DE102009038835A1 - Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Abgasreinigungsanlage (1) zur Reduzierung von Schadstoffen in Abgasen einer Brennkraftmaschine (2) mung des Abgases nach einem Abgasauslass der Brennkraftmaschine (2) und in dieser Reihenfolge ein Oxidationskatalysator (4), ein Partikelfilter (5), eine Reduktionsmitteleinbringstelle (6) für ein Reduktionsmittel und ein SCR-Katalysator (7) (selective catalytic reduction) angeordnet sind, wobei in dem Abgasstrang (3) vor dem Oxidationskatalysator (4) ein zweiter SCR-Katalysator (8) angeordnet ist und zwischen dem Abgasauslass und dem zweiten SCR-Katalysator (8) eine weitere Reduktionseinbringstelle (9) für das Reduktionsmittel vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht die Erfüllung sehr scharfer Emissionsgrenzwerte, wie z.B. US SULEV.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Aus dem europäischen Patent
EP 1 054 722 B1 , von der diese Erfindung ausgeht, ist eine Abgasreinigungsanlage zur Reduzierung von Schadstoffen in Abgasen einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang bekannt. In dem Abgasstrang sind in Strömungsrichtung des Abgases nach einem Abgasauslass der Brennkraftmaschine und in dieser Reihenfolge ein Oxidationskatalysator, ein Partikelfilter, eine Reduktionsmitteleinbringstelle für ein Reduktionsmittel und ein SCR-Katalysator angeordnet. - Durch diese Anordnung des SCR-Katalysators nach dem Partikelfilter erreicht der SCR-Katalysator seine „light-off”-Temperatur (Betriebstemperatur) nur durch innermotorische Heizmaßnahmen rechtzeitig. Diese Heizstrategien erzeugen jedoch einen höheren Brennstoffverbrauch und verschlechtern die HC- und CO-Emissionen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, ohne Heizmaßnahmen und damit ohne Brennstoffmehrverbrauch die NOx-Konversion sicherzustellen.
- Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 sowie verfahrensmäßig durch die Merkmale im Patentanspruch 5 gelöst.
- Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Abgasreinigungsanlage gem. Patentanspruch 1 und das erfindungsgemäße Betriebsverfahren gemäß Patentanspruch 5 findet eine sehr frühe NOx-Konvertierung durch die Position des SCR-Startkatalysators, dem weiteren SCR-Katalysator, statt. Dies ermöglicht die Erfüllung sehr scharfer Emissionsgrenzwerte, wie z. B. US SULEV (super ultra low emission vehicle). Es sind keine aktiven innermotorischen Heizmaßnahmen für den SCR-Katalysator notwendig.
- Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsvariante, bei der nochmals die Reduktionsmittelverteilung im Abgas verbessert wird.
- Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 3 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele.
- Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 ist es möglich, extrem schnell auf transiente, sehr schnelle Abgaszusammensetzungsveränderungen zu reagieren.
- Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
-
1 zeigt schematisch ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine. -
1 zeigt schematisch ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage1 für eine Brennkraftmaschine2 . Die Brennkraftmaschine2 weist vier symbolisch, durch Kreise dargestellte, nicht bezifferte Zylinder auf. An die Brennkraftmaschine2 ist ein Abgasstrang3 zur Abführung von Abgasen angeordnet. In dem Abgasstrang3 sind in Strömungsrichtung des Abgases die folgenden Komponenten für dieses Ausführungsbeispiel und in dieser Reihenfolge angeordnet: - • eine Turbine
10 eines Abgasturboladers, - • ein zweiter SCR-Katalysator
8 , - • ein Oxidationskatalysator
4 , - • ein Partikelfilter
5 , - • eine Reduktionsmitteleinbringstelle
6 und - • ein SCR-Katalysator
7 . - Erfindungsgemäß ist zwischen einem nicht bezifferten Abgasauslass, dieser ist definiert durch die Trennebene von Abgasreinigungsanlage
3 und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine2 und dem zweiten SCR-Katalysator8 eine weitere Reduktionsmitteleinbringstelle9 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die weitere Reduktionsmitteleinbringstelle9 zwischen dem Abgasauslass und der Turbine10 des Abgasturboladers angeordnet. - In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass die zweite Reduktionsmitteleinbringstelle
9 direkt vor dem zweiten SCR-Katalysator8 angeordnet ist. Auch ein Entfall der Turbine10 des Abgasturboladers ist möglich, so dass die weitere Reduktionsmitteleinbringstelle9 einfach zwischen dem Abgasauslass und dem zweiten SCR-Katalysator angeordnet ist. - Um Reduktionsmittel in den Abgasstrang einbringen zu können, ist ein Reduktionsmittelbehälter
12 vorgesehen, der über Reduktionsmittelleitungen11 mit den Reduktionsmitteleinbringstellen6 ,9 Reduktionsmittel führend verbunden ist. Das Reduktionsmittel kann beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung oder gasförmiges Ammoniak sein. Eine Förderpumpe für das Reduktionsmittel oder Eindüsvorrichtungen sind nicht dargestellt. - Bevorzugt wird die Reduktionsmitteleinbringung in den Abgasstrang
3 von einem ebenfalls nicht dargestellten Steuergerät, besonders bevorzugt von einem Brennkraftmaschinensteuergerät, gesteuert. Auf diese Weise ist es möglich, besonders schnell auf transiente Abgaszusammensetzungsveränderungen zu reagieren, um die schärfsten Emissionsgrenzwerte, wie z. B. US SULEV, zu erreichen. - Selbstverständlich können die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage und das erfindungsgemäße Betriebsverfahren sowohl für Diesel-, als auch für Ottobrennverfahren zum Einsatz kommen.
- Ein Betriebsverfahren für die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage
1 ist durch folgende Schritte nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine2 gekennzeichnet: - – Reduktionsmitteleinbringung in den Abgasstrang
3 an der weiteren Reduktionsmitteleinbringstelle9 , bis der SCR-Katalysator7 eine Betriebstemperatur erreicht hat - – Nach Erreichen der Betriebstemperatur des zweiten SCR-Katalysators
8 , Reduktionsmitteleinbringung in den Abgasstrang3 an der Reduktionsmitteleinbringstelle6 . - Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren wird eine sehr frühe NOx-Konvertierung durch die Position des weiteren SCR-Katalysators
8 erzielt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht somit die Erfüllung sehr scharfer Emissionsgrenzwerte, wie z. B. US SULEV. Darüber hinaus sind in vorteilhafter Weise keine aktiven Heizmaßnahmen für den SCR-Katalysator7 notwendig. - Die Erfindung bezieht sich mit anderen Worten anhand von
1 ausgedrückt auf folgendes System:
Anordnung folgender Komponenten in der beschriebenen Reihenfolge: - – Eine weitere Reduktionsmitteleinbringstelle
9 für Reduktionsmittel vor der Turbine10 des Abgasturboladers, - – ein oder mehrere Abgasturbolader, ein weiterer SCR-Katalysator
8 , ein Oxidationskatalysator4 , ein Partikelfilter5 , eine Reduktionsmitteleinbringstelle6 für Reduktionsmittel, ein SCR-Katalysator7 . - – Funktion:
Nach einem Kaltstart wird zunächst das Reduktionsmittel vor dem zweiten SCR-Katalysator
8 in die Abgasstrang3 eingebracht und in dem zweiten SCR-Startkatalysator8 umgesetzt. Sobald der SCR-Katalysator7 auf Betriebstemperatur ist, wird die Reduktionsmittelzugabe auf die Position nach dem Partikelfilter5 umgeschaltet und der SCR-Katalysator7 übernimmt die NOx-reduzierende Funktion. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Abgasreinigungsanlage
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Abgasstrang
- 4
- Oxidationskatalysator
- 5
- Partikelfilter
- 6
- Reduktionsmitteleinbringstelle
- 7
- SCR-Katalysator
- 8
- Zweiter SCR-Katalysator
- 9
- Weitere Reduktionsmitteleinbringstelle
- 10
- Turbine
- 11
- Reduktionsmittelleitung
- 12
- Reduktionsmittelbehälter
- 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
-
- EP 1054722 B1 [0002]
Claims (5)
- Abgasreinigungsanlage (
1 ) zur Reduzierung von Schadstoffen in Abgasen einer Brennkraftmaschine (2 ) mit einem Abgasstrang (3 ), in dem in Strömungsrichtung des Abgases nach einem Abgasauslass der Brennkraftmaschine (2 ) und in dieser Reihenfolge ein Oxidationskatalysator (4 ), ein Partikelfilter (5 ), eine Reduktionsmitteleinbringstelle (6 ) für ein Reduktionsmittel und ein SCR-Katalysator (7 ) (selctive catalytic reduction) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abgasstrang (3 ) vor dem Oxidationskatalysator (4 ) ein zweiter SCR-Katalysator (8 ) angeordnet ist und zwischen dem Abgasauslass und dem zweiten SCR-Katalysator (8 ) eine weitere Reduktionsmitteleinbringstelle (9 ) für das Reduktionsmittel vorgesehen ist. - Abgasreinigungsanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abgasstrang vor dem zweiten SCR-Katalysator (
8 ) eine Turbine (10 ) eines Abgasturboladers angeordnet ist, - Abgasreinigungsanlage nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Reduktionsmitteleinbringstelle (
9 ) zwischen dem Abgasauslass und der Turbine (10 ) oder zwischen der Turbine (10 ) und dem zweiten SCR-Katalysator (8 ) angeordnet ist. - Abgasreinigungsanlage nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reduktionsmitteleinbringung in den Abgasstrang (
3 ) von einem Steuergerät steuerbar ist. - Betriebsverfahren für eine Abgasreinigungsanlage nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine: – Reduktionsmitteleinbringung in den Abgasstrang (
3 ) an der weiteren Reduktionsmitteleinbringstelle (9 ), bis der SCR-Katalysator (7 ) eine Betriebstemperatur erreicht hat, – nach Erreichen der Betriebstemperatur des zweiten SCR-Katalysators (8 ) Reduktionsmitteleinbringung in den Abgasstrang (3 ) an der Reduktionsmitteleinbringstelle (6 ).
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