersten Dosierstelle (D1) angeordnetes Unterboden-SCR-System (22) mit einem zweiten SCR-Katalysator (24) und eine zweite Dosiereinrichtung (26) aufweist, mittels welcher an einer stromab des motornahen SCR-DPF-Systems (14) und stromab der ersten Dosierstelle (D1) angeordneten zweiten Dosierstelle (D2) das Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist; - wenn eine Anforderung eines Regenerationsbetriebs für eine Regeneration des Dieselpartikelfilters (18) erkannt wird, eine Aktivierung wenigstens einer Heizmaßnahme zum Durchführen eines Heizvorgangs für ein Aufheizen des Dieselpartikelfilters (18) erfolgt; - in einer Haltephase (P1) des Heizvorgangs im motornahen SCR-DPF-System (14) oder stromauf des motornahen SCR-DPF-Systems (14) eine Zwischenaufheizung auf eine Haltetemperatur (T5, _Ziel) erfolgt, welche kleiner als eine Regenerationstemperatur zur Regeneration des Dieselpartikelfilters (19) und: ◯ kleiner als eine Desorptionstemperatur (T_NH3,DES) ist, ab welcher eine Desorption von in dem motornahen SCR-DPF-System (14) aufgenommenem Ammoniak erfolgt; und/oder ◯ kleiner als eine Desorptionstemperatur (T_NH3,DES) ist, ab welcher eine Desorption von in dem Unterboden-SCR-System (22) aufgenommenem Ammoniak erfolgt; - dann, wenn die Haltetemperatur (T5, _Ziel) stromauf des motornahen SCR-DPF-Systems (14) oder in dem motornahen SCR-DPF-System (14) erreicht ist, eine Absenkung einer Dosiermenge des Reduktionsmittels, dessen Dosiermenge an der ersten Dosierstelle (D1) mittels der ersten Dosiereinrichtung (20) in das Abgas eingebracht wird, erfolgt; und - dann, wenn eine aus der Haltephase (P1) und aus der Absenkung der Dosiermenge resultierende Reduzierung einer Menge von in dem motornahen SCR-DPF-System (14) eingespeichertem Ammoniak als abgeschlossen ermittelt wird, die Haltephase (P1) beendet wird und eine sich an die Haltephase (P1) anschließende Aufheizphase des Heizvorgangs erfolgt, in dessen Aufheizphase eine Aufheizung des Dieselpartikelfilters (18) zumindest auf die die Regeneration des Dieselpartikelfilters (18) bewirkende und gegenüber der Haltetemperatur (T5, _Ziel) höhere Regenerationstemperatur erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Haltephase (P1) eine Temperaturregelung derart erfolgt, dass eine stromab des motornahen SCR-DPF-Systems (14) in der Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) herrschende Temperatur, die stromauf des Unterboden-SCR-Systems (22) in der Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) oder in dem Unterboden-SCR-System (22) herrscht, größer als eine Anspringtemperatur des Unterboden-SCR-Systems (22) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stickoxid-Umsatz über das motornahe SCR-DPF-System (14) erfasst wird, wobei dann, wenn der Stickoxid-Umsatz einbricht, erkannt wird, dass die Reduzierung im motornahen SCR-DPF-System (14) als abgeschlossen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alterungszustand des motornahen SCR-DPF-Systems (14) ermittelt und die Haltetemperatur (T5, _Ziel) in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand des motornahen SCR-DPF-Systems (14) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alterungszustand des Unterboden-SCR-Systems (22) ermittelt und die Haltetemperatur (T5, _Ziel) in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand des Unterboden-SCR-Systems (22) eingestellt wird.