DE102018218950A1 - Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einer Brennkraftmaschine (6), mit den Schritten:(S100) Erfassen zumindest eines Regenerationsvorgangs (DPF, DeSOx) zum Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8),(S200) Wechselweises Beaufschlagen (ROM) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine.
  • Mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen werden Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer der Brennkraftmaschine verlassen haben, auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Wege gereinigt, um so gesetzliche Schadstofflimits einhalten zu können.
  • Dieselmotoren und moderne Magermix-Ottomotoren arbeiten in einem Magerbetrieb, d.h. mit einem Sauerstoffüberschuss (λ > 1). Herkömmliche Dreiwegekatalysatoren können daher nicht eingesetzt werden. Zwar sind die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) und unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe (CmHn) bei Sauerstoffüberschuss analog zum herkömmlichen Dreiwegekatalysator weiterhin möglich, jedoch müssen Stickoxide (NOx) konvertiert werden, nachdem sie gegebenenfalls zwischengespeichert wurden. Deren katalytische Reduktion erfolgt zyklisch mit einem stöchiometrischen bis fetten Abgasgemisch. Daher sind Katalysatoren mit zusätzlichen chemischen Elementen erforderlich, die eine Speicherung von Stickoxiden ermöglichen, sogenannte NOx-Speicherkatalysatoren.
  • Um diese Zwischenspeicherung der Stickoxide im NOx-Speicherkatalysator zu erreichen, werden auf geeigneten Trägern ein Edelmetallkatalysator wie Platin und eine NOx-Speicherkomponente, die meistens ein Erdalkalimetall wie Barium ist, aufgebracht. In der mageren, das heißt sauerstoffreichen, Atmosphäre werden die Stickstoffoxide unter der Wirkung des Edelmetallkatalysators aufoxidiert, unter Ausbildung von Nitraten wie beispielsweise Bariumnitrat im Katalysator absorbiert und somit aus dem Abgasstrom entfernt. Durch regelmäßiges, kurzzeitiges „Anfetten“ des Abgases laufen diese Reaktionen in der entgegengesetzten Richtung ab, wodurch die NOx-Moleküle wieder in den Abgasstrom abgegeben und durch die in der fetten Atmosphäre vorhandenen reduzierenden Komponenten wie Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid zu Stickstoff konvertiert werden.
  • Ist die Aufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators erschöpft, wird durch ein Steuergerät für einige Sekunden ein fettes unterstöchiometrisches, reduzierendes Abgasgemisch eingestellt. In diesem kurzen Regenerationsbetrieb wird das im Katalysator zwischengespeicherte NOx zu Stickstoff reduziert und damit der NOx-Speicherkatalysator für den nächsten Speicherzyklus vorbereitet. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, die Schadstoffemissionen mit Luftüberschuss betriebener Brennkraftmaschinen zu minimieren und Schadstoffgrenzwerte einzuhalten.
  • Ein Anfetten zum Durchführen einer derartigen Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren kann durch eine Kraftstoffeinspritzung, eine späte Kraftstoffeinspritzung, durch Verändern des Verhältnisses der Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung (main injection) zur Kraftstoffmenge bei der Nacheinspritzung (post injection), mittels Ansaugluftdrosselung (air throttling), durch erhöhte Abgasrückführraten oder andere Maßnahmen erreicht werden. Die Dauer und Frequenz der Regenerationen werden von der Motorsteuerung in Abhängigkeit von der gespeicherten Stickoxidmenge, Abgastemperatur, Abgasmassenstrom und anderen Parametern bestimmt.
  • NOx-Speicherkatalysatoren unterliegen Alterungs- bzw. Vergiftungsprozessen, insbesondere einer Schwefelvergiftung. Diese Vergiftung ist teilweise oder vollständig reversibel, wenn eine Entschweflung (DeSOx) durchgeführt wird. Es bilden die im Abgas enthaltenden Schwefeloxide (SOx) mit dem Speichermaterial des NOx-Speicherkatalysators Sulfate, die das Speichervermögen des NOx-Speicherkatalysators für Stickoxide reduzieren. Daher muss der NOx-Speicherkatalysator in regelmäßigen Intervallen von den eingelagerten Sulfaten befreit werden. Bei einer konventionellen Implementierung eines NOx-Speicherkatalysators werden häufig Entschweflungen ausgelöst, um sicherzugehen, dass der Grad der Schwefelvergiftung niedrig ist. Ein derartiges Entschwefeln erfolgt bei einem Betrieb mit einem fetten Gemisch und hohen Abgastemperaturen, typischerweise zwischen 550°C bis 750°C.
  • NOx-Speicherkatalysatoren haben nicht nur die Aufgabe, Stickoxide zu speichern und zu reduzieren, sondern übernehmen im mageren Normalbetrieb auch die Funktion eines traditionellen Dieseloxidationskatalysators (DOC von englisch diesel oxidation catalytic converter). Dieseloxidationskatalysatoren entfernen Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas von Dieselmotoren durch Oxidation mit dem Restsauerstoff. Ein Vorteil von NOx-Speicherkatalysatoren gegenüber Dieseloxidationskatalysatoren ist die niedrigere Light-Off-Temperatur, also die Mindesttemperatur, die zum Start der katalytischen Funktion erreicht werden muss.
  • Dieselpartikelfilter bedürfen einer Dieselpartikelfilterregeneration, bei der Ruß aus einem Partikelfilter entfernt wird. Sie erfordert Temperaturen im Bereich von 550°C bis 700°C (typisch 620°C bis 670°C) und erfolgt normalerweise ausschließlich bei mageren Bedingungen, also bei Sauerstoffüberschuss. Zum Erreichen dieser Temperaturen kann z.B. eine Nacheinspritzung vorgesehen sein.
  • Jedoch kann ein Betrieb eines NOx-Speicherkatalysators bei hohen Abgastemperaturen zu einer unvollständigen Stickoxidabsorbtion führen. Insbesondere während eine Regeneration eines Dieselpartikelfilters und bei einer Entschwefelung kann ein hoher Stickoxid-Schlupf auftreten.
  • Es besteht also Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie der Betrieb einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung verbessert werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, mit den Schritten:
    • Erfassen zumindest eines Regenerationsvorgangs zum Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, und
    • wechselweises Beaufschlagen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch.
  • Durch das zyklische Beaufschlagen einer Reduktionsmenge in Form einer Nacheinspritzung, die in Ihrer Konzentration unterstoichiometrisch ist, erreicht man eine NOx-Reduktion. Die NOx-Reduktion erfolgt ausschließlich unter Ausschluß von Sauerstoff auf dem Katalyten mit dem überschüssigen Reduktionsmittel (Kohlenwasserstoff der zu CO/ H2 reformiert ist), NOx wird hierbei idealer Weise zu Stickstoff reduziert, sobald der Sauerstoff vollständig verbraucht ist. Der Sauerstoffspeicher fungiert hier auch als Reduktionsspeicher, der die NOx-Reduktion während der Magerphase aufrechterhält. Mittels dem Sauerstoff wird ein Teil der Reduktionsmenge wieder oxidiert, dieser Prozess ist exotherm und führt zu der gewünschten Temperaturerhöhung. Die Temperaturerhöhung ist steuerbar, in dem man die Sauerstoffkonzentration über die Abgasrückführung regelt. Die NOx-Reduktion ist vollständig, wenn die Sauerstoffrate nach dem Katalysator gegen null geht. Abhängig der Katalysatortemperatur hat man zusätzlich einen NOx-Speichereffekt, der vor Erreichen der Stöchiometrie auf dem Katalyten zu einer hohen NOx-Reduktionsrate führen kann. Der Reduktionsmitteleinsatz kann um den NOx-Speichereffekt reduziert werden. Die für eine Rußpartikeloxidation notwendige Temperatur von mehr als 600°C liegt oberhalb des eingesetzten NOx-Speichertemperaturfensters für Cer und Barium, der NOx-Speichereffekt ist hier also vernachlässigbar. Mittels dem Einsatz von zusätzlichen Hochtemperatur-NOx-Speicherelementen, wie beispielsweise Kalium oder Cäsium auf den NOS-Speicherkatalysator kann für das hier dargestellte Verfahren eine Reduzierung des notwendigen Reduktionsmitteleinsatz erreicht werden. Der eingetragene Sauerstoff wird über das Verfahren nahezu vollständig verbraucht, so dass die Sauerstoffmenge nach dem Katalysator gegen null geht. Für die Rußpartikelreduktion über den Partikelfilter benötigt man stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators eine Vorrichtung, welche Sauerstoff vor den Partikelfilter einträgt. Bei einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit zwei in Abgasströmungsrichtung hintereinander angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren kann eine Erwärmung des hinteren NOx-Speicherkatalysators durch einen Durchbruch eines fetten Gemisches durch den ersten NOx-Speicherkatalysator erreicht werden, so dass Kraftstoff bei dem zweiten NOx-Speicherkatalysator bereitgestellt wird. Des Weiteren kann durch eine Steuerung der Phasen mit einem fetten Gemisch ein CO/HC-Schlupf reduziert werden. Ferner wird die Stickoxidkonversion an einem SCR-Katalysator der Abgasnachbehandlungsvorrichtung durch die zusätzliche Bereitstellung von Sauerstoff verbessert. Schließlich wird die Gesamtsystemleistung der Abgasnachhandlungsvorrichtung über ihre Lebensdauer durch Minimierung von Alterungseffekten, insbesondere durch einen Betrieb eines SCR-Katalysators, während des Entschwefelns verbessert.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine Regenerationsvorgang eine Dieselpartikelfilterregeneration und/oder eine Entschwefelung. Sowohl für eine Dieselpartikelfilterregeneration eines Dieselpartikelfilters als auch für eine Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators sind im Vergleich zum regulären Betrieb erhöhte Temperaturen erforderlich, die die Effektivität des NOx-Speicherkatalysators reduzieren. Es kann sich auch um eine kombinierte Regeneration des Dieselpartikelfilters und des NOx-Speicherkatalysators handeln, bei der die Dieselpartikelfilterregeneration mit der Entschwefelung einhergeht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zumindest einen NOx-Speicherkatalysator auf, und stromab des zumindest einen NOx-Speicherkatalysators wird Luft eingespeist, und/oder die Abgasnachbehandlungsvorrichtung weist einen Dieselpartikelfilter auf, und stromauf des Dieselpartikelfilters wird Luft eingespeist. So kann zusätzlicher Sauerstoff bereitgestellt werden, um z.B. einem im Abgasstrom nachgeschaltetem Dieselpartikelfilter Sauerstoff zum Verbrennen von Rußpartikel bereitzustellen. Ebenso kann einem im Abgasstrom an zweiter Position angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator so zusätzlicher Sauerstoff zugeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform stellt sich während des wechselweisen Beaufschlagens der Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch ein mageres oder stöchiometrisches Gemisch ein. Es erfolgt also allenfalls über die Zeitdauer des Betriebs mit dem wechselweisen Beaufschlagen mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch ein Betrieb mit einem stöchiometrischen Gemisch. So kann die Stickoxidkonvertierung optimiert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zum wechselweisen Beaufschlagen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis moduliert und/oder Kohlenwasserstoffe und/oder ein Reduktionsmittel in einen Abgasstrom eingespritzt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann moduliert werden, in dem die Zusammensetzung von Zylinderfüllungen verändert wird. Ein Einspritzen von Kohlenwasserstoffen und/oder einem Reduktionsmittel hingegen erfolgt in den Abgasstrom nach der Brennkraftmaschine und verändert somit die Zylinderfüllungen nicht.
  • Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein Steuergerät, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem derartigen Steuergerät und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • 1 in schematischer Darstellung Komponenten einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
    • 2 in schematischer Darstellung Komponenten einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der in 1 und/oder 2 gezeigten Komponenten.
    • 4 in schematischer Darstellung ein wechselweises Beaufschlagen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch.
  • Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.
  • Dargestellt sind Komponenten eines Antriebsstrangs 4 eines Kraftfahrzeugs 2, wie z.B. eines PKWs. Dabei werden unter dem Antriebsstrang 4 des Kraftfahrzeugs 2 alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug 2 ein Drehmoment für den Antrieb generieren und bis auf die Straße übertragen.
  • 1 zeigt von den Komponenten eine als Traktionsmotor dienende Brennkraftmaschine 6, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 zum Reinigen eines Abgasstromes der Brennkraftmaschine 6 und ein Steuergerät 10.
  • Die Brennkraftmaschine 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mager betriebener Dieselmotor, d.h. der Dieselmotor wird im Normalbetrieb mit Sauerstoffüberschuss (λ > 1) betrieben. Abweichend hiervon kann die Brennkraftmaschine 6 auch als Ottomotor im Magerbetrieb zur Erhöhung des Motorwirkungsgrades ausgebildet sein.
  • Die Brennkraftmaschine 6 kann turboaufgeladen sein, so dass im Abgasstrom der Brennkraftmaschine 6 eine Turbine eines Abgasturboladers nachgeschaltet ist.
  • Die in Abgasströmungsrichtung der Brennkraftmaschine 6 nachgeschaltete Abgasnachbehandlungsvorrichtung 8 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen NOx-Speicherkatalysator 12 und einen Dieselpartikelfilter 14 auf.
  • Der NOx-Speicherkatalysator 12 ist zur Speicherung von NOx (Stickoxiden) ausgebildet. Er weist einen Aufbau mit einem geeigneten Träger mit einem Edelmetallkatalysator wie Platin und einer NOx-Speicherkomponente, wie z.B. ein Erdalkalimetall wie Barium, auf.
  • Der Brennkraftmaschine 6 ist das Steuergerät 10 zugeordnet, das einen Wechsel von einem Betrieb mit Sauerstoffüberschuss zu einem unterstöchiometrischen Betrieb und umgekehrt bewirkt, um eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 12 zu bewirken.
  • Der NOx-Speicherkatalysator 12 unterliegt einem Alterungs- bzw. Vergiftungsprozess, bei dem die im Abgas enthaltenden Schwefeldioxide mit dem Speichermaterial des NOx-Speicherkatalysators 12 Sulfate bilden, die das Speichervermögen des NOx-Speicherkatalysators 12 für Stickoxide reduzieren. Daher muss der NOx-Speicherkatalysator 12 in regelmäßigen Intervallen von den eingelagerten Sulfaten befreit werden. Ein derartiges Entschwefeln (DeSOx) erfolgt, indem das Steuergerät 10 bewirkt, dass bei Temperaturen im Bereich 550°C bis 750°C mehrere Fettsprünge erzeugt werden durch einen Wechsel von einem mageren Gemisch zu einem fetten Gemisch und umgekehrt.
  • Um u.a. einen Durchbruch eines fetten Gemisches durch den NOx-Speicherkatalysator 12 zu erfassen ist stromab des NOx-Speicherkatalysators 12 eine Lambdasonde 16 angeordnet.
  • Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel stromab der Lambdasonde 16 eine Lufteinspeisung 18 vorgesehen, mit der Luft in den Abgasstrom eingespeist werden kann.
  • Ferner ist das Steuergerät 10 dazu ausgebildet, eine Dieselpartikelfilterregeneration zu bewirken. Hierzu werden die Temperaturen durch z.B. Nacheinspritzungen, in einen Bereich von 550°C bis 700°C, z.B. 620°C bis 670°C, gebracht und dann die Brennkraftmaschine 6 mit einem mageren Gemisch mit Sauerstoffüberschuss betrieben.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Entschwefelung und die Dieselpartikelfilterregeneration zusammen durchgeführt. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel können aber die Entschwefelung und die Dieselpartikelfilterregeneration separate Prozesse sein.
  • Hierzu und für die nachfolgend beschriebenen Aufgaben und Funktionen weist das Steuergerät 10 Hard- und/oder Softwarekomponenten auf.
  • Neben den genannten Katalysatoren kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 8 auch weitere Katalysatoren aufweisen, die in Abgasströmungsrichtung dem Dieselpartikelfilter 14 nachgeschaltet sind.
  • Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen.
  • Die in der 2 gezeigte Abgasnachbehandlungsvorrichtung 8 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Abgasnachbehandlungsvorrichtung 8 dadurch, dass zwei NOx-Speicherkatalysatoren 12a, 12b vorgesehen sind, die in Abgasströmungsrichtung nacheinander angeordnet sind.
  • Während der erste NOx-Speicherkatalysator 12a motornah, z.B. im Motorraum des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sind, ist der zweite NOx-Speicherkatalysator 12b motorfern im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet.
  • Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel dem zweiten NOx-Speicherkatalysator 12b in Abgasströmungsrichtung ein SCR-Katalysator 20 nachgeschaltet, der zur selektiven katalytischen Reduktion ausgebildet ist. Der SCR Katalysator 20 dient hier als NH3 Speicher von NH3 Emissionen, die während der NOx-Reduktion (Fettphase) auf dem NOx-Speicherkatalysator austreten. Die gespeicherten NH3 Emissionen reagieren mit den aus dem NOx-Speicherkatalysator austretenden NOx-Emissionen in Verbindung mit Sauerstoff.
  • Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel stromauf des ersten NOx-Speicherkatalysators 12a ein erster Lambdasensor 16a angeordnet. Stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators 12a und stromauf der Lufteinspeisung ist ein zweiter Lambdasensor 16b nötig zur Regelung der Sauerstoffmenge, die die Lufteinspeisung 18 zur Verfügung stellen soll. Stromab des Dieselpartikelfilters 14 und stromauf des zweiten NOx-Speicherkatalysators 12b ist ein dritter Lambdasensor 16c angeordnet; diese Position stellt eine bevorzuge Ausführung da und könnte auch stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators 12b oder stromab des SCR-Katalysators 20 angeordnet werden. Auch ein Ersatz dieses Sensors durch eine Modellrechnung ist möglich Dieser Sensor kann zur Kontrolle der Sauerstoffmenge während einer Partikelfilterregenration verwendet werden.
  • Außerdem ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel hinter dem ersten NOx-Speicherkatalysator 12a ein Temperatursensor 20a angeordnet zum Einstellen der Zieltemperatur bei einer DPF Regenration vorgesehen.
  • Es wird nun unterzusätzliche Bezugnahme auf die 3 ein Verfahren zum Betrieb der in den 1 und 2 gezeigten Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 8 erläutert.
  • In einem ersten Schritt S100 wird von dem Steuergerät 10 erfasst, ob gerade eine Dieselpartikelfilterregeneration DPF zum Regenerieren des Dieselpartikelfilters 14 und/oder eine Entschwefelung DeSOx zum Entschwefeln der NOx-Speicherkatalysatoren 12, 12a oder 12b durchgeführt wird.
  • Z.B. kann einer logischen Variablen der Wert logisch Eins zugewiesen werden, wenn eine Dieselpartikelfilterregeneration DPF und/oder eine Entschwefelung DeSOx durchgeführt wird. Andernfalls wird der logischen Variablen der Wert logisch Null zugewiesen.
  • Wenn eine Dieselpartikelfilterregeneration DPF und/oder eine Entschwefelung DeSOx erfasst wurde wird in einem weiteren Schritt S200 die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 8 wechselweise mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch beaufschlagt (ROM). Der Luftbedarf kann wie der Sauerstoffbedarf für eine wirksame Regeneration können vom Steuergerät 10 bestimmt werden.
  • Der Wechsel von einem fetten Gemisch zu einem mageren Gemisch und umgekehrt wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch bewirkt, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Zylinderfüllungen moduliert wird. Alternativ oder zusätzlich können Kohlenwasserstoffe und/oder ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingespritzt werden. Das Verhältnis kann auch über eine gezielte Luftzufuhr 18 eingestellt werden. Die Reduktionsmittel können für eine Zeitdauer von z.B. bis zu 5 s eingespritzt werden, idealerweise haben die Reduktionspulse eine Zeitdauer von 300 - 800ms. Die Pulslänge ist abhängig von Reduktionskonzentration und Sauerstoffkonzentration.
  • Es kann ferner zusätzlich vorgesehen sein, dass mit der Lufteinspeisung 18 stromab des NOx-Speicherkatalysators 12, 12a und stromauf des Dieselpartikelfilters 14 Luft eingespeist wird, um z.B. eine Dieselpartikelfilterregeneration DPF zu intensivieren. Hierzu kann vorgesehen sein, der Sauerstoffgehalt um bis 5% zu erhöhen.
  • Der Wechsel von einem fetten Gemisch zu einem mageren Gemisch und umgekehrt wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart gesteuert, dass sich ein mageres oder stöchiometrisches Gemisch einstellt.
  • Die 4 zeigt den Wechsel von einem fetten Gemisch zu einem mageren Gemisch und umgekehrt, wobei die Phasen I mit einem mageren Gemisch länger als die Phasen II mit einem fetten Gemisch sind. Allerdings sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die jeweiligen Phasen I, II unsymmetrisch zu dem stöchiometrischen Verhältnis ausgebildet, wie bei einer unsymmetrischen Rechteckspannung, allerdings mit einem zeitlichen Mittelwert Null. Mit anderen Worten, während die Phasen I mit einem mageren Gemisch nur geringfügig mager sind, sind die Phasen II mit einem fetten Gemisch im Vergleich deutlich fetter. Die jeweiligen Flächeninhalte der jeweiligen Phasen I, II bzw. deren Integrale sind aber gleich groß ausgebildet. Somit stellt sich im Ergebnis ein stöchiometrisches Gemisch ein.
  • So kann der Sauerstoffgehalt im Abgas während der Phasen I reduziert werden, um den Kraftstoff- oder Reduktionsmittelverbrauch durch eine Luft-Kraftstoff-Regelung und/oder eine AGR-Regelung der Brennkraftmaschine 6 zu minimieren.
  • Auf diese Weise kann der Betrieb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 8 verbessert werden, indem zusätzlich Sauerstoff bereitgestellt wird, um so einer unvollständigen Stickoxidabsorption insbesondere während Regenerationsvorgängen entgegenzuwirken.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Antriebsstrang
    6
    Brennkraftmaschine
    8
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    10
    Steuergerät
    12
    NOx-Speicherkatalysator
    12a
    NOx-Speicherkatalysator
    12b
    NOx-Speicherkatalysator
    14
    Dieselpartikelfilter
    16
    Lambdasensor
    16a
    Lambdasensor
    16b
    Lambdasensor
    16c
    Lambdasensor
    16d
    Lambdasensor
    18
    Lufteinspeisung
    20
    SCR-Katalysator
    20a
    Temperatursensor
    I
    Phase mit magerem Gemisch
    II
    Phase mit fettem Gemisch
    DeSOx
    Entschwefelung
    DPF
    Dieselpartikelfilterregeneration
    ROM
    wechselweises Beaufschlagen
    S100
    Schritt
    S200
    Schritt

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einer Brennkraftmaschine (6), mit den Schritten: (S100) Erfassen zumindest eines Regenerationsvorgangs (DPF, DeSOx) zum Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8), (S200) Wechselweises Beaufschlagen (ROM) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Regenerationsvorgang eine Dieselpartikelfilterregeneration (DPF) und/oder eine Entschwefelung (DeSOx) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) zumindest einen NOx-Speicherkatalysator (12, 12a) aufweist, und stromab des zumindest einen NOx-Speicherkatalysators (12, 12a) Luft eingespeist wird, und/oder die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) einen Dieselpartikelfilter (14) aufweist, und stromauf des Dieselpartikelfilters (14) Luft eingespeist wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei während des wechselweisen Beaufschlagens (ROM) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch sich ein mageres oder stöchiometrisches Gemisch einstellt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zum wechselweisen Beaufschlagen (ROM) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis moduliert wird und/oder Kohlenwasserstoffe und/oder ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingespritzt werden.
  6. Computerprogrammprodukt, ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Steuergerät (10) zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs (2) mit einer Brennkraftmaschine (6), wobei das Steuergerät (10) dazu ausgebildet ist, zumindest eines Regenerationsvorgangs (DPF, DeSOx) zum Regenerieren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) zu erfassen und die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) wechselweise n mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch zu beaufschlagen (ROM).
  8. Steuergerät (10) nach Anspruch 7, wobei der zumindest eine Regenerationsvorgang eine Dieselpartikelfilterregeneration (DPF) und/oder eine Entschwefelung (DeSOx) ist.
  9. Steuergerät (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) zumindest einen NOx-Speicherkatalysator (12, 12a) aufweist und das Steuergerät (10) dazu ausgebildet ist, stromab des zumindest einen NOx-Speicherkatalysators (12, 12a) Luft einzuspeisen, und/oder die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) einen Dieselpartikelfilter (14) aufweist und das Steuergerät (10) dazu ausgebildet ist, stromauf des Dieselpartikelfilters (14) Luft einzuspeisen.
  10. Steuergerät (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Steuergerät (10) dazu ausgebildet ist, während des wechselweisen Beaufschlagens (ROM) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch ein mageres oder stöchiometrisches Gemisch einzustellen.
  11. Steuergerät (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Steuergerät (10) dazu ausgebildet ist, zum wechselweisen Beaufschlagen (ROM) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem fetten Gemisch und magerem Gemisch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu modulieren und/oder Kohlenwasserstoffe und/oder ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom einzuspritzen.
  12. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) mit einem Steuergerät (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.
  13. Kraftfahrzeug (2) mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (8) nach Anspruch 12.
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