DE102008026191B4

DE102008026191B4 - Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie Verfahren zur Partikel- und Stickoxidverminderung

Info

Publication number: DE102008026191B4
Application number: DE102008026191.2A
Authority: DE
Inventors: Marcus Crocoll; Dr. rer. nat. Krutzsch Bernd; Dipl.-Ing. Ölschlegel Heinz Jost; Michel Weibel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2028-05-31
Also published as: DE102008026191A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine (1) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Verminderung des Gehalts von Partikeln und Stickoxiden im von der Brennkraftmaschine (1) abgegebenen Abgas, umfassend einen Partikelfilter (4) sowie einen NOx-Adsorber (5) und einen in Abgasströmungsrichtung dem NOx-Adsorber (5) nachgeschalteten SCR-Katalysator (6), wobei der NOx-Adsorber (5) zumindest unterhalb einer vorgegebenen Desorptionstemperatur (T) aus ihm zugeführten oxidierenden Abgas NOx durch Einspeicherung entfernen und bei Überschreiten der Desorptionstemperatur (T) gespeichertes NOx thermisch desorbieren und an das Abgas abgegeben kann und der SCR-Katalysator (6) oberhalb einer Anspringtemperatur (T) eine Wirksamkeit zur Reduktion von NOx mit eingespeichertem und/oder zugeführtem Reduktionsmittel unter oxidierenden Bedingungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorptionstemperatur (T) , die Anspringtemperatur (T) und die Anordnung des NOx-Adsorbers (5) und des SCR-Katalysators (6) derart gewählt sind, dass ausgehend von einem Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung, bei welcher der NOx-Adsorber (5) eine Temperatur unterhalb der Desorptionstemperatur (T) und der SCR-Katalysator 6 eine Temperatur unterhalb der Anspringtemperatur (T) aufweisen, bei einer Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch Zufuhr von erhitztem Abgas zum NOx-Adsorber (5) der SCR-Katalysator (6) die Anspringtemperatur (T) zu einem früheren Zeitpunkt erreicht als der NOx-Adsorber (5) die Desorptionstemperatur (T).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Verminderung des Gehalts von Partikeln und Stickoxiden im von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgas sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Verminderung des Gehalts von Partikeln und Stickoxiden im Abgas einer überwiegend mager betriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine.
Aus der DE 103 24 013 Al sind eine Abgasnachbehandlungseinrichtung und ein Verfahren zur Partikel- und Stickoxidverminderung im Abgas einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung kann einen NOx-Adsorber und einen in Abgasströmungsrichtung dem NOx-Adsorber nachgeschalteten SCR-Katalysator aufweisen. Unterhalb einer vorgegebenen Desorptionstemperatur entfernt der NOx-Adsorber aus ihm zugeführten oxidierenden Abgas NOx durch Einspeicherung. Bei Überschreiten der Desorptionstemperatur desorbiert der NOx-Adsorber gespeichertes NOx thermisch und gibt es damit an das Abgas ab. Der SCR-Katalysator weist oberhalb einer Anspringtemperatur eine Wirksamkeit zur Reduktion von NOx mit eingespeichertem oder zugeführtem Reduktionsmittel unter oxidierenden Bedingungen auf. Dadurch kann der Stickoxidgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine insbesondere bei niedrigen Abgastemperaturen wirksam vermindert werden. Zur Verminderung des Partikelgehalts kann zusätzlich ein Partikelfilter stromauf des SCR-Katalysators vorgesehen sein.
Die DE 100 54 877 A1 offenbart eine Abgasnachbehandlungseinrichtung und ein Verfahren zur Stickoxidverminderung im Abgas einer mager betriebenen Brennkraftmaschine. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist einen Katalysator mit einen NOx-Adsorber und einen SCR-Katalysator auf. Unterhalb einer vorgegebenen Desorptionstemperatur entfernt der NOx-Adsorber aus ihm zugeführten Abgas NOx durch Einspeicherung. Bei Überschreiten der Desorptionstemperatur desorbiert der NOx-Adsorber gespeichertes NOx thermisch und gibt es damit an das Abgas ab.
Aus der DE 10 2004 018 393 A1 sind eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Partikel- und Stickoxidverminderung im Abgas einer Verbrennungseinrichtung bekannt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung kann nacheinander einen Oxidationskatalysator, einen Partikelfilter, einen NOx-Adsorber und einen SCR-Katalysator aufweisen. Um insbesondere am NOx-Adsorber und am SCR-Katalysator ausreichende Temperaturen auch im Niedriglastbetrieb zu erzielen, werden Heizmaßnahmen angewendet. Die Heizmaßnahmen können innermotorisch durch eine Spätverlegung einer Haupteinspritzung oder durch eine Nacheinspritzung erfolgen. Des Weiteren kann nachmotorisch durch Kraftstoffsekundäreinspritzeinheiten stromaufwärts des NOx-Absorbers eine Exothermieerzeugung erfolgen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren der oben genannten Art anzugeben, mit welchen eine weiter verbesserte Abgasreinigung ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist einen Partikelfilter sowie einen NOx-Adsorber und einen in Abgasströmungsrichtung dem NOx-Adsorber nachgeschalteten SCR-Katalysator auf, welche von Abgas der zum Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehenen überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine durchströmt werden. Dabei kann der NOx-Adsorber zumindest unterhalb einer vorgegebenen Desorptionstemperatur aus ihm zugeführten oxidierenden Abgas NOx durch Einspeicherung entfernen und bei Überschreiten der Desorptionstemperatur gespeichertes NOx thermisch desorbieren und an das Abgas abgegeben. Der SCR-Katalysator weist oberhalb einer Anspringtemperatur eine Wirksamkeit zur Reduktion von NOx mit eingespeichertem und/oder zugeführtem Reduktionsmittel unter oxidierenden Bedingungen auf. Charakteristischerweise sind die Desorptionstemperatur, die Anspringtemperatur und die Anordnung des NOx-Adsorbers und des SCR-Katalysators derart gewählt, dass ausgehend von einem Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung, bei welcher der NOx-Adsorber eine Temperatur unterhalb der Desorptionstemperatur und der SCR-Katalysator eine Temperatur unterhalb der Anspringtemperatur aufweisen, bei einer Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch Zufuhr von erhitztem Abgas zum NOx-Adsorber der SCR-Katalysator die Anspringtemperatur zu einem früheren Zeitpunkt erreicht als der NOx-Adsorber die Desorptionstemperatur.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann sowohl ein Nutzfahrzeug als auch ein Personenkraftwagen sein. Die zum Antrieb eingesetzte überwiegend mager betriebene Brennkraftmaschine kann als Dieselmotor oder als mit Luftüberschuss betreibbarer Otto-Motor ausgebildet sein. Der Partikelfilter ist vorzugsweise als wanddurchströmter Partikelfilter in Wabenkörperbauweise ausgebildet, wobei andere Bauarten wie als Tiefenfilter wirksame Schaumfilter oder Sintermetallfilter ebenfalls möglich sind. Vorzugsweise ist eine oxidationskatalytisch wirksame und/oder rußabbrandfördernde Beschichtung vorgesehen.
Unter einem NOx-Adsorber ist hier eine Abgasreinigungskomponente zu verstehen, welche in Form von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder Stickstoffdioxid (NO₂) zugeführte Stickoxide (NOx) zumindest unterhalb einer materialabhängigen charakteristischen Desorptionstemperatur durch Adsorption und/oder Absorption bei oxidierenden Bedingungen einspeichern und somit einem zugeführten mageren Abgas entziehen kann. Oberhalb der Desorptionstemperatur wird eingespeichertes NOx bei ebenfalls mageren Bedingungen wieder abgegeben. Dabei ist im Gegensatz zu ebenfalls bekannten Stickoxid-Speicherkatalysatoren eine Fähigkeit zur gleichzeitigen chemischen Reduktion von bei reduzierenden Bedingungen desorbierten Stickoxiden nicht angestrebt, kann jedoch zu einem geringen Maße ebenfalls vorhanden sein. In erster Linie weist der NOx-Adsorber gemäß der Erfindung eine Fähigkeit zur rein thermisch, d.h. durch Temperaturerhöhung bewirkten Desorption von zuvor eingespeicherten Stickoxiden auf. Der NOx-Adsorber hat vorliegend bei Temperaturen unterhalb seiner Desorptionstemperatur die Funktion eines NOx-Zwischenspeichers. Eine zusätzliche oxidationskatalytische Wirkung kann jedoch vorgesehen sein. Als Desorptionstemperatur ist dabei die Temperatur anzusehen, oberhalb welcher der an Stickoxiden nicht gesättigte NOx-Adsorber den Gehalt von Stickoxiden aus ihm zugeführten Abgas nicht mehr nennenswert vermindern kann bzw. gespeichertes NOx wieder abgibt.
Unter einem SCR-Katalysator ist vorliegend ein Abgasreinigungsbauteil zu verstehen, welches unter mageren Bedingungen eine Reduktion von zugeführten Stickoxiden zu Stickstoff mit einem selektiv wirkenden zugeführten und/oder eingespeicherten Reduktionsmittel katalysieren kann. Bevorzugt ist ein klassischer NH₃-SCR-Katalysator, der als Fe- und/oder Cu-haltiger zeolithischer oder als V₂O₅-basierter Katalysator sowohl als Schicht- oder als auch als Vollkatalysator ausgeführt sein kann. Obschon nicht bevorzugt, ist jedoch auch ein in Bezug auf die Reduktionsmittel HC und/oder H₂ und/oder CO selektiv wirkender Stickoxidreduktions-Katalysator von der Bedeutung umfasst. In Bezug auf die katalytische Wirksamkeit ist wie üblich unter der Anspringtemperatur die Temperatur zu verstehen, oberhalb welcher der SCR-Katalysator 50 % seines Nennumsatzvermögens aufweist.
Infolge der erfindungsgemäßen Auslegung ist neben einer Partikelverminderung insbesondere eine optimale Stickoxidverminderung gewährleistet. Weist der NOx-Adsorber eine unterhalb der Desorptionstemperatur liegende Temperatur auf, so vermag er Stickoxide durch Adsorption aus dem Abgas aufzunehmen. Erreicht oder überschreitet er hingegen bei einer Aufheizung seine Desorptionstemperatur, so können infolge thermischer Desorption wieder abgegebene Stickoxide nach Zufuhr zum SCR-Katalysator von diesem reduziert werden, da der SCR-Katalysator eine nennenswerte Aktivität bereits erreicht hat. Dabei ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung in Abgasströmungsrichtung vor dem NOx-Adsorber angeordnete Aufheizmittel zur Aufheizung von dem NOx-Adsorber zugeführten Abgas aufweist. Auf diese Weise ist ein aktives Herbeiführen einer NOx-Desorption ermöglicht, wenn der NOx-Adsorber eine vorgebbare NOx-Beladungsgrenze erreicht hat und die Desorptionstemperatur nicht auf passive Weise allein durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit dadurch bedingter entsprechender Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht.
Zur Aufheizung kann ein elektrisches Heizelement stromauf des NOx-Adsorbers im Abgasstrang vorgesehen sein. Es kann jedoch auch eine Beeinflussung des Motorbetriebs dahingehend vorgesehen sein, dass ein über den normalen Betrieb hinaus erhitztes Abgas erzeugt wird. Dies kann beispielsweise durch saugseitige oder abgasseitige Androsselung oder durch eine Veränderung von Menge und/oder Zeitpunkt von in die Brennkraftmaschine eingespritztem Kraftstoff oder durch Zuschaltung elektrischer Verbraucher wie Heckscheibenheizung, Glühkerzen, Klimaanlage oder dergleichen mit damit einhergehender Lasterhöhung erzielt werden. Bevorzugt umfassen jedoch die Aufheizmittel in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Oxidationskatalysator und eine dem Oxidationskatalysator vorgeschaltete Brennstoff-Zufuhreinheit zur Zufuhr von Brennstoff zum Abgas. Ein dem NOx-Adsorber vorgeschalteter Oxidationskatalysator hat zudem den Vorteil, dass dem NOx-Adsorber ein durch Oxidation von NO an NO₂ angereichertes Abgas zugeführt wird, was die NOx-Speicherung verbessert. Die Brennstoffzufuhreinheit kann durch die Brennkraftmaschine gebildet sein, welche zur Aufheizung so betrieben wird, dass unverbrannte Kraftstoffbestandteile ausgestoßen werden, welche am Oxidationskatalysator unter Wärmefreisetzung oxidieren. Es kann jedoch auch eine motorexterne Zugabe von Brennstoff ins Abgas, beispielsweise durch eine Sekundär-Kraftstoffeinspritzung vorgesehen sein.
Somit ist insgesamt gewährleistet, dass eine Stickoxidverminderung auch bei derart niedrigen Temperaturen erfolgen kann, bei denen eine katalytische Reduktion am SCR-Katalysator noch nicht möglich ist, sei es weil dieser seine Anspringtemperatur noch nicht erreicht hat oder weil eine Zugabe des selektiv wirkenden Stickoxid-Reduktionsmittels beispielsweise aufgrund unzureichender Aufbereitung noch nicht sinnvoll ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine in Abgasströmungsrichtung vor dem SCR-Katalysator angeordnete Reduktionsmittel-Zufuhreinheit zur Zufuhr eines für eine NOx-Reduktion verwendeten Reduktionsmittels vorgesehen. Bevorzugt ist eine Zufuhreinheit für wässrige Harnstofflösung (HWL). Diese kann als druckluftunterstützte oder als luftfrei arbeitende HWL-Dosiereinrichtung mit entsprechendem Injektor ausgebildet sein. Zugeordnet können Mischer, Turbulenzerzeuger oder ähnliches zur verbesserten Aufbereitung des zugegebenen Harnstoffs im Abgasstrang vorgesehen sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Partikelfilter in Abgasströmungsrichtung vor dem NOx-Adsorber oder zwischen dem NOx-Adsorber und dem SCR-Katalysator angeordnet. In beiden Fällen ist durch den Partikelfilter gewährleistet, dass zumindest dem SCR-Katalysator ein weitestgehend partikelfreies Abgas zugeführt wird. Eine Deaktivierung durch Partikelablagerung kann daher zumindest für den SCR-Katalysator vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Verminderung des Gehalts von Partikeln und Stickoxiden im Abgas einer überwiegend mager betriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine sieht vor, dass ausgehend von einem Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung, bei welcher der NOx-Adsorber eine Temperatur unterhalb der Desorptionstemperatur und der SCR-Katalysator eine Temperatur unterhalb der Anspringtemperatur aufweisen, bei einer Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch Zufuhr von erhitztem Abgas zum NOx-Adsorber der SCR-Katalysator die Anspringtemperatur zu einem früheren Zeitpunkt erreicht als der NOx-Adsorber die Desorptionstemperatur. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Anreicherung des Abgases mit thermisch vom NOx-Adsorber desorbiertem NOx, dieses einem katalytisch aktiven SCR-Katalysator zugeführt wird und nicht unkonvertiert an die Umgebung abgegeben wird.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Aufheizung des Abgases in Abgasströmungsrichtung vor dem NOx-Adsorber ein Brennstoff dem Abgas zugeführt und an einem in der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Oxidationskatalysator wenigstens teilweise oxidiert wird. Auf diese Weise kann aktiv eine Temperaturerhöhung der Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht werden, wenn diese auf passive Weise durch den Betrieb der Brennkraftmaschine allein nicht oder nicht rechtzeitig erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird mit Erreichen einer vorgebbaren Temperatur des SCR-Katalysators ein für eine NOx-Reduktion am SCR-Katalysator verwendetes Reduktionsmittel stromauf des SCR-Katalysators dem Abgas zugeführt. Bevorzugt wird als Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung (HWL) eingesetzt. Vorgesehen ist eine HWL-Zugabe, wenn der SCR-Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat und gleichzeitig die Temperatur in der HWL-Zulaufstrecke eine ausreichende Hydrolyse des zugegebenen Harnstoffs ermöglicht. Typischerweise liegt die Anspringtemperatur des SCR-Katalysators bei ca. 180 °C. Die Temperatur in der vorgelagerten Zulaufstrecke sollte vorzugsweise etwa 200 °C betragen. Die HWL-Zufuhr kann auch verzögert erfolgen, falls der stromaufwärtige NOx-Adsorber einen vorgebbaren Schwellenwert seiner NOx-Speicherkapazität noch nicht erreicht hat und Stickoxide noch in ausreichendem Ausmaß gespeichert werden. Dies kann rechnerisch oder sensorisch festgestellt werden. Beispielsweise kann auf eine HWL-Zugabe verzichtet werden, wenn und eine NOx-Konzentration eingangsseitig oder ausgangsseitig des SCR-Katalysators einen vorgebbaren Schwellenwert von etwa 10 ppm unterschreitet.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Aufheizung des Abgases bei einer oder unmittelbar im Anschluss an eine Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine. Dadurch ist gewährleistet, dass bei einem Kaltstart die Komponenten der Abgasnachbehandlungseinrichtung frühzeitig betriebsbereit sind.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Aufheizung des Abgases bei laufender Brennkraftmaschine, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators die Anspringtemperatur unterschreitet. Auf diese Weise wird einem im Laufe des Brennkraftmaschinenbetriebs bei niedriger Last ansonsten eintretender Auskühlung des SCR-Katalysators vorgebeugt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 Eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung,
2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines bevorzugten Ablaufs der erfindungsgemäßen Stickoxidverminderung,
3 eine zweite vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung,
4 eine dritte vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung,
5 eine vierte vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung,
6 eine fünfte vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung,
7 eine sechste vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung und
8 eine siebente vorteilhafte Ausführungsform einer an eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung.

In 1 ist eine Anordnung einer Brennkraftmaschine 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs mit einer angeschlossenen Abgasnachbehandlungseinrichtung schematisch skizziert. Bei der Brennkraftmaschine 1 handelt es sich vorliegend um einen Dieselmotor, welcher vorzugsweise durchgehend mager betrieben wird. Der Dieselmotor 1 gibt sein Abgas über eine Turbine 2 eines Abgasturboladers an die nachgeschaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung ab. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist in Abgasströmungsrichtung gesehen hintereinander folgende reinigungswirksame Abgaskomponenten auf.
Vorzugsweise motornah ist eine in einem gemeinsamen Gehäuse verbaute Kombination eines ersten Oxidationskatalysators 3 und eines Partikelfilters 4 angeordnet. Stromab folgen ein NOx-Adsorber 5 sowie ein nachgeschalteter SCR-Katalysator 6, welcher gemeinsam mit einem dahinter angeordneten zweiten Oxidationskatalysator 7 ebenfalls in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut ist. Zwischen dem Partikelfilter 4 und dem NOx-Adsorber 5 ist eine Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 vorgesehen, welche Reduktionsmittel ins Abgas versprühen kann. Vorzugsweise ist zwischen der Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 und dem nachfolgenden NOx-Adsorber eine Aufbereitungsstrecke 14 in Form eines etwa 0,4 m bis 1,2 m langen Abgasleitungsabschnitts vorgesehen.
Weiter weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine Sensorik zur Erfassung maßgeblicher Kenngrößen des Abgases auf. Die Sensorik umfasst vorliegend einen oder mehrere Sensoren 9 eingangsseitig des ersten Oxidationskatalysators 3. Der oder die Sensoren 9 dienen der Erfassung von Temperatur und/oder Druck und/oder Stickoxidgehalt des Abgases. Ein zwischen dem ersten Oxidationskatalysator 3 und dem Partikelfilter 4 angeordneter Temperatursensor 10 dient einer Kontrolle einer Partikelfilterregeneration durch Rußabbrand. Mittels eines zwischen dem Partikelfilter 4 und der Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 angeordneten weiteren Temperatursensors 11 ist eine Temperaturkontrolle der Reduktionsmittelzufuhr ermöglicht. Mittels Sensoren 12 wird eine eingangsseitig des NOx-Adsorbers vorhandene Abgastemperatur sowie ein Abgasdruck überwacht. Endseitig in der Abgasnachbehandlungseinrichtung sind zusätzlich ein oder mehrere weitere Sensoren 13 vorgesehen, welche der Erfassung von Temperatur und/oder Druck und/oder Stickoxid- bzw. Ammoniakgehalt ausgangsseitig des zweiten Oxidationskatalysators 7 dienen.
Zur Verarbeitung der von den Sensoren 9, 10, 11, 12, 13 gelieferten Messwerte und zur Steuerung der Reduktionsmittelzufuhr ist eine nicht dargestellte Steuereinheit vorgesehen. Bevorzugt sind in dieser Steuereinheit Kennfelder abgelegt, welche maßgebliche Eigenschaften der reinigungswirksamen Komponenten 3, 4, 5, 6, 7 in Abhängigkeit von mittels der Sensorik erfassten Abgaszustandsgrößen abbilden und zur Steuerung der gesamten Abgasnachbehandlungseinrichtung herangezogen werden. Diese maßgeblichen Eigenschaften umfassen beispielsweise katalytische Wirksamkeit, Füllgrad an gespeicherten Partikeln bzw. Abgasinhaltsstoffen wie NOx, NH₃, O₂, HC.
Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend davon ausgegangen, dass eine Konvertierung von im Abgas enthaltenem NOx zu unschädlichem Stickstoff überwiegend oder ausschließlich durch den SCR-Katalysator 6 durch ihm zugeführtes und/oder in ihm gespeichertes NH₃ erfolgt. Demgemäß ist die Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 als Zufuhreinheit von wässriger Harnstofflösung (HWL) ausgelegt. Aus der dem Abgas zugegebenen HWL wird durch Hydrolyse in der Aufbereitungsstrecke 14 das bezüglich der NOx-Reduktion wirksame Reduktionsmittel NH₃ freigesetzt. Zur Unterstützung der HWL-Aufbereitung können weitere nicht dargestellte Komponenten wie Mischer oder ein Hydrolysekatalysator in der Aufbereitungsstrecke 14 vorgesehen sein. Die Anordnung des NOx-Adsorbers 5 am Ende der Aufbereitungsstrecke 14 hat den Vorteil, dass der NOx-Adsorber als Hydrolysekatalysator für zugeführte HWL eingesetzt werden kann. Damit kann der NOx-Umsatz am SCR-Katalysator 6 bereits bei niedrigeren Temperaturen von beispielsweise 180 °C einsetzen. Eine HWL-Zugabe im Zusammenhang mit einer NOx-Desorption des NOx-Adsorbers 5 kann zusätzlich letztere verbessern.
Nachfolgend wird auf bevorzugte Ausführungsformen der reinigungswirksamen Komponenten 3, 4, 5, 6, 7 eingegangen.
Der Partikelfilter 4 ist bevorzugt als wanddurchströmter Filter in Wabenkörperbauweise ausgebildet. Das filterwirksame Grundmaterial besteht bevorzugt vorwiegend aus SiC-Keramik. Eine Ausführung auf Basis von Aluminiumtitanat oder Kordierit ist jedoch ebenfalls möglich. Der Partikelfilter 4 ist bevorzugt mit einer katalytischen Beschichtung versehen, welche Oxidationsreaktionen insbesondere von Ruß, HC, CO und NO katalysieren kann. Wirksame katalytische Bestandteile umfassen beispielsweise Edelmetalle wie Platin und/oder Palladium. Der vorzugsweise mit geringem Abstand vorgeschaltete erste Oxidationskatalysator 3 dient ebenfalls der Oxidation von im Abgas enthaltenen oxidierbaren Bestandteilen. Insbesondere ist eine Ausbildung derart vorgesehen, dass eine Oxidation von NO zu NO₂ bereits bei Temperaturen unterhalb 200 °C ablaufen kann. Hiefür ist eine insbesondere Pd als Edelmetall enthaltende katalytische Beschichtung bevorzugt. Infolge der motornahen Anordnung ist einerseits eine bei Inbetriebnahme des Dieselmotors frühzeitig einsetzende Oxidationswirkung gewährleistet. Die Entfernung der oxidierbaren Abgasbestandteile CO und HC verhindert dabei eine Inhibierung der nachgeschalteten reinigungswirksamen Komponenten 5, 6. Die Anreicherung des Abgases an NO₂ durch Oxidation von NO ermöglicht einerseits einen kontinuierlichen Rußabbau im Partikelfilter 4 bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von weniger als 450 °C infolge der hohen Oxidationswirkung von NO₂ bezüglich einer Rußoxidation. Andererseits ermöglicht die Anreicherung des Abgases an NO₂ eine verbesserte Einspeicherung von NOx im stromab angeordneten NOx-Adsorber 5. Dabei ist unterhalb einer Temperatur von etwa 250 °C, bei welcher eine Oxidation von Ruß mittels NO₂ typischerweise noch nicht abläuft, auch eine Anreicherung des Abgases an NO₂ durch die katalytische Beschichtung des Partikelfilters 4 ermöglicht.
Der vorzugsweise ebenfalls als beschichteter Wabenkörper ausgebildete NOx-Adsorber 5 dient als Zwischenspeicher für NOx. Eine Reduktionsfunktion in Bezug auf NOx, vergleichbar mit der von bekannten Stickoxid-Speicherkatalysatoren ist nicht vorgesehen, da diese eine periodische Abgasanfettung erforderlich machen, welche in der vorliegenden Erfindung nicht erfolgt, weshalb die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Kraftstoff sparenden Betrieb des Dieselmotors 1 ermöglicht. Zudem kann auf einen für eine NOx-Reduktionsfähigkeit typischerweise erforderlichen Rhodiumgehalt verzichtet werden, was Kostenvorteile mit sich bringt. Angestrebt und erwünscht ist jedoch eine ausgeprägte Speicherfähigkeit für Stickoxide, insbesondere bei oxidierenden Abgasbedingungen. Vorzugsweise ist dies durch eine Beschichtung mit Mischoxiden vom Perowskit- oder Spinelltyp erreicht. Die entsprechenden Mischoxide weisen bevorzugt Metalle der Seltenen Erden und/oder Erdalkalimetall und/oder Übergangsmetalle auf. Mögliche Adsorbermaterialien sind Ba-, Sr-, oder Y-Kuprate oder Mn/Zr-Mischoxide. Ebenfalls möglich ist eine Ausbildung des NOx-Adsorbermaterials als Zeolith, insbesondere als mit Cu, Fe, Co, Ga, Ce oder Ba ausgetauschter Mordenit, β-Zeolith, Y-Zeolith, MFI- oder ZSM-5-Zeolith. Die NOx-Speicherkapazität des NOx-Adsorbers 5 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,2 mol bis 2 mol je mol Mischoxid oder mol eines ausgetauschten Metallions. Eine NOx-Adsorptionswirkung ist vorliegend bei Temperaturen unterhalb von 150 °C oder niedriger vorhanden. Typischerweise ist die Adsorptionstemperatur weiter erniedrigt und die Adsorptionswirkung weiter verbessert durch eine NO₂-Anreicherung des Abgases infolge von NO-Oxidation, welche bei niedrigen Temperaturen von weniger als 200 °C im ersten Oxidationskatalysator 3 und/oder im Partikelfilter ablaufen kann. Der NOx-Adsorber 5 desorbiert bei Temperaturerhöhung über eine materialspezifische Desorptionstemperatur von etwa 250 °C bis etwa 300 °C zuvor eingespeichertes NOx thermisch. Die Desorption erfolgt auch und besonders bei ebenfalls oxidierenden Abgasbedingungen, wobei ein geringer Anteil von reduzierenden Abgasbestandteilen vorteilhaft sein kann.
Der SCR-Katalysator 6 ist vorzugsweise als Wabenkörper mit einer zeolithbasierten Beschichtung ausgelegt. Eine Ausführungsform als extrudierter Vollkatalysator auf V₂O₅/TiO₂/WO₃-Basis ist jedoch ebenfalls möglich. Typischerweise ist eine Speicherfähigkeit für das eingesetzte Reduktionsmittel NH₃ gegeben. Oberhalb einer Anspringtemperatur von etwa 180 °C katalysiert der SCR-Katalysator 6 eine Reduktion von NOx zu Stickstoff mittels eingespeichertem und/oder zugeführtem NH₃ bei oxidierenden Abgasbedingungen. Die Anspringtemperatur des SCR-Katalysators 6 ist somit vorliegend niedriger als die Desorptionstemperatur des NOx-Adsorbers 5. Der SCR-Katalysator 6 wird überwiegend oder ständig bei einer niedrigeren Temperatur als der NOx-Adsorber 5 betrieben.
Der dem SCR-Katalysator 6 nachgeschaltete zweite Oxidationskatalysator 7 dient vorwiegend als so genannter Sperrkatalysator zur Oxidation eines gegebenenfalls auftretenden NH₃-Schlupfs. Zusätzlich können vom Oxidationskatalysator 7 eventuell im Abgas noch vorhandene andere oxidierbare Schadstoffe wie CO und HC und unschädlich gemacht werden. Der Oxidationskatalysator 7 muss dabei nicht zwangsläufig als separates Bauteil ausgebildet sein, sondern kann auch endseitig auf dem mit dem SCR-Katalysator 6 gemeinsamen Träger aufgebracht sein. Dabei ist eine oxidationskatalytische Beschichtung auf einem etwa 30 % der Gesamtlänge betragenden Katalysatorendstück bevorzugt.
Nachfolgend wird unter Bezug auf das in 2 dargestellte Zeitdiagramm ein typisches Verhalten und ein typischer Verfahrensablauf gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. In 2 sind typische Verläufe einer NOx-Konzentration c(NOx) ausgangsseitig des NOx-Adsorbers 5 als Spur 23 und eines NOx-Umsatzes U(NOx) des SCR-Katalysators 6 als Spur 22 in Abhängigkeit von der Zeit t bei einer beispielhaft linear ansteigenden Temperatur T aufgetragen. Der zeitlich lineare Anstieg der hier für NOx-Adsorber 5 und SCR-Katalysator 6 in gleicher Weise maßgebenden Temperatur T ist dabei als Spur 21 wiedergegeben.
Die Spur 23 charakterisiert das NOx-Adsorptions- und Desorptionsverhalten des NOx-Adsorbers 5 bei oxidierenden Bedingungen. Zu Beginn des durch die Spur 21 wiedergegebenen Temperaturanstiegs liegt hinter dem NOx-Adsorber eine NOx-Konzentration c(NOx) vom Wert C₁ vor, welche etwa der NOx-Eintrittskonzentration entspricht. Mit Erreichen einer Temperatur T_A von etwa 100 °C bis etwa 150 °C zum Zeitpunkt t_A, setzt eine Adsorptionswirkung des NOx-Adsorbers 5 ein, was sich bei gleichbleibender NOx-Eingangskonzentration durch Absinken der ausgangsseitigen NOx-Konzentration c(NOx) auf vernachlässigbare Werte bemerkbar macht. Erreicht die Temperatur T bei weiterem Anstieg den Wert T_D von etwa 250 °C bis etwa 300 °C zum Zeitpunkt t_D, setzt eine Desorptionswirkung des NOx-Adsorbers 5 ein, was sich durch einen steilen Anstieg der NOx-Ausgangskonzentration c(NOx) infolge thermischer Desorption bemerkbar macht. Desorbiertes NOx kann jedoch vom nachgeschalteten SCR-Katalysator 6 umgesetzt werden, was durch die parallel wiedergegebene NOx-Umsatzkurve (Spur 22) des SCR-Katalysators 6 verdeutlich ist.
Der SCR-Katalysator erreicht bereits bei einer Anspringtemperatur T_LO < T_D 50 % seines Nennumsatzvermögens, wobei T_LO etwa 180 °C bis etwa 220 °C beträgt. Entsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass oberhalb einer vorgebbaren Temperatur T, welche eine ausreichende HWL-Aufbereitung ermöglicht, bei Erreichen einer vorgebbaren NOx-Konzentration c(NOx) ausgangsseitig des NOx-Adsorbers 5 HWL über die Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 dem Abgas zugeführt wird. Es kann auch vorgesehen sein, bereits bei einer die Desorptionstemperatur T_D des NOx-Adsorbers 5 um einen vorgebbaren Betrag ΔT unterschreitenden Temperatur die HWL-Zufuhr zu aktivieren, um NH₃ im SCR-Katalysator 6 einzuspeichern und somit für einen NOx-Umsatz vorzuhalten. Da die Desorptionstemperatur T_D, die Anspringtemperatur T_LO und die Anordnung des NOx-Adsorbers 5 und des SCR-Katalysators 6 derart gewählt sind, dass der SCR-Katalysator 6 zeitlich vor Erreichen der Desorptionstemperatur T_D des NOx-Adsorbers 5 katalytisch aktiv ist, erfolgt eine Konvertierung des desorbierten NOx.
Aus dem Verlauf der Spuren 22 und 23 wird auch deutlich, dass bei Temperaturen T des NOx-Adsorbers 5 deutlich oberhalb T_D, bei welcher der NOx-Adsorber 5 einströmendes NOx nicht mehr adsorbieren kann und daher passieren lässt, dieses durch den SCR-Katalysator 6 umgesetzt werden kann. Da unterhalb der Anspringtemperatur T_LO des SCR-Katalysators 6 eine Verminderung des NOx-Gehalts im Abgas durch Zwischenspeicherung im NOx-Adsorber 5 erfolgt, ist eine NOx-Verminderung im Abgas des Dieselmotors 1 insgesamt in einem nach unten erweiterten Temperaturbereich ermöglicht. Das Umsatzverhalten des SCR-Katalysators 6 kann dabei insbesondere in Bezug auf die Umsatzgeschwindigkeit weiter verbessert werden, wenn, wie vorzugsweise vorgesehen, der NOx-Adsorber 5 mit einer Beschichtung versehen ist, welche eine NOx-Oxidation wenigstens oberhalb von T_D fördert. Dadurch ist oberhalb T_D der NO₂-Anteil vorhandener Stickoxide im Abgas eintrittsseitig des SCR-Katalysators 6 erhöht und der NOx-Umsatz verbessert.
Die beschriebenen Vorteile eines erweiterten Temperaturbereichs für die Stickoxidverminderung werden auch bei einer Verlagerung des NOx-Adsorbers 5 vor die Reduktionsmittelzufuhreinheit 8, wie in 3 dargestellt, erreicht. Bei dieser Anordnung des NOx-Adsorbers 5 ist vermieden, dass NOx-Adsorptionsplätze bei einer frühzeitigen HWL-Zufuhr von NH₃ belegt werden. Die in 1 dargestellte Sensorik ist in gleicher Weise sowohl für die Ausführungsform von 3, als auch für die nachfolgend erläuterten weiteren Ausführungsformen in gleicher oder analoger Weise vorgesehen.
Ebenfalls möglich ist eine Anordnung des NOx-Adsorbers 5 vor dem ersten Oxidationskatalysator 3. Eine entsprechende Anordnung ist in 4 dargestellt. Mit der vorzugsweise vorgesehenen motornahen Anordnung des NOx-Adsorbers 5 ist ein früheres Erreichen seiner Adsorptionstemperatur T_A und Desorptionstemperatur T_D beispielsweise bei einem Kaltstart des Dieselmotors 1 verbunden. Durch die Anordnung stromauf der Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 ist zudem in vorteilhafter Weise vermieden, dass NOx-Adsorptionszentren durch Besetzung von NH₃ blockiert werden können. Somit ist die NOx-Adsorptionskapazität in vollem Umfang ausschöpfbar.
Bei in Bezug auf eine Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ungünstigem Fahrprofil des Kraftfahrzeugs mit hohen Schwachlastanteilen des Dieselmotors 1 kann der NOx-Adsorber 5 in den in den 1, 3 und 4 dargestellten Beispielen die Aufnahmekapazität für die NOx-Adsorption erreichen, ohne dass der SCR-Katalysator 6 auf seine Anspringtemperatur T_LO aufgewärmt wird. Nicht mehr speicherbares NOx gelangt in diesem Fall unkonvertiert in die Umgebung. Es ist daher bevorzugt, wenn bei Erreichen einer vorgebbaren Menge von im NOx-Adsorber 5 gespeichertem NOx Betriebsparameter des Dieselmotors 1 derart verändert werden, dass im Vergleich zu einem Normalbetrieb ein Abgas mit erhöhter Temperatur vom Dieselmotor 1 ausgestoßen wird. Dies kann beispielsweise durch saugseitige oder abgasseitige Androsselung oder durch eine vorzugsweise frühe Nacheinspritzung von Kraftstoff, etwa bei 20 bis 90 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt im Arbeitstakt erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Aufheizmittel im Abgasstrang zur Aufheizung von dem NOx-Adsorber 5 zugeführten Abgas vorgesehen sein. Bei Bedarf, insbesondere bei Vorliegen eine vorgebbaren Menge von im NOx-Adsorber 5 gespeichertem NOx oder eines vorgebbaren Schwellenwerts von beispielsweise 10 ppm für die NOx-Konzentration im Abgas ausgangsseitig des NOx-Adsorbers 5 bei gleichzeitig einer die Desorptionstemperatur T_D unterschreitenden Temperatur des NOx-Adsorbers 5, werden die Aufheizmittel aktiviert. Eine Aktivierung des oder der Aufheizmittel kann auch bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellenwertes für die NOx-Konzentration ausgangsseitig des SCR-Katalysators 6 vorgesehen sein. Der Betrieb der oder des Aufheizmittels erfolgt dabei bevorzugt temperaturkontrolliert durch einen Temperatursensor, um eine Aufheizung auf eine vorgebbare Temperatur von beispielsweise etwa 50 °C oberhalb der Desorptionstemperatur T_D des NOx-Adsorbers 5 zu begrenzen.
In nachfolgend erläuterten bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Aufheizmittel einen Voroxidationskatalysator und eine dem Voroxidationskatalysator vorgeschaltete Brennstoff-Zufuhreinheit zur Zufuhr von Brennstoff zum Abgas.
In der in 5 gezeigten und zur in 1 dargestellten Ausführungsform analogen Variante sind die Brennstoffzufuhreinheit 15 und ein nachgeschalteter Voroxidationskatalysator 16 zwischen Turbine 2 und erstem Oxidationskatalysator 3 angeordnet. Die Brennstoffzufuhreinheit 15 kann zur Zugabe von Dieselkraftstoff, gegebenenfalls vorverdampft, oder zur Zugabe eines anderen Brennstoffs, wie beispielsweise Kraftstoff-Reformat oder Wasserstoff ausgebildet sein. Von der Brennstoffzufuhreinheit 15 ins Abgas abgegebener Brennstoff wird bei vorzugsweise weiterhin oxidierend gehaltenem Abgas am Voroxidationskatalysator 16 unter Wärmefreisetzung oxidiert. Für die angestrebte Funktion ist es ausreichend, wenn ein vergleichsweise kleiner Voroxidationskatalysator 16, mit etwa 10 % bis 40 % des Volumens des ersten Oxidationskatalysators 3 eingesetzt wird. Um eine zuverlässige Funktion insbesondere bei niedriger Temperatur zu gewährleisten, kann eine vergleichsweise hohe Beladung an Edelmetall, insbesondere Platin und/oder Palladium von mehr als 70 Gramm je Kubikfuß (g/ft³), bevorzugt mehr als 90 g/ft³ für eine katalytische Beschichtung des Voroxidationskatalysators 16 vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine in Bezug auf den zugegebenen Brennstoff niedrige Anspringtemperatur von etwa 140 °C erreicht werden. Die Aufheizmittel 15, 16 können in der in 5 dargestellten Anordnung auch im Zusammenhang mit einer erzwungenen Partikelfilterregeneration durch Rußabbrand aktivierbar ausgestaltet sein.
Gemäß der in 6 dargestellten weiteren Ausführungsform können die Aufheizmittel 15, 16 auch zwischen dem Partikelfilter 4 und der unmittelbar nachgeschalteten Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 angeordnet sein. Dies ermöglicht eine beschleunigte Aufheizung der Aufbereitungsstrecke 14 und eine frühzeitige Aktivierung der HWL-Zufuhr.
Ist analog 3 die Reduktionsmittelzufuhreinheit 8 zwischen dem NOx-Adsober 5 und dem SCR-Katalysator 6 angeordnet, so können die Aufheizmittel 15, 16 in einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung auch zwischen dem Partikelfilter 4 und dem NOx-Adsorber 5 angeordnet sein, wie in 7 dargestellt.
Bei einer Anordnung der reinigungswirksamen Komponenten der Abgasnachbehandlungseinrichtung entsprechend 4 ist eine Anordnung der Aufheizmittel 15, 16 unmittelbar hinter der Turbine 2 und vor dem NOx-Adsorber 5 vorgesehen. Die entsprechende Ausführungsform ist in 8 dargestellt.
Generell kann in den besprochenen Ausführungsformen ein NOx-Adsorberelement hinter dem zweiten Oxidationskatalysator 7 angeordnet sein. Dadurch kann ein gegebenenfalls stromauf auftretender starker NOx-Desorptionspeak, der teilweise durchbrechen kann, abgefangen werden.

Claims

Kraftfahrzeug mit einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine (1) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Verminderung des Gehalts von Partikeln und Stickoxiden im von der Brennkraftmaschine (1) abgegebenen Abgas, umfassend einen Partikelfilter (4) sowie einen NOx-Adsorber (5) und einen in Abgasströmungsrichtung dem NOx-Adsorber (5) nachgeschalteten SCR-Katalysator (6), wobei der NOx-Adsorber (5) zumindest unterhalb einer vorgegebenen Desorptionstemperatur (T_D) aus ihm zugeführten oxidierenden Abgas NOx durch Einspeicherung entfernen und bei Überschreiten der Desorptionstemperatur (T_D) gespeichertes NOx thermisch desorbieren und an das Abgas abgegeben kann und der SCR-Katalysator (6) oberhalb einer Anspringtemperatur (T_LO) eine Wirksamkeit zur Reduktion von NOx mit eingespeichertem und/oder zugeführtem Reduktionsmittel unter oxidierenden Bedingungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorptionstemperatur (T_D) , die Anspringtemperatur (T_LO) und die Anordnung des NOx-Adsorbers (5) und des SCR-Katalysators (6) derart gewählt sind, dass ausgehend von einem Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung, bei welcher der NOx-Adsorber (5) eine Temperatur unterhalb der Desorptionstemperatur (T_D) und der SCR-Katalysator 6 eine Temperatur unterhalb der Anspringtemperatur (T_LO) aufweisen, bei einer Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch Zufuhr von erhitztem Abgas zum NOx-Adsorber (5) der SCR-Katalysator (6) die Anspringtemperatur (T_LO) zu einem früheren Zeitpunkt erreicht als der NOx-Adsorber (5) die Desorptionstemperatur (T_D).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abgasnachbehandlungseinrichtung in Abgasströmungsrichtung vor dem NOx-Adsorber (5) angeordnete Aufheizmittel zur Aufheizung von dem NOx-Adsorber (5) zugeführten Abgas vorgesehen sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizmittel einen Oxidationskatalysator (16) und eine dem Oxidationskatalysator (16) vorgeschaltete Brennstoff-Zufuhreinheit (15) zur Zufuhr von Brennstoff zum Abgas umfassen.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine in Abgasströmungsrichtung vor dem SCR-Katalysator (6) angeordnete Reduktionsmittel-Zufuhreinheit (8) zur Zufuhr eines für eine NOx-Reduktion verwendeten Reduktionsmittels vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (4) in Abgasströmungsrichtung vor dem NOx-Adsorber (5) oder zwischen dem NOx-Adsorber (5) und dem SCR-Katalysator (6) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Verminderung des Gehalts von Partikeln und Stickoxiden im Abgas einer überwiegend mager betriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine (1), umfassend einen Partikelfilter (4) sowie einen NOx-Adsorber (5) und einen in Abgasströmungsrichtung dem NOx-Adsorber (5) nachgeschalteten SCR-Katalysator (6), bei welchem unterhalb einer vorgegebenen Desorptionstemperatur (T_D) des NOx-Adsorbers (5) von diesem NOx durch Einspeicherung im NOx-Adsorber (5) dem Abgas entzogen und bei Überschreiten der Desorptionstemperatur (T_D) gespeichertes NOx thermisch aus dem NOx-Adsorber (5) desorbiert und an das Abgas abgegeben wird und dem SCR-Katalysator (6) zugeführt wird, und ferner vom SCR-Katalysator (6) oberhalb einer Anspringtemperatur (T_LO) mit dem Abgas zugeführtes NOx mit eingespeichertem und/oder zugeführtem Reduktionsmittel unter oxidierenden Bedingungen reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem Zustand der Abgasnachbehandlungseinrichtung, bei welcher der NOx-Adsorber (5) eine Temperatur unterhalb der Desorptionstemperatur (T_D) und der SCR-Katalysator eine Temperatur unterhalb der Anspringtemperatur (T_LO) aufweisen, bei einer Aufheizung der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch Zufuhr von erhitztem Abgas zum NOx-Adsorber (5) der SCR-Katalysator (6) die Anspringtemperatur (T_LO) zu einem früheren Zeitpunkt erreicht, als der NOx-Adsorber (5) die Desorptionstemperatur (T_D) .
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufheizung des Abgases in Abgasströmungsrichtung vor dem NOx-Adsorber (5) ein Brennstoff dem Abgas zugeführt und an einem in der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Oxidationskatalysator (16) wenigstens teilweise oxidiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erreichen einer vorgebbaren Temperatur des SCR-Katalysators (6) ein für eine NOx-Reduktion am SCR-Katalysator (6) verwendetes Reduktionsmittel stromauf des SCR-Katalysators (6) dem Abgas zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung des Abgases bei einer oder unmittelbar im Anschluss an eine Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung des Abgases bei laufender Brennkraftmaschine (1) erfolgt, wenn die Temperatur des SCR-Katalysators (6) die Anspringtemperatur (T_LO) unterschreitet.