DE102015200024B4 - Niederdruckabgasrückführung mit Stickoxidspeicherkatalysator - Google Patents

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Abstract

Eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug und mit einer an einen Abgasausgang angeschlossenen oder anschließbaren ersten Nachbehandlungseinheit (8), einer stromabwärts der ersten Nachbehandlungseinheit (8) angeordneten zweiten Nachbehandlungseinheit (10), die einen Stickoxidspeicherkatalysator enthält, und einer zwischen der ersten und der zweiten Nachbehandlungseinheit (8, 10) angeordneten Abgasrückführung (9), wobei die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit (8, 10) wärmeleitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nachbehandlungseinheit (8) innerhalb der zweiten Nachbehandlungseinheit (10) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Die Emissionen von Kraftfahrzeugen unterliegen gesetzlichen Bestimmungen, die das Ziel haben, Umweltbelastungen durch den Kraftfahrzeugverkehr zu vermindern. Dies trifft insbesondere auf den Ausstoß von Umweltgiften wie Stickoxiden zu. Hierbei ist es bekannt, einen Stickoxidspeicherkatalysator vorzusehen, der in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges enthaltene Stickoxide an seiner Oberfläche adsorbiert und so speichert. Solche Stickoxidspeicherkatalysatoren werden auch Lean-NOx-Traps (LNT) oder Magerstickoxidfallen genannt. Da die Aufnahmefähigkeit des Stickoxidspeicherkatalysators begrenzt ist, kann der Stickoxidspeicherkatalysator regeneriert werden. Hierfür kann ein fettes Kraftstoffgemisch für den Verbrennungsmotor erzeugt werden. Ebenfalls ist es möglich, per Spätnacheinspritzung dem Abgasstrom unverbrannten Kraftstoff beizumischen. In beiden Fällen reagieren die in dem fetten Abgasstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit den in dem Stickoxidspeicherkatalysator gespeicherten Stickoxiden und zersetzen sie auf diese Weise.
  • Außerdem ist es bekannt, einen Teil des beim Betrieb des Verbrennungsmotors entstehenden Abgases der Verbrennungsluft für den Verbrennungsmotor beizumischen. Eine solche Abgasrückführung reduziert die Temperaturen bei der Verbrennung des Kraftstoffes im Verbrennungsmotor, so dass dabei weniger Stickoxide erzeugt werden. Abgasrückführungen werden üblicherweise in zwei Gruppen unterteilt, in Niederdruckabgasrückführungen einerseits und Hochdruckabgasrück-führungen andererseits. Dabei findet bei einer Hochdruckabgasrückführung die Rückführung des rückgeführten Teils des Abgases direkt hinter dem Abgaskrümmer hin zum Zuluftkrümmer und somit stromaufwärts von Komponenten, über die hinweg ein Druckabfall entsteht, wenn sie von dem Abgasstrom durchströmt werden, statt. Beispiele für solche Komponenten sind eine Abgasturbine oder ein (Diesel-) Partikelfilter. Bei der Niederdruckabgasrückführung hingegen erfolgt die Abgasrückführung erst stromabwärts solcher Komponenten.
  • US 2014 / 0 090 362 A1 offenbart ein Verfahren zum Regenerieren eines NOx-Speicherkatalysators. DE 101 44 827 A1 offenbart einen Abgaswärmeübertrager zur Übertragung von Wärme zwischen dem Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und einem Kühlmittel. US 2013 / 0 312 407 A1 offenbart Ausführungsformen zum Steuern von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen in einem Abgas. DE 600 16 218 T2 betrifft Verbesserungen bei der Bekämpfung von Verschmutzungen, und insbesondere betrifft dieses Dokument eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von rußigen Feststoffpartikeln aus Abgasen von Verbrennungsprozessen.
  • Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die Wirksamkeit der Abgasnachbehandlung zu verbessern.
  • Die Erfindung führt daher eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ein. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung verfügt über eine an einen Abgasausgang angeschlossene oder anschließbare erste Nachbehandlungseinheit, eine stromabwärts der ersten Nachbehandlungseinheit angeordnete zweite Nachbehandlungseinheit, die einen Stickoxidspeicherkatalysator enthält, und eine zwischen der ersten und der zweiten Nachbehandlungseinheit angeordnete Abgasrückführung. Erfindungsgemäß sind die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit wärmeleitend miteinander verbunden. Als „wärmeleitend verbunden“ wird hier bevorzugt eine Verbindung verstanden, die aus Materialien mit einem Wärmeleitkoeffizienten größer als 1 W/(m*K) [Watt pro Meter und Kelvin], vorzugsweise größer als 20 W/(m*K), hergestellt ist. Dabei soll die Verbindung bevorzugt flächig ausgestaltet sein, so dass eine möglichst große Übertragung von Wärme von der ersten Nachbehandlungseinheit zu der zweiten Nachbehandlungseinheit bewirkt wird. Insbesondere kann die wärmeleitende Verbindung durch eine Kontaktfläche zwischen den beiden Nachbehandlungseinheiten hergestellt werden, die wenigstens 30 Prozent der Oberfläche einer der beiden Nachbehandlungseinheiten einnimmt.
  • Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann entweder mit einem Abgasausgang eines Verbrennungsmotors, beispielsweise mit einem Abgaskrümmer, oder aber, falls vorhanden, mit einem Abgasausgang einer mit dem Abgaskrümmer verbundenen Abgasturbine verbunden sein.
  • Stickoxidspeicherkatalysatoren (Lean-NOx-Trap, LNT) zeigen ein stark temperaturabhängiges Verhalten und entfalten erst oberhalb einer sogenannten „Light-off“-Temperatur ihre volle Wirkung. Die erste Nachbehandlungseinheit ist stromaufwärts der zweiten Nachbehandlungseinheit und somit näher am Verbrennungsmotor angeordnet. Aus diesem Grund wird die erste Nachbehandlungseinheit stärker und nach einem Kaltstart vor allem schneller erwärmt als die zweite Nachbehandlungseinheit. Die Erfindung sieht daher vor, die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit wärmeleitend miteinander zu verbinden, so dass die zweite Nachbehandlungseinheit von der ersten Nachbehandlungseinheit erwärmt wird. Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, zwischen den beiden Nachbehandlungseinheiten eine Abgasrückführung vorzusehen. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil der Stickoxidspeicherkatalysator wegen des stromaufwärts gelegenen Abzweigs für die Abgasrückführung von einem geringeren Abgasvolumen pro Zeit durchströmt wird, so dass die Geschwindigkeit, mit der das Abgas den Stickoxidspeicherkatalysator durchströmt, entsprechend sinkt. Dies bewirkt, dass der Stickoxidspeicherkatalysator wegen der längeren Verweildauer des Abgases in dem Stickoxidspeicherkatalysator eine bessere Wirkung entfalten kann und somit eine geringere Menge an Stickoxiden passieren lässt. Außerdem enthält das Abgas bereits aufgrund der Abgasrückführung eine geringere Menge an Stickoxiden.
  • Bevorzugt enthält die erste Nachbehandlungseinheit einen Dieselpartikelfilter, insbesondere einen Dieselpartikelfilter mit einer katalytischen Beschichtung. Da über einem Dieselpartikelfilter ein hoher Druckabfall entsteht, kann vorteilhaft vorgesehen sein, den Dieselpartikelfilter stromaufwärts der Abgasrückführung und somit näher am Verbrennungsmotor anzuordnen.
  • Vorzugsweise enthält die erste Nachbehandlungseinheit zusätzlich oder alternativ einen Dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC), einen Passiven NOx-Adsorber (Passive NOx Adsorber, PNA) oder einen weiteren Stickoxidspeicherkatalysator. Insbesondere können diese Einheiten als katalytische Beschichtung auf einem Dieselpartikelfilter realisiert sein.
  • Stromabwärts der zweiten Nachbehandlungseinheit kann ein SCR-Katalysator angeordnet sein (SCR, Selective Catalytic Reduction).
  • Bevorzugt sind die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit durch einen oder zu einem Wärmetauscher wärmeleitend verbunden. Dazu können die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit als einteiliges Bauteil ausgeführt werden, dass drei Anschlüsse, nämlich eine Abgaszuleitung, eine Abgasrückführung und eine Abgasableitung, aufweist. Besonders bevorzugt ist der Wärmetauscher dabei als Gegenstromwärmetauscher ausgeführt. Dies ist vorteilhaft, weil in dem Wärmetauscher Wärme innerhalb des gleichen Abgasstromes, nämlich von einem stromaufwärts der Abgasrückführung gelegenen Abschnitt auf einen stromabwärts der Abgasrückführung gelegenen, übertragen wird, so dass der Gegenstromwärmetauscher zu einem besonders kompakten Aufbau und einer besonders guten Wärmeübertragung führt. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, an einer ersten Seite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung die Abgaszuleitung und die Abgasableitung und an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung die Abgasrückführung anzuordnen. In einem Kraftfahrzeug kann eine solche Abgasnachbehandlungsvorrichtung so angeordnet werden, dass die erste Seite dem Abgaskrümmer und die zweite Seite dem Zuluftkrümmer des Verbrennungsmotors zugewandt ist. Dadurch ergibt sich ein besonders platzsparender Aufbau.
  • Erfindungsgemäß ist die erste Nachbehandlungseinheit innerhalb der zweiten Nachbehandlungseinheit angeordnet. Auf diese Weise werden Wärmeverluste der ersten Nachbehandlungseinheit reduziert und die Wärme der ersten Nachbehandlungseinheit auf die zweite Nachbehandlungseinheit übertragen.
  • Dabei ist die erste Nachbehandlungseinheit vorzugsweise wenigstens teilweise von der zweiten Nachbehandlungseinheit umschlossen. Beispielsweise ist ein Aufbau denkbar, bei dem die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit wenigstens näherungsweise zylinderförmig aufgebaut und koaxial ausgerichtet sind.
  • Ein zweiter Erfindungsaspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Abgasnachbehandlungsvorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt. Vorzugsweise ist dabei die erste Nachbehandlungseinheit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung an einen Abgasausgang des Verbrennungsmotors oder einer Abgasturbine des Kraftfahrzeugs angeschlossen. In dieser Anordnung wird ein in der ersten Nachbehandlungseinheit enthaltener Katalysator häufig als „close-coupled“ Katalysator, also als möglichst nahe an dem Verbrennungsmotor angeordneter Katalysator, bezeichnet. Diese Anordnung bewirkt eine schnelle Aufheizung und damit eine gute Wirkung des close-coupled Katalysators.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung; und
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1, die von dem von einem Verbrennungsmotor 2 erzeugten Abgasstrom durchströmt wird. Die Strömungsrichtung des Abgasstromes innerhalb der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 ist in den Figuren durch Pfeile angezeigt.
  • Der Abgasstrom des Verbrennungsmotors 2 verlässt diesen durch einen Abgaskrümmer 3 und wird von diesem einer Abgasturbine 5 zugeführt, die von dem heißen Abgas in Bewegung versetzt einen Kompressor 6 antreibt. Die Abgasturbine 5 ist hierzu über eine Welle 7 mit dem Kompressor 6 zu einem Turbolader verbunden. Der Kompressor 6 verdichtet Verbrennungsluft für den Verbrennungsmotor 2. Die verdichtete Verbrennungsluft wird dem Verbrennungsmotor 2 über einen Zuluftkrümmer 4 zugeführt.
  • Nach Verlassen der Abgasturbine 5 weist das Abgas einen geringeren Druck auf und gelangt in eine erste Nachbehandlungseinheit 8, die vorzugsweise einen Dieselpartikelfilter und/oder einen Katalysator, beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC), einen Passiven NOx-Adsorber (Passive NOx Adsorber, PNA) oder einen Stickoxidspeicherkatalysator, enthält. Diese erste Nachbehandlungseinheit 8 ist nahe am Verbrennungsmotor 2 angeordnet, da - abgesehen von dem optionalen Turbolader - keine weiteren Komponenten zwischen dem Abgaskrümmer 3 und der ersten Nachbehandlungseinheit 8 angeordnet sind.
  • Stromabwärts der ersten Nachbehandlungseinheit 8 ist eine Abgasrückführung 9 vorgesehen, die einen Teil des Abgasstromes abzweigt und der Verbrennungsluft des Verbrennungsmotors 2 zuführt. Beispielsweise kann das rückgeführte Abgas über ein Ventil 12 einer durch einen Luftfilter 13 angesaugten Frischluft beigemischt werden. Das Gemisch aus Frischluft und rückgeführtem Abgas wird anschließend von dem Kompressor 6 verdichtet. Eine solche Anordnung ist als Niederdruckabgasrückführung bekannt.
  • Der nicht rückgeführte Teil des Abgasstromes gelangt zu einer stromabwärts der Abgasrückführung 9 angeordneten zweiten Nachbehandlungseinheit 9, welche einen Stickoxidspeicherkatalysator enthält. Die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit 8, 9 sind erfindungsgemäß wärmeleitend miteinander verbunden. In dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind sie dazu über eine wärmeleitende Verbindung oder Kontaktfläche 11 zu einem Wärmetauscher gekoppelt, der hier als Gegenstromwärmetauscher aufgebaut ist. Das Abgas kann nach Verlassen der zweiten Nachbehandlungseinheit 9 noch einem SCR-Katalysator oder einer sonstigen Nachbehandlungseinheit zugeführt werden, bevor es über einen Schalldämpfer 14 und einen Auspuff 15 an die Umgebung abgegeben wird.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1, wobei dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktional entsprechende Gegenstände bezeichnen. Auf eine erneute Wiederholung wird aus Gründen der Klarheit verzichtet, es gilt für das zweite Ausführungsbeispiel das zu dem ersten Gesagte, soweit nicht ausdrücklich Abweichendes festgestellt wird.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 ist die erste Nachbehandlungseinheit 8 innerhalb der zweiten Nachbehandlungseinheit 10 angeordnet, so dass erstere von letzterer umschlossen ist. Das Abgas strömt hierbei auf einer Seite der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 in diese hinein und verlässt sie wieder auf derselben Seite in Richtung auf weitere Nachbehandlungseinheiten beziehungsweise den Schalldämpfer 14. Die Abgasrückführung 9 ist dabei auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet.
  • Diese Anordnung besitzt mehrere Vorteile. Einerseits wird ein optimaler Wärmeübergang von der ersten Nachbehandlungseinheit 8 auf die zweite Nachbehandlungseinheit 10 gewährleistet. So dann ergibt sich eine besonders platzsparende Anordnung, die parallel zu dem Turbolader angeordnet werden kann. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 1 kann dabei als einteiliges Bauteil aufgebaut werden, was einen kompakten Aufbau ermöglicht.
  • Bei allen Ausführungsformen der Erfindung können elektrische Heizgitter im Abgasstrom angeordnet werden, um den Abgasstrom insbesondere nach einem Kaltstart aufzuheizen oder im Betrieb des Kraftfahrzeugs eine Regeneration einer der Nachbehandlungseinheiten zu unterstützen. Ein solches elektrisches Heizgitter kann beispielsweise direkt stromaufwärts der ersten Nachbehandlungseinheit 8 oder direkt stromaufwärts der zweiten Nachbehandlungseinheit 10 angeordnet sein. Es können auch an beiden genannten Orten jeweils elektrische Heizgitter vorgesehen sein.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch Ausführungsbeispiele von bevorzugten Ausführungsformen näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen der Erfindung können vom Fachmann aus den gezeigten Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert wird, zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Abgaskrümmer
    4
    Zuluftkrümmer
    5
    Abgasturbine
    6
    Kompressor
    7
    Welle
    8
    erste Nachbehandlungseinheit
    9
    Abgasrückführung
    10
    zweite Nachbehandlungseinheit
    11
    Verbindung
    12
    Ventil
    13
    Luftfilter
    14
    Schalldämpfer
    15
    Auspuff

Claims (9)

  1. Eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug und mit einer an einen Abgasausgang angeschlossenen oder anschließbaren ersten Nachbehandlungseinheit (8), einer stromabwärts der ersten Nachbehandlungseinheit (8) angeordneten zweiten Nachbehandlungseinheit (10), die einen Stickoxidspeicherkatalysator enthält, und einer zwischen der ersten und der zweiten Nachbehandlungseinheit (8, 10) angeordneten Abgasrückführung (9), wobei die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit (8, 10) wärmeleitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nachbehandlungseinheit (8) innerhalb der zweiten Nachbehandlungseinheit (10) angeordnet ist.
  2. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei der die erste Nachbehandlungseinheit (8) einen Dieselpartikelfilter, insbesondere einen Dieselpartikelfilter mit einer katalytischen Beschichtung, enthält.
  3. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Nachbehandlungseinheit (8) einen Dieseloxidationskatalysator, einen Passiven NOx Adsorber oder einen Stickoxidspeicherkatalysator enthält.
  4. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei der stromabwärts der zweiten Nachbehandlungseinheit (10) ein SCR-Katalysator angeordnet ist.
  5. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste und die zweite Nachbehandlungseinheit (8, 10) durch einen oder zu einem Wärmetauscher (11) wärmeleitend verbunden sind.
  6. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei der der Wärmetauscher (11) als Gegenstromwärmetauscher ausgeführt ist.
  7. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) einer der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Nachbehandlungseinheit (8) wenigstens teilweise von der zweiten Nachbehandlungseinheit (10) umschlossen ist.
  8. Ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer mit dem Verbrennungsmotor (2) verbundenen Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Das Kraftfahrzeug des vorhergehenden Anspruchs, bei dem die erste Nachbehandlungseinheit (8) der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (1) an einen Abgasausgang des Verbrennungsmotors (2) oder einer Abgasturbine (5) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10144827A1 (de) 2001-09-12 2003-03-27 Behr Gmbh & Co Abgaswärmeübertrager
DE60016218T2 (de) 1999-07-08 2006-02-16 Johnson Matthey Plc Vorrichtung und verfahren zum entfernen von russpartikeln aus abgasen von verbrennungsprozessen
US20060107656A1 (en) 2003-06-27 2006-05-25 Emitec Gesellschaft Fur Emissions Technologie Mbh Exhaust gas after-treatment unit with countercurrent housing and corresponding process for exhaust gas after-treatment
DE102010036849A1 (de) 2009-08-20 2011-02-24 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine
US20110203270A1 (en) 2008-11-06 2011-08-25 Renault Trucks Internal combustion engine system and particulate filter unit for such an internal combustion engine system
US20130312407A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Ford Global Technologies, Llc Exhaust air injection
US20140090362A1 (en) 2011-05-10 2014-04-03 Umicore Ag & Co. Kg Method for regenerating nox storage catalytic converters of diesel engines with low-pressure egr

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60016218T2 (de) 1999-07-08 2006-02-16 Johnson Matthey Plc Vorrichtung und verfahren zum entfernen von russpartikeln aus abgasen von verbrennungsprozessen
DE10144827A1 (de) 2001-09-12 2003-03-27 Behr Gmbh & Co Abgaswärmeübertrager
US20060107656A1 (en) 2003-06-27 2006-05-25 Emitec Gesellschaft Fur Emissions Technologie Mbh Exhaust gas after-treatment unit with countercurrent housing and corresponding process for exhaust gas after-treatment
US20110203270A1 (en) 2008-11-06 2011-08-25 Renault Trucks Internal combustion engine system and particulate filter unit for such an internal combustion engine system
DE102010036849A1 (de) 2009-08-20 2011-02-24 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine
US20140090362A1 (en) 2011-05-10 2014-04-03 Umicore Ag & Co. Kg Method for regenerating nox storage catalytic converters of diesel engines with low-pressure egr
US20130312407A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Ford Global Technologies, Llc Exhaust air injection

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