DE102013017064B4 - Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102013017064B4
DE102013017064B4 DE102013017064.8A DE102013017064A DE102013017064B4 DE 102013017064 B4 DE102013017064 B4 DE 102013017064B4 DE 102013017064 A DE102013017064 A DE 102013017064A DE 102013017064 B4 DE102013017064 B4 DE 102013017064B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
exhaust
strand
stream
partial
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102013017064.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013017064A1 (de
Inventor
Alexander Brecht
Marc Hehle
Ralf Müller
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.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
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 MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Priority to DE102013017064.8A priority Critical patent/DE102013017064B4/de
Publication of DE102013017064A1 publication Critical patent/DE102013017064A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013017064B4 publication Critical patent/DE102013017064B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/20—Exhaust 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
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/202—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/208—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/21—Organic compounds not provided for in groups B01D2251/206 or B01D2251/208
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/30—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (120) mit einem Abgasstrang (110), der von einem aus der Brennkraftmaschine (120) austretenden Abgasstrom (130) durchströmt wird und der in einen ersten Strangabschnitt (140) und in einen zweiten Strangabschnitt (150) unterteilt ist, wobei in Strömungsrichtung (160) des Abgasstromes (130) der erste Strangabschnitt (140) vor dem zweiten Strangabschnitt (150) angeordnet ist, wobei sich in einem Teilungsbereich (170) der erste Strangabschnitt (140) in einen ersten Teilstrang (180) und in einen zweiten Teilstrang (190) aufteilt und der Abgasstrom (130) in einen, den ersten Teilstrang (180) durchströmenden, ersten Abgasteilstrom (210) und einen, den zweiten Teilstrang (190) durchströmenden, zweiten Abgasteilstrom (220) und der erste Teilstrang (180) und der zweite Teilstrang (190) in einem Verbindungsbereich (200) zu dem zweiten Strangabschnitt (150) zusammengeführt werden, wobei in dem ersten Teilstrang (180) zumindest ein erster Oxidationskatalysator (230) angeordnet ist, mit dem während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine (120) in dem ersten Abgasteilstrom (210) enthaltene Stickoxide NOzu Ammoniak NHreduziert werden, wobei der erste Abgasteilstrom (210) mehr als 50 Vol.% oder weniger als 50 Vol.% der Abgasmenge des aus der Brennkraftmaschine (120) austretenden Abgasstromes (130) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang, der von einem aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasstrom durchströmt wird und der in einen ersten Strangabschnitt und in einen zweiten Strangabschnitt unterteilt ist, wobei in Strömungsrichtung des Abgasstromes der erste Strangabschnitt vor dem zweiten Strangabschnitt angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang, der von einem aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasstrom durchströmt wird und der in zumindest einen ersten Strangabschnitt und in einen zweiten Strangabschnitt unterteilt ist, wobei in Strömungsrichtung des Abgasstromes der erste Strangabschnitt vor dem zweiten Strangabschnitt angeordnet ist.
  • Aufgrund der derzeitigen Abgasnormen werden erhöhte Anforderungen an die Abgase von Brennkraftmaschinen gestellt. So werden heutzutage beispielsweise Oxidationskatalysatoren eingesetzt, um im Abgas auftretende Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid aus demselben zu entfernen, bevor das Abgas in die Umwelt gelangt. Zudem werden beispielsweise bei dem Brennstoff Diesel Dieselpartikelfilter eingesetzt, um eine Reduktion des Feinstaubs im Abgas zu verringern. Auch die im Abgas auftretenden Stickoxide NOX sind unerwünscht, sodass zu deren Beseitigung eine selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction) der Stickoxide NOX mittels eines SCR-Katalysators durchgeführt wird. Dabei wird zum Ablauf der Reaktion Ammoniak NH3 benötigt, das mit den Stickoxiden NOX im Abgas zu Stickstoff N2 und Wasser H2O reagiert, sodass durch diese selektive katalytische Reduktion weitestgehend die Stickoxide NOX aus dem Abgas entfernt werden können. Üblicherweise wird dabei in den Abgasstrang nicht direkt Ammoniak NH3 oder eine ammoniakalische wässrige Lösung eingespritzt, sondern eine Harnstoff-Wasser-Lösung, die in der Branche beispielsweise als AdBlue bezeichnet wird. Derzeit üblich ist die Verwendung einer 32,5%igen Harnstoff-Wasser-Lösung, die in den Abgasstrang eingespritzt wird, wobei durch Thermolyse der Harnstoff zu Ammoniak reagiert.
  • Eine derartige Abgasreinigung mittels selektiver katalytischer Reduktion zur Reduktion von Stickoxiden NOX wird in Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Gasturbinen, Gasmotoren, Industrieanlagen und auch bei Motoren eingesetzt. Zur Durchführung der selektiven katalytischen Reduktion sind dabei neben dem SCR-Katalysator auch ein Vorratstank für die Harnstoff-Wasser-Lösung sowie technische Peripherie zum Einspritzen derselben in den Abgasstrang notwendig. Zudem muss auch dafür gesorgt werden, dass die Harnstoff-Wasser-Lösung in regelmäßigen Abständen wieder aufgefüllt wird. Mittlerweile existieren dafür seit 2005 in Europa und in den USA Versorgungsnetze, wobei Speditionen und öffentliche Tankstellen mit Harnstoff-Wasser-Lösungs-Depots ausgestattet wurden und viele Tankstellen neben Zapfsäulen für Harnstoff-Wasser-Lösung auch Nachfüllkanister mit Harnstoff-Wasser-Lösung anbieten. Somit ist diese Technologie mit einem hohen logistischen, wie auch technischen Aufwand verbunden.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Stickoxide NOx aus dem Abgas zu entfernen, ist durch die Verwendung von LNT-Katalysatoren (Lean-NOX-Trap) gegeben. Bei diesem Verfahren werden Adsorber-Katalysatoren eingesetzt, die die Fähigkeit besitzen, bei Temperaturen zwischen ca. 100 bis 450 Grad die im Abgas enthaltenen Stickoxide NOX zu adsorbieren. Diese Adsorber-Katalysatoren weisen dabei eine begrenzte Aufnahmefähigkeit für Stickoxide NOX auf, sodass, wenn der Adsorber-Katalysator vollständig mit Stickoxiden NOX belegt ist, dieser keine weiteren Stickoxide NOX mehr aufnehmen kann. In diesem Fall würden die im Abgas enthaltenen Stickoxide NOX im Abgas verbleiben und in die Umwelt gelangen. Um nun die Absorptionsfähigkeit des Adsorber-Katalysators wieder herzustellen, wird derselbe bei kurzzeitigem Fettbetrieb regeneriert. Dabei reagieren Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Wasserstoff in dem Adsorber-Katalysator mit den adsorbierten Stickoxiden NOX zu Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser, wobei intermediär auch Ammoniak erzeugt wird, der wiederum mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert.
  • Vorteilhaft kann bei dieser Methode auf die Infrastruktur zur Bereitstellung von Harnstoff-Wasser-Lösung verzichtet werden, wobei bei der Regeneration des LNT-Katalysators diskontinuierlich intermediär Ammoniak erzeugt wird. Zu der Regeneration ist jedoch Brennstoff notwendig, sodass durch die Verwendung von LNT-Katalysatoren der Brennstoffverbrauch und die CO2-Emission erhöht sind. Zudem ist die LNT-Katalysatoren-Technik derzeit aufgrund des Katalysatormaterials noch extrem kostenintensiv. Zudem weist die LNT-Katalysatoren-Technik eine unzureichende thermische Stabilität auf und die LNT-Katalysatoren werden durch Schwefel vergiftet. Dadurch wird eine häufige Entgiftung mit hohem Fettgemisch und bei hohen Temperaturen notwendig.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 13 704 A1 geht eine Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs hervor, welche einen in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxid-Reduktionskatalysator sowie eine Ammoniak-Erzeugungseinrichtung aufweist, wobei dem Stickoxid-Reduktionskatalysator von der Ammoniak-Erzeugungseinrichtung erzeugtes Ammoniak zuführbar ist.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 22 960 A1 geht eine Abgasreinigungsanlage zur Reinigung des von einer Verbrennungsquelle emittierten Abgases von darin enthaltenen Stickoxiden mit einem Ammoniak-Erzeugungskatalysator und einem dem Ammoniak-Erzeugungskatalysator nachgeschalteten Stickoxid-Reduktionskatalysator hervor.
  • Aus der US-amerikanischen Patentanmeldung US 2006 / 0 010 857 A1 geht ein Abgasnachbehandlungssystem hervor, welches einen Stickoxid-Adsorber sowie einen SCR-Reaktor aufweist.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 038 289 A1 geht ein Abgasnachbehandlungssystem mit Stickoxidreduzierung bei mit Luftüberschuss betriebenen Brennkraftmaschinen hervor, welches einen SCR-Katalysator aufweist, wobei stromauf zum SCR-Katalysator ein Abgasteilstrom vom Abgasstrom abzweigt, wobei eine Zumesseinrichtung ein Reduktionsmittel in den Abgasteilstrom zugibt, wobei der Abgasteilstrom stromab einer Zuführstelle für das Reduktionsmittel und stromauf zum SCR-Katalysator in den Abgasstrom zurückgeführt ist, und wobei im Abgasteilstrom stromauf zu der Zuführstelle für das Reduktionsmittel ein Oxidationskatalysator angeordnet ist, der bei den Motorbetriebsbedingungen, bei denen eine Umkehr des Abgasstroms in Richtung Brennkraftmaschine gegeben ist, zurückströmendes Ammoniak und/oder zurückströmende Reduktionsmittelzersetzungsprodukte oxidiert.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und für ein zugehöriges Betriebsverfahren eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen kontinuierlichen Betrieb und/oder durch eine einfachere Infrastruktur, sowie durch eine geringere Fehleranfälligkeit auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst, in dem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • In einem Aspekt der Erfindung wird somit vorgeschlagen, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang auszustatten, der von einem aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasstrom durchströmt wird und der in einen ersten Strangabschnitt und in einen zweiten Strangabschnitt unterteilt ist, wobei in Strömungsrichtung des Abgasstromes der erste Strangabschnitt vor dem zweiten Strangabschnitt angeordnet ist. In einem Teilungsbereich teilt sich der erste Strangabschnitt in einen ersten Teilstrang und in einen zweiten Teilstrang und der Abgasstrom in einen den ersten Teilstrang durchströmenden ersten Abgasteilstrom und einen den zweiten Teilstrang durchströmenden zweiten Abgasteilstrom, wobei der erste Teilstrang und der zweite Teilstrang in einem Verbindungsbereich zu dem zweiten Strangabschnitt zusammengeführt werden. Dabei ist in dem ersten Teilstrang ein erster Oxidationskatalysator angeordnet, mit dem während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine in dem ersten Abgasteilstrom enthaltene Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 reduziert werden, wobei der erste Abgasteilstrom mehr als 50 Vol.-% der Abgasmenge des aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasstromes umfasst.
  • Vorteilhaft kann durch den ersten Oxidationskatalysator das im ersten Abgasteilstrom enthaltene Stickoxid NOX kontinuierlich zu Ammoniak NH3 reduziert werden, sodass dadurch eine Onboard-Ammoniakerzeugung ermöglicht wird, wobei mittels des so kontinuierlich erzeugten Ammoniaks NH3 in einem in Strömungsrichtung des Abgases nachgelagerten SCR-Katalysator eine kontinuierliche selektive katalytische Reduktion des im zweiten Abgasteilstrom enthaltenen Stickoxids NOX durchgeführt werden kann. Vorteilhaft benötigt eine derartige Abgasnachbehandlungsvorrichtung keinen zusätzlichen Betriebsstoff, wie beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung, da das für den SCR-Katalysator notwendig NH3 aus dem im Abgasstrom enthaltenen Stickoxid NOX erzeugt wird. Dadurch kann vorteilhaft auch auf die Infrastruktur, die zum Eindosieren der Harnstoff-Wasser-Lösung benötigt wird, verzichtet werden. Zudem müssen keine Vorkehrungen getroffen werden, die ein Einfrieren des Harnstoff-Wasser-Tanks und dessen Zuleitungen und Ableitungen verhindern. Auch Mischer und Mischstrecken zum homogenen Einmischen der Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgasstrom sind nicht mehr notwendig und ein Ausfallen der Harnstoff-Wasser-Lösung in dem Abgasstrang kann ebenfalls nicht mehr auftreten. Zudem kann aufgrund der wegfallenden Infrastruktur für die Harnstoff-Wasser-Lösung Bauraum eingespart werden, was das Packaging verbessert. Im Vergleich zu der LNT-Katalysatortechnik können billigere Katalysatoren zum Einsatz kommen und aufgrund der kontinuierlichen Ausbildung des Verfahrens müssen auch keine Regenerationszyklen des Adsorber-Katalysators mehr in Kauf genommen werden, so dass die Reduktion der Stickoxide NOX im Abgasstrom weiter verbessert werden kann.
  • Dabei umfasst der Begriff Brennkraftmaschine eine Kolbenmaschine, eine Turbinenmaschine, ein Kohlekraftwerk, eine Gasturbine, einen Dieselmotor, einen Gasmotor, ferner eine Feuerungsanlage, insbesondere eine Müllverbrennungsanlage, oder beliebige Kombinationen derselben. Bevorzugt werden unter dem Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren verstanden.
  • Unter dem Begriff Strangabschnitt versteht man einen beliebigen Abschnitt des Abgasstranges, der von einem beliebigen Teil des Abgasstromes durchströmt wird. Dabei ist der erste Strangabschnitt in Strömungsrichtung des Abgasstromes vor dem zweiten Strangabschnitt angeordnet. Vor dem ersten Strangabschnitt ist in Strömungsrichtung des Abgasstromes die Brennkraftmaschine angeordnet. Dabei erstreckt sich der erste Strangabschnitt von dem Teilungsbereich, in dem der erste Strangabschnitt in einen ersten Teilstrang und in einen zweiten Teilstrang aufgeteilt wird, bis hin zum Verbindungsbereich, in dem die beiden Teilstränge wieder zusammengeführt werden. Insofern beginnt der zweite Strangabschnitt im Verbindungsbereich. Der aus der Brennkraftmaschine austretende Abgasstrom wird im ersten Teilungsbereich in einen ersten Abgasteilstrom und in einen zweiten Abgasteilstrom aufgeteilt. Dabei können zu den jeweiligen Abgasteilströmen weitere Gasströme hinzugeführt werden, sodass der Abgasstrom nach dem Verbindungsbereich neben dem ersten Abgasteilstrom und dem zweiten Abgasteilstrom auch weitere Gasstromkomponenten aufweisen kann. Unter der Abgasmenge des Abgasstromes wird jedoch immer das Volumen des Abgasstromes unmittelbar nach Austritt aus der Brennkraftmaschine verstanden ohne weitere zugeführte Gasstromkomponenten.
  • Unter Oxidationskatalysatoren versteht man ganz allgemein Katalysatoren, die bei Vorhandensein von Sauerstoff Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und Wasser umsetzen. Unter dem Begriff Oxidationskatalysator kann aber auch ein 3-Wege-Katalysator verstanden werden, der bei Vorhandensein von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden NOX das Gemisch zu Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser umwandelt. Des Weiteren können derartige Oxidationskatalysatoren bei Vorhandensein von Wasserstoff ebenso die Reaktion der Stickoxide NOX mit Wasserstoff zu Ammoniak NH3 fördern. Somit ist unter dem Begriff Oxidationskatalysator eine Vielzahl von Katalysatoren zu verstehen, die an unterschiedlicher Stelle im Abgasstrom unterschiedliche Reaktionen der im Abgas enthaltenen Komponenten katalysieren. Derartige Oxidationskatalysatoren können somit in Abhängigkeit des jeweils eingestellten λ eine Oxidation von Abgaskomponenten und/oder eine Reduktion von Abgaskomponenten durchführen.
  • Der Begriff Stickoxide NOX umfasst im Wesentlichen die Stickstoffoxide NO und NO2, die hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen ausgebildet werden. Da ggf. aber auch andere Oxide des Stickstoffs entstehen können, soll von dem Begriff auch Nitrosylazid N4O, Distickstoffmonoxid N2O, Nitrylazid N4O2, Distickstofftrioxid N2O3, Trinitramid N4O6, Distickstofftetroxid N2O4, Distickstoffpentoxid N2O5 umfasst sein.
  • Unter dem Begriff Vol.-% der Abgasmenge ist ein prozentualer Anteil des aus der Brennkraftmaschine austretenden Volumenstromes des Abgasstromes unter Berücksichtigung von Temperatur und Druck zu verstehen. Umfasst demzufolge der erste Abgasteilstrom mehr als 50 Vol.-% der Abgasmenge, so ist die Menge an Abgas, die von dem ersten Abgasteilstrom umfasst wird unter Berücksichtigung von Druck und Temperatur, größer als 50 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes, der aus der Brennkraftmaschine austritt. Somit kann vorteilhaft mittels des ersten Abgasteilstromes die jeweils benötigte Menge an Ammoniak NH3 mittels des ersten Oxidationskatalysators erzeugt werden, die für die selektive katalytische Reduktion der im zweiten Abgasteilstrom enthaltenen Stickoxide NOx benötigt wird. Dabei kann überraschenderweise auf eine Sensorik verzichtet werden, da allein durch die Einstellung der Abgasteilströme zueinander die jeweils benötigte Menge an Ammoniak NH3 im ersten Abgasteilstrom allein aufgrund der Volumenverhältnisse der Abgasteilströme eingestellt werden kann. Diese Einstellung kann in allen Betriebszuständen, außer dem Leerlauf, angewendet werden. Dabei ist es denkbar, dass der erste Abgasteilstrom mehr als 52 Vol.-%, insbesondere mehr als 54 Vol.-%, beispielsweise mehr als 56 Vol.-%, gegebenenfalls mehr als 58 Vol.-% und auch mehr als 59 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes umfasst.
  • Umfasst der erste Abgasteilstrom weniger als 50 Vol.-% der Abgasmenge, so ist die Menge an Abgas, die von dem ersten Abgasteilstrom umfasst wird unter Berücksichtigung von Druck und Temperatur, weniger als 50 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes, der aus der Brennkraftmaschine austritt. Diese Einstellung des ersten Abgasteilstromes kann bevorzugt in Betriebszuständen verwendet werden, in denen aufgrund der Motorabstimmung oder des Lastbereiches wenig NOx entsteht, so dass die gesetzlichen Vorgaben auch dann eingehalten werden können, wenn weniger NOx durch den SCR-Katalysator aus dem Abgas entfernt wird. In diesen Betriebszuständen muss demzufolge auch weniger NH3 erzeugt werden, so dass der erste Abgasteilstrom weniger als 50 Vol.-% der Abgasmenge umfassen kann. Dabei ist es denkbar, dass der erste Abgasteilstrom weniger als 46 Vol.-%, insbesondere weniger als 42 Vol.-%, beispielsweise weniger als 38 Vol.-%, gegebenenfalls weniger als 35 Vol.-% und auch weniger als 29 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes umfasst.
  • Von dem Begriff vorbestimmte Betriebszustände sind diejenigen Betriebszustände der Brennkraftmaschine umfasst, bei denen eine derartige Menge von Stickoxiden NOx im Abgasstrom auftritt, sodass die derzeit gültigen Abgasnormen hinsichtlich der Stickoxide NOx überschritten werden. Zumindest im Fall dieser Betriebszustände wird die Abgasnachbehandlungsvorrichtung derart betrieben, dass der erste Abgasteilstrom mehr oder weniger als 50 % der Abgasmenge des aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasstromes umfasst.
  • Des Weiteren kann der erste Teilstrang und der zweite Teilstrang derart ausgebildet sein, dass ein Abgaspaket des Abgasstromes im Teilungsbereich in ein den ersten Teilstrang durchströmendes erstes Teilpaket und ein den zweiten Teilstrang durchströmendes zweites Teilpaket aufgeteilt wird, wobei im Verbindungsreich das gleiche erste Teilpaket mit dem gleichen zweiten Teilpaket wieder zusammengeführt wird.
  • Vorteilhaft kann durch eine derartige Ausbildung des ersten und zweiten Teilstrangs erreicht werden, dass immer wieder die gleichen Teilpakete miteinander vereinigt werden. Aufgrund dessen kann sichergestellt werden, dass immer die passende Menge an Ammoniak im ersten Teilpaket für das jeweilig dazugehörige zweite Teilpaket des Abgasstromes erzeugt wird. Durch eine derartige Führung des Abgasstromes und der Abgasteilströme kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung unabhängig von NOx-Konzentrationsschwankungen im Abgasstrom ausgebildet werden, da durch die Vereinigung der gleichen Teilpakete vermieden wird, dass erste und zweite Teilpakete mit unterschiedlichen anfänglichen NOX-Konzentrationen miteinander vereint werden.
  • Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der erste und der zweite Teilstrang ähnliche Strecken aufweist, ähnliche Strömungsgeschwindigkeiten, eine ähnliche Verweildauer der Teilpakete in dem zugehörigen Teilstrang, ähnliche Strömungswiderstände und ähnliche Teilstreckenlängen. Es ist auch denkbar, dass die vorgenannten Parameter derartig zueinander ausgebildet sind, dass eben eine derartig gewünschte Vereinigung gleicher erster Teilpakete mit den gleichen zweiten Teilpaketen im Verbindungsbereich stattfindet. Dabei können auch weitere Gasströme, die dem ersten Abgasteilstrom und/oder zweiten Abgasteilstrom zugeführt werden, dementsprechend berücksichtigt werden. Vorteilhaft kann bei einer derartigen Abgasstromführung auch auf Sensorik verzichtet werden, da die gewünschten, bevorzugt stöchiometrischen, Verhältnisse von Ammoniak NH3 im ersten Abgasteilstrom und Stickoxiden NOX im zweiten Abgasteilstrom im Verbindungsbereich auf die anfängliche NOX-Konzentration im Abgasstrom und das Volumenverhältnis der beiden Abgasteilströme zueinander zurückzuführen ist.
  • Weiterhin kann in dem zweiten Teilstrang ein zweiter Oxidationskatalysator angeordnet sein, mit dem während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine im zweiten Abgasteilstrom enthaltene Stickoxide NOX zumindest teilweise zu NO2 umgewandelt werden.
  • Vorteilhaft kann durch den zweiten Oxidationskatalysator ein NO/NO2-Verhältnis eingestellt werden, das für die nachfolgende selektive katalytische Reduktion Vorteile mit sich bringt, sodass bevorzugte Arten der selektiven katalytischen Reduktion bevorzugt im SCR-Katalysator ablaufen können. Da mehr als 50 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes über den ersten Teilstrang geführt werden kann zudem der zweite Oxidationskatalysator geringer dimensioniert ausgebildet werden, wodurch die Herstellungskosten und die Betriebskosten gesenkt werden können.
  • Des Weiteren kann der zweite Oxidationskatalysator derart ausgebildet sein, dass ein NO/NO2-Verhältnis im zweiten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung nach dem zweiten Oxidationskatalysator auf 100/0 bis 25/75 eingestellt ist. Dabei versteht man unter dem NO/NO2-Verhältnis ein Volumenverhältnis bzw. ein Molverhältnis. Es ist auch denkbar, dass das NO/NO2-Verhältnis im zweiten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung nach dem zweiten Oxidationskatalysator auf 90/10 bis 30/70, insbesondere auf 80/20 bis 35/65, gegebenenfalls auf 70/30 bis 40/60, beispielsweise auf 60/40 bis 45/55 oder auch auf 55/45 bis 45/55 eingestellt ist.
  • Vorteilhaft kann durch ein derartig im zweiten Abgasteilstrom eingestelltes NO/NO2-Verhältnis zumindest teilweise eine Fast-SCR in der nachfolgenden selektiven katalytischen Reduktion ablaufen. Dabei läuft solange eine Fast-SCR ab, bis NO oder NO2 vollständig verbraucht ist. Danach läuft eine Standard-SCR oder eine NO2-SCR ab, wobei man bestrebt ist, die NO2-SCR zu vermeiden.
  • Im Wesentlichen unterscheidet man drei verschiedene selektive katalytische Reduktionsreaktionen:
    Standard-SCR: 4 NH3 + 4 NO + O2 → 4 N2 + 6 H2O
    Fast-SCR: 2 NH3 + NO + NO2 → 2 N2 + 3 H2O
    NO2-SCR: 4 NH3 + 3 NO2 → 3,5 N2 + 6H2O
  • Dabei ist die Standard-SCR circa um den Faktor 10 schneller ablaufend als die NO2-SCR und die Fast-SCR ebenfalls circa um den Faktor 10 schneller ablaufend als die Standard-SCR. Je mehr also das NO/NO2-Verhältnis dem NO/NO2-Verhältnis der Fast-SCR entspricht, also einem 50/50-Verhältnis, desto schneller verläuft die selektive katalytische Reduktion. Dabei ist unter einem NO/NO2-Verhältnis jeweils das Verhältnis der Volumenanteile an NO beziehungsweise NO2 zueinander im zweiten Abgasteilstrom zu verstehen. Das gewünschte NO/NO2-Verhältnis kann mittels des zweiten Oxidationskatalysators beispielsweise über eine softwaretechnische Modellierung des zweiten Oxidationskatalysators eingestellt werden. Dabei kann mittels einer derartigen softwaretechnischen Modellierung auch die Alterung des zweiten Oxidationskatalysators berücksichtigt werden.
  • Weiterhin kann im Bereich des ersten Teilstranges ein Reformer angeordnet sein, der aus einem dem Reformer zugeführten Brennstoff einen zumindest H2 enthaltenen Reformergasstrom ausbildet, der dem ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Oxidationskatalysator zugeführt wird.
  • Vorteilhaft kann mittels eines derartigen Reformers „on board“ kontinuierlich Wasserstoff erzeugt werden, mittels dem unter Zuhilfenahme des ersten Oxidationskatalysators die im ersten Abgasteilstrom enthaltenen Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 reduziert werden können. Wird zudem als Brennstoff ebenfalls der Brennstoff der Brennkraftmaschine verwendet, kann auf weitere Betriebsmittel verzichtet werden, sodass als einziges Betriebsmittel für die gesamte Anordnung, Brennkraftmaschine mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung, lediglich der Brennstoff der Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Dies ermöglicht eine weitere Vereinfachung der konstruktiven Auslegung einer Brennkraftmaschine mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Zudem erfolgt vorteilhaft der Umsatz der Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 mit H2 im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen bei einer niedrigeren Temperatur, so dass der erste Abgasteilstrom nicht aufgeheizt werden muss, wodurch die Energiebilanz verbessert werden kann.
  • Dabei versteht man unter einem Reformer eine Vorrichtung, die Wasserstoff enthaltenes Reformergas erzeugt. Dies kann beispielsweise mittels Dampfreformierung, partieller Oxidation, autothermer Reformierung und/oder Gasaufbereitung erfolgen. Dabei wird bei der Dampfreformierung in einem zweistufigen Prozess aus Kohlenwasserstoffen Wasserstoff erzeugt, wobei im ersten Schritt aus Kohlenwasserstoffen und aus Wasser Wasserstoff und Kohlenmonoxid erzeugt wird und in einem zweiten Schritt mittels der Wassergas-Shift-Reaktion das Kohlenmonoxid mit Wasser zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Bei der partiellen Oxidation werden die Kohlenwasserstoffe unter Sauerstoffmangel und gegebenenfalls unter Wasserzufuhr zu Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt. Die autotherme Reformierung ist letztlich eine Kombination der Dampfreformierung und der partiellen Oxidation, wobei aufgrund der endothermen Dampfreformierung und der exothermen partiellen Oxidation die autotherme Reformierung im Wesentlichen isenthalpisch ausgebildet ist, sodass auf die Zufuhr zusätzlicher thermischer Energie verzichtet werden kann. Bevorzugt ist der Reformer derart ausgebildet, dass mit ihm im Wesentlichen eine autotherme Reformierung des Brennstoffes durchgeführt werden kann.
  • Dabei kann als Brennstoff für die Brennkraftmaschine, sowie auch für den Reformer Diesel, Benzin, Gas oder ähnliche Kohlenwasserstoffgemische eingesetzt werden, wobei der Brennstoff zusätzlich oder alternativ auch Alkohole, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol oder dergleichen, sowie Ether, wie beispielsweise Diethylether, Ethylpropylether, Propylpropylether oder dergleichen, aufweisen kann. Ebenso ist als Brennstoff zusätzlich oder alternativ auch der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen, wie beispielsweise natürlich vorkommenden Ölen, Fetten, Triglyceridestern, Diglyceridestern, Monoglyceridestern, Fettsäuremethylestern, Fettsäureethylestern, Fettsäurepropylestern, Fettsäureisopropylestern, Fettsäurebutylylestern oder dergleichen denkbar.
  • Es ist aber auch denkbar, dass im Falle beispielsweise eines Gasmotors ein gasförmiges Kohlenwasserstoffgemisch direkt ohne Umweg über einen Reformer in den ersten Oxidationskatalysator eingeleitet wird, um das im ersten Abgasteilstrom enthaltene NOX zu NH3 umzuwandeln. Vorteilhaft könnte zu diesem Zweck das „boil off“-Gas aus Gastanks verwendet werden, das üblicherweise zum Druckausgleich aus den Gastanks abgelassen wird. Somit muss nicht unbedingt ein Reformer vorgesehen sein, um das im ersten Abgasteilstrom enthaltene NOX zu NH3 umzuwandeln. Ebenfalls denkbar ist die Verwendung einer Elektrolysevorrichtung, mittels der aus einem wasserhaltigen Fluid Wasserstoff erzeugt wird. Dieser Wasserstoff kann ebenfalls ohne Umweg über einen Reformer dem ersten Oxidationskatalysator zugeführt werden, um das im ersten Abgasteilstrom enthaltene NOX zu NH3 umzuwandeln. Dabei versteht man unter einer Elektrolysevorrichtung eine Vorrichtung mittels der unter Zufuhr von elektrischem Strom das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird.
  • Somit kann im Bereich des ersten Teilstranges eine Elektrolysevorrichtung angeordnet sein, die aus einem der Elektrolysevorrichtung zugeführten wasserhaltigen Fluid einen zumindest H2 enthaltenen Gasstrom ausbildet, der dem ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Oxidationskatalysator zugeführt wird.
  • Des Weiteren kann der Reformer von 5 bis 15 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes durchströmt werden. Es ist auch denkbar, dass der Reformer von 6 bis 13 Vol.-%, insbesondere von 7 bis 12 Vol.-%, gegebenenfalls von 8 bis 10 Vol.-% und beispielsweise von 8,5 bis 9,5 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes durchströmt wird.
  • Vorteilhaft kann dadurch die im Reformer benötigte Menge an Sauerstoff durch den ersten Abgasteilstrom zur Verfügung gestellt werden. Gegebenenfalls für den Reformer vorteilhaftes Wasser beziehungsweise Wasserdampf ist ebenfalls in dem ersten Abgasteilstrom vorhanden. Zudem ist der Abgasteilstrom einfach und gegebenenfalls nur durch geringe zusätzliche Energie auf die für den Reformer notwendige Betriebstemperatur einstellbar, sodass auf eine zusätzliche Erwärmung des für den Reformer benötigten Sauerstoffs beziehungsweise Wasserdampfs weitestgehend verzichtet werden kann.
  • Des Weiteren kann ein in dem zweiten Strangabschnitt angeordneter SCR-Katalysator vorgesehen sein, wobei der SCR-Katalysator als kombinierter SCR-/Schlupfkatalysator ausgebildet sein kann. Vorteilhaft kann durch diesen im zweiten Strangabschnitt angeordneten SCR-Katalysator die selektive katalytische Reduktion zur Verminderung der NOX-Konzentration im Abgas durchgeführt werden. Ist zudem der SCR-Katalysator als SCR-/Schlupfkatalysator ausgebildet, kann auf einen in Strömungsrichtung des Abgasstromes nachfolgend angeordneten Schlupfkatalysator verzichtet werden. Dies stellt eine konstruktive Vereinfachung dar, wobei auch zusätzlich der Wartungsaufwand durch einen derartig integrierten Katalysator verringert werden kann.
  • Weiterhin kann in Strömungsrichtung nach dem SCR-Katalysator ein als Schlupfkatalysator ausgebildeter dritter Oxidationskatalysator angeordnet sein. Vorteilhaft kann durch diesen dritten Oxidationskatalysator verhindert werden, dass unverbrauchtes Kohlenmonoxid oder unverbrauchte Kohlenwasserstoffe, sowie gegebenenfalls in der selektiven katalytischen Reduktion nicht vollständig umgesetztes Ammoniak in die Umwelt gelangt.
  • Durch einen in dem ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung vor dem Reformer angeordneten Partikelfilter kann vorteilhaft verhindert werden, dass der Reformer zu stark durch beispielsweise Rußpartikel oder andere Partikel belastet wird, wodurch die Funktionsweise des katalytischen Materials des Reformers im Laufe der Betriebsdauer verringert wird. Auch etwaig störende Verstopfungen des Reformers können dadurch über die Betriebsdauer hinweg verringert werden.
  • Wird in dem Abgasstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Strangabschnitt ein derartiger Partikelfilter angeordnet, können alle nachfolgend in Strömungsrichtung des Abgasstromes angeordnete Komponenten von dem störenden Einfluss der Abgaspartikel verschont werden, sodass dadurch alle nachfolgend angeordneten Komponenten durch derartige Abgaspartikel geringer gestört werden. Ist in dem Abgasstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Strangabschnitt ein kombinierter Oxidations-Partikelfilter angeordnet, so kann vorteilhaft gegebenenfalls auf den zweiten, im zweiten Teilstrang angeordneten Oxidationskatalysator verzichtet werden, und zudem die nachfolgend angeordneten Komponenten vor den Abgaspartikeln geschützt werden.
  • Ist der zweite Oxidationskatalysator als kombinierter Oxidations-Partikelfilter ausgebildet, so kann dadurch eine erhöhte Integration von Komponenten in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erreicht werden, und zudem der in Strömungsrichtung des Abgases nachfolgende SCR-Katalysator von Abgaspartikeln aus dem zweiten Teilstrang geschützt werden.
  • Mittels einer im Abgasstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Strangabschnitt angeordneten Lambdasonde kann vorteilhaft die Sauerstoffkonzentration im aus der Brennkraftmaschine kommenden Abgasstrom bestimmt werden. Ist eine im ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung vor der Zuführung des Reformergasstromes angeordnete Lambdasonde vorgesehen und/oder eine im ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung nach der Zuführung des Reformergasstromes angeordnete Lambdasonde und/oder eine im Reformergasstrom angeordnete Lambdasonde und/oder eine im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts in Strömungsrichtung vor dem SCR-Katalysator angeordnete Lambdasonde, so kann vorteilhaft eine jeweils gewünschte Sauerstoffkonzentration in den verschiedenen Strangabschnitten, Teilsträngen und Gasströmen detektiert und eingestellt werden, sodass die selektive katalytische Reduktion, die Ausbildung des Reformergases, die Erzeugung des Ammoniaks NH3 und die Einstellung des NO/NO2-Verhältnisses in gewünschter Weise zueinander eingestellt bzw. eingeregelt werden können.
  • Des Weiteren kann eine Luftzuleitung vorgesehen sein, mit der dem Reformer zusätzlich oder alternativ Luft zugeführt wird. Vorteilhaft kann durch eine derartige Luftzuleitung dem Reformer zusätzlich Sauerstoff zugeführt werden und/oder der erste Abgasteilstrom abgekühlt werden. Ist der erste Abgasteilstrom nicht zumindest teilweise durch den Reformer hindurchgeführt, so kann der für den Reformer benötigte Sauerstoff mittels der Luftzuleitung zugeführt werden, wobei über die Luftzuleitung auch Wasser beziehungsweise Wasserdampf dem Reformer zugeführt werden kann. In diesem Fall kann vorteilhaft auf eine Partikelfilterung des ersten Abgasteilstroms verzichtet werden, weil dieser nicht über den Reformer geführt wird. Zudem können Verschmutzungen des Reformers durch das Abgas vermieden werden. Es ist aber auch denkbar, den gesamten ersten Abgasteilstrom über den Reformer zu führen, so dass vorteilhaft schon teilweise im Reformer der Umsatz der Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 stattfindet. Dadurch könnte der erste Oxidationskatalysator geringer ausgelegt werden. Dabei ist auch in diesem Fall eine separate Luftzuleitung anordenbar, um beispielsweise den ersten Abgasteilstrang zu kühlen oder um dem Reformer zusätzliche Luft, beispielsweise für eine Regeneration, zuzuführen.
  • Ist in dem ersten Abgasteilstrom und/oder dem zweiten Abgasteilstrom eine Bypass-Ventilvorrichtung angeordnet, so können die Abgasteilströme in gewünschter Art und Weise zueinander eingestellt werden. Dabei kann mittels der Bypass-Ventilvorrichtung nicht nur der jeweils gewünschte Volumenstrom eingestellt werden, sondern auch die Strömungsgeschwindigkeit und die Verweildauer der Abgasteilströme in dem zugehörigen Teilstrang, wenn beispielsweise die Bypass-Ventilvorrichtung als Drosselklappe ausgebildet ist.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang, der von einem aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasstrom durchströmt wird und der in zumindest einen ersten Strangabschnitt und in einen zweiten Strangabschnitt unterteilt ist, vorgeschlagen, wobei in Strömungsrichtung des Abgasstromes der erste Strangabschnitt vor dem zweiten Strangabschnitt angeordnet ist. In einem Teilungsbereich des ersten Strangabschnittes teilt sich der erste Strangabschnitt in einen ersten Teilstrang und in einen zweiten Teilstrang auf und der Abgasstrom in einen den ersten Teilstrang durchströmenden ersten Abgasteilstrom und einen den zweiten Teilstrang durchströmenden zweiten Abgasteilstrom. Der erste Teilstrang und der zweite Teilstrang werden in einem Verbindungsreich zu dem zweiten Strangabschnitt zusammengeführt, wobei in dem ersten Abgasteilstrom während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine im ersten Abgasteilstrom enthaltene Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 reduziert werden, wobei der erste Abgasteilstrom mehr als 50 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes umfasst.
  • Durch ein derartiges Verfahren können die bei der zuvor beschriebenen Abgasnachbehandlungsvorrichtung aufgeführten Vorteile erreicht werden. Zudem kann durch ein derartiges Verfahren die selektive katalytische Reduktion kontinuierlich ausgebildet werden. Demzufolge sind Betriebszustände, ggf. auch fehlerhafte, in denen die selektive katalytische Reduktion aufgrund fehlenden Ammoniaks NH3 ausgesetzt ist, weniger häufig auftretend, wodurch die Gesamtschadstoffbilanz des Verfahrens verbessert werden kann.
  • Des Weiteren kann zumindest einer der folgenden Verfahrensschritte an beliebiger Stelle und in beliebiger Wiederholung im Verfahren durchgeführt werden:
    • eine zumindest teilweise Oxidation von im zweiten Abgasteilstrom enthaltenem NOX zu NO2,
    • eine Einstellung des NO/NO2-Verhältnisses im zweiten Abgasteilstrom auf 60/40 bis 40/60,
    • eine Zuführung eines zumindest H2 enthaltenden von einem Reformer erzeugten Reformergasstromes zu dem ersten Abgasteilstrom,
    • ein Hindurchleiten von 5-15 Vol.-% des ersten Abgasteilstromes durch den Reformer,
    • ein vollständiges Hindurchleiten des ersten Abgasteilstromes durch den Reformer,
    • eine Zuführung von Luft zu dem Reformer,
    • eine selektive katalytische Reduktion von im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts enthaltenem NOx,
    • eine Oxidation von im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts enthaltenem NH3,
    • eine Lambdamessung im Abgasstrom in Strömungsvorrichtung vor dem ersten Strangabschnitt,
    • eine Lambdamessung im ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung vor der Zuführung des Reformergasstroms,
    • eine Lambdamessung im ersten Abgasteilstrom in Strömungsrichtung nach der Zuführung des Reformergasstroms,
    • eine Lambdamessung im Reformergasstrom,
    • eine Lambdamessung im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts in Strömungsrichtung vor dem SCR-Katalysator,
    • eine Lambdamessung im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts vor der selektiven katalytischen Reduktion,
    • eine Lambdamessung im Abgasstrom des ersten Strangabschnitts vor dem Teilungsbereich,
    • eine Lamdamessung im Reformergastrom.
  • Dabei versteht man unter einer Zuführung des Reformergasstromes eine Vereinigung des Reformergasstromes mit dem ersten Abgasteilstrom. Dies kann dadurch geschehen, dass der Reformergasstrom in den ersten Abgasteilstrom eingeleitet wird, oder umgekehrt, oder dass zumindest ein Teil des ersten Abgasteilstromes durch den Reformer hindurch geleitet wird, wobei der durch den Reformer hindurchgeleitete Teil des ersten Abgasteilstromes mit dem Rest des ersten Abgasteilstromes wieder vereinigt wird, oder indem der erste Abgasteilstrom vollständig durch den Reformer hindurch geleitet wird.
  • Ist ein Lambdawert von λ > 1 im Abgasstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Strangabschnitt eingestellt, so ist vorteilhaft die Brennkraftmaschine mit Diesel betrieben oder es wird dem Abgasstrom additional Luft in der Menge hinzugemischt, dass sich ein Lambdawert von λ > 1 im Abgasstrom ergibt. Dadurch kann im in Strömungsrichtung nachfolgenden Abgasstrom vorteilhaft beispielsweise der Reformer ohne weitere Luftzufuhr betrieben werden und der zweite Oxidationskatalysator ohne weitere Luftzufuhr das gewünschte NO/NO2-Verhältnis einstellen.
  • Ist ein Lambdawert von λ > 1 in dem ersten Abgasteilstrom vor Zuführen des Reformergasstromes eingestellt, so kann der erste Abgasteilstrom als Sauerstoffquelle beziehungsweise Wasser beziehungsweise Wasserdampfquelle für den Reformer verwendet werden.
  • Ist ein Lambdawert von λ < 1 in dem ersten Abgasteilstrom nach Zuführen des Reformergasstromes eingestellt, so kann die gewünschte Reduktion der Stickoxide zu Ammoniak im ersten Oxidationskatalysator ohne Zugabe weiterer Reduktionsmittel durchgeführt werden, da in diesem Fall ein Wasserstoffüberschuss im ersten Abgasteilstrom im Vergleich zum Sauerstoffgehalt vorliegt.
  • Ist vorteilhaft ein Lambdawert von λ > 1 in dem zweiten Abgasteilstrom eingestellt, so kann vorteilhaft die gewünschte Einstellung des NO/NO2-Verhältnisses mittels des zweiten Oxidationskatalysators vorgenommen werden. Dies gelingt beispielsweise bei einem Lambdawert von λ < 1 im Abgasstrom in Strömungsrichtung vor dem ersten Strangabschnitt dadurch, dass im zweiten Abgasteilstrom Luft zugemischt wird.
  • Ist ein Lambdawert von λ> 1 im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts eingestellt, so kann die selektive katalytische Reduktion wie bei einer mit Diesel betriebenen Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Werden beispielsweise andere Brennstoffe als Diesel bei der Brennkraftmaschine verwendet, so kann dies durch eine Zumischung von Luft in den Abgasstrom erreicht werden.
  • Es zeigen, jeweils schematisch:
    • 1 eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang, der in einen ersten Strangabschnitt und in einen zweiten Strangabschnitt unterteilt ist, wobei der erste Strangabschnitt in einen ersten Teilstrang und einen zweiten Teilstrang aufgeteilt ist,
    • 2 eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen gleich langen ersten Teilstrang und zweiten Teilstrang.
  • Eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 100, wie in 1 gezeigt, weist einen Abgasstrang 110 auf, der von einem aus einer Brennkraftmaschine 120 austretenden Abgasstrom 130 durchströmt wird. Dabei ist der Abgasstrang 110 in einen ersten Strangabschnitt 140 und in einen zweiten Strangabschnitt 150 unterteilt. In Strömungsrichtung 160 des Abgasstromes 130 ist der erste Strangabschnitt 140 vor dem zweiten Strangabschnitt 150 angeordnet. In einem Teilungsbereich 170 teilt sich der erste Strangabschnitt 140 in einen ersten Teilstrang 180 und einen zweiten Teilstrang 190 auf. Diese beiden Teilstränge 180, 190 vereinigen sich in einem Verbindungsbereich 200 zu dem zweiten Strangabschnitt 150. Dabei wird der erste Teilstrang 180 von einem ersten Abgasteilstrom 210 durchströmt und der zweite Teilstrang 190 von einem zweiten Abgasteilstrom 220. In dem ersten Teilstrang 180 ist ein erster Oxidationskatalysator 230 angeordnet, der von dem ersten Abgasteilstrom 210 durchströmt wird. Mittels dieses ersten Oxidationskatalysators werden die in dem ersten Abgasteilstrom 210 enthaltenen Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 reduziert.
  • Der erste Teilstrang 180 und der zweite Teilstrang 190 sind dabei derart ausgebildet, dass der erste Abgasteilstrang 210, der den ersten Teilstrang 180 durchströmt, mehr als 50 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes 130 umfasst. Dadurch kann sichergestellt werden, dass über den ersten Teilstrang 180 mittels des ersten Oxidationskatalysators 230 immer ausreichend viel Ammoniak NH3 erzeugt wird, sodass das in dem zweiten Abgasteilstrom 220 enthaltene NOx mittels selektiver katalytischer Reduktion nahezu vollständig zu Stickstoff umgewandelt werden kann. Da dadurch vorteilhaft das für die selektive katalytische Reduktion benötigte Ammoniak NH3 „on board“ aus dem ersten Abgasteilstrom 210 erzeugt werden kann, kann auf eine aufwendige Infrastruktur für ein Ammoniak abgebendes Betriebsmittel verzichtet werden.
  • Weiterhin kann im zweiten Teilstrang 190 ein zweiter Oxidationskatalysator 240 angeordnet sein, der von dem zweiten Abgasteilstrom 220 durchströmt wird. Mittels dieses zweiten Oxidationskatalysators 240 können in dem zweiten Abgasteilstrom 220 enthaltene Stickoxide NOX zumindest teilweise zu NO2 umgewandelt werden. Dies vorteilhaft in der Art und Weise, dass das NO/NO2-Verhältnis im zweiten Abgasteilstrom 220 in Strömungsrichtung 160 nach dem zweiten Oxidationskatalysator 240 auf 60/40 bis 40/60 eingestellt ist. Je näher man dabei einem NO/NO2-Verhältnis von 50/50 kommt, desto schneller läuft die selektive katalytische Reduktion ab, da das optimale Verhältnis für eine Fast-SCR 50/50 beträgt.
  • Um im ersten Oxidationskatalysator 230 die im ersten Abgasteilstrom 210 enthaltenen Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 umzuwandeln, wird ein Reduktionsmittel benötigt, das mittels eines Reformers 250 bereitgestellt werden kann. Zu diesem Zweck wird dem Reformer 250 Brennstoff aus einem Brennstofftank 260 zugeführt, sodass der Reformer 250 den Brennstoff zumindest teilweise zu Wasserstoff umwandeln kann. Dabei kann der Brennstofftank 260 gleichzeitig auch der Brennstofftank für die Brennkraftmaschine 120 sein oder als separater Tank ausgebildet sein. Der aus dem Reformer 250 austretende Reformergasstrom 270 wird dann dem ersten Abgasteilstrom 210 zugeführt und dies in Strömungsrichtung 160 vor dem ersten Oxidationskatalysator 230. Dadurch wird der erste Abgasteilstrom 210 mit Wasserstoff angereichert, sodass eine Reduktion der im ersten Abgasteilstrom 210 enthaltenen Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 mittels des ersten Oxidationskatalysators 230 möglich ist.
  • Da für den Reformerprozess im Reformer 250 Sauerstoff und gegebenenfalls Wasser beziehungsweise Wasserdampf notwendig ist, kann der Reformer 250 an eine Abgaszuleitung 280 angeschlossen sein, wobei über die Abgaszuleitung 280 der Reformer 250 von mindestens 10 Vol.-% der Abgasmenge des ersten Abgasteilstroms durchströmt wird. Es ist auch denkbar, dass der Reformer 250 über die Abgaszuleitung 280 von deutlich mehr als 10 Vol.-% der Abgasmenge des ersten Abgasteilstromes 210 durchströmt wird. Es kann der Reformer 250 auch direkt an den ersten Teilstrang 180 angeschlossen werden, sodass der erste Abgasteilstrom 210 den Reformer 250 vollständig durchströmt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Luftzuleitung 290 vorgesehen sein, über die der Reformer 250 zusätzlich oder alternativ mit Luft versorgt werden kann.
  • Zur Durchführung der selektiven katalytischen Reduktion ist im zweiten Strangabschnitt 150 ein SCR-Katalysator 300 vorgesehen, mittels dem der über den ersten Teilstrang 180 erzeugte Ammoniak NH3 und das über den zweiten Teilstrang 190 eingestellte NO/NO2-Gemisch zu Stickstoff umgesetzt werden kann. Aufgrund der bevorzugt stöchiometrischen Verhältnisse kann die Reduktion der Stickoxidkonzentration nahezu vollständig durchgeführt werden. Falls jedoch noch ein Restgehalt an Ammoniak NH3 im Abgasstrom 130 verbleiben sollte, kann in Strömungsrichtung 160 nach dem SCR-Katalysator 300 noch ein als Schlupfkatalysator ausgebildeter dritter Oxidationskatalysator 310 angeordnet sein, mit dem noch gegebenenfalls im Abgasstrom 130 verbliebener Ammoniak NH3 wieder zu Stickoxiden NOX oxidiert werden kann. Dabei kann der SCR-Katalysator 300 und der dritte Oxidationskatalysator 310 als kombinierter SCR-/Schlupfkatalysator ausgebildet sein.
  • Des Weiteren ist es denkbar, dass an verschiedenen Stellen im Abgasstrom 130 Partikelfilter angeordnet sind, um nachfolgende Komponenten, wie beispielsweise den Reformer 250, den ersten Oxidationskatalysator 230, den zweiten Oxidationskatalysator 240 und den SCR-Katalysator 300 vor im Abgasstrom 130 enthaltenen Partikeln zu schützen.
  • Bevorzugt wird eine derartige Abgasnachbehandlungsvorrichtung 100 bei einer Dieselbrennkraftmaschine 120 verwendet. In diesem Fall ist der Lambdawert im ersten Abgasteilstrom 210 in Strömungsrichtung 160 vor der Zuführung des Reformergasstromes 270, sowie im zweiten Teilstrang 190 λ < 1. Im Reformergasstrom 270 und im ersten Abgasteilstrom 210 in Strömungsrichtung 160 nach der Zuführung des Reformergasstromes 270 ist der Lambdawert λ > 1. Nach dem Verbindungsbereich 200 im zweiten Strangabschnitt 150 ist bevorzugt ein Lambdawert λ < 1 eingestellt. Eine derartige Ausbildung der Lambdawerte in den einzelnen Strangabschnitten 140, 150 und Teilsträngen 180, 190 ist aber auch bei anderen Brennkraftmaschinen 120, die mit einem anderen Brennstoff als Diesel betrieben werden, möglich, dies beispielsweise durch Zumischung von Luft an den zuvor beschriebenen oder anderen Stellen.
  • Eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 100, wie in 2 gezeigt, kann auch einen derart ausgebildeten ersten Strangabschnitt 140 aufweisen, dass aufgrund der Ausbildung der beiden Teilstränge 180, 190 zueinander ein Abgaspaket des Abgasstromes 130 im Teilungsbereich 170 in ein den ersten Teilstrang 180 durchströmendes erstes Teilpaket und ein den zweiten Teilstrang 190 durchströmendes zweites Teilpaket aufgeteilt wird. Sind die beiden Teilstränge 180, 190 beispielsweise so ausgebildet, dass die beiden Teilpakete die gleiche Strecke gegen einen gleichen Strömungswiderstand zurücklegen müssen, so kann aufgrund der geometrischen Ausbildung der Teilstrecken 180, 190, der Strömungsgestaltung, sowie des Strömungsverhältnisses erreicht werden, dass im Verbindungsbereich 200 immer das gleiche erste Teilpaket mit dem gleichen zweiten Teilpaket wieder zu dem Abgaspaket zusammengeführt wird. Dadurch kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 100 von NOX-Konzentrationsschwankungen im Abgasstrom 130 unabhängig gemacht werden, da immer die zuvor getrennten Teilpakete wieder vereint werden und nicht Teilpakete mit ursprünglich unterschiedlichen NOX-Konzentrationen.
  • Um das Verhältnis der Abgasteilströme 210, 220 zueinander in der gewünschten Art und Weise einzustellen, kann im ersten Teilstrang 180 eine Bypass-Ventilvorrichtung 320 vorgesehen, mit der zumindest der erste Abgasteilstrom 210 eingestellt werden kann. Es ist auch denkbar, dass im ersten Teilstrang 180 und/oder im zweiten Teilstrang 190 eine Bypass-Ventilvorrichtung 320, 320' angeordnet sind.

Claims (10)

  1. Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine (120) mit einem Abgasstrang (110), der von einem aus der Brennkraftmaschine (120) austretenden Abgasstrom (130) durchströmt wird und der in einen ersten Strangabschnitt (140) und in einen zweiten Strangabschnitt (150) unterteilt ist, wobei in Strömungsrichtung (160) des Abgasstromes (130) der erste Strangabschnitt (140) vor dem zweiten Strangabschnitt (150) angeordnet ist, wobei sich in einem Teilungsbereich (170) der erste Strangabschnitt (140) in einen ersten Teilstrang (180) und in einen zweiten Teilstrang (190) aufteilt und der Abgasstrom (130) in einen, den ersten Teilstrang (180) durchströmenden, ersten Abgasteilstrom (210) und einen, den zweiten Teilstrang (190) durchströmenden, zweiten Abgasteilstrom (220) und der erste Teilstrang (180) und der zweite Teilstrang (190) in einem Verbindungsbereich (200) zu dem zweiten Strangabschnitt (150) zusammengeführt werden, wobei in dem ersten Teilstrang (180) zumindest ein erster Oxidationskatalysator (230) angeordnet ist, mit dem während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine (120) in dem ersten Abgasteilstrom (210) enthaltene Stickoxide NOX zu Ammoniak NH3 reduziert werden, wobei der erste Abgasteilstrom (210) mehr als 50 Vol.% oder weniger als 50 Vol.% der Abgasmenge des aus der Brennkraftmaschine (120) austretenden Abgasstromes (130) umfasst.
  2. Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Teilstrang (180) und der zweite Teilstrang (190) derart ausgebildet sind, dass ein Abgaspaket des Abgasstromes (130) im Teilungsbereich (170) in ein den ersten Teilstrang (180) durchströmendes erstes Teilpaket und ein den zweiten Teilstrang (190) durchströmendes zweites Teilpaket aufgeteilt wird, wobei im Verbindungsbereich (200) das gleiche erste Teilpaket mit dem gleichen zweiten Teilpaket wieder zusammengeführt wird.
  3. Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem zweiten Teilstrang (190) ein zweiter Oxidationskatalysator (240) angeordnet ist, mit dem während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine (120) im zweiten Abgasteilstrom (220) enthaltene Stickoxide NOX zumindest teilweise zu NO2 umgewandelt werden.
  4. Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Oxidationskatalysator (240) derart ausgebildet ist, dass ein NO/NO2-Verhältnis im zweiten Abgasteilstrom (220) in Strömungsrichtung (160) nach dem zweiten Oxidationskatalysator (240) auf 100/0 bis 25/75 eingestellt ist.
  5. Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Bereich des ersten Teilstrangs (180) ein Reformer (250) angeordnet ist, der aus einem dem Reformer (250) zugeführten Brennstoff einen zumindest H2 enthaltenden Reformergasstrom (270) ausbildet, der dem ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) vor dem ersten Oxidationskatalysator (230) zugeführt wird oder wobei im Bereich des ersten Teilstrangs (180) eine Elektrolysevorrichtung (250) angeordnet ist, die aus einem der Elektrolysevorrichtung (250) zugeführten wasserhaltigen Fluid einen zumindest H2 enthaltenden Gasstrom (270) ausbildet, der dem ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) vor dem ersten Oxidationskatalysator (230) zugeführt wird.
  6. Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Abgaszuleitung (280) vorgesehen ist, über die der Reformer (250) von 5-15 Vol.-% der Abgasmenge des Abgasstromes (130) durchströmt wird.
  7. Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Bauteil ausgewählt aus folgender Gruppe vorgesehen ist: ein in dem zweiten Strangabschnitt (150) angeordneter SCR-Katalysator (300), wobei der SCR-Katalysator (300) als kombinierter SCR-/Schlupfkatalysator ausgebildet sein kann, ein in Strömungsrichtung (160) nach dem SCR-Katalysator (300) angeordneter, als Schlupfkatalysator ausgebildeter dritter Oxidationskatalysator (310), ein in dem ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) vor dem Reformer (250) angeordneter Partikelfilter, ein in dem Abgasstrom (130) in Strömungsrichtung (160) vor dem ersten Strangabschnitt (140) angeordneter Partikelfilter, ein in dem Abgasstrom (130) in Strömungsrichtung (160) vor dem ersten Strangabschnitt (140) angeordneter kombinierter Oxidations-/Partikelfilter, ein als kombinierter Oxidations-/Partikelfilter ausgebildeter zweiter Oxidationskatalysator (240), eine im Abgasstrom (130) in Strömungsvorrichtung (160) vor dem ersten Strangabschnitt (140) angeordnete Lambdasonde, eine im ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) vor der Zuführung des Reformergasstroms (270) angeordnete Lambdasonde, eine im ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) nach der Zuführung des Reformergasstroms (270) angeordnete Lambdasonde, eine im Reformergasstrom (270) angeordnete Lambdasonde, eine im Abgasstrom (130) des zweiten Strangabschnitts (150) in Strömungsrichtung (160) vor dem SCR-Katalysator (300) angeordnete Lambdasonde, eine Luftzuleitung (290), mit der dem Reformer (250) additional oder alternativ Luft zugeführt wird, eine im ersten Abgasteilstrom (210) angeordnete Bypass-Ventilvorrichtung (320) zur Einstellung der Abgasteilströme (210,220), eine im zweiten Abgasteilstrom (220) angeordnete Bypass-Ventilvorrichtung (320') zur Einstellung der Abgasteilströme (210,220).
  8. Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine (120) mit einem Abgasstrang (110), der von einem aus der Brennkraftmaschine (120) austretenden Abgasstrom (130) durchströmt wird und der in zumindest einen ersten Strangabschnitt (140) und in einen zweiten Strangabschnitt (150) unterteilt ist, wobei in Strömungsrichtung (160) des Abgasstromes (130) der erste Strangabschnitt (140) vor dem zweiten Strangabschnitt (150) angeordnet ist, wobei sich in einem Teilungsbereich (170) der erste Strangabschnitt (140) in einen ersten Teilstrang (180) und in einen zweiten Teilstrang (190) aufteilt und der Abgasstrom (130) in einen, den ersten Teilstrang (180) durchströmenden, ersten Abgasteilstrom (210) und einen, den zweiten Teilstrang (190) durchströmenden, zweiten Abgasteilstrom (220) und der erste Teilstrang (180) und der zweite Teilstrang (190) in einem Verbindungsbereich (200) zu dem zweiten Strangabschnitt (150) zusammengeführt werden, wobei in dem ersten Abgasteilstrom (210) während vorbestimmter Betriebszustände der Brennkraftmaschine (120) im ersten Abgasteilstrom (210) enthaltenes NOX zu NH3 reduziert wird, wobei der erste Abgasteilstrom (210) mehr als 50 Vol.% der Abgasmenge des Abgasstromes (130) umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest einer der folgenden Verfahrensschritte an beliebiger Stelle und in beliebiger Wiederholung im Verfahren durchgeführt wird: eine zumindest teilweise Oxidation von im zweiten Abgasteilstrom (220) enthaltenem NOX zu NO2; eine Einstellung des NO/NO2-Verhältnisses im zweiten Abgasteilstrom (220) auf 60/40 bis 40/60, eine Zuführung eines zumindest H2 enthaltenden, von einem Reformer (250) erzeugten Reformergasstromes (270) zu dem ersten Abgasteilstrom (210), eine Hindurchleiten von 5-15 Vol.% des Abgasstromes (130) durch den Reformer (250), ein vollständiges Hindurchleiten des ersten Abgasteilstromes (210) durch den Reformer (250), eine Zuführung von Luft zu dem Reformer (250), eine selektive katalytische Reduktion von im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts (150) enthaltenem NOX, eine Oxidation von im Abgasstrom des zweiten Strangabschnitts (150) enthaltenem NH3, eine Lambdamessung im Abgasstrom (130) in Strömungsvorrichtung (160) vor dem ersten Strangabschnitt (140), eine Lambdamessung im ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) vor der Zuführung des Reformergasstroms (270), eine Lambdamessung im ersten Abgasteilstrom (210) in Strömungsrichtung (160) nach der Zuführung des Reformergasstroms (270), eine Lambdamessung im Reformergasstrom (270), eine Lambdamessung im Abgasstrom (130) des zweiten Strangabschnitts (150) in Strömungsrichtung (160) vor dem SCR-Katalysator (300), eine Lambdamessung im Abgasstrom (130) des zweiten Strangabschnitts (150) vor der selektiven katalytischen Reduktion, eine Lambdamessung im Abgasstrom des ersten Strangabschnitts vor dem Teilungsbereich, eine Lambdamessung im Reformergasstrom (270).
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei zumindest einer der folgenden Lambdawerte eingestellt ist: ein Lambdawert von λ>1 im Abgasstrom (130) in Strömungsrichtung (160) vor dem ersten Strangabschnitt (140), ein Lambdawert von λ>1 in dem ersten Abgasteilstrom (210) vor Zuführen des Reformergasstroms (270), ein Lambdawert von λ<1 in dem ersten Abgasteilstrom (210) nach Zuführen des Reformergasstroms (270), ein Lambdawert von λ>1 in dem zweiten Abgasteilstrom (220), ein Lambdawert von λ>1 im Abgasstrom (130) des zweiten Strangabschnitts (150).
DE102013017064.8A 2013-10-15 2013-10-15 Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE102013017064B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013017064.8A DE102013017064B4 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013017064.8A DE102013017064B4 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013017064A1 DE102013017064A1 (de) 2015-04-16
DE102013017064B4 true DE102013017064B4 (de) 2018-08-16

Family

ID=52737708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013017064.8A Expired - Fee Related DE102013017064B4 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013017064B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11286822B2 (en) 2020-01-13 2022-03-29 Saudi Arabian Oil Company Mitigating particulate matter emission in engine exhaust

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19922960A1 (de) 1999-05-19 2000-12-07 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion
DE10313704A1 (de) 2003-03-27 2004-10-07 Daimlerchrysler Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
US20060010857A1 (en) 2004-07-14 2006-01-19 Eaton Corporation Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction
DE102006038289A1 (de) 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19922960A1 (de) 1999-05-19 2000-12-07 Daimler Chrysler Ag Abgasreinigungsanlage mit interner Ammoniakerzeugung zur Stickoxidreduktion
DE10313704A1 (de) 2003-03-27 2004-10-07 Daimlerchrysler Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
US20060010857A1 (en) 2004-07-14 2006-01-19 Eaton Corporation Hybrid catalyst system for exhaust emissions reduction
DE102006038289A1 (de) 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013017064A1 (de) 2015-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1395351B1 (de) Abgasreinigungsanlage mit reduktionsmittelversorgung
DE60313236T2 (de) NOx-Reduktionssystem für Dieselmotoren unter Verwendung einer durch Wasserstoff selektiven katalytischen Reduktion
DE102005039630B4 (de) Vorrichtung, Reaktor und Verfahren zur Reduzierung von Stickoxyden im Abgasstrom von Verbrennungskraftmaschinen
EP2568137B1 (de) Beheiztes Injektionssystem für Dieselmotor-Abgassysteme
DE10206028A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ammoniak
DE10219799A1 (de) Verbrennungsvorrichtung mit einer Abgasreinigungsvorrichtung
DE102006043100A1 (de) Verfahren zur Reduktionsmittelsteuerung in einer Abgasnachbehandlungsanlage
AT412845B (de) Abgasnachbehandlungssystem zur reduzierung der nox-emissionen von wärmekraftmaschinen mittels aus treibstoff erzeugtem reduktionsmittel
WO2005049984A1 (de) Brennkraftmaschine mit abgasreinigungsanlage und verfahren zur reinigung des abgases einer brennkraftmaschine
DE102015212485B4 (de) Abgastrakt mit gegen eine Strömungsrichtung spritzende Dosiereinrichtung, Verfahren zum Betrieb eines Abgastraktes sowie Fahrzeug mit Abgastrakt
EP1319813A2 (de) Verfahren zur katalytischen Abgasnachbehandlung von motorischen Verbrennungsabgasen
DE102007039588B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Abgasen für eine Brennkraftmaschine
DE10337901A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak und Verfahren zur Reinigung von Abgasen einer Brennkraftmaschine
DE102013017064B4 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine
DE102017106757A1 (de) System und Verfahren zur Abgasbehandlung von Verbrennungsvorrichtungen
DE102014202291A1 (de) Abgasreinigungseinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102006043082A1 (de) Verfahren zur Reduktionsmittelsteuerung in einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE102005027784A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen
DE10332047B4 (de) Katalysiertes Abgasreinigungsverfahren zur Reduktion von Stickoxiden bei Luftüberschuss an einem mit Wasserstoff beriebenen Verbrennungsmotor sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2007098848A1 (de) Baugruppe sowie verfahren zur stickoxidminderung in der abgasanlage einer verbrennungskraftmaschine
DE102008002469A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung
DE102016121509B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102017201597A1 (de) Abgasbehandlungssystem, bei dem ein reaktionsmittel in einen turbolader-bypass-kanal eingespritzt wird
DE102006043151A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters
DE102017124541A1 (de) Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
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