DE102014019427A1 - Process for cleaning diesel engine exhaust gases - Google Patents

Process for cleaning diesel engine exhaust gases Download PDF

Info

Publication number
DE102014019427A1
DE102014019427A1 DE102014019427.2A DE102014019427A DE102014019427A1 DE 102014019427 A1 DE102014019427 A1 DE 102014019427A1 DE 102014019427 A DE102014019427 A DE 102014019427A DE 102014019427 A1 DE102014019427 A1 DE 102014019427A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
scr
ammonia
particulate filter
resulting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102014019427.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Ulf Klein
Gerald Leyh
Meike Wittrock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutz AG
Original Assignee
Deutz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutz AG filed Critical Deutz AG
Priority to DE102014019427.2A priority Critical patent/DE102014019427A1/en
Publication of DE102014019427A1 publication Critical patent/DE102014019427A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103Oxidation catalysts for HC and CO only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106Auxiliary oxidation catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2062Ammonia
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/18Ammonia
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Durchleiten des zu reinigenden Abgases durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) zur Oxidation von gasförmigen Restkohlenwasserstoffen (HC) und von Kohlenstoffmonoxid (CO) zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und zur mindestens anteiligen Oxidation von im Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) enthaltenden Abgasstrangs.A process is described for passing the exhaust gas to be purified through a diesel oxidation catalyst (DOC) for the oxidation of gaseous residual hydrocarbons (HC) and of carbon monoxide (CO) to carbon dioxide (CO2) and for the at least partial oxidation of nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO2) containing exhaust line.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Dieselmotorenabgasen.The invention relates to a process for the purification of diesel engine exhaust gases.

Motoren der neuen Generation zeigen eine immer größere Leistungsausbeute pro Hubvolumen. Das bedingt, dass insbesondere bei der Applikation kleinerer Leistungsstufen immer kältere Abgastemperaturen auftreten, bei denen der sichere Betrieb eines „klassischen” Abgasnachbehandlungssystems mit motorfern angeordnetem SCR-Katalysator nicht mehr gewährleistet werden kann.New generation engines show ever greater power output per stroke volume. This means that, especially when smaller power levels are applied, colder exhaust gas temperatures always occur, in which the safe operation of a "classic" exhaust aftertreatment system with a SCR catalytic converter remote from the engine can no longer be guaranteed.

Insbesondere im Niedriglastbereich sind bei der Eindosierung untemperierter Harnstoffwasserlösung (HWL) ins Abgas Ablagerungen aus der Kristallisation von Harnstoff und Harnstoff-Folgeprodukten kaum zu vermeiden. Die entstehenden Ablagerungen können bei dauerhaftem Betrieb im unteren Teillastbereich zur Verblockung der Abgasanlage und somit zum Ausfall der Geräte führen. Auch kann eine hinreichende Entstickungsleistung des SCR-Systems im Niedriglastbereich nicht mehr gewährleistet werden, wenn die HWL im Abgas mangels hinreichender Abgastemperaturen nicht vollständig zu dem eigentlichen Reduktionsmittel Ammoniak aufgearbeitet werden kann.Particularly in the low-load range, deposits from the crystallization of urea and urea by-products can hardly be avoided when metering in untempered urea water solution (HWL) into the exhaust gas. The resulting deposits can lead to blockage of the exhaust system and thus to the failure of the equipment during continuous operation in the lower part load range. Also, a sufficient Entstickungsleistung the SCR system in the low load range can no longer be guaranteed if the HWL in the exhaust gas can not be worked up completely to the actual reducing agent ammonia for lack of sufficient exhaust gas temperatures.

Dies führt bei heutigen EAT-Systemen nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise Systemen gemäß der EP-B-1 054 722 dazu, dass die SCR-Katalysatorvolumina zur Erreichung hinreichender Entstickungsraten vergrößert werden müssen. Dies ist jedoch mit dem zur Verfügung stehenden Bauraum in der Regel nicht zu vereinbaren.This leads to state-of-the-art EAT systems today, such as systems according to the EP-B-1 054 722 to increase the SCR catalyst volumes to achieve adequate denitrification rates. However, this is usually incompatible with the available space.

Des Weiteren gilt für Motoren neuer Bauart ein Partikelanzahlgrenzwert. Diese Grenzwerte sind ohne Einführung eines geschlossenen Wandflussfilters nicht mehr zu erfüllen.Furthermore, for engines of new design, a particle number limit applies. These limits can no longer be met without the introduction of a closed wall flow filter.

Die DE 103 48 800 offenbart ein Verfahren für die Steuerung eines Reduktantzuführsystems mit mindestens einem Heizelement. Das Zuführsystem ist stromauf mit einem SCR-Katalysator verbunden. Bei der luftunterstützten Einspritzung des Reduktants in das Zuführsystem wird über das beheizte Element eine verdampfte Mischung aus Luft und dem Reduktant gebildet, die in eine in den SCR-Katalysator eintretende Abgasmischung eingeleitet wird. Als Reduktant wird wässrige Harnstofflösung verwendet. Das gesamte Zuführsystem einschließlich Mischeinheit für HWL und Luft und Heizelement/Verdampfereinheit ist abströmseitig zum SCR-Katalysator in das Abgas führende Rohr abströmseitig zum Motoraustritt integriert. Die zur Verdampfung des HWL-Luft-Gemisches notwendige Wärmemenge wird elektrisch unter Zuhilfenahme des 12-V-Batteriestroms erzeugt.The DE 103 48 800 discloses a method for controlling a reductant delivery system having at least one heating element. The delivery system is connected upstream with an SCR catalyst. In the air assisted injection of the reductant into the delivery system, a vaporized mixture of air and the reductant is formed over the heated element which is introduced into an exhaust gas mixture entering the SCR catalyst. The reductant used is aqueous urea solution. The entire feed system including mixing unit for HWL and air and heating element / evaporator unit is downstream of the SCR catalyst in the exhaust gas pipe leading downstream of the engine outlet integrated. The amount of heat necessary for the evaporation of the HWL-air mixture is generated electrically with the aid of the 12 V battery current.

Die DE 10 2007 029 674 offenbart eine Baugruppe zur Stickoxidminderung in einer sauerstoffhaltigen Gasströmung, insbesondere einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem in einer Stickoxide und Sauerstoff führenden Gasleitung angeordneten SCR-Katalysator, einem Umsetzungsreaktor, der eine eine Ammoniakvorstufe enthaltende Lösung in eine Ammoniaklösung umsetzt, und einer dem Umsetzungsreaktor nachgeschalteten, als separates Bauteil ausgebildeten Verdampfungseinheit, in der die Ammoniaklösung vor Einbringung in die Gasleitung stromaufwärts des SCR-Katalysators verdampft wird. Die Umsetzung der eine Ammoniakvorstufe enthaltenden Lösung (bevorzugt Harnstoffwasserlösung) in eine Ammoniaklösung erfolgt erfindungsgemäß unter Verwendung von Mikrowellen. Vor der als separates Bauteil ausgeführten Verdampfungseinheit für Ammoniaklösung kann ein Wärmetauscher zur Erwärmung der Ammoniaklösung vorgeschaltet sein, um die zur Verdampfung notwendige Energie zu verringern, indem beispielsweise die Wärme der Abgasrückführleitung genutzt wird. Bei dem Verdampfer selbst handelt es sich um ein elektrisch betriebenes Heizelement.The DE 10 2007 029 674 discloses an assembly for nitrogen oxide reduction in an oxygen-containing gas flow, in particular an exhaust system of an internal combustion engine, with an arranged in a nitrogen oxides and oxygen gas line SCR catalyst, a reaction reactor, which converts an ammonia precursor containing solution into an ammonia solution, and a downstream of the reaction reactor, formed as a separate component evaporation unit in which the ammonia solution is evaporated before introduction into the gas line upstream of the SCR catalyst. The reaction of the solution containing an ammonia precursor (preferably urea-water solution) into an ammonia solution takes place according to the invention using microwaves. In front of the evaporation unit for ammonia solution, which is designed as a separate component, a heat exchanger for heating the ammonia solution can be connected upstream in order to reduce the energy required for evaporation, for example by using the heat of the exhaust gas recirculation line. The evaporator itself is an electrically operated heating element.

Die DE 10 2007 042 836 offenbart eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Kraftfahrzeuges mittels einer Ammoniak freisetzenden Flüssigkeit, beispielsweise Harnstoffwasserlösung, umfassend einen Vorratsbehälter zur Speicherung der Flüssigkeit, wobei eine Temperiervorrichtung zum Temperieren der Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Temperiervorrichtung ist zur Kühlung der Flüssigkeit einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeuges zugeordnet. Dabei kann es sich um den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors oder um einen Klimaanlagenkreislauf handeln. Die Temperiervorrichtung ist als separates Bauteil ausgeführt. Mittels Temperiervorrichtung kann die Flüssigkeit erwärmt und ihr Einfrieren verhindert werden oder die Flüssigkeit auf ein vorteilhaftes Temperaturniveau erwärmt werden, bei dem sich eine besonders gute Abgasreinigung ergibt.The DE 10 2007 042 836 discloses a device for exhaust aftertreatment of a motor vehicle by means of an ammonia-releasing liquid, such as urea water solution, comprising a reservoir for storing the liquid, wherein a temperature control is provided for controlling the temperature of the liquid. The temperature control is associated with a cooling circuit of the motor vehicle for cooling the liquid. This may be the cooling circuit of the internal combustion engine or an air conditioning circuit. The tempering device is designed as a separate component. By means of tempering the liquid can be heated and their freezing can be prevented or the liquid can be heated to a favorable temperature level, which results in a particularly good emission control.

Die DE 10 2009 009 538 offenbart ein System zum Temperieren eines fluiden Additivs für ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors, vorzugsweise Harnstoffwasserlösung, das gekennzeichnet ist durch Mittel für einen Wärmeaustausch zwischen dem Additiv und einem Kältemittelkreislauf einer Kältemittelanlage, insbesondere einer Klimaanlage.The DE 10 2009 009 538 discloses a system for controlling a fluid additive for an exhaust system of an internal combustion engine, preferably urea water solution, characterized by Means for heat exchange between the additive and a refrigerant circuit of a refrigerant system, in particular an air conditioner.

Der in der DE 10 2007 011 184 beschriebenen Entwicklung liegt die Aufgabe zugrunde, den Emissionsgehalt von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, weiter zu senken und den Bauraum, der zur Behandlung des Abgases notwendig ist, zu minimieren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wärmetauscher zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zur Rückführung von Abgas zum Verbrennungsmotor offenbart. Dieser Wärmetauscher weist zumindest einen ersten Strömungskanal zur Durchströmung mit zumindest einem ersten Fluid zur Kühlung und zumindest einen zweiten Strömungskanal zur Durchströmung mit einem zweiten zu kühlenden Fluid auf, sowie ein Gehäuse zur Aufnahme des zumindest einen ersten Strömungskanals und des zumindest einen zweiten Strömungskanals. Das Gehäuse weist zumindest einen Einströmabschnitt zur Einströmung des zweiten Fluids in den Wärmetauscher und zumindest einen Abströmabschnitt zum Ausströmen des zweiten Fluids aus dem Wärmetauscher auf. Der Wärmetauscher ist durch zumindest eine Vorrichtung zur Überführung einer flüssigen Harnstofflösung in zumindest Ammoniakgas gekennzeichnet.The Indian DE 10 2007 011 184 described development is based on the object to further reduce the emission content of internal combustion engines, especially diesel engines, and to minimize the space required to treat the exhaust gas. To solve this problem, a heat exchanger for cooling exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle for the return of exhaust gas to the internal combustion engine is disclosed. This heat exchanger has at least one first flow channel for flowing through with at least one first fluid for cooling and at least one second flow channel for flowing through with a second fluid to be cooled, and a housing for receiving the at least one first flow channel and the at least one second flow channel. The housing has at least one inflow section for the inflow of the second fluid into the heat exchanger and at least one outflow section for the outflow of the second fluid from the heat exchanger. The heat exchanger is characterized by at least one device for transferring a liquid urea solution into at least ammonia gas.

Die WO 2012/022687 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit zumindest einem Speicher für ein Reduktionsmittel und zumindest einer Zuführungseinrichtung für ein Reduktionsmittel, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Prüfen eines Füllstands des zumindest einen Speichers; b) Prüfen des aktuellen Abgasmassenstroms; c) Zuführen von Reduktionsmittel, wenn der Füllstand des zumindest einen Speichers unterhalb eines Füllstandsminimums liegt und der Abgasmassenstrom in einem Niedriglastbereich liegt. In einer besonderen Ausführungsform wird in Schritt c) zumindest eine der folgenden Aktionen durchgeführt: Heizen zumindest des Abgasmassenstroms oder des Reduktionsmittels und Zuführen von Reduktionsmittel. Dabei kann die Wärmezufuhr hin zum Reduktionsmittel durch externe elektrische Heizer gewährleistet bzw. verbessert werden.The WO 2012/022687 discloses a method for operating an exhaust aftertreatment device having at least one reservoir for a reductant and at least one reductant supply device, the method comprising at least the following steps: a) checking a fill level of the at least one memory; b) checking the current exhaust gas mass flow; c) supplying reducing agent when the level of the at least one store is below a minimum level and the exhaust gas mass flow is in a low load range. In a particular embodiment, at least one of the following actions is performed in step c): heating at least the exhaust gas mass flow or the reducing agent and supplying reducing agent. In this case, the heat supply to the reducing agent can be ensured or improved by external electric heaters.

Die DE 10 2009 025 135 offenbart eine Vorrichtung zur Verdampfung einer Harnstoffwasserlösung, aufweisend einen Förderkanal für die Harnstoffwasserlösung, der sich durch zumindest eine erste Zone und eine zweite Zone zur Einbringung von Wärmeenergie hindurch erstreckt, wobei die zwei Zonen getrennt voneinander beheizbar sind, und der Förderkanal in der zweiten Zone zunächst in einem zweiten Eintrittsbereich einen mäanderförmigen Verlauf und danach einen geradlinigen Verlauf ausweist. In der ersten Zone wird die Harnstoffwasserlösung auf eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 180°C vorgewärmt, in der zweiten Zone bei einer Temperatur von 420°C bis 490°C verdampft.The DE 10 2009 025 135 discloses a device for vaporizing a urea water solution comprising a urea water solution delivery channel extending through at least a first zone and a second zone for introducing thermal energy, the two zones being separately heatable, and the delivery channel in the second zone first in a second entrance area a meandering course and then identifies a straight course. In the first zone, the urea water solution is preheated to a temperature in the range of 100 ° C to 180 ° C, in the second zone at a temperature of 420 ° C to 490 ° C evaporated.

Die DE 10 2008 012 087 offenbart eine Verdampfungseinheit zur Erzeugung eines Ammoniak umfassenden Gasstroms aus Harnstoffwasserlösung, die ebenfalls als separates Bauteil ausgeführt wird.The DE 10 2008 012 087 discloses an evaporation unit for generating an ammonia-comprising gas stream from urea water solution, which is also carried out as a separate component.

Industriemotoren nach dem Stand der Technik werden typischerweise mit katalytisch wirksamen Abgasnachbehandlungs(ANB)-Systemen gemäß der oben genannten EP-B-1 054 722 – oder auch „SCRT®-Systeme” genannt, bestehend aus DOC/(c)DPF + SCR/ASC mit Eindosierung von Harnstoffwasserlösung (HWL) vor dem SCR/ASC-Katalysator – betrieben, um die geltenden Emissionsvorschriften (Tier4 final/EU Stufe IV und nachfolgende) einzuhalten.Prior art industrial engines are typically provided with catalytically active exhaust aftertreatment (ANB) systems according to the above EP-B-1 054 722 - or also called "SCRT ® systems", consisting of DOC / (c) DPF + SCR / ASC with metered addition of urea water solution (HWL) before the SCR / ASC catalyst - operated to meet the applicable emission regulations (Tier4 final / EU stage IV and subsequent).

Damit das ANB-System mit der geforderten Reinigungseffizienz arbeiten kann, sind Mindestabgastemperaturen und Katalysatorbetriebstemperaturen von 230°C und mehr erforderlich.For the ANB system to operate with the required purification efficiency, minimum exhaust gas temperatures and catalyst operating temperatures of 230 ° C and more are required.

In niedriglastigen Betriebszuständen können die geforderten Mindestabgastemperaturen nur mittels motorischen Wärmemaßnahmen (z. B. Androsselung des Motors) bereitgestellt werden. Die Energie, die zur Bereitstellung der notwendigen Abgastemperaturen in das Abgas eingetragen wird, ist für den Antriebsstrang verloren. Verminderte Antriebswirkungsgrade des Motors und erhöhte Kraftstoffverbräuche und somit auch erhöhte CO2-Emissionen sind die Folge.In low-load operating conditions, the required minimum exhaust gas temperatures can only be provided by means of engine thermal measures (eg throttling of the engine). The energy that is introduced into the exhaust to provide the necessary exhaust gas temperatures is lost to the powertrain. Reduced drive efficiency of the engine and increased fuel consumption and thus also increased CO 2 emissions are the result.

Einen besonders großen negativen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch hat die Regeneration des geschlossenen Dieselpartikelfilters. Zum kontrollierten Abbrand des im Filter eingelagerten Rußes sind Abgastemperaturen von rd. 600°C erforderlich. Um diese zu erreichen sind i. d. R. zusätzlich zur passiven Regeneration aktive Maßnahmen wie beispielsweise eine zusätzliche Kraftstoffnacheinspritzung und exotherme Umsetzung der resultierenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe auf dem DOC oder aktive Regenerationsmaßnahmen beispielsweise mittels Kraftstoff betriebenem Brenner gemäß EP-A-2 177 728 , EP-A-2 192 279 bzw. WO 2010/139429 notwendig.A particularly large negative influence on the fuel consumption has the regeneration of the closed diesel particulate filter. For the controlled burnup of the soot stored in the filter, exhaust gas temperatures of approx. 600 ° C required. In order to achieve this, in addition to passive regeneration, active measures such as, for example, additional post fuel injection and exothermic conversion of the resulting unburned hydrocarbons to the DOC or active regeneration measures, for example by means of fuel-operated burners, are generally provided EP-A-2 177 728 . EP-A-2 192 279 respectively. WO 2010/139429 necessary.

Zum Betrieb des SCR-Systems wird als Reduktionsmittel typischerweise wird eine Harnstoffwasserlösung, die 32,5% Harnstoff enthält, eingesetzt. To operate the SCR system, a urea water solution containing 32.5% urea is typically employed as the reductant.

Um daraus Ammoniak freizusetzen muss also zunächst 67,5% Wasser verdampft und der Harnstoff hydrolytisch zu Ammoniak und CO2 zersetzt werden.In order to liberate ammonia, 67.5% of water must first be evaporated and the urea hydrolyzed to ammonia and CO 2 .

Bei heutigen SCR-Systemen wird die zur Erzeugung des Reduktionsmittels Ammoniak benötigte wässrige Harnstofflösung (Harnstoff-Wasser-Lösung HWL, Handelsname AdBlue®) in flüssigem, untemperiertem Zustand anstromseitig zum SCR-Katalysator in das Abgas eingespritzt. Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die HWL vollständig und unter (quantitativer) Freisetzung von Ammoniak in die Gasphase zu überführen (= Harnstoffaufbereitung), muss vollständig durch das heiße Abgas bereitgestellt werden.In current systems, the SCR required for generating the reducing agent ammonia urea aqueous solution (urea water solution HWL, trade name AdBlue ®) injected in liquid, untemperiertem state anstromseitig to the SCR catalyst in the exhaust gas. The amount of heat needed to completely convert the HWL into the gas phase with (quantitative) release of ammonia (= urea treatment) must be provided completely by the hot exhaust gas.

Insbesondere in schwachlastigen Betriebspunkten ist die im Abgas vorhandene Wärmemenge jedoch häufig nicht ausreichend, um die eingespritzte Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), die zur vollständigen Reduktion der ebenfalls im Abgas vorhandenen Stickoxide benötigt wird, vollständig aufzubereiten. Die Folge sind Ablagerungen von Harnstoff und Harnstoff-Folgeprodukten wie Isocyansäure, Cyanursäure und Melamin in der Abgasanlage (Kristallisation), die zur gegebenenfalls vollständigen Verblockung der Abgasanlage führen können, sowie Umsatzeinbußen in der SCR-Reaktion wegen der unvollständigen Bereitstellung der zur Stickoxidreduktion benötigten stöchiometrischen Menge an Ammoniak.However, especially in low-load operating points, the amount of heat present in the exhaust gas is often not sufficient to completely treat the injected urea-water solution (HWL), which is required for complete reduction of the nitrogen oxides also present in the exhaust gas. The result is deposits of urea and urea secondary products such as isocyanic acid, cyanuric acid and melamine in the exhaust system (crystallization), which can lead to the possibly complete blockage of the exhaust system, as well as loss of revenue in the SCR reaction due to the incomplete provision of the nitrogen oxide reduction required stoichiometric amount of ammonia.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung von Dieselmotorenabgasen bereit zu stellen, das die vorstehend beschriebenen Nachteile heutiger Verfahren insbesondere bei Betrieb der Brennkraftmaschine im Niedriglastbereich nicht aufweist und sich durch eine verbesserte Energieeffizienz bei zugleich höchstmöglicher Kosteneffizienz des Gesamtsystems aufweist.It is an object of the present invention to provide a method for purifying diesel engine exhaust gases which does not have the above-described disadvantages of present-day methods, in particular when the internal combustion engine is operating in the low-load range, and which has improved energy efficiency and at the same time the highest possible cost-efficiency of the overall system.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reinigung von Dieselmotorenabgasen mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
Durchleiten des zu reinigenden Abgases durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) zur Oxidation von gasförmigen Restkohlenwasserstoffen (HC) und von Kohlenstoffmonoxid (CO) zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und zur mindestens anteiligen Oxidation von im Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2);
Zugabe von am Motor vorkonditionierten, d. h. auf 80–90°C erwärmten Harnstoffwasserlösung (HWL) zum aus Schritt a.) resultierenden Abgas und Freisetzung von Ammoniak aus dem zugegebenen Harnstoff durch Thermolyse und Hydrolyse;
Durchleiten des aus Schritt b.) resultierenden Abgases durch ein SCR-katalytisch aktiviertes Partikelfilter (SDPF) zur Verminderung der im Abgas enthaltenen Partikel und der im Abgas enthaltenen Stickoxide; Durchleiten des aus Schritt c.) resultierenden Abgases durch einen selektiven Ammoniakoxidationskatalysator (ASC) zur Verminderung von Ammoniakrestgehalten.
This object is achieved by a method for purifying diesel engine exhaust gases with the following method steps:
Passing the exhaust gas to be purified through a diesel oxidation catalyst (DOC) for the oxidation of gaseous residual hydrocarbons (HC) and of carbon monoxide (CO) to carbon dioxide (CO 2 ) and for the at least partial oxidation of nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO 2 ) ;
Adding to the engine preconditioned, ie heated to 80-90 ° C urea water solution (HWL) to the resulting from step a.) Exhaust gas and release of ammonia from the added urea by thermolysis and hydrolysis;
Passing the exhaust gas resulting from step b.) Through an SCR-catalytically activated particulate filter (SDPF) for reducing the particles contained in the exhaust gas and the nitrogen oxides contained in the exhaust gas; Passing the exhaust gas resulting from step c.) Through a selective ammonia oxidation catalyst (ASC) to reduce residual ammonia levels.

Bevorzugt erfolgt die Vorkonditionierung von Harnstoffwasserlösung am Motor mittels der in DE 10 2014 001 879.2 offenbarten Vorrichtung.Preferably, the preconditioning of urea water solution on the engine by means of in DE 10 2014 001 879.2 disclosed device.

Die Eindosierung von konditionierter, d. h. auf eine Temperatur von 80–90°C vorgewärmter Harnstoffwasserlösung (HWL) in den Abgasstrang ermöglicht zum einen die Dosierung bei niedrigeren Abgastemperaturen (180–200°C) als bei herkömmlichen Eindosierungsverfahren (200–230°C). Da zur Aufarbeitung der HWL zu Ammoniak weniger thermische Energie eingetragen werden muss, als bei herkömmlichen Systemen, kann dieser Vorteil statt zur Absenkung der Dosierschwelltemperatur zum anderen zur Verkürzung der Mischstrecke vor SDPF bzw. vor SCR-Katalysator genutzt werden.The dosage of conditioned, d. H. Pre-warmed urea water solution (HWL) into the exhaust system at a temperature of 80-90 ° C enables metering at lower exhaust gas temperatures (180-200 ° C) than with conventional metering procedures (200-230 ° C). Since for processing the HWL to ammonia less thermal energy must be entered, as in conventional systems, this advantage can be used instead of lowering the Dosierschwelltemperatur on the other to shorten the mixing distance before SDPF or before SCR catalyst.

Das am Motor nach Turbine abströmseitig angeordnete Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen DOC, eine Vorrichtung zur HWL-Eindosierung, ein SCR-katalytisch aktiviertes Partikelfilter (SDPF) und einen Ammoniakoxidationskatalysator, sowie optional einen SDPF und Ammoniakoxidationskatalysator (auch: Ammonniakschlupfkatalysator ASC) angeordneten zweiten SCR-Katalysator.The exhaust aftertreatment system arranged downstream of the engine downstream of the turbine comprises a DOC, a device for HWL metering, an SCR catalytically activated particulate filter (SDPF) and an ammonia oxidation catalyst, and optionally a second SCR catalytic converter arranged SDPF and ammonia oxidation catalyst (also: ammonia slip catalyst ASC).

Durch die (Teil-)Integration von SCR-Katalysatorvolumen in das Partikelfilter ist eine Verkleinerung des ANB-Systems im Vergleich zu herkömmlichen Systemen möglich. Eine verbesserte Aufheizcharakteristik des ANB-Systems nach dem Kaltstart und deutlich geringere Wärmeverluste über die Abgasanlage sind die Folge. Zudem ergeben sich Bauraumvorteile. Der SCR-Katalysator, der in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Partikelfilter angeordnet ist, kommt wahlweise zum Einsatz und zwar dann, wenn das in das Partikelfilter integrierbare SCR-Volumen nicht ausreichend ist, um eine NOx-Konvertierung des Gesamtsystems über die Laufzeit (8000 Betriebsstunden) von größer als 97% zu gewährleisten.By (partially) integrating SCR catalyst volume into the particulate filter, it is possible to downsize the ANB system compared to conventional systems. An improved heating characteristic of the ANB system after the cold start and significantly lower heat losses via the exhaust system are the result. In addition, space advantages result. The SCR catalyst, which is arranged downstream of the particulate filter in the flow direction of the exhaust gas, is used optionally when the SCR volume which can be integrated into the particulate filter is not sufficient to allow NO x conversion of the entire system over the transit time (8000 Operating hours) of greater than 97%.

Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein passives Regenerationskonzept für das SCR-katalytisch aktivierte Partikelfilter (SDPF), das nachstehend noch beschrieben ist. Eine zusätzliche Stillstandsregeneration des Partikelfilters erfolgt im Rahmen des Service, ebenso die Überwachung des Abgasgegendruckes über SDPF, um im Falle unzureichender Rußregenerationsraten außerhalb der Service-Intervalle sogenannte Not-Stillstandsregenerationen durchführen zu können. The method according to the invention particularly preferably comprises a passive regeneration concept for the SCR catalytically activated particulate filter (SDPF), which is described below. An additional standstill regeneration of the particulate filter is carried out as part of the service, as well as the monitoring of the exhaust backpressure via SDPF, in order to be able to perform so-called emergency shutdown regenerations in the case of insufficient Rußregenerationsraten outside the service intervals.

Das SCR-katalytisch aktivierte Partikelfilter (SDPF) wird in besonders bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem passiven Filterregenerationskonzept betrieben. Dieses beinhaltet den Abbrand von eingelagertem Ruß nach der sogenannten CRT®-Reaktion, bei der die Oxidation der eingelagerten Rußpartikel mit NO2 erfolgt, das im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens über dem anstromseitig zum SDPF angeordneten DOC erzeugt wird. CRT®-Reaktion: Cn + 2nNO2 nCO2 + 2nNO The SCR-catalytically activated particulate filter (SDPF) is operated in particularly preferred embodiments of the method according to the invention with a passive filter regeneration concept. This includes the burning-off of soot after the so-called CRT® reaction, in which the oxidation of the stored soot particles takes place with NO 2 , which is generated in the first step of the process according to the invention over the DOC arranged upstream of the SDPF. CRT® reaction: C n + 2n NO 2 nCO 2 + 2n NO

Diese CRT-Reaktion steht in Konkurrenz zur SCR-Reaktion. Für die SCR-Reaktion gibt es drei Reaktionsmechanismen, die mit unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten (RG) ablaufen: Standard SCR: 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O mittlere RG fast SCR: NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O hohe RG slow SCR: 6NO2 + 8NH3 2N2 + 12H2O niedrige RG This CRT reaction is in competition with the SCR reaction. For the SCR reaction, there are three reaction mechanisms that proceed at different reaction rates (RG): Standard SCR: 4NO + 4NH 3 + O 2 4N 2 + 6H 2 O medium RG almost SCR: NO + NO 2 + 2NH 3 2N 2 + 3H 2 O high RG slow SCR: 6NO 2 + 8NH 3 2N 2 + 12H 2 O low RG

Um für den Rußabbrand zur passiven Regeneration des Partikelfilters hinreichend viel NO2 zur Verfügung zu stellen, muss der vorgelagerte DOC in Betriebspunkten bis zu einer Abgastemperatur von 350–375°C mehr als 50% NO2 im NOx zur Verfügung stellen. Der NO2-Überschuss steht für den Rußabbrand zur Verfügung, wenn die „CRT®-Reaktion” schneller abläuft, als die „slow-SCR”-Reaktion, so dass eine passive Partikelfilterregeneration gewährleistet ist.In order to provide a sufficient amount of NO 2 for the soot combustion for passive regeneration of the particulate filter, the upstream DOC must provide more than 50% NO 2 in NO x at operating points up to an exhaust gas temperature of 350-375 ° C. The NO 2 excess stands for the soot combustion available when the "CRT ® reaction" is faster than the "slow-SCR" reaction, so that a passive filter regeneration is ensured.

Bei einer DOC-Betriebstemperatur oberhalb von ca. 300°C verlässt man den kinetisch kontrollierten Bereich. Die mittels Katalysator erzeugbare NO2-Konzentration im Abgas hängt dann nicht mehr allein von der Katalysatorleistung, sondern von der Lage des thermodynamischen Gleichgewichts ab. Bei Temperaturen von mehr als 400°C sind NO2-Konzentrationen von mehr als 50% im NOx nicht mehr erzeugbar: Bereits ab 250°C setzt die Rußoxidation mit NO2 ein. Ab 300°C ist eine passive Regeneration des Partikelfilters mit hoher Betriebssicherheit möglich (Quelle: C. Hagelüken et al, „Auto-abgaskatalysatoren, 2. Aufl., expert Verlag 2005, S. 102 ). Unter diesen Randbedingungen ist, bei Bereitstellung hinreichend hoher NO2-Konzentrationen, die Konkurrenz zwischen SCR-Reaktion und „CRT®-Reaktion” handhabbar.At a DOC operating temperature above about 300 ° C leaves the kinetically controlled range. The catalyst-producible NO 2 concentration in the exhaust gas then no longer depends solely on the catalyst performance, but on the position of the thermodynamic equilibrium. At temperatures of more than 400 ° C, NO 2 concentrations of more than 50% in NO x are no longer producible: starting at 250 ° C, the soot oxidation begins with NO 2 . From 300 ° C a passive regeneration of the particulate filter with high reliability is possible (source: C. Hagelüken et al, "Auto-Abatement Catalysts, 2nd ed., Expert Verlag 2005, p. 102 ). Under these conditions, the competition between SCR reaction and "CRT ® reaction" can be handled, provided sufficiently high NO 2 concentrations are provided.

Sollte die durch den DOC bereitstellbare Menge an NO2 nicht ausreichend sein, um die Konkurrenzsituation zwischen SCR-Reaktion einerseits und Rußregeneration andererseits produktiv aufzulösen, besteht die Möglichkeit, die Entstickungseffizienz des SCR-katalytisch aktivierten Filters durch Begrenzung der einzudosierenden Reduktionsmittelmenge zu limitieren, um eine hinreichende passive Regeneration des Partikelfilters zu gewährleisten. Für diesen Fall ist in einer alternativen Ausgestaltung eine zweite Dosierstelle für Harnstoffwasserlösung (HWL) vor einem nachgelagerten (zusätzlichen) SCR-Katalysator vorgesehen. Mittels dieser zweiten Dosierstelle wird vorkonditionierte, d. h. auf 80–90°C erwärmte Harnstoffwasserlösung (HWL) dem aus Schritt c.) resultierenden Abgas zugeführt, um die geforderte Entstickungseffizienz des Gesamtsystems von > 97% zu gewährleisten.If the amount of NO 2 that can be provided by the DOC is not sufficient to productively dissolve the competitive situation between SCR reaction on the one hand and soot regeneration on the other hand, it is possible to limit the denitration efficiency of the SCR catalytically activated filter by limiting the amount of reducing agent to be metered in to ensure sufficient passive regeneration of the particulate filter. In this case, in an alternative embodiment, a second metering point for urea water solution (HWL) is provided in front of a downstream (additional) SCR catalytic converter. By means of this second metering point preconditioned, ie, heated to 80-90 ° C urea water solution (HWL) is the resulting from step c.) Exhaust gas supplied to ensure the required Entstickungseffizienz the entire system of> 97%.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht einen Industriemotor mit einem ANB-System aus DOC + SDPF + SCR/ASC vor, wobei statt einer Vorrichtung zur Eindosierung von Harnstoffwasserlösung in das zu reinigende Abgas eine Vorrichtung zur Eindosierung von gasförmigem Ammoniak zum Einsatz kommt. Die Aufbereitung des Harnstoffs zu Ammoniak erfolgt bei einer solchen Ausgestaltung in einem am Motor angebrachten Reaktor, dem Harnstoffwasserlösung als Edukt zugeführt wird und in dem in einem katalytischen Verfahren per Thermolyse des Harnstoffs zu Isocyansäure und Ammoniak und anschließender Hydrolyse der resultierenden Isocyansäure zu Ammoniak und CO2 die Aufbereitung des Harnstoffs zu Ammoniak unabhängig von den in der Abgasanlage herrschenden Betriebsbedingungen durchgeführt wird.A further advantageous embodiment provides an industrial engine with an ANB system of DOC + SDPF + SCR / ASC, wherein instead of a device for metering urea water solution into the exhaust gas to be cleaned, a device for metering in gaseous ammonia is used. The preparation of the urea to ammonia takes place in such an embodiment in a motor attached to the reactor urea water solution is fed as educt and in which in a catalytic process by thermolysis of urea to isocyanic acid and ammonia and subsequent hydrolysis of the resulting isocyanic acid to ammonia and CO 2 the processing of urea to ammonia is carried out independently of the prevailing operating conditions in the exhaust system.

Durch die Auslagerung der Harnstoffaufbereitung zu Ammoniak aus der Abgasanlage und die direkte Dosierung von Ammoniak in das ANB-System kann die Temperaturschwelle für die Eindosierung des Reduktionsmittels auf deutlich unter 200–230°C, bevorzugt auf Temperaturen im Bereich von 120–180°C abgesenkt werden.Due to the outsourcing of the urea treatment to ammonia from the exhaust system and the direct dosing of ammonia in the ANB system, the temperature threshold for the metering of the reducing agent to well below 200-230 ° C, preferably lowered to temperatures in the range of 120-180 ° C. become.

Die Limitierung der vorstehend genannten unteren Temperaturdosierschwelle liegt im Bereich des Arbeitstemperaturfensters des SCR-Katalysators. Durch die Eindosierung von gasförmigem Ammoniak besteht kein Risiko der Kristallisation von Harnstoff und Harnstoff-Folgeprodukten wie Isocyansäure, Cyanursäure oder Melamin, die aus dem unvollständigen Abbau von Harnstoff resultieren und zu einer vollständigen Verblockung der Abgasanlage bei zu geringen Betriebstemperaturen führen können. Weiterhin besteht bei diesem Verfahren keine Limitierung der Entstikkungseffizienz durch unvollständige Harnstoffaufbereitung zu Ammoniak. Überdosierungen von Reduktionsmittel zur Kompensation einer unvollständigen Harnstoffaufbereitung in Niedriglastpunkten werden überflüssig. Eine Verkleinerung des ASC und/oder die vollständige Vermeidung der Ammoniaksekundäremission von (zulässigen) 10 Vppm im zeitlichen Mittel ohne ASC sind möglich. The limitation of the aforementioned lower Temperaturdosierschwelle is in the range of the operating temperature window of the SCR catalyst. By metering gaseous ammonia, there is no risk of crystallization of urea and urea derivatives such as isocyanic acid, cyanuric acid or melamine, which result from the incomplete degradation of urea and can lead to complete blockage of the exhaust system at too low operating temperatures. Furthermore, there is no limitation of the Entstikkungseffizienz by incomplete urea treatment to ammonia in this process. Overdosage of reducing agent to compensate for incomplete urea processing at low load points becomes superfluous. A reduction of the ASC and / or the complete avoidance of the ammonia secondary emission of (allowable) 10 Vppm on average without ASC are possible.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf den Gegenstand der Figuren beschränkt ist. Es zeigt schematisch:The invention and the technical environment are explained below with reference to the figures. It should be noted that the invention is not limited to the subject matter of the figures. It shows schematically:

1 eine bevorzugte Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a preferred embodiment of the device for carrying out the method according to the invention,

2 das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit integriertem HWL-Wärmetauscher. 2 the crankcase of an internal combustion engine with integrated HWL heat exchanger.

1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasstrang 2 und einem Harnstoff-Wasser-Lösungs-Tank 3. Im Abgasstrang 2 in Strömungsrichtung des Abgases ist zwischen DOC 5 und dem SDPF 6 ein NOx-Sensor 9 und eine HWL-Eintragsvorrichtung angeordnet, die von dem HWL-Wärmetauscher 14 gespeist wird. Der HWL-Wärmetauscher 14 kann auch die HVL-Eintragsvorrichtung zwischen SDPF 6 und dem SCR 7 mit HWL versorgen. In Strömungsrichtung des Abgases befindet sich ein Ammoniak-Schlupf-Katalysator (ASC) 8 hinter dem SCR 7. Am Ende des Abgasstrangs 2 ist ein NOx-Sensor 9 angeordnet. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der HWL-Wärmetauscher 14 im Wesentlichen in einem doppelwandigen Abgasrohr 11 angeordnet ist, das zwei NOx-Sensoren 9 aufweist, wobei der eine NOx-Sensor 9 zwischen DOC 5 und SDPF 6 und der andere hinter dem ASC 8 angeordnet ist. 1 shows an internal combustion engine 1 with an exhaust system 2 and a urea-water solution tank 3 , In the exhaust system 2 in the flow direction of the exhaust gas is between DOC 5 and the SDPF 6 a NO x sensor 9 and a HWL entry device arranged by the HWL heat exchanger 14 is fed. The HWL heat exchanger 14 can also use the HVL entry device between SDPF 6 and the SCR 7 supply with HWL. In the flow direction of the exhaust gas is an ammonia slip catalyst (ASC) 8th behind the SCR 7 , At the end of the exhaust line 2 is a NO x sensor 9 arranged. In an alternative embodiment, it is provided that the HWL heat exchanger 14 essentially in a double-walled exhaust pipe 11 is arranged, the two NO x sensors 9 wherein the one NO x sensor 9 between DOC 5 and SDPF 6 and the other behind the ASC 8th is arranged.

In 2 wird ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine 1 mit im Kühlkreislauf bzw. Wassermantel 13 integrierten HWL-Wärmetauscher 14 gezeigt. Die HWL befindet sich in dem im Bereich der Brennkraftmaschine angeordneten Harnstoff-Wasser-Lösungs-Tank 3. Die HWL wird mittels Flüssigharnförderpumpe 12 in den Bereich des Kühlwasser führenden Bereich des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine 1 gefördert, in dem sich der HWL-Wärmetauscher 14 befindet und durch den die HWL erwärmt wird. In einer nicht dargestellten alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der HWL-Wärmetauscher 14 im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist. Die erwärmte HWL gelangt mittels der Flüssigharnförderpumpe 12 nach dem Verlassen des HWL-Wärmetauscher 14 in die Dosiereinrichtung 15. Nach dem die HWL die Dosiereinrichtung 15 verlassen hat, gelangt sie in die Mischstrecke in der Abgasverrohrung 16, in der sie weiter erwärmt wird.In 2 becomes a crankcase of an internal combustion engine 1 with in the cooling circuit or water jacket 13 integrated HWL heat exchanger 14 shown. The HWL is located in the urea-water solution tank arranged in the region of the internal combustion engine 3 , The HWL is using liquid yarn delivery pump 12 in the region of the cooling water leading portion of the crankcase of the internal combustion engine 1 promoted, in which the HWL heat exchanger 14 is located and through which the HWL is heated. In an alternative embodiment, not shown, it is provided that the HWL heat exchanger 14 in the cylinder head of the internal combustion engine 1 is arranged. The heated HWL passes through the liquid yarn delivery pump 12 after leaving the HWL heat exchanger 14 in the metering device 15 , After the HWL the metering device 15 has left, she gets into the mixing section in the exhaust piping 16 in which it is heated further.

Zwischen SCR-beschichtetem Partikelfilter und Ammoniakoxidationskatalysator kann bei Bedarf vorteilhafterweise weiteres SCR-Katalysatorvolumen integriert werden. In diesem Fall wird der ASC als abströmseitige Zone auf dem SCR-Katalysator aufgebracht. Durch (Teil-)Integration des SCR-Katalysatorvolumens in das Partikelfilter ist der vom Abgasnachbehandlungssystem insgesamt benötigte Bauraum noch immer deutlich geringer als der eines herkömmlichen Systems gemäß EP-B-1 054 766 .If desired, additional SCR catalyst volume can advantageously be integrated between the SCR-coated particulate filter and the ammonia oxidation catalyst. In this case, the ASC is applied as a downstream zone on the SCR catalyst. By (partial) integration of the SCR catalyst volume in the particulate filter, the overall space required by the exhaust aftertreatment system is still significantly lower than that of a conventional system according to EP-B-1 054 766 ,

Die Eindosierung von vorkonditionierter HWL in den Abgasstrang ermöglicht nicht nur die Dosierung bei niedrigeren Abgastemperaturen als bei herkömmlichen Eindosierungsverfahren. Da zur Aufarbeitung der HWL zu Ammoniak weniger thermische Energie eingetragen werden muss als bei herkömmlichen Systemen, kann dieser Vorteil bei Nichtabsenkung der Temperaturdosierschwelle für eine Verkürzung der Mischstrecke ausgenutzt werden.The metering of preconditioned HWL into the exhaust line not only allows metering at lower exhaust gas temperatures than with conventional metering methods. Since the processing of the HWL to ammonia less thermal energy must be entered as in conventional systems, this advantage can be exploited for non-lowering the Temperaturdosierschwelle for shortening the mixing section.

Systeme mit SCR-beschichtetem Filter, die im Stand der Technik vor allem in Pkw-Anwendungen beschrieben werden, werden typischerweise aktiv regeneriert, d. h. beispielsweise mittels Kraftstoffnacheinspritzung und exotherme Oxidation der resultierenden Kohlenwasserstoffe über einem dem Filter vorgelagerten Dieseloxidationskatalysator. Im erfindungsgemäßen Verfahren soll eine passive Regeneration des Partikelfilters erfolgen. Dazu sind hinreichende Mengen NO2 im Abgas vor Partikelfilter nötig. Der vorgelagerte Oxidationskatalysator muss daher hohe NO-Oxidationsraten aufweisen, so dass ein NO2/NOx-Verhältnis > 0,5 im Abgas vor SCR-beschichtetem Partikelfilter vorliegt. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass nur NO2, das im Verhältnis 1:1 im Abgas vor dem SCR-beschichtetem Filter vorliegt, in der SCR-Reaktion („fast SCR” unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeiten beachten!!) abreagiert. Darüber hinaus gehende Anteile an NO2 stehen dem Rußabbrand nach CRT®-Effekt zur Verfügung.Systems with SCR-coated filters, which are described in the prior art, especially in passenger car applications, are typically regenerated actively, for example by means of post-injection fuel injection and exothermic oxidation of the resulting hydrocarbons over a filter upstream of the diesel oxidation catalyst. In the method according to the invention, a passive regeneration of the particulate filter should take place. This requires sufficient amounts of NO 2 in the exhaust gas before particulate filters. The upstream oxidation catalyst must therefore have high NO oxidation rates, so that there is a NO 2 / NO x ratio> 0.5 in the exhaust gas before SCR-coated particulate filter. In this case, it can be assumed that only NO 2 , which is present in the ratio of 1: 1 in the exhaust gas before the SCR-coated filter, in the SCR reaction ("almost SCR "note different reaction rates !!). Any additional shares in NO 2 are the soot burn after CRT ® effect available.

Bei weniger optimalen Betriebstemperaturen kann in einer alternativen Ausgestaltung vorteilhafterweise eine zweite HWL-Dosierstelle zwischen dem SCR-beschichteten Partikelfilter und einem abströmseitigen SCR/ASC angeordnet werden. Um eine umfassende passive Regeneration zu gewährleisten, wird dann vor dem SCR-beschichteten Filter eine unterstöchiometrische Menge an Reduktionsmittel bereitgestellt. Die Restentstickung erfolgt nach einer zweiten HWL-Einspritzung im nachgeordneten SCR/ASC-Katalysator.At less optimal operating temperatures, in an alternative embodiment advantageously a second HWL metering point can be arranged between the SCR-coated particle filter and a downstream SCR / ASC. To ensure full passive regeneration, a substoichiometric amount of reductant is then provided before the SCR-coated filter. The residual denitrification takes place after a second HWL injection in the downstream SCR / ASC catalyst.

Der Begriff selektive katalytische Reduktion (englisch selective catalytic reduction, SCR) bezeichnet eine Technik zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Gasturbinen, Industrieanlagen und Motoren. Die chemische Reaktion am SCR-Katalysator ist selektiv, das heißt, es werden bevorzugt die Stickoxide (NO, NO2) reduziert, während unerwünschte Nebenreaktionen (wie zum Beispiel die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid) weitgehend unterdrückt werden.The term selective catalytic reduction (SCR) refers to a technique for the reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of combustion plants, waste incinerators, gas turbines, industrial plants and engines. The chemical reaction on the SCR catalyst is selective, that is, it is preferable that the nitrogen oxides (NO, NO 2 ) are reduced, while undesirable side reactions (such as the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide) are largely suppressed.

Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak (NH3) benötigt, das aus dem Abgas zugemischter Harnstoffwasserlösung freigesetzt wird. Die Produkte der Reaktion sind Wasser (H2O) und Stickstoff (N2). Chemisch gesehen handelt es sich bei der Reaktion um eine Komproportionierung der Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff. Es gibt verschiedene Arten von Katalysatoren. Eine Art besteht im Wesentlichen aus Titandioxid, Vanadiumpentoxid und Wolframdioxid. Die andere Art verwendet Zeolithe.The reaction requires ammonia (NH 3 ), which is released from the urea water solution mixed with the exhaust gas. The products of the reaction are water (H 2 O) and nitrogen (N 2 ). Chemically, the reaction is a comproportionation of the nitrogen oxides with ammonia to nitrogen. There are different types of catalysts. One type consists essentially of titanium dioxide, vanadium pentoxide and tungsten dioxide. The other type uses zeolites.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Integration mindestens eines Teils des SCR-Katalysatorvolumens in das Partikelfiltervolumen durch Einsatz eines SCR-katalytisch aktivierten Partikelfilters vor.The method according to the invention provides for the integration of at least part of the SCR catalyst volume into the particulate filter volume by using an SCR catalytically activated particulate filter.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht außerdem die Vorkonditionierung der Harnstoffwasserlösung (HWL) an heißen Motorbauteilen wie beispielsweise den Kühlrippen einer luftgekühlten Brennkraftmaschine in einer Vorrichtung zur Vorkonditionierung von Harnstoffwasserlösung vor. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Vor- bzw. Konditionierung der HWL im Bereich der energiereichen Kühl- und/oder Schmiermittelströme erfolgt.The inventive method also provides the preconditioning of the urea water solution (HWL) on hot engine components such as the cooling fins of an air-cooled internal combustion engine in a device for preconditioning of urea water solution. A further advantageous embodiment provides that the pre-conditioning or conditioning of the HWL in the field of high-energy cooling and / or lubricant flows takes place.

In der Fahrzeugtechnik wird das SCR-Verfahren angewendet, um bei Dieselfahrzeugen die Stickoxidemissionen zu senken. Mit Hilfe dieser Technik können Nutzfahrzeuge die Euro-V-Norm, Landmaschinen die Tier 3b Norm und PKW die sehr strenge amerikanische BIN5 Abgasnorm sowie die Euro-6-Norm erfüllen. Auch zur Erfüllung der Abgasnormen US Tier4 final und EU Stufe IV wird diese Technologie eingesetzt.In vehicle technology, the SCR process is used to reduce nitrogen oxide emissions in diesel vehicles. With the help of this technology, commercial vehicles can meet the Euro V standard, agricultural vehicles meet the Tier 3b standard, and passenger cars meet the very stringent American BIN5 emission standard and the Euro 6 standard. This technology is also used to meet the emission standards US Tier4 final and EU Stage IV.

Das für die SCR-Reaktion benötigte Ammoniak wird nicht direkt, d. h. in reiner Form, verwendet, sondern in der Abgasanlage aus einer 32,5-prozentigen, wässrigen Harnstofflösung erzeugt. Die Zusammensetzung der HWL ist in der DIN 70070 geregelt. Diese wässrige Lösung wird vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang, z. B. mittels Dosierpumpe oder Injektor, eingespritzt. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch Thermolyse und eine Hydrolysereaktion Ammoniak und CO2. Das so erzeugte Ammoniak kann in einem speziellen SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der motorischen Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig. Der Verbrauch an Harnstoff-Wasser-Lösung beträgt abhängig von der Rohemission des Motors etwa 2 bis 8% der Menge des eingesetzten Dieselkraftstoffs. Es muss deshalb ein entsprechendes Tankvolumen mitgeführt werden. Zur Erzielung hoher NOx-Minderungsraten ist es wichtig, dass die Harnstoffwasserlösung (AdBlue®) im richtigen Verhältnis zur Stickoxidemission des Motors dosiert wird. Da SCR-Katalysatoren bis zu einer gewissen Grenze NH3 speichern können, muss die Dosierung im Mittel der NOx-Emission entsprechen. Ist die Dosierung zu gering, so sinkt der Wirkungsgrad der Stickoxidminderung, wird zu viel Harnstoff zudosiert, so kann das daraus gebildete Ammoniak nicht mit NOx reagieren und in die Umgebung gelangen. Da Ammoniak einen stechenden Geruch hat und bereits in sehr kleinen Konzentrationen wahrgenommen werden kann, würde dies bei einer Überdosierung zu einer Geruchsbelästigung in der Nähe des Fahrzeugs führen. Abhilfe schafft man, indem hinter dem SCR-Katalysator ein Oxidationskatalysator eingebaut wird. Dieser wandelt im Falle einer Ammoniak-Überdosierung das NH3 wieder in Stickstoff und Wasser um. Eine weitere Möglichkeit, den sogenannten Ammoniak-Schlupf zu verhindern, ist eine größere Auslegung des Katalysators, um damit eine gewisse Speicherfunktion zu erhalten.The ammonia required for the SCR reaction is not used directly, ie in pure form, but generated in the exhaust system from a 32.5 percent aqueous urea solution. The composition of the HWL is in the DIN 70070 regulated. This aqueous solution is placed in front of the SCR catalyst in the exhaust line, z. B. by means of metering pump or injector injected. Thermolysis and a hydrolysis reaction produce ammonia and CO 2 from the urea-water solution. The ammonia thus produced can react in a special SCR catalyst at the appropriate temperature with the nitrogen oxides in the exhaust gas. The amount of injected urea depends on the engine's nitrogen oxide emissions and thus on the current speed and torque of the engine. The consumption of urea-water solution is dependent on the raw emission of the engine about 2 to 8% of the amount of diesel fuel used. It must therefore be carried along a corresponding tank volume. To achieve high NO x reduction rates, it is important that the urea water solution (AdBlue ® ) is proportioned in proportion to the engine's nitrogen oxide emissions. Since SCR catalysts can store NH 3 up to a certain limit, the dosage on average must correspond to the NO x emission. If the dosage is too low, the efficiency of nitrogen oxide reduction decreases, too much urea is added, so the ammonia formed from it can not react with NO x and get into the environment. Since ammonia has a pungent odor and can already be detected in very small concentrations, this would lead to an odor nuisance in the vicinity of the vehicle in the event of an overdose. A remedy is to install an oxidation catalytic converter behind the SCR catalytic converter. In the case of an ammonia overdose, this converts the NH 3 back into nitrogen and water. Another way to prevent the so-called ammonia slip, is a larger design of the catalyst in order to obtain a certain memory function.

Die Thermolyse ist eine chemische Reaktion, bei der ein Ausgangsstoff durch Erhitzen in mehrere Produkte zersetzt wird. Im Gegensatz zur thermischen Zersetzung (=Pyrolyse) wird die Thermolyse gezielt zur Darstellung definierter Produkte oder reaktiver Zwischenstufen eingesetzt.Thermolysis is a chemical reaction in which a starting material is decomposed by heating it into several products. In contrast to thermal decomposition (= pyrolysis), thermolysis is used specifically for the preparation of defined products or reactive intermediates.

Die Hydrolyse ist die Spaltung von chemischen Verbindungen mit Wasser. Hydrolysis is the cleavage of chemical compounds with water.

Allgemein gilt:In general:

Thermolyse von Harnstoff:Thermolysis of urea:

  • (NH2)2CO → NH3 + HNCO(Isocyansäure) (NH 2 ) 2CO → NH 3 + HNCO (isocyanic acid)

Hydrolyse der resultierenden Isocyansäure:Hydrolysis of the resulting isocyanic acid:

  • HNCO + H2O → NH3 + CO2 HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2

Reduktion der Stickoxide:Reduction of nitrogen oxides:

  • 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O („Standard SCR”) 4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O ("Standard SCR") 2NH3 + NO + NO2 → 2N2 + 3H2O („Fast SCR”) 2NH 3 + NO + NO 2 → 2N 2 + 3H 2 O ("Fast SCR") 4NH3 + 3NO2 → 3,5N2 + 6H2O („Slow SCR”) 4NH 3 + 3NO 2 → 3.5N 2 + 6H 2 O ("Slow SCR")

Die Stickoxidminderung erfolgt ohne Änderung der motorischen Verbrennung und erhält damit den sehr guten Wirkungsgrad von Dieselmotoren.The nitrogen oxide reduction takes place without changing the engine combustion and thus receives the very good efficiency of diesel engines.

Abkürzungsverzeichnis:List of abbreviations:

  • AdBlueAdBlue
    32,5%ige wässrige Harnstofflösung32.5% aqueous urea solution
    ANBANB
    Abgasnachbehandlungexhaust aftertreatment
    ASCASC
    Ammoniak Slip KatalysatorAmmonia slip catalyst
    CRTCRT
    Continuously Regeneration TrapContinuously Regeneration Trap
    CSFCSF
    Partikelfilter mit einer Beschichtung zur Oxidation von AbgaskomponentenParticulate filter with a coating for the oxidation of exhaust gas components
    DOCDOC
    DieseloxidationskatalysatorDiesel oxidation catalyst
    DPFDPF
    Dieselpartikelfilterdiesel particulate Filter
    NH3NH3
    Ammoniakammonia
    NOxNOx
    Summe der bei der motorischen Verbrennung entstehenden Stickoxide (NO, NO2, N2O etc.)Sum of nitrogen oxides produced during engine combustion (NO, NO 2 , N 2 O, etc.)
    RGRG
    Reaktionsgeschwindigkeitreaction rate
    SCRSCR
    Selektive katalytische ReduktionSelective catalytic reduction
    SDPFSDPF
    Dieselpartikelfilter mit einer SCR-aktiven BeschichtungDiesel particulate filter with SCR active coating

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
Abgasstrangexhaust gas line
33
Harnstoff-Wasser-Lösungs-TankUrea aqueous solution tank
55
DOCDOC
66
SDPFSDPF
77
SCRSCR
88th
ASCASC
99
NOx-SensorNOx sensor
1010
Zylinderkopfcylinder head
1111
doppelwandiges Abgasrohrdouble-walled exhaust pipe
1212
FlüssigharnförderpumpeFlüssigharnförderpumpe
1313
Wassermantel im KurbelgehäuseWater jacket in the crankcase
1414
Wärmetauscher, Spiral-, RohrbündelwärmetauscherHeat exchanger, spiral, shell and tube heat exchanger
1515
Dosiereinrichtungmetering
1616
Mischstreckemixing section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1054722 B [0004, 0014] EP 1054722 B [0004, 0014]
  • DE 10348800 [0006] DE 10348800 [0006]
  • DE 102007029674 [0007] DE 102007029674 [0007]
  • DE 102007042836 [0008] DE 102007042836 [0008]
  • DE 102009009538 [0009] DE 102009009538 [0009]
  • DE 102007011184 [0010] DE 102007011184 [0010]
  • WO 2012/022687 [0011] WO 2012/022687 [0011]
  • DE 102009025135 [0012] DE 102009025135 [0012]
  • DE 102008012087 [0013] DE 102008012087 [0013]
  • EP 2177728 A [0017] EP 2177728 A [0017]
  • EP 2192279 A [0017] EP 2192279 A [0017]
  • WO 2010/139429 [0017] WO 2010/139429 [0017]
  • DE 102014001879 [0024] DE 102014001879 [0024]
  • EP 1054766 B [0042] EP 1054766 B [0042]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • C. Hagelüken et al, „Auto-abgaskatalysatoren, 2. Aufl., expert Verlag 2005, S. 102 [0032] C. Hagelüken et al, "Auto-Abatement Catalysts, 2nd ed., Expert Verlag 2005, p. 102 [0032]
  • DIN 70070 [0051] DIN 70070 [0051]

Claims (7)

Verfahren Reinigung von Dieselmotorenabgasen mit den folgenden Verfahrensschritten: a. Durchleiten des zu reinigenden Abgases durch einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) zur Oxidation von gasförmigen Restkohlenwasserstoffen (HC) und von Kohlenstoffmonoxid (CO) zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und zur mindestens anteiligen Oxidation von im Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2); b. Zugabe von gasförmigem Ammoniak (NH3) zum aus Schritt a.) resultierendem Abgas; c. Durchleiten des aus Schritt b.) resultierenden Abgases durch ein SCR-katalytisch aktiviertes Partikelfilter (SDPF) zur Verminderung der im Abgas enthaltenen Partikel und der im Abgas enthaltenen Stickoxide; d. Durchleiten des aus Schritt c.) resultierenden Abgases durch einen selektiven Ammoniakoxidationskatalysator (ASC) zur Verminderung von Ammoniakrestgehalten.Procedure Cleaning diesel engine exhaust gases with the following process steps: a. Passing the exhaust gas to be purified through a diesel oxidation catalyst (DOC) for the oxidation of gaseous residual hydrocarbons (HC) and of carbon monoxide (CO) to carbon dioxide (CO 2 ) and for the at least partial oxidation of nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO 2 ) ; b. Addition of gaseous ammonia (NH 3 ) to the resulting from step a.) Exhaust gas; c. Passing the exhaust gas resulting from step b.) Through an SCR-catalytically activated particulate filter (SDPF) for reducing the particles contained in the exhaust gas and the nitrogen oxides contained in the exhaust gas; d. Passing the exhaust gas resulting from step c.) Through a selective ammonia oxidation catalyst (ASC) to reduce residual ammonia levels. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Schritt c.) resultierende Abgas vor Durchleiten durch den selektiven Ammoniakoxidationskatalysator (ASC) in Schritt d.) zunächst durch einen zwischen SCR-katalytisch aktiviertem Partikelfilter und ASC angeordneten, zusätzlichen SCR-Katalysator geleitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the resulting from step c.) Exhaust gas before being passed through the selective ammonia oxidation catalyst (ASC) in step d.) Initially through a between SCR catalytically activated particulate filter and ASC arranged, additional SCR catalyst is passed , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an in Schritt a.) erzeugtem NO2 im NOx im aus Schritt a.) resultierenden Abgas mehr als 50% beträgt.A method according to claim 1, characterized in that the proportion of in step a.) NO 2 generated in the NO x in the resulting from step a.) Exhaust gas is more than 50%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das SCR-katalytisch aktivierte Partikelfilter (SDPF) mit einem passiven Regenerationskonzept betrieben wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the SCR catalytically activated particulate filter (SDPF) is operated with a passive regeneration concept. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation der im SDPF eingelagerten Rußpartikel mindestens anteilig mit NO2 erfolgt, das in Schritt a.) erzeugt wurde.A method according to claim 4, characterized in that the oxidation of the soot particles stored in the SDPF takes place at least proportionally with NO 2 , which was produced in step a.). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem SCR-katalytisch aktivierten Partikelfilter und dem nachgeordneten, zusätzlichen SCR-Katalysator eine zweite Dosierstelle ist, mittels derer gasförmiges Ammoniak (NH3) dem aus Schritt c.) resultierenden Abgas zugeführt wird.A method according to claim 2, characterized in that between the SCR catalytically activated particulate filter and the downstream, additional SCR catalyst is a second metering point, by means of which gaseous ammonia (NH 3 ) is supplied to the resulting from step c.) Exhaust gas. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstickungseffizienz des SCR-katalytisch aktivierten Partikelfilters durch Begrenzung der in Schritt b.) zugeführten Menge an gasförmigem Ammoniak (NH3) limitiert wird.A method according to claim 6, characterized in that the denitration efficiency of the SCR catalytically activated particulate filter is limited by limiting the amount of gaseous ammonia (NH 3 ) fed in step b.).
DE102014019427.2A 2014-02-14 2014-02-14 Process for cleaning diesel engine exhaust gases Ceased DE102014019427A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014019427.2A DE102014019427A1 (en) 2014-02-14 2014-02-14 Process for cleaning diesel engine exhaust gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014019427.2A DE102014019427A1 (en) 2014-02-14 2014-02-14 Process for cleaning diesel engine exhaust gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014019427A1 true DE102014019427A1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53758708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014019427.2A Ceased DE102014019427A1 (en) 2014-02-14 2014-02-14 Process for cleaning diesel engine exhaust gases

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014019427A1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017034470A1 (en) 2015-08-27 2017-03-02 Scania Cv Ab Method and exhaust treatment system for treatment of an exhaust gas stream
FR3043430A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-12 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR POST-PROCESSING EXHAUST GASES OF A THERMAL ENGINE
US9656210B2 (en) 2014-02-14 2017-05-23 Deutz Aktiengesellschaft Internal combustion engine
US9702291B2 (en) 2015-11-03 2017-07-11 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system with ammonia gas generator
US9790830B2 (en) 2015-12-17 2017-10-17 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust after-treatment system including electrolysis generated H2 and NH3
US10036291B2 (en) 2016-01-20 2018-07-31 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust after-treatment system including ammonia and hydrogen generation
US10344647B2 (en) 2015-08-27 2019-07-09 Scania Cv Ab Method and system for a first and a second supply of additive to an exhaust gas stream from an internal combustion engine
US10458302B2 (en) 2015-08-20 2019-10-29 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system with ammonia gas generator
US10724460B2 (en) 2015-08-27 2020-07-28 Scania Cv Ab Method and system for treatment of an exhaust gas stream
US10807041B2 (en) 2015-08-27 2020-10-20 Scania Cv Ab Exhaust treatment system and method for treatment of an exhaust gas stream
US10920632B2 (en) 2015-08-27 2021-02-16 Scania Cv Ab Method and exhaust treatment system for treatment of an exhaust gas stream
US11007481B2 (en) 2015-08-27 2021-05-18 Scania Cv Ab Exhaust treatment system and method for treatment of an exhaust gas stream

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1054722B1 (en) 1998-02-06 2001-12-05 Johnson Matthey Public Limited Company System for nox reduction in exhaust gases
DE10348800A1 (en) 2002-11-21 2004-06-17 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Diesel exhaust aftertreatment systems
EP1054766B1 (en) 1998-02-13 2006-08-02 Gore Enterprise Holdings, Inc. Flexure endurant composite elastomer compositions
DE102007011184A1 (en) 2007-03-06 2008-09-11 Behr Gmbh & Co. Kg Equipment cooling vehicle exhaust gases and converting urea to ammonia to treat exhaust gases, has heat exchanger between finned inlet diffuser and -outlet nozzle
DE102007029674A1 (en) 2007-06-27 2009-01-08 Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh Assembly for nitrogen oxide reduction in oxygenic gas flow, particularly exhaust system of internal combustion engine, comprises selective catalytic reduction catalyzer arranged in nitrogen oxide and oxygen conducting gas pipeline
DE102007042836A1 (en) 2007-09-10 2009-03-12 Volkswagen Ag Device for exhaust-gas aftertreatment of exhaust gas stream of motor vehicle by liquid releasing ammonia, has storage container for storage of liquid, and tempering unit is provided for tempering of liquid
DE102009009538A1 (en) 2008-02-26 2009-08-27 Voss Automotive Gmbh Nitrogen oxide-reduction additive i.e. urea water solution, tempering system for selective catalytic reduction catalytic converter system in motor vehicle, has exchanger for performing heat exchange between additive and refrigerant circuits
DE102008012087A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Evaporation unit for use with device of motor vehicle for producing gas flow comprising ammonia, has housing and meander-shaped flow channel with inlet and outlet, which is limited by closed wall
EP2177728A1 (en) 2008-10-17 2010-04-21 DEUTZ Aktiengesellschaft Method and device for thermal regeneration of particulate filters on combustion engines with a catalytic burner
EP2192279A2 (en) 2008-11-26 2010-06-02 DEUTZ Aktiengesellschaft Exhaust gas treatment system for an internal combustion engine
WO2010139429A1 (en) 2009-05-30 2010-12-09 Umicore Ag & Co. Kg Exhaust gas post treatment system
DE102009025135A1 (en) 2009-06-17 2010-12-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for evaporating a urea-water solution
WO2012022687A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Method for operating a waste gas treatment device
DE102014001879A1 (en) 2014-02-14 2015-08-20 Deutz Aktiengesellschaft Internal combustion engine

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1054722B1 (en) 1998-02-06 2001-12-05 Johnson Matthey Public Limited Company System for nox reduction in exhaust gases
EP1054766B1 (en) 1998-02-13 2006-08-02 Gore Enterprise Holdings, Inc. Flexure endurant composite elastomer compositions
DE10348800A1 (en) 2002-11-21 2004-06-17 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Diesel exhaust aftertreatment systems
DE102007011184A1 (en) 2007-03-06 2008-09-11 Behr Gmbh & Co. Kg Equipment cooling vehicle exhaust gases and converting urea to ammonia to treat exhaust gases, has heat exchanger between finned inlet diffuser and -outlet nozzle
DE102007029674A1 (en) 2007-06-27 2009-01-08 Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh Assembly for nitrogen oxide reduction in oxygenic gas flow, particularly exhaust system of internal combustion engine, comprises selective catalytic reduction catalyzer arranged in nitrogen oxide and oxygen conducting gas pipeline
DE102007042836A1 (en) 2007-09-10 2009-03-12 Volkswagen Ag Device for exhaust-gas aftertreatment of exhaust gas stream of motor vehicle by liquid releasing ammonia, has storage container for storage of liquid, and tempering unit is provided for tempering of liquid
DE102009009538A1 (en) 2008-02-26 2009-08-27 Voss Automotive Gmbh Nitrogen oxide-reduction additive i.e. urea water solution, tempering system for selective catalytic reduction catalytic converter system in motor vehicle, has exchanger for performing heat exchange between additive and refrigerant circuits
DE102008012087A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Evaporation unit for use with device of motor vehicle for producing gas flow comprising ammonia, has housing and meander-shaped flow channel with inlet and outlet, which is limited by closed wall
EP2177728A1 (en) 2008-10-17 2010-04-21 DEUTZ Aktiengesellschaft Method and device for thermal regeneration of particulate filters on combustion engines with a catalytic burner
EP2192279A2 (en) 2008-11-26 2010-06-02 DEUTZ Aktiengesellschaft Exhaust gas treatment system for an internal combustion engine
WO2010139429A1 (en) 2009-05-30 2010-12-09 Umicore Ag & Co. Kg Exhaust gas post treatment system
DE102009025135A1 (en) 2009-06-17 2010-12-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for evaporating a urea-water solution
WO2012022687A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Method for operating a waste gas treatment device
DE102014001879A1 (en) 2014-02-14 2015-08-20 Deutz Aktiengesellschaft Internal combustion engine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C. Hagelüken et al, "Auto-abgaskatalysatoren, 2. Aufl., expert Verlag 2005, S. 102
DIN 70070

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9656210B2 (en) 2014-02-14 2017-05-23 Deutz Aktiengesellschaft Internal combustion engine
US10060319B2 (en) 2014-02-14 2018-08-28 Deutz Aktiengesellschaft Internal combustion engine
US10458302B2 (en) 2015-08-20 2019-10-29 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system with ammonia gas generator
US10344647B2 (en) 2015-08-27 2019-07-09 Scania Cv Ab Method and system for a first and a second supply of additive to an exhaust gas stream from an internal combustion engine
RU2696654C1 (en) * 2015-08-27 2019-08-05 Сканиа Св Аб Method and system for purifying an exhaust gas stream
WO2017034470A1 (en) 2015-08-27 2017-03-02 Scania Cv Ab Method and exhaust treatment system for treatment of an exhaust gas stream
US10724460B2 (en) 2015-08-27 2020-07-28 Scania Cv Ab Method and system for treatment of an exhaust gas stream
US10807041B2 (en) 2015-08-27 2020-10-20 Scania Cv Ab Exhaust treatment system and method for treatment of an exhaust gas stream
US10837338B2 (en) 2015-08-27 2020-11-17 Scania Cv Ab Method and exhaust treatment system for treatment of an exhaust gas stream
US10920632B2 (en) 2015-08-27 2021-02-16 Scania Cv Ab Method and exhaust treatment system for treatment of an exhaust gas stream
US11007481B2 (en) 2015-08-27 2021-05-18 Scania Cv Ab Exhaust treatment system and method for treatment of an exhaust gas stream
US9702291B2 (en) 2015-11-03 2017-07-11 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system with ammonia gas generator
FR3043430A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-12 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR POST-PROCESSING EXHAUST GASES OF A THERMAL ENGINE
US9790830B2 (en) 2015-12-17 2017-10-17 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust after-treatment system including electrolysis generated H2 and NH3
US10036291B2 (en) 2016-01-20 2018-07-31 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust after-treatment system including ammonia and hydrogen generation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2907564B1 (en) Method for cleaning diesel engine exhaust gases
EP2907984B1 (en) Internal combustion engine
DE102014019427A1 (en) Process for cleaning diesel engine exhaust gases
EP1338562B1 (en) Process and apparatus for producing ammonia
EP3660287B1 (en) Exhaust gas aftertreatment system and method for treating the waste gas of a combustion engine
EP2568137B1 (en) Heated injection system for exhaust gas systems of Diesel engines
EP1900916A2 (en) Exhaust gas finishing treatment system
DE102015015260A1 (en) Exhaust gas aftertreatment device for an internal combustion engine and method for operating a drive device with such an exhaust gas aftertreatment device
EP2107223B1 (en) Combustion engine with an exhaust gas system to which an additive can be added with a metering unit
EP3486444B1 (en) Exhaust gas treatment method for a combustion engine
DE102018126621A1 (en) Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine
DE102019119123B4 (en) Method for heating up an exhaust aftertreatment system and an exhaust aftertreatment system
WO2020069548A1 (en) Method and spark ignition engine arrangement having improved scr system
DE102017008695A1 (en) Method for operating an exhaust system, in particular a motor vehicle
EP1859131B1 (en) Method for exhaust gas treatment for diesel engines or similar and device for carrying out said method
EP2313181B1 (en) Method for the controlled feeding of a reducing agent
DE102013217169B4 (en) Process and system for exhaust aftertreatment
EP2192279A2 (en) Exhaust gas treatment system for an internal combustion engine
EP3428414B1 (en) Device and method for exhaust gas cleaning systems of a diesel vehicle, in particular for retrofitting existing diesel vehicles with a diesel particle filter, in particular for driving in city centres
WO2009063052A2 (en) Method for operating an internal combustion engine and an exhaust gas post-treatment system that is connected thereto, comprising a particle filter and a selective catalytic reduction catalyst
DE112019007592T5 (en) Systems and methods for reducing a time to reach a light-off temperature
DE102018127643A1 (en) Exhaust aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine
DE102019115960A1 (en) Exhaust aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine
AT521743B1 (en) Method and gasoline engine arrangement with an improved SCR system
DE102008054800A1 (en) Device for supplying medium i.e. aqueous urea solution, to internal combustion engine of commercial motor vehicle, has medium flowing into supply line in direction tempered by another medium, and line arranged in area of supply lines

Legal Events

Date Code Title Description
R129 Divisional application from

Ref document number: 102014001880

Country of ref document: DE

R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final