DE102009014236A1 - Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102009014236A1
DE102009014236A1 DE200910014236 DE102009014236A DE102009014236A1 DE 102009014236 A1 DE102009014236 A1 DE 102009014236A1 DE 200910014236 DE200910014236 DE 200910014236 DE 102009014236 A DE102009014236 A DE 102009014236A DE 102009014236 A1 DE102009014236 A1 DE 102009014236A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
component
scr
fuel
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.)
Granted
Application number
DE200910014236
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009014236B4 (de
Inventor
Viktor Schimik
Andre Kopp
Immanuel Kutschera
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi 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 Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102009014236.3A priority Critical patent/DE102009014236B4/de
Publication of DE102009014236A1 publication Critical patent/DE102009014236A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009014236B4 publication Critical patent/DE102009014236B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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]
    • F01N3/2073Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • 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
    • 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
    • F01N3/023Exhaust 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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust 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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253Exhaust 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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • 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
    • F01N3/023Exhaust 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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027Exhaust 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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • 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
    • F01N2570/10Carbon or carbon oxides
    • 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
    • F01N2570/14Nitrogen oxides

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Diesel-Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer SCR-Katalysatoreinrichtung für eine selektive katalytische Reduktion von Schadstoffen. Erfinreinrichtung (14) in Abgasströmungsvorrichtung wenigstens ein Katalysator (12, 13), insbesondere wenigstens ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet, in dem definierte Abgaskomponenten zu einem Reduktionsmittel für die selektive katalytische Reduktion, insbesondere zu Ammoniak (NH) und/oder ammoniakhaltigen Produkten, umbesetzt werden, das in der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung(14) eine Stickoxidreduzierung und/oder -umsetzung bewirkt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der SCR-Katalysatoreinrichtung (14) wenigstens ein Partikelfilter (18) nachgeschaltet, wobei stromab der SCR-Katalysatoreinrichtung (14) und stromauf des Partikelfilters (18) eine Zudosiermöglichkeit für Kraftstoff als Regenerationsmittel vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Diesel-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zur Einhaltung der immer strenger werdenden gesetzlich geforderten Grenzwerte für insbesondere Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NOx) einerseits sowie Partikel, insbesondere Dieselpartikel, andererseits ist eine frühzeitige Aktivität der eingesetzten Katalysatoren sowohl im frischen als auch im gealterten Zustand notwendig. Bedingt durch hohe Laufleistungen und konzeptbedingte Fahrzustände, wie zum Beispiel die Partikelfilterregeneration, bei der den Partikelfiltern zur Förderung des Rußabbrandes regelmäßig Kohlenwasserstoffe zudosiert werden, können die insbesondere stromab des Partikelfilters angeordneten Katalysatoren sehr starken Alterungserscheinungen unterliegen. In Folge dieser zunehmenden Alterung der Katalysatoren erhöht sich die Light-Off-Temperatur der Katalysatoren, das heißt die Anspringtemperatur der Katalysatoren, bei denen eine definierte Umsatzrate von >50% erzielt wird, in unerwünschter Weise.
  • Regelmäßig wird zur Partikelfilterregeneration eine definierte Kraftstoffmenge in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Dies hat insbesondere in Verbindung mit Biokraftstoffanteilen im Diesel mit höherem Siedebereich den Nachteil, dass der Anteil der biogenen Komponenten nicht wieder aus dem Öl verdampfen kann, was zu einer Mangelschmierung und zu Überbefüllung und damit zu mechanischen Schäden am Motor führen kann.
  • Aus der DE 10 2005 009 686 A1 ist bereits ein Aufbau einer Abgasnachbehandlungseinrichtung bekannt, bei der ein SCR-Katalysator motornah angeordnet ist. Stromab des SCR-Katalysators ist dann ein regenerierbarer Partikelfilter im Unterbodenbereich vorgesehen. Dem Partikelfilter werden zur Partikelfilterregeneration Kohlenwasserstoffe in Form von Kraftstoff zugeführt, der dem Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs entnommen und vor dem Partikelfilter in den Abgasstrang eingespritzt wird. Die oben genannten Nachteile mit Biokraftstoffanteilen können hier vermieden werden, da keine Nacheinspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Der SCR-Katalysator arbeitet mit Harnstoff beziehungsweise einer wässrigen Harnstofflösung als Reduktionmittel, welche(r) einem im Heck des Fahrzeuges angeordneten Harnstofftank entnommen wird. Mit einem derartigen Aufbau können somit die zuvor als nachteilig beschriebenen Alterungserscheinungen am SCR-Katalysator vorteilhaft vermieden werden, da die Zudosierung des Kraftstoffes als Regenerationsmittel für den Partikelfilter erst stromab der SCR-Katalysatoreinrichtung erfolgt.
  • Ein vom Prinzip her ähnlicher Aufbau ist auch aus der WO 2006/114548 bekannt, bei dem einem Dieselpartikelfilter ein erster und ein zweiter Oxidationskatalysator vorgeschaltet ist. Die Zudosierung von Kraftstoff zur Partikelfilterregeneration erfolgt hier im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Oxidationskatalysator.
  • Auch aus der EP 1 469 173 A1 ist ein ähnlicher Aufbau bekannt. Die dort beschriebene Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst einen Wärmetauscher, auf den ein mit Harnstoff aus einem Harnstofftank betriebener SCR-Katalysator folgt, dem wiederum eine Heizeinrichtung für den Abgasstrom nachge schaltet ist, die den den SCR-Katalysator verlassenden Abgasstrom vor einem nachgeschalteten Dieselpartikelfilter aufheizt.
  • Auch bei den beiden zuletzt beschriebenen Dokumenten findet somit die Aufheizung beziehungsweise Zudosierung von Kraftstoff zur Partikelfilterregeneration erst unmittelbar vor dem Dieselpartikelfilter statt.
  • Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine dieselbetriebene Brennkraftmaschine, zur Verfügung zu stellen, mittels der die Abgasreinigung in noch einfacherer und bauteiltechnisch kompakterer Art und Weise durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß weist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung wenigstens eine SCR-Katalysatoreinrichtung für eine selektive katalytische Reduktion von Schadstoffen auf, der in Abgasströmungsrichtung gesehen wenigstens ein bevorzugt als Oxidationskatalysator ausgebildeter Katalysator vorgeschaltet ist, in dem definierte Abgaskomponenten zu wenigstens einem Reduktionsmittel für die selektive katalytische Reduktion, insbesondere zu Ammoniak (NH3) und/oder ammoniakhaltigen Produkten, umgesetzt werden, das in der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung eine Stickoxidreduzierung und/oder -umsetzung bewirkt.
  • Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Lösung kann somit das für die selektive katalytische Reduktion benötigte Reduktionsmittel prozessimmanent mittels wenigstens eines entsprechend ausgebildeten Vorschaltkatalysators zur Verfügung gestellt werden, so dass auf die separate Zudosierung von Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Harnstoff, verzichtet werden kann. Dadurch lässt sich der bauliche Aufwand einer Abgasreinigungsvorrichtung vorteilhaft reduzieren, so dass diese insgesamt preiswerter hergestellt werden kann. Auch der Steuer- beziehungsweise Regelaufwand kann dadurch vermindert werden, da keine separat ansteuerbare Zudosiereinrichtung für das Reduktionsmittel vorgesehen werden muss.
  • Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, bei der die SCR-Katalysatoreinrichtung unmittelbar an den wenigstens einen vorgeschalteten Katalysator anschließt und/oder mit diesem wenigstens einen vorgeschalteten Katalysator in einem Bauteilverbund verbunden ist. Insbesondere ist hierbei eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der die SCR-Katalysatoreinrichtung zusammen mit dem wenigstens einen Vorschaltkatalysator ein separat handhabbares Bauteil ausbildet. Mit einer derartigen Lösung wird ein insgesamt kompakter und gut am Fahrzeug verbaubarer Aufbau einer kombinierten Katalysatoreinrichtung möglich.
  • In diesem Zusammenhang ist insbesondere eine solche Ausgestaltung bevorzugt, bei der die SCR-Katalysatoreinrichtung in definierten Bereichen, insbesondere strömungseingangsseitig, mit wenigstens einer eine definierte Aktivität aufweisenden Katalysatorschicht bzw. bevorzugt Oxidationsschicht beschichtet ist. Das Substrat der SCR-Katalysatoreinrichtung dient hier somit in einer Doppelfunktion gleichzeitig auch als Substrat für den wenigstens einen vorgeschalteten Katalysator.
  • Besonders gute Schadstoffreduktionsergebnisse lassen sich dadurch erzielen, dass der SCR-Katalysatoreinrichtung gemäß einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung ein erster Oxidationskatalysator vorgeschaltet ist, in dem insbesondere in einer Fett-, aber auch in einer Magerphase, CO- und HC-haltige Abgaskomponenten oxidierbar sind. Diesem ersten Oxidationskatalysator ist dann ein zweiter Oxidationskatalysator nachgeschaltet, in dem, insbesondere in einer Fettphase, Wasserstoff und Stickoxide zu Ammoniak (NH3) und/oder ammoniakhaltigen Produkten umsetzbar sind, die anschließend zur selektiven katalytischen Reduktion der Stickoxide der SCR-Katalysatoreinrichtung zuführbar sind. Insbesondere in Verbindung mit einer derartigen konkreten Ausführungsform mit einem der SCR-Katalysatoreinrichtung vorgeschalteten ersten und zweiten Oxidationskatalysator ist eine Ausgestaltung sinnvoll, bei der die jeweiligen Katalysatoren zu einem Bauteilverbund zusammengefasst sind, dass heißt somit unmittelbar aneinander angrenzen beziehungsweise Bestandteile der SCR-Katalysatoreinrichtung mit entsprechenden Oxidationskatalysatoraktivitäten beschichtet sind.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Erfindungsvariante ist vorgesehen, die wenigstens eine SCR-Katalysatoreinrichtung mitsamt dem wenigstens einen, diesem vorgeschalteten Katalysator im motorraumnahen und/oder motornahen Bereich eines Kraftfahrzeuges anzuordnen. Dadurch ist auf jeden Fall sichergestellt, dass die heißen Abgase frühzeitig in die jeweiligen Katalysatorbereiche einströmen können, so dass diese Katalysatorbereiche sehr schnell auf die gewünschte Light-Off-Temperatur aufheizbar sind, was zu einem schnelleren Anspringen der Abgasanlage führt und den Wirkungsgrad der Schadstoffreduzierung deutlich erhöht.
  • Besonders bevorzugt ist die zuvor geschilderte erfindungsgemäße Katalysatorkombination und -anordnung in Verbindung mit wenigstens einem Partikelfilter, der der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung in Abgasströmungsrichtung nachgeschaltet ist. Dieser Partikelfilter ist somit bevorzugt motorfern im Unterbodenbereich angeordnet. Zur Partikelfilterregeneration ist stromab der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung und stromauf des wenigstens einen. Partikelfilters bevorzugt eine Kraftstoffzudosierung mittels einer Kraftstoffzudosiereinrichtung vorgesehen, mittels der dem Abgasstrom zu vor gegebenen Zeiten, insbesondere während einer definierten Partikelfilterregenerationsphase, eine vorgegebene Menge eines Kraftstoffs zudosiert wird. Durch diese der SCR-Katalysatoreinrichtung nachgeschaltete Kraftstoffzudosierung kann die Beaufschlagung derselben mittels Kraftstoff zuverlässig umgangen werden, so dass die SCR-Katalysatoreinrichtung mitsamt den z. B. zugeordneten Oxidationskatalysatoren keiner zusätzlichen Alterung unterliegt. Dadurch lässt sich die Lebensdauer dieses vorgeschalteten Katalysatorsystems wesentlich erhöhen.
  • Die Kraftstoffzudosiereinrichtung selbst ist bevorzugt durch einen Kraftstoffverdampfer gebildet, mittels dem dem Abgasstrom ein Kraftstoffdampf mit einer vorgegebenen Temperatur zudosiert werden kann. Durch Oxidation des derartig zugeführten Kraftstoffdampfs wird eine hohe exotherme Energie freigesetzt, die dann zum Aufheizen des Abgasstroms und des Partikelfilters auf die gewünschte Regenerationstemperatur führt, um im Partikelfilter einen effektiven Rußabbrand zu bewirken.
  • Gemäß einer hierzu besonders bevorzugten Ausführungsform ist ferner weiter vorgesehen, dass im Bereich zwischen dem wenigstens einen Partikelfilter und der Kraftstoffzudosierung in den Abgasstrang wenigstens ein Katalysator, insbesondere ein weiterer Oxidationskatalysator, angeordnet ist, mit dem der zudosierte Kraftstoffdampf noch schneller und effektiver umgesetzt werden kann. Darüberhinaus kann die Ausgestaltung dieses Katalysators als Heizkatalysator erfolgen, der insbesondere mittels Zuführung von elektrischer Energie das Aufheizverhalten beschleunigt und unterstützt. Dadurch lässt sich die gewünschte Temperatur am Partikelfilter noch einfacher und schneller erreichen.
  • Auch hier ist wiederum eine konkrete Ausgestaltung bevorzugt, bei der der Partikelfilter unmittelbar an den Heizkatalysator anschließt und/oder mit diesem in einem Bauteilverbund verbunden ist, so dass diese bevorzugt ein separat handhabbares Bauteil ausbildet. Damit wird ein insgesamt einfach handhabbares, kompaktes Bauteil ausgebildet.
  • Dies umfasst ausdrücklich auch eine Ausgestaltung, bei der der Partikelfilter in definierten Partikelfilterbereichen insbesondere strömungseingangsseitig, mit wenigstens einer definiert aktiven Katalysatorkomponente beschichtet ist.
  • Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist zudem bevorzugt mittels einer Steuereinrichtung gekoppelt, mittels der die Kraftstoffzudosiereinrichtung, insbesondere ein Kraftstoffverdampfer, für eine Partikelfilterregeneration entsprechend vorgebbarer Regenerationsparameter steuer- oder regelbar ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die SCR-Katalysatoreinrichtung mitsamt dem wenigstens einen vorgeschalteten Katalysator stromab einer Turbine eines Abgasturboladers im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordnet.
  • Eine erfindungsgemäße Verfahrensführung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 16 beansprucht.
  • Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine 2. Diese Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 umfasst einen Abgasstrang 3, der sich in einen motorraumnahen Bereich 4 und in einen motorraumfernen Unterbodenbereich 5 unterteilen lässt, wie dies durch die strichlierte Linie lediglich schematisch dargestellt ist.
  • Unmittelbar im Anschluss an eine Abgasturbine 6 eines Abgasturboladers 7, der ferner einen in einer Luftzuführleitung 9 für die Brennkraftmaschine 2 angeordneten Verdichter 8 aufweist, ist in diesem motorraumnahen Bereich 4 ein Katalysatorverbund 10 angeordnet, der in einem Katalysatorgehäuse 11 in Strömungsrichtung gesehen einen ersten Oxidationskatalysator 12, einen zweiten Oxidationskatalysator 13 und schließlich einen SCR-Katalysator 14 aufweist beziehungsweise aufnimmt. Dieser Katalysatorverbund 10 stellt ein separat handhabbares Bauteil dar, das in den Abgasstrang 3 auf einfache Weise integriert beziehungsweise montiert werden kann.
  • Durch die motorraumnahe Anordnung kann dieser Katalysatorverbund 10 sehr schnell aufgeheizt werden, so dass eine frühe Überschreitung der Licht-Off-Temperatur stattfindet und die Katalysatoren schnell und effektiv arbeiten können.
  • Dabei ist der erste Oxidationskatalysator 12 bevorzugt so ausgelegt, dass in diesem eine Oxidation von CO- und HC-Komponenten in der Mager- und Fettphase stattfindet, und zwar gemäß der nachstehenden Gleichungen: 2 CO + O2 → 2 CO2 4 CxHy + 4x+y O2 → 2y H2O + 4x CO2 2 H2 + O2 → 2 H2O
  • Im darauffolgenden zweiten Oxidationskatalysator, der bevorzugt so ausgelegt ist, dass vor allem in der Fettphase eine NH3-Erzeugung durch die Reaktion Wasserstoffen (H2) und Stickoxiden (NOx) erfolgt, laufen dann bevorzugt die folgenden Reaktionen ab: NO + NO2 + 6 H2 → 2 NH3 + 3 H2O 2 NO + 5 H2 → 2 NH3 + 3 H2O 2 NO2 + 7 H2 → 2 NH3 + 3 H2O Anschließend laufen dann im SCR-Katalysator 14 die folgenden Reaktionen ab: NO + NO2 + 2 NH3 → 2 N2 + 3 H2O 4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O 6 NO + 4 NH3 → 5 N2 + 6 H2O 2 NO2 + 4 NH3 + O2 → 3 N2 + 6 H2O 6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O
  • Es ist hier sehr gut ersichtlich, dass mit einem derartigen motorraumnah angeordneten Katalysatorverbund 10, der einen ersten und zweiten Oxidationskatalysator 12, 13 sowie einen SCR-Katalysator 14 aufweist, eine effektive Stickoxidreduzierung erzielt werden kann.
  • Wie dies der einzigen Figur weiter entnommen werden kann, ist im Unterbodenbereich 5 ein weiterer Bauteilverbund 15 angeordnet, bei dem im in Strömungsrichtung gesehen vorderen Teil ein dritter Oxidationskatalysator 17 und unmittelbar anschließend ein Partikelfilter 18 in einem Gehäuse 16 des Bauteilverbunds 15 angeordnet beziehungsweise aufgenommen sind. Auch dieser Bauteilverbund 15 stellt bevorzugt somit wiederum ein separat handhabbares Bauteil dar, das einfach in den Abgasstrang 3 integriert beziehungsweise montiert werden kann.
  • Dem Bauteilverbund 15 ist hier im Unterbodenbereich 5 noch eine Zudosierstelle 19 vorgeschaltet, an der mittels eines Kraftstoffverdampfers 20 zu definierten Partikelfilterregenerationszeiten, gesteuert oder geregelt mittels einer Steuereinrichtung, ein Kraftstoffdampf zudosiert wird. Durch diese Zudosierung eines heißen Kraftstoffdampfes wird insbesondere in Verbindung mit dem dritten Oxidationskatalysator 17 auf vorteilhafte Weise erreicht, dass die für die Partikelfilterregeneration benötigten hohen Temperaturen von zum Beispiel 600°C sehr schnell und effizient erreicht werden können, so dass dann im Partikelfilter der Rußabbrand in der gewünschten Weise erfolgen kann. Die im dritten Oxidationskatalysator 17 ablaufenden Reaktionen können gleichungsmäßig wie folgt dargestellt werden: 2 CO + O2 → 2 CO2 4 CxHy + 4x+y O2 → 2y H2O + 4x CO2 2 H2 + O2 → 2 H2O
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005009686 A1 [0004]
    • - WO 2006/114548 [0005]
    • - EP 1469173 A1 [0006]

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Diesel-Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer SCR-Katalysatoreinrichtung für eine selektive katalytische Reduktion, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung (14) in Abgasströmungsrichtung wenigstens ein Katalysator (12, 13), insbesondere wenigstens ein Oxidationskatalysator, vorgeschaltet ist, in dem definierte Abgaskomponenten eines Abgasstroms zu einem Reduktionsmittel für die selektive katalytische Reduktion, insbesondere zu Ammoniak (NH3) und/oder ammoniakhaltigen Produkten, umsetzbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung (14) in Abgasströmungsrichtung wenigstens ein Partikelfilter (18) nachgeschaltet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der wenigstens einen SCR-Katalysatoreinrichtung (14) und stromauf des wenigstens einen Partikelfilters (18) eine Kraftstoffzudosierung mittels einer Kraftstoffzudosiereinrichtung (20) vorgesehen ist, mittels der dem Abgasstrom zu vorgegebenen Zeiten, insbesondere während einer Partikelfilterregenerationsphase, eine vorgegebene Menge eines Kraftstoffs zudosierbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzudosiereinrichtung (20) durch einen Kraftstoffverdampfer gebildet ist, mittels dem dem Abgasstrom ein Kraftstoffdampf vorgegebener Temperatur zudosierbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem wenigstens einen Partikelfilter (18) und einer Kraftstoffzudosierstelle (19) im Abgasstrang (3) wenigstens ein Katalysator (17), insbesondere ein Oxidationskatalysator, mittels dem definierte Bestandteile eines Abgasstroms und/oder des gegebenenfalls zudosierten Kraftstoffdampfs exotherm umsetzbar beziehungsweise oxidierbar sind und/oder wenigstens ein elektrisch beheizbarer Heizkatalysator angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (18) unmittelbar an den Heizkatalysator (17) anschließt und/oder mit diesem in einem Bauteilverbund (15) verbunden ist, wobei der Bauteilverbund (15) bevorzugt ein separat handhabbares Bauteil ausbildet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (18) in definierten Partikelfilterbereichen, insbesondere strömungseingangsseitig, mit wenigstens einer eine definierte Aktivität aufweisenden Katalysatorkomponente beschichtet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Partikelfilter (18) im insbesondere motorfernen Unterbodenbereich (5) eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-Katalysatoreinrichtung (14) unmittelbar an den wenigstens einen vorgeschalteten Katalysator (12, 13) anschließt und/oder mit diesem wenigstens einen Katalysator (12, 13) in einem Bauteilver bund (10) verbunden ist, wobei der Bauteilverbund (10) bevorzugt ein separat handhabbares Bauteil ausbildet.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-Katalysatoreinrichtung (14) in definierten Bereichen, insbesondere strömungseingangsseitig, mit wenigstens einer eine definierte Aktivität aufweisenden Katalysatorkomponente beschichtet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der SCR-Katalysatoreinrichtung (14) ein erster Oxidationskatalysator (12) vorgeschaltet ist, in dem, insbesondere in einer Fett- und/oder Magerbetriebsphase der Brennkraftmaschine, CO- und HC-haltige Abgaskomponenten oxidierbar sind, und dass dem ersten Oxidationskatalysator (12) ein zweiter Oxidationskatalysator (13) nachgeschaltet ist, in dem, insbesondere in einer Fettbetriebsphase der Brennkraftmaschine, Wasserstoff und Stickoxide zu Ammoniak (NH3) und/oder ammoniakhaltigen Produkten umsetzbar sind, die anschließend zur selektiven katalytischen Reduktion der Stickoxide der SCR-Katalysatoreinrichtung (14) zuführbar sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Oxidationskatalysator (12, 13) mit der SCR-Katalysatoreinrichtung (14) zu einem Bauteilverbund (10) zusammengefasst sind, bevorzugt ein separat handhabbares Bauteil ausbilden.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine SCR-Katalysatoreinrichtung (14) mitsamt dem wenigstens einen diesem vorgeschalteten Katalysator (12, 13) im motorraumnahen und/oder motornahen Bereich eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Kraftstoffzudosiereinrichtung (20), insbesondere ein Kraftstoffverdampfer, für eine Partikelfilterregeneration entsprechend vorgebbarer Regenerationsparameter steuer- oder regelbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-Katalysatoreinrichtung (14) mitsamt dem wenigstens einem vorgeschalteten Katalysator (12, 13) stromab einer Turbine (6) eines Abgasturboladers (7) im Abgasstrang (3) einer Brennkraftmaschine (2), insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, angeordnet ist.
  16. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
DE102009014236.3A 2009-03-20 2009-03-20 Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE102009014236B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009014236.3A DE102009014236B4 (de) 2009-03-20 2009-03-20 Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009014236.3A DE102009014236B4 (de) 2009-03-20 2009-03-20 Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009014236A1 true DE102009014236A1 (de) 2010-09-30
DE102009014236B4 DE102009014236B4 (de) 2016-12-29

Family

ID=42663951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009014236.3A Expired - Fee Related DE102009014236B4 (de) 2009-03-20 2009-03-20 Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009014236B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017131567A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Scania Cv Ab Exhaust gas treatment system
DE102012219829B4 (de) 2011-11-04 2019-07-04 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur partikelfilterregeneration sowie entsprechend ausgebildetes verbrennungsmotorsystem

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19922961A1 (de) * 1999-05-19 2000-11-23 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion
DE19922960A1 (de) * 1999-05-19 2000-12-07 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion
DE10214686A1 (de) * 2002-04-03 2003-10-16 Daimler Chrysler Ag Katalysator für die Erzeugung von Ammoniak und Verfahren zur Verminderung von Stickoxiden mit Ammoniak
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
DE10256769A1 (de) * 2002-12-05 2004-08-05 Zeuna-Stärker GmbH & Co KG Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor
EP1469173A1 (de) 2003-04-16 2004-10-20 Arvin Technologies, Inc. Ein System zum Reduzieren der Abgasemission
DE102005009686A1 (de) 2005-03-03 2006-09-07 Volkswagen Ag Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei Dieselmotoren oder dergleichen, und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
WO2006114548A1 (fr) 2005-04-25 2006-11-02 Renault S.A.S Procede de commande d'un moteur de vehicule pour reguler la temperature d'un filtre a particules

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10104160B4 (de) * 2001-01-30 2008-07-10 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage für einen Verbrennungsmotor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19922961A1 (de) * 1999-05-19 2000-11-23 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion
DE19922960A1 (de) * 1999-05-19 2000-12-07 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion
DE10214686A1 (de) * 2002-04-03 2003-10-16 Daimler Chrysler Ag Katalysator für die Erzeugung von Ammoniak und Verfahren zur Verminderung von Stickoxiden mit Ammoniak
DE10256769A1 (de) * 2002-12-05 2004-08-05 Zeuna-Stärker GmbH & Co KG Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
EP1469173A1 (de) 2003-04-16 2004-10-20 Arvin Technologies, Inc. Ein System zum Reduzieren der Abgasemission
DE102005009686A1 (de) 2005-03-03 2006-09-07 Volkswagen Ag Verfahren zur Abgasnachbehandlung bei Dieselmotoren oder dergleichen, und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
WO2006114548A1 (fr) 2005-04-25 2006-11-02 Renault S.A.S Procede de commande d'un moteur de vehicule pour reguler la temperature d'un filtre a particules

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219829B4 (de) 2011-11-04 2019-07-04 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur partikelfilterregeneration sowie entsprechend ausgebildetes verbrennungsmotorsystem
WO2017131567A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Scania Cv Ab Exhaust gas treatment system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009014236B4 (de) 2016-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012220016B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen verbrennungsmotor mit einem elektrisch beheizten nox-adsorber-katalysator
EP1892396B1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
EP1892394B1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102012222929B4 (de) System für selektive katalytische Reduktion (SCR) zur NOx-Speicherung
EP3150814B1 (de) Verfahren zum betreiben eines abgasnachbehandlungssystems
DE102012205678B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor
DE102013200361B4 (de) Abgasnachbehandlungssystem, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Abgasnachbehandlung
EP2568137B1 (de) Beheiztes Injektionssystem für Dieselmotor-Abgassysteme
DE102010022940A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Regenerieren eines Abgasfilters
DE102012006448B4 (de) Verfahren zur Anwendung in Verbindung mit einer Abgasnachbehandlungsanlage
EP1900916A2 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE10128414A1 (de) Abgasreinigungsanlage mit Reduktionsmittelversorgung
DE102010023819A1 (de) Abgasbehandlungssystem mit einem HC-SCR und einem Zwei-Wege-Katalysator und Verfahren zu dessen Gebrauch
DE102007019460A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102014105043A1 (de) Elektrisch beheizter DOC unter Verwendung von NOx-Steuerungen während eines Kaltstarts mittels KW-SCR
DE102013203603A1 (de) Abgasbehandlungssystem mit einem festen, Ammoniakgas erzeugenden Material
DE102015013837A1 (de) Abgasreinigungssystem und Abgasreinigungsverfahren
DE102010021589A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102010045203A1 (de) Oxidierender Partikelfilter
DE202005008146U1 (de) Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102008030307A1 (de) Katalysatoranordnung zur Reinigung eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors
EP1859131B1 (de) Verfahren zur abgasnachbehandlung bei dieselmotoren oder dergleichen, und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
EP2166203A1 (de) Vorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges
DE102009014236B4 (de) Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine Brennkraftmaschine
DE102018119047B4 (de) Verfahren zur bestimmung der russbeladung in einer partikelfiltervorrichtung mit selektiver katalytischer reduktion

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee