DE102012209852A1 - Abgasreinigungssystem zur Anordnung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Dieselkraftfahrzeugs - Google Patents

Abgasreinigungssystem zur Anordnung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Dieselkraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Abgasreinigungssystem 18 zur Anordnung in einem Abgasstrang 6 einer Brennkraftmaschine 4, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, umfasst in Strömungsrichtung des Abgases einen SCR-Katalysator 14 zur Reduktion von Stickoxiden, welcher derart ausgebildet ist, dass er eine zusätzliche Speicherfunktion für Kohlenwasserstoffe aufweist, und einen Ausgangs-Oxidationskatalysator 16 in Strömungsrichtung des Abgases nach dem SCR-Katalysator 14, wobei der Ausgangs-Oxidationskatalysator (16) derart ausgebildet ist, dass Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid daran oxidierbar sind. Das Abgasreinigungssystem 18 weist ferner einen Eingangs-Oxidationskatalysator 8 zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen und/ oder Kohlenstoffmonoxid auf, welcher stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass er im Wesentlichen keine Speicherfunktion für Kohlenwasserstoffe aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem zur Anordnung in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine.
  • Stand der Technik:
  • Zur Abgasreinigung moderner Kraftfahrzeuge, insbesondere Dieselfahrzeuge, werden üblicherweise Katalysatoranordnungen aus einer Kombination von Oxidationskatalysator, Partikelfilter und SCR-Katalysator verwendet, wobei mit SCR (selective catalytic reduction) die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden aus Abgasen von Verbrennungsmotoren bezeichnet wird. Solche Elemente einer Katalysatoranordnung können unterschiedlich angeordnet werden, wobei auch mehrere Funktionen in einem Katalysator kombiniert sein können. Beispielsweise ist aus der WO 2005/0031514 ein Katalysator bekannt, der eine Kombination aus einem SCR-Katalysator und einem Partikelfilter auf einem einzigen Substrat aufweist (sog. SCRF-System). Weiterhin zeigt die WO 2010/075345 eine Katalysatoranordnung, bei der das SCRF-System um einen SCR-Katalysator stromabwärts erweitert ist. In der DE 10 2008 009 672 A1 ist ein SCR-Katalysator nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 offenbart, der eine SCR-aktive Komponente und eine Kohlenwasserstoffspeicher-Komponente in einem Bauteil vereint. Dieser Katalysator ist in einem Abgassystem angeordnet, bei dem ein Partikelfilter als erste Komponente des Abgasreinigungssystems dem SCR/Kohlenwasserstoff-Speicher-Katalysator vorgeschaltet ist und ein Oxidationskatalysator dem SCR/Kohlenwasserstoff-Speicher-Katalysator nachgeschaltet ist. Aus der DE 10 2008 055 890 A1 ist ein Katalysator bekannt, bei dem ein Partikelfilter, eine SCR-aktive Komponente und ein Oxidationskatalysator kombiniert sind.
  • Zur Einhaltung der strenger werdenden Grenzwerte für die Stickoxid- und Kohlenwasserstoffbelastung in Abgasen von Brennkraftmaschinen sind alternative Abgasreinigungssysteme erforderlich.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein in allen Betriebssituationen zuverlässiges und kostengünstig herstellbares Abgasreinigungssystem bereitzustellen, welches einen möglichst geringen Raumbedarf hat.
  • Offenbarung der Erfindung:
  • Diese Aufgabe wird durch ein Abgasreinigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem ist zur Anordnung in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, ausgebildet.
  • Das Abgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, enthält neben anderen die Schadstoffe Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) sowie Stickoxide (NOx) und Rußpartikel.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschine entstehendes Abgas strömt in dem erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem zunächst durch den Eingangs-Oxidationskatalysator, wo im Abgas vorhandene Kohlenwasserstoffe und/ oder Kohlenstoffmonoxid oxidiert werden. Außerdem findet im Eingangs-Oxidationskatalysator eine teilweise Umsetzung von NO zu NO2 statt. Der Eingangs-Oxidationskatalysator weist allerdings nur eine vergleichsweise geringe Kohlenwasserstoff-speichernde Funktion auf, sodass vor allem in kalten Betriebszuständen nicht alle im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe im Eingangs-Oxidationskatalysator zurückgehalten werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Eingangs-Oxidationskatalysator wird nicht angestrebt, die gesamten im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zurückzuhalten. Ein Durchbruch von Kohlenwasserstoffen durch den Eingangs-Oxidationskatalysator in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise bei geringen Temperaturen, wird vielmehr bewusst in Kauf genommen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Eingangs-Oxidationskatalysator, verglichen mit konventionellen Bauformen für solche Oxidationskatalysatoren, kleiner und kostengünstiger ausgebildet werden kann. Dieser braucht nämlich nur eine vergleichsweise geringe Zeolith- und Edelmetallbeladung aufzuweisen, über welche die Oxidationswirksamkeit bzw. die Speicherfähigkeit für Kohlenwasserstoffe eingestellt werden kann.
  • Stromabwärts ist ein SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden angeordnet. SCR bezeichnet die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (NOx) aus Abgasen. Dabei werden in dem Abgas vorhandene Stickoxide mit einem Reduktionsmittel, beispielsweise über eine Dosiereinrichtung in das Abgas dosiertem Ammoniak, zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) reduziert. Zu diesem Zweck kann beispielsweise stromabwärts des Eingangs-Oxidationskatalysators und stromaufwärts des SCR-Katalysators eine Dosiereinrichtung angeordnet sein, über die ein Reduktionsmittel in den Abgasstrang dosiert wird. Bei dem Reduktionsmittel kann es sich um eine Vorläuferverbindung von Ammoniak, beispielsweise wässrige Harnstofflösung handeln, die im Abgasstrang unter Ammoniakbildung zersetzt wird.
  • Der SCR-Katalysator ist derart ausgebildet, dass er Kohlenwasserstoffe speichern kann. Hierzu enthält der SCR-Katalysator beispielsweise einen Kohlenwasserstoff-speichernden Zeolithen, etwa in Form einer auf den SCR-Katalysator aufgebrachten Beschichtung. Durch einen solchen SCR-Katalysator wird eine Speicherung von Kohlenwasserstoffen, die den Eingangs-Oxidationskatalysator unoxidiert passieren, in dem SCR-Katalysator gewährleistet. Die Speicherung von Kohlenwasserstoffen findet insbesondere bei geringen Abgastemperaturen statt. Der SCR-Katalysator kann so aufgebaut sein, dass die Menge an in dem SCR-Katalysator reduzierten Stickoxiden nicht signifikant verringert wird.
  • In Strömungsrichtung des Abgases nach dem SCR-Katalysator ist ein Ausgangs-Oxidationskatalysator angeordnet. Auch der Ausgangs-Oxidationskatalysator hat die Aufgabe, die Oxidation von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und vorzugsweise zusätzlich Ammoniak zu katalysieren. Wegen der Anordnung des Ausgangs-Oxidationskatalysators am stromabwärtig liegenden Ende der Katalysatoranordnung, insbesondere stromabwärts des Kohlenwasserstoff-speichernden SCR-Katalysators, braucht der Ausgangs-Oxidationskatalysator im Wesentlichen nur bei Betriebsphasen mit hohen Abgastemperaturen, wie sie beispielsweise bei der Regeneration eines Partikelfilters des Abgassystems auftreten, effizient arbeiten. Denn gerade bei hohen Temperaturen und/ oder erhöhtem Massenstrom des Abgases, wie sie bei der Regeneration eines Partikelfilters auftreten, werden Kohlenwasserstoffe, die in dem SCR-Katalysator eingespeichert sind, aus diesem ausgetrieben und gelangen zu dem nachgeschalteten Ausgangs-Oxidationskatalysator. Ähnliches gilt für Ammoniak, das g.g.F im SCR-Katalysator eingespeichert ist. Die Anordnung eines Ausgangs-Oxidationskatalysators in dem Abgasreinigungssystem ermöglicht daher bei denkbar einfachstem Aufbau des Ausgangs-Oxidationskatalysators eine nahezu vollständige Oxidation von Kohlenwasserstoffen sowie von Kohlenmonoxid bzw. Ammoniak, die möglicherweise stromabwärts des SCR-Katalysators in dem Abgas noch vorhanden sind.
  • Der Ausgangs-Oxidationskatalysator kommt daher vor allem bei hohen Temperaturen zum Einsatz, wie sie bei der Regeneration eines Partikelfilters auftreten. Wegen der hohen Temperaturen ist es möglich, die zum Katalysieren des Oxidationsprozesses notwendige Edelmetallbeladung des Ausgangs-Oxidationskatalysators gering zu halten. Damit lässt sich auch der Ausgangs-Oxidationskatalysator relativ einfach und platzsparend, insbesondere mit geringem Edelmetallgehalt und ohne Speicherfunktion, bauen.
  • Entsprechend einfach kann der Eingangs-Oxidationskatalysator aufgebaut sein, insbesondere kann auf eine Kohlenwasserstoff-speichernde Wirkung des Eingangs-Oxidationskatalysators bei geringen Temperaturen verzichtet werden. Das reduziert auch den Aufwand und das Bauvolumen des Eingangs-Oxidationskatalysators erheblich.
  • Mit Hilfe der Kombination aus einem Eingangs-Oxidationskatalysator und einem Ausgangs-Oxidationskatalysator mit dazwischen liegendem SCR-Katalysator und/ oder partikelfilternden Komponenten kann daher ein kostengünstiges Abgasreinigungssystem realisiert werden, das eine Einhaltung der Schadstoffemissionswerte bei allen Betriebszuständen sicherstellt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung mit Eingangs-Oxidationskatalysator stromaufwärts des SCR-Katalysators und mit Ausgangs-Oxidationskatalysator hat sich ferner hinsichtlich des Anspringverhaltens des Abgasreinigungssystems als günstig erwiesen. Trotz einfacher Bauweise wird Kohlenstoffmonoxid in dem Eingangs-Oxidationskatalysator bereits bei geringen Temperaturen des Abgases umgesetzt. Kohlenwasserstoffe werden zwischengespeichert und später bei hohen Temperaturen in dem Ausgangs-Oxidationskatalysator umgesetzt.
  • Durch eine optional denkbare Anordnung von zwei SCR-Katalysatoren in Reihe lässt sich besonders elegant erreichen, dass in allen Betriebszuständen, gerade auch bei hohen Temperaturen und Massenströmen im Abgas eine ausreichende Menge an Stickoxiden durch das Abgasreinigungssystem zu N2 reduziert wird. Hierzu wird Ammoniak, das (beispielsweise in bestimmten Betriebszuständen oder aufgrund von Überdosierung an der Dosiereinrichtung) den ersten SCR-Katalysator passiert, in dem zweiten SCR-Katalysator eingespeichert. Das im zweiten SCR-Katalysator eingespeicherte Ammoniak steht dann zur Reduktion von Stickoxiden zur Verfügung, die beispielsweise bei einem höherem Massenstrom und einer höheren Temperatur den ersten SCR-Katalysator unreduziert passieren. Solche Betriebszustände können beispielsweise bei der bei hohen Temperaturen erfolgenden Regeneration des in dem ersten SCR-Katalysators enthaltenen Partikelfilters auftreten. Ein ähnlich arbeitendes System ist beispielsweise in der WO 2010/075345 erläutert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der erste SCR-Katalysator eine partikelfilternde Funktion aufweisen (sogenanntes SCRF-System), wie beispielsweise in der WO 2005/0031514 beschrieben. Der erste SCR-Katalysator weist beispielsweise eine SCR-Beschichtung auf, die weitgehend resistent ist gegen Kohlenwasserstoff, und die nur geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen speichert. Ein derartiger SCR-Katalysator kann bereits bei geringen Abgastemperaturen Stickoxide effizient umsetzen. Die in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe passieren den ersten SCR-Katalysator weitgehend und werden nur zu einem sehr geringen Anteil in dem ersten SCR-Katalysator eingespeichert.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste SCR-Katalysator einen Cu-ausgetauschten Zeolithen vom Typ Ferrierit oder Chabazit.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der SCR-Katalysator, insbesondere der zweite SCR-Katalysator, einen Fe-und/oder Cu-ausgetauschten Zeolith vom Typ beta und/oder einen Zeolith vom Typ Cu-CHA. Derartige Zeolithe haben sich als relativ effizient erwiesen, wobei ein Fe- und/oder Cu-ausgetauschter Zeolith vom Typ beta insbesondere Kohlenwasserstoff-speichernd ist und sich ein Zeolith vom Typ Cu-CHA zur NOX Reduktion eignet. Eingespeicherte Kohlenwasserstoffe werden bei hohen Temperaturen, wie sie im Abgas beispielsweise während der Regeneration eines Partikelfilters auftreten, aus dem zweiten SCR-Katalysator ausgetrieben.
  • Die Katalysatoranordnung kann weitgehend mit Hilfe von Beschichtungs-Katalysatoren aufgebaut werden. Insbesondere können sowohl der Eingangs-Oxidationskatalysator, als auch der Ausgangs-Oxidationskatalysator, sowie der erste SCR-Katalysator und der zweite SCR-Katalysator als Beschichtungs-Katalysatoren ausgebildet sein, mit einer jeweiligen Beschichtung, die auf ein Trägermaterial des Katalysators aufgebracht ist. Die Beschichtung kann beispielsweise aus Edelmetallen und/oder jeweils geeigneten Zeolithen bestehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ausgangs-Oxidationskatalysator in Strömungsrichtung des Abgases einen ersten Bereich und einem zweiten Bereich auf, und wobei der erste Bereich derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen Ammoniak daran oxidierbar ist und der zweite Bereich derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid daran oxidierbar sind. Der erste Bereich kann beispielsweise einen eher geringen Edelmetallgehalt aufweisen und der zweite Bereich kann einen eher hohen Edelmetallgehalt aufweisen. Beispielsweise kann der erste Bereich einen Edelmetallgehalt von etwa 0,07–0,35 kg/m3 (2–10 g/ft3) aufweisen und der zweite Bereich kann einen Edelmetallgehalt von etwa 0,35–1,71 kg/m3 (10–50 g/ft3) aufweisen.
  • Die Aufteilung des Ausgangs-Oxidationskatalysators in zwei Bereiche ermöglicht eine räumliche Trennung der Oxidation von Ammoniak von der Oxidation von Kohlenwasserstoffen, wodurch eine effizientere und vollständigere Oxidation dieser Schadstoffe in dem zweiten Oxidationskatalysator gewährleistet wird.
  • Sicherlich ist es denkbar, dass der zweite Bereich des zweiten Oxidationskatalysators Zeolithe aufweist, die Kohlenwasserstoffe speichern. Dadurch wird sichergestellt, dass Kohlenwasserstoffe, die in dem zweiten Oxidationskatalysator nicht oxidiert wurden, nicht aus diesem austreten, sondern eingespeichert werden. Dazu kann beispielsweise der stromabwärts liegende Teil des zweiten Bereichs mit einen Kohlenwasserstoff-speichernden Zeolithen ausgestattet sein.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegende Figur näher erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgassystems 2 mit einer Brennkraftmaschine 4, einem Abgasstrang 6 und einem Abgasreinigungssystem 18.
  • Die Strömungsrichtung des Abgases verläuft in 1 in dem Abgasstrang 6 von der Brennkraftmaschine 4 nach rechts durch das Abgasreinigungssystem 18.
  • Das Abgasreinigungssystem 18 weist in Strömungsrichtung des Abgases einen ersten Oxidationskatalysator 8, eine Dosiereinrichtung 10, einen ersten SCR-Katalysator 12, einen zweiten SCR-Katalysator 14 und einen zweiten Oxidationskatalysator 16 auf. Bei der Brennkraftmaschine 4 handelt es sich beispielsweise um einen Dieselmotor für ein Kraftfahrzeug.
  • Der erste Oxidationskatalysator 8 katalysiert die Oxidation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid und sorgt für eine Einstellung eines geeigneten Verhältnisses von NO/NO2. Der erste Oxidationskatalysator, wie auch die übrigen Katalysatoren des Abgasreinigungssystems können als Beschichtungs-Katalysatoren ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Beschichtung des ersten Oxidationskatalysators Edelmetall und/oder Zeolith aufweisen, wobei die Beladung mit Zeolith und Edelmetall in der Beschichtung des ersten Oxidationskatalysators, sowie die Struktur der Zeolithen, derart eingestellt ist, dass die Beschichtung keine oder nur eine geringe Kohlenwasserstoff-speichernde Funktion aufweist.
  • In Strömungsrichtung des Abgases schließt sich an den ersten Oxidationskatalysator 8 die Dosiereinrichtung 10 an, über welche ein Reduktionsmittel, z.B. NH3, zur Reduktion von Stickoxiden in das Abgas dosiert wird. Bei einem solchen Reduktionsmittel kann es sich beispielsweise um wässrige Harnstofflösung handeln. Über die Dosiereinrichtung 10 wird das Reduktionsmittel in den Abgasstrang, vorzugsweise abhängig von der von der Brennkraftmaschine 4 erzeugten Menge an Stickoxiden, dosiert.
  • Stromabwärts der Dosiereinrichtung schließt sich der erste SCR-Katalysator 12 an. Der erste SCR-Katalysator 12 umfasst einen Partikelfilter zum Herausfiltern von in dem Abgas vorhandenen Partikeln, insbesondere Ruß. Neben der Partikelfilterfunktion weist der erste SCR-Katalysator 12 eine SCR-Beschichtung zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas auf. Neben der Katalyse der Reduktion von Stickoxiden weist die Beschichtung des ersten SCR-Katalysators die Eigenschaft auf, dass sie im Wesentlichen resistent gegenüber Kohlenwasserstoffen ist und Kohlenwasserstoffe gar nicht oder nur in sehr geringen Mengen in dem ersten SCR-Katalysator einspeicherbar sind. Beispielsweise weist der erste SCR-Katalysator 12 eine Beschichtung auf, die einen Cu-ausgetauschten Zeolithen vom Typ Ferrierit oder Chabazit umfasst.
  • Der auf den ersten SCR-Katalysator 12 folgende zweite SCR-Katalysator 14 weist ebenfalls eine SCR-Beschichtung zur Reduktion von Stickoxiden auf. Im Unterschied zum ersten SCR-Katalysator 12 hat die Beschichtung des zweiten SCR-Katalysators 14 die Eigenschaft, dass Kohlenwasserstoffe gut daran speicherbar sind. Eine solche Beschichtung des zweiten SCR Katalysators 14 kann beispielsweise aus einem Fe-ausgetauschten Zeolithen oder einem Cu-ausgetauschten Zeolithen vom Typ beta bestehen.
  • Stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 14 folgt der zweite Oxidationskatalysator 16, in dem Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Ammoniak (NH3) oxidierbar sind.
  • Im Betrieb strömt von der Brennkraftmaschine 4 erzeugtes Abgas durch den Abgasstrang 6 und das Abgasreinigungssystem 18. Bei den im Abgas einer Brennkraftmaschine 4, insbesondere eines Dieselmotors, enthaltenen Schadstoffen handelt es sich hauptsächlich um Rußpartikel, Stickoxide (NOx), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC).
  • Im Betrieb des Abgassystems 2 strömt das Abgas zunächst durch den ersten Oxidationskatalysator 8, in welchem Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffe oxidiert werden. Eine im Wesentlichen vollständige Oxidation von Kohlenwasserstoffen findet dabei erst bei Temperaturen statt, wie sie im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 4 auftreten. Bei niedrigen Abgastemperaturen erfolgt eine Umsetzung der Kohlenwasserstoffe im ersten Oxidationskatalysator nur teilweise. Auch eine Einspeicherung von unoxidierten Kohlenwasserstoffen bei geringen Temperaturen ist nicht vorgesehen.
  • Durch den weitgehenden Verzicht auf Speicherung von in dem Abgas enthaltenen und nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffen in dem ersten Oxidationskatalysator 8 kann der erste Oxidationskatalysator 8 vergleichsweise klein und einfach gebaut werden. Insbesondere kann der erste Oxidationskatalysator mit geringerer Zeolith- und Edelmetallbeladung hergestellt werden als konventionelle Oxidationskatalysatoren, die dafür ausgelegt sind, unoxidierte Kohlenwasserstoffe möglichst vollständig zu speichern.
  • In den aus dem ersten Oxidationskatalysator 8 austretenden Abgasstrom wird über die Dosiereinrichtung 10 ein Reduktionsmittel, insbesondere wässrige Harnstofflösung, aus der im Abgas NH3 entsteht, injiziert. Das Abgas mit dem Reduktionsmittelfluid tritt anschließend in den ersten SCR-Katalysator 12 mit Rußpartikelfilterfunktion ein, in dem die in dem Abgas vorhandenen Rußpartikel herausgefiltert werden. Die SCR-Beschichtung des ersten SCR Katalysators 12 katalysiert zudem die Reduktion der im Abgas enthaltenen Stickoxide, wobei das in den Abgasstrang injizierte Ammoniak (NH3) mit den Stickoxiden (NOx) zu Wasser (H2O) und Stickstoff (N2) reagiert.
  • Durch die auf den ersten SCR-Katalysator 12 aufgebrachte Beschichtung wird eine effiziente Stickoxid-Reduzierung auch bei geringen Temperaturen und Massenströmen realisiert. Allerdings wird in dem ersten SCR-Katalysator 12 nur ein sehr geringer Anteil der im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe gespeichert. Der größte Anteil der Kohlenwasserstoffe passiert den ersten SCR-Katalysator 12 ungehindert.
  • Im Anschluss an den ersten SCR-Katalysator 12 passiert das Abgas den zweiten SCR-Katalysator 14. In dem zweiten SCR-Katalysator 14 findet, wie in dem ersten SCR-Katalysator 12, eine Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak statt. Im Unterschied zum ersten SCR-Katalysator 14 werden im zweiten SCR-Katalysator aber auch die im Abgas noch enthaltenen Kohlenwasserstoffe eingespeichert.
  • Der zweite SCR-Katalysator 14 ist so aufgebaut, dass er neben einer Katalyse der Reduktion von Stickoxiden in dem zweiten SCR-Katalysator 14 auch eine hohe Kohlenwasserstoff-Einspeicherung bietet. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Kohlenwasserstoff-einspeichernden Zeolithen realisiert werden.
  • In dem sich an den zweiten SCR Katalysator 14 anschließenden zweiten Oxidationskatalysator 16 werden in dem Abgas vorhandene Kohlenwasserstoffe, sowie Ammoniak und Kohlenmonoxid oxidiert.
  • Der zweite Oxidationskatalysator 16 muss insbesondere während Phasen der Regeneration des in dem ersten SCR-Katalysator 12 vorhandenen Partikelfilters sehr effektiv arbeiten, da während solcher Betriebsphasen die Temperatur des Abgases stark erhöht wird und somit die in dem zweiten SCR Katalysator 14 eingespeicherten Kohlenwasserstoffe ausgetrieben werden und in den sich daran anschließenden zweiten Oxidationskatalysator 16 gelangen. Üblicherweise ist die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in dem Abgasstrang hinter dem zweiten SCR Katalysator 14 sehr gering und steigt nur bei der Regeneration des Partikelfilters an. Daher ist es möglich, die Menge an Edelmetall des zweiten Oxidationskatalysators 16 gering zu halten, da dieser fast ausschließlich bei hohen Temperaturen Kohlenwasserstoffe oxidieren muss.
  • Des Weiteren wird in dem zweiten Oxidationskatalysator 16 Ammoniak, das den zweiten SCR-Katalysator 14 passiert hat, zu Stickstoff und Wasser oxidiert, wodurch ein Austreten von überschüssigem Ammoniak aus dem Abgasstrang verhindert wird.
  • In 1 nicht dargestellt, aber weiterhin denkbar ist es, den zweiten Oxidationskatalysator 16 in Strömungsrichtung des Abgases in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufzuteilen, wobei eine Beschichtung des ersten Bereichs einen geringeren Edelmetallgehalt aufweist als eine Beschichtung des zweiten Bereichs. Beispielsweise kann der erste Bereich einen Edelmetallgehalt von etwa 0,07–0,35 kg/m3 (2–10 g/ft3) und der zweite Bereich einen Edelmetallgehalt von etwa 0,35–1,71 kg/m3 (10–50 g/ft3) aufweisen.
  • Die Aufteilung des zweiten Oxidationskatalysators in zwei Bereiche ermöglicht eine räumliche Trennung der Oxidation von Ammoniak von der Oxidation von Kohlenwasserstoffen, wodurch eine effizientere und vollständigere Oxidation dieser Schadstoffe in dem zweiten Oxidationskatalysator gewährleistet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 2010/075345 [0002, 0017]
    • DE 102008009672 A1 [0002]
    • DE 102008055890 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Abgasreinigungssystem (18) zur Anordnung in einem Abgasstrang (6) einer Brennkraftmaschine (4), insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, umfassend in Strömungsrichtung des Abgases: einen SCR-Katalysator (14) zur Reduktion von Stickoxiden, welcher derart ausgebildet ist, dass er eine zusätzliche Speicherfunktion für Kohlenwasserstoffe aufweist; und einen Ausgangs-Oxidationskatalysator (16) in Strömungsrichtung des Abgases nach dem SCR-Katalysator (12, 14), wobei der Ausgangs-Oxidationskatalysator (16) derart ausgebildet ist, dass Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxid daran oxidierbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasreinigungssystem (18) einen Eingangs-Oxidationskatalysator (8) zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen und/ oder Kohlenstoffmonoxid aufweist, welcher stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass er im Wesentlichen keine Speicherfunktion für Kohlenwasserstoffe aufweist.
  2. Abgasreinigungssystem (18) nach Anspruch 1, wobei der SCR-Katalysator (12, 14) einen stromaufwärts angeordneten ersten SCR-Katalysator (12) mit zusätzlicher partikelfilternder Funktion aufweist und einen stromabwärts angeordneten zweiten SCR-Katalysator (14) mit Speicherfunktion für Kohlenwasserstoffe aufweist.
  3. Abgasreinigungssystem (18) nach Anspruch 2, wobei der stromaufwärts angeordnete erste SCR-Katalysator (12) derart ausgebildet ist, dass er eine im Wesentlichen keine Speicherfunktion für Kohlenwasserstoffe aufweist.
  4. Abgasreinigungssystem (18) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der erste SCR-Katalysator (12) einen Cu-ausgetauschten Zeolithen vom Typ Ferrierit oder Chabazit umfasst.
  5. Abgasreinigungssystem (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der SCR-Katalysator (12, 14), insbesondere der zweite SCR-Katalysator (14), einen Fe-und/oder Cu-ausgetauschten Zeolith vom Typ beta und/ oder einen Zeolith vom Typ Cu-CHA umfasst.
  6. Abgasreinigungssystem (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Eingangs-Oxidationskatalysator (8), der erste SCR-Katalysator (12), der zweite SCR-Katalysator (14) und/oder der Ausgangs-Oxidationskatalysator (16) als Beschichtungs-Katalysatoren ausgebildet sind.
  7. Abgasreinigungssystem (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ausgangs-Oxidationskatalysator (16) in Strömungsrichtung des Abgases einen ersten Bereich und einem zweiten Bereich aufweist, und wobei der erste Bereich derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen Ammoniak daran oxidierbar ist und der zweite Bereich derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid daran oxidierbar sind.
  8. Abgasreinigungssystem (18) nach Anspruch 7, wobei der erste Bereich einen geringeren Edelmetallgehalt aufweist als der zweite Bereich, wobei insbesondere der erste Bereich einen Edelmetallgehalt von 2–10 g/ft3 aufweist und der zweite Bereich einen Edelmetallgehalt von 10–50 g/ft3 aufweist.
  9. Abgasreinigungssystem (18) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der erste Bereich stromabwärts des zweiten Bereichs liegt.
  10. Abgasreinigungssystem (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei stromaufwärts des SCR-Katalysators (12, 14) eine Dosiereinrichtung (10) angeordnet ist zum Dosieren von Fluid, insbesondere wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrang (6).
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