DE102016112657A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal, insbesondere zur Reduzierung der Ammoniak(NH3)-Emissionen, wobei in dem Abgaskanal ein Drei-Wege-Katalysator und stromab des Drei-Wege-Katalysators ein Speicherkatalysator zur temporären Speicherung von Ammoniak angeordnet ist, wobei der Verbrennungsmotor im Wesentlichen mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, und wobei es beispielsweise bei Beschleunigungsphasen zu einer Gemischanreicherung des Verbrennungsmotors kommt und in Phasen der Gemischanreicherung auf dem Drei-Wege-Katalysator Ammoniak gebildet wird, welcher auf dem Speicherkatalysator eingelagert wird. Dabei wird ein Beladungszustand des Speicherkatalysators ermittelt und der Verbrennungsmotor im Anschluss an die Gemischanreicherung mit einem mageren Gemisch betrieben, wobei die Stickoxid-Emissionen nicht durch den Drei-Wege-Katalysator konvertiert werden und durch den im Speicherkatalysator zurückgehaltenen Ammoniak reduziert werden. Die Erfindung betrifft ferner einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaskanal und einem Steuergerät, wobei der Abgaskanal so ausgestaltet ist und das Steuergerät so eingerichtet ist, dass ein erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an motorische Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Neben den durch die Abgasgesetzgebung schon jetzt reglementierten Schadstoffen treten zunehmend auch schädliche Abgasbestandteile in den Fokus, für die es bislang keine definierten Obergrenzen gibt. So verlangt die US-Umweltbehörde (EPA) im „Clean-Air-Act“ von den Herstellern den Nachweis, dass das Fahrzeug diese nicht limitierten Schadstoffe wie Ammoniak (NH3) oder Lachgas (N2O) nicht erhöht.
  • Im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges mit Ottomotor bildet sich in Phasen, in denen der Verbrennungsmotor mit unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, beispielsweise bei der Beschleunigungsanreicherung, Ammoniak auf dem Drei-Wege-Katalysator. Damit einerseits das Ammoniak nicht in die Umwelt gelangt und andererseits gleichzeitig die gesetzlich limitierten Schadstoffobergrenzen eingehalten werden, bedarf es neben dem Einsatz eines Speicherkatalysators für das Ammoniak, beispielsweise einem passiven SCR-Katalysator, auch einer entsprechenden Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtungen.
  • Aus der DE 10 2014 204 682 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung bekannt, wobei in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors stromabwärts eines Drei-Wege-Katalysators ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden und weiter stromab ein weiterer Drei-Wege-Katalysator angeordnet sind. Dabei wird der Verbrennungsmotor überwiegend mit einem im Mittel stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass der im SCR-Katalysator zurückgehaltene Ammoniak bei stöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis desorbieren kann, wodurch Sekundäremissionen trotz aufwendiger Vorrichtung nicht vermieden werden können.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Desorption von im Speicherkatalysator zwischengespeichertem Ammoniak zu verhindern und somit die Sekundäremission von Ammoniak zu minimieren.
  • Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal und einem im Abgaskanal angeordneten Drei-Wege-Katalysator sowie einem stromab des Drei-Wege-Katalysators im Abgaskanal angeordneten Speicherkatalysator zur temporären Einlagerung von Ammoniak gelöst, welches folgende Schritte umfasst.
    • – Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, wobei die schädlichen Abgaskomponenten durch den Drei-Wege-Katalysator in unschädliche Abgaskomponenten konvertiert werden,
    • – Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis, wobei auf dem Drei-Wege-Katalysator Ammoniak gebildet wird,
    • – Einlagerung der Ammoniak-Emissionen auf dem Speicherkatalysator,
    • – Ermittlung eines Beladungszustandes des Speicherkatalysators,
    • – Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem überstöchiometrischen, mageren Verbrennungsluftverhältnis, wobei das im Speicherkatalysator zurückgehaltene Ammoniak mit den bei einer überstöchiometrischen Verbrennung nicht durch den Drei-Wege-Katalysator reduzierten Sickoxiden in Wasser und Stickstoff umgesetzt wird.
  • Dadurch können sowohl die gesetzlich limitierten Abgaskomponenten wie Stickoxide (NOx) als auch die Ammoniak-Emissionen vor Austritt aus dem Abgaskanal in die Umgebung in unschädliche Abgasbestandteile konvertiert werden, sodass die Sekundäremissionen, insbesondere die Sekundäremission von Ammoniak, minimiert werden.
  • Unter einem Drei-Wege-Katalysator ist in diesem Zusammenhang ein Katalysator zu verstehen, welcher mindestens eine Drei-Wege-Funktionalität zur Konvertierung von Kohlenstoffmonoxid (CO), unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NOx) aufweist.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterentwicklungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abgas des Verbrennungsmotors durch einen weiteren Drei-Wege-Katalysator stromab des Speicherkatalysators geleitet wird. Durch einen motornahen Drei-Wege-Katalysator kann ein schnelles Aufheizen des Katalysators nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors erfolgen, sodass die Konvertierungsrate in der Aufwärmphase erhöht wird. Durch einen stromab des Speicherkatalysators angeordneten weiteren Drei-Wege-Katalysator ist eine zusätzliche Abgasreinigung möglich, sodass auch bei Regeneration des Speicherkatalysators auftretende Emissionen konvertiert werden können. Dabei können durch einen zweiten Drei-Wege-Katalysator bei höheren Lasten und höheren Abgasgeschwindigkeiten höhere Konvertierungsraten als mit nur einem Drei-Wege-Katalysator erreicht werden. Zudem kann der erste Drei-Wege-Katalysator im Vergleich zu einem Abgasnachbehandlungssystem mit nur einem Drei-Wege-Katalysator entsprechend kleinvolumig ausgeführt werden, um ein schnelleres Aufheizen des ersten Katalysators nach einem Kaltstart zu ermöglichen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Beladungszustand des Speicherkatalysators durch ein Berechnungsmodell ermittelt wird. Dadurch sind keine weiteren Sensoren für die Abgasanalyse notwendig, sodass keine zusätzlichen Kosten für weitere Bauteile am Abgaskanal entstehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass der unterstöchiometrische Betrieb des Verbrennungsmotors in einer Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeuges erfolgt. Gerade in Beschleunigungsphasen kann es notwendig sein, von einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis abzuweichen, um ein verbessertes Beschleunigungsverhalten zu erreichen, wobei es zu einer gezielten Anfettung des Verbrennungsluftverhältnis kommt und der Verbrennungsmotor mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Regeneration des Speicherkatalysators schnellstmöglich nach einer Beladung des Speicherkatalysators erfolgt. Dadurch kann verhindert werden, dass eine maximal zulässige Beladung des Speicherkatalysators überschritten wird und es somit zu einem unerwünschter Ammoniak-Schlupf kommt. Deshalb ist es sinnvoll, die Regeneration des Speicherkatalysators schnellstmöglich nach einer Beladung des Speicherkatalysators durchzuführen, um ein Überschreiten der maximal zulässigen Beladung des Speicherkatalysators zu vermeiden und somit die Gefahr eines Schlupfes von Ammoniak-Emissionen zu reduzieren.
  • In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das überstöchiometrische, magere Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsmotors so lange aufrechterhalten wird, bis der Speicherkatalysator vollständig regeneriert ist. Durch eine sich unmittelbar an die Beladungsphase anschließende Regenerationsphase des Speicherkatalysators, in der der Verbrennungsmotor mit einem überstöchiometrischen, mageren Gemisch betrieben wird, kann das im Speicherkatalysator zurückgehaltene Ammoniak mit den bei der mageren Verbrennung auftretenden Stickoxide zu Wasser und Stickstoff umgesetzt werden, ohne dass es zu einer Desorption und damit verbundenen unerwünschten Sekundäremissionen kommt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Speicherkatalysator komplett ausgeräumt und das Ammoniak komplett abgebaut wird, um ein Erreichen der Grenze der Speicherfähigkeit für Ammoniak und einen daraus resultierenden Ammoniak-Schlupf oder eine thermische Desorption zu vermeiden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicherkatalysator als SCR-Katalysator eines passiven SCR-Systems ausgebildet ist und die im überstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden Stickoxide durch das im SCR-Katalysator zwischengespeicherte Ammoniak reduziert werden. Ein SCR-Katalysator eines passiven SCR-Systems besitzt neben der Fähigkeit, Stickoxide unter Anwesenheit von Ammoniak in molekularen Sickstoff zu reduzieren, die Eigenschaft, Ammoniak zwischenspeichern zu können. Daher eignet sich ein SCR-Katalysator eines passiven SCR-Systems besonders als Speicherkatalysator für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal, einem im Abgaskanal angeordneten Drei-Wege-Katalysator sowie einem stromab des Drei-Wege-Katalysators im Abgaskanal angeordneten Speicherkatalysator vorgeschlagen, welche ein Steuergerät aufweist, welches eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass stromabwärts des Speicherkatalysators ein weiterer Drei-Wege-Katalysator vorgesehen ist, wobei der erste Drei-Wege-Katalysator motornah und der weitere Drei-Wege-Katalysator in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Unter einer motornahen Position des ersten Drei-Wege-Katalysators wird dabei eine Position verstanden, welche weniger als 70 cm, vorzugsweise weniger als 50 cm, besonders bevorzugt weniger als 30 cm von einem Auslass des Verbrennungsmotors entfernt ist. Unter einer Unterbodenlage ist eine Position am Unterboden eines Kraftfahrzeuges zu verstehen, welche vorzugsweise 80 cm–200 cm, vorzugsweise 100 cm–150 cm von einem Auslass des Verbrennungsmotors beabstandet ist. Durch einen motornahen Drei-Wege-Katalysator kann ein schnelles Aufheizen des Katalysators nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors erfolgen, sodass die Konvertierungsraten in der Aufwärmphase erhöht werden. Durch einen stromab des Speicherkatalysators in Unterbodenlage angeordneten weiteren Drei-Wege-Katalysator ist eine zusätzliche Abgasreinigung möglich, sodass auch bei Regeneration des Speicherkatalysators auftretende Emissionen konvertiert werden können. Dabei können durch einen zweiten Drei-Wege-Katalysator in Unterbodenlage bei höheren Lasten und höheren Abgasgeschwindigkeiten höhere Konvertierungsraten als mit nur einem Drei-Wege-Katalysator erreicht werden. Darüber hinaus erhöht sich die Dauerhaltbarkeit des Abgasnachbehandlungssystems, da ein Drei-Wege-Katalysator in Unterbodenlage langsamer altert als ein motornaher Drei-Wege-Katalysator und somit auch nach größerer Laufleistung eines Fahrzeuges weiterhin eine ausreichende Konvertierungsleistung sichert, um die Abgasgesetzgebung zu erfüllen. Zudem verbessert sich die Abgasreinigung nach einem Kaltstart, da durch einen motornahen ersten Drei-Wege-Katalysator und einen zweiten Drei-Wege-Katalysator in Unterbodenlage zumindest einer der Drei-Wege-Katalysatoren schnell auf eine Betriebstemperatur gebracht werden kann und somit eine effiziente Konvertierung der schädlichen Abgaskomponenten ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicherkatalysator als Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden auf einem Partikelfilter ausgebildet ist. Durch einen Partikelfilter mit einer Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) können zusätzlich Rußpartikel aus dem Abgas des Verbrennungsmotors entfernt werden. Da die Rußneigung tendenziell mit einer Anfettung des Verbrennungsluftverhältnisses steigt, kann hier insbesondere bei einer Beschleunigungs- oder Volllast-Anreicherung zusätzlich effektiv eine Reinigung des Abgases von Rußpartikeln erfolgen.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaskanal und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung des Verbrennungsmotors;
  • 2 ein Verfahrensschaubild zum zeitlichen Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors;
  • 3 das Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal stromauf des ersten Drei-Wege-Katalysators, stromauf des SCR-Katalysators und stromab des Drei-Wege-Katalysators in Unterbodenlage;
  • 4 ein Verfahrensschaubild zum Beladungszustand des Speicherkatalysators mit Ammoniak;
  • 5 einen Vergleich der Ammoniak-Emissionen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Abgasnachbehandlung;
  • 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung;
  • 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung;
  • 8 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung;
  • 9 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung; und
  • 10 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 10 für ein Kraftfahrzeug mit einem Abgaskanal 12 und im Abgaskanal 12 angeordneten Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Im Abgaskanal 12 ist ein Drei-Wege-Katalysator 14 angeordnet, mit dem die CO-, HC- und NOx-Emissionen des Verbrennungsmotors 10 in unschädliche Abgasbestandteile konvertiert werden können. Stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 14 ist im Abgaskanal 12 ein Speicherkatalysator 16 zur zumindest temporären Einlagerung von Ammoniak in Form eines SCR-Katalysators 20 eines passiven SCR-System angeordnet. Weiter stromabwärts ist im Abgaskanal 12 ein weiterer Drei-Wege-Katalysator 18 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 10 wird durch ein Steuergerät 22 gesteuert, wobei das Verbrennungsluftverhältnis λ in bekannter Weise durch nicht dargestellte Lambdasonden im Abgaskanal 12 regelt werden kann. Der Abgaskanal 12 kann einen Turbolader 30 aufweisen, welcher bevorzugt zwischen einem Auslass des Verbrennungsmotors 10 und dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 angeordnet ist.
  • In 2 ist ein Verfahrensschaubild zum zeitlichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors 10 dargestellt. Das Verfahren lässt sich in vier Phasen unterteilen, welche in dieser Figur sowie in 3 und 4 dargestellt sind. In einer ersten Phase I wird der Verbrennungsmotor 10 mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λ=1 betrieben, wobei kein Ammoniak gebildet wird und keine Ammoniak-Emissionen am Austritt aus dem Abgaskanal 12 gemessen werden können. Durch einen schlagartigen Lastwechsel, beispielsweise zur Beschleunigung des Kraftfahrzeuges, kommt es in Phase II mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λ < 1 des Verbrennungsmotors 10 zu einer Ammoniakbildung auf den beiden Drei-Wege-Katalysatoren 14, 18. Darüber hinaus kann eine Ammoniakbildung auch in Betriebsphasen des Verbrennungsmotors 10 erfolgen, in dem ein unterstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis λ < 1 durch eine ungenaue Gemischvorsteuerung, insbesondere in dynamischen Betriebszuständen, auftritt. Dabei ist in dem Diagramm im Bereich von (3) zu erkennen, dass ohne zusätzliche Maßnahmen auch auf dem zweiten Drei-Wege-Katalysator 18 Ammoniak gebildet wird. Durch den Speicherkatalysator 16, das heißt durch den SCR-Katalysator 20, wird das auf dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 gebildete Ammoniak fast vollständig gespeichert, sodass sich der unter (2) dargestellte Verlauf an Ammoniak-Endrohremissionen ergibt. Dabei wird anhand der Dauer der Beschleunigungsphase oder der dynamischen Lastwechsel anhand eines im Steuergerät 22 hinterlegten Berechnungsmodells die Beladung des SCR-Katalysators 20 mit Ammoniak abgeschätzt und schnellstmöglich nach einer Beladung eine Regeneration des SCR-Katalysators 20 eingeleitet. In 4 ist zu erkennen, dass während der Phase I keine Beladung des SCR-Katalysators 20 mit Ammoniak erfolgt. In Phase II wird der SCR-Katalysator 20 mit Ammoniak beladen. Erreicht die Beladung des SCR-Katalysators 20 einen maximal zulässigen Schwellenwert, tritt ein unerwünschter Schlupf an Ammoniak-Emissionen auf. Daher wird direkt im Anschluss an die Einspeicherungsphase II eine Phase III eingeleitet, in der das im SCR-Katalysator 20 eingespeicherte Ammoniak mit Stickoxiden (NOx) umgesetzt wird und der SCR-Katalysator 20 regeneriert wird, um für nachfolgende Einspeicherungsphasen ausreichend Speicherfähigkeit bereit zu halten. Damit das eingespeicherte Ammoniak nicht unkontrolliert vom SCR-Katalysator 20 desorbiert, ist in Phase III eine gezielte Regeneration des SCR-Katalysators 20 notwendig. Dabei wird die Regeneration schnellstmöglich nach einer Beladung des SCR-Katalysators 20 mit Ammoniak eingeleitet, um einen Schlupf an Ammoniak-Emissionen durch ein Erreichen der maximal zulässigen Beladung des SCR-Katalysators 20 zu vermeiden. Wie in 2 unter (1) zu erkennen ist, erfolgt dabei auch im überstöchiometrisch Betrieb des Verbrennungsmotors 10 kein Stickoxid-Durchbruch am Endrohr, da die Stickoxide mit dem im SCR-Katalysator 20 gespeicherten Ammoniak in Wasser und Stickstoff umgesetzt werden.
  • Die Regeneration des SCR-Katalysators 20 und der Abbau des eingespeicherten Ammoniaks erfolgt durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors 10 mit einem überstöchiometrischen, mageren Verbrennungsluftverhältnis λ > 1. Dieser Betrieb des Verbrennungsmotors 10 führt dazu, dass die bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide nicht mehr durch den ersten Drei-Wege-Katalysator 14 reduziert werden können und somit diese Stickoxide in den SCR-Katalysator 20 einströmen. Das gespeicherte Ammoniak reagiert mit den Stickoxiden zu Wasser und molekularem Stickstoff. Somit treten am Austritt aus dem Abgaskanal 12 stromabwärts des weiteren Drei-Wege-Katalysators 18 weder erhöhte Stickoxidemissionen noch Ammoniak-Emissionen auf. Die dritte Phase III wird wie in 4 zu erkennen bis zur vollständigen Regeneration des SCR-Katalysators 20 angesteuert. Sobald das Berechnungsmodell im Steuergerät 22 erkennt, dass der SCR-Katalysator 20 frei von Ammoniak ist, erfolgt ein Wechsel in Phase IV, in der der Verbrennungsmotor 10 wieder mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λ = 1 betrieben wird.
  • Das vorgeschlagene Verfahren zur Abgasnachbehandlung ist besonders wirksam in dynamischen Fahrzyklen mit häufiger Beschleunigungsanreicherung.
  • In 3 ist das Verbrennungsluftverhältnis stromaufwärts des ersten Drei-Wege-Katalysators 14, zwischen dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 und dem Speicherkatalysator 16 sowie stromabwärts des weiteren Drei-Wege-Katalysators 18 in Unterbodenlage des Kraftfahrzeuges dargestellt. In Phase I wird der Verbrennungsmotor 10 mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λ = 1 betrieben, wobei sich im Abgaskanal 12 stromaufwärts des ersten Drei-Wege-Katalysators 14 zwischen dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 und dem Speicherkatalysator 16 sowie stromabwärts des weiteren Drei-Wege-Katalysators 18 jeweils ein stöchiometrisches Abgas einstellt. In Phase II wird der Verbrennungsmotor 10 mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis λ < 1 betrieben, wobei sich stromaufwärts des ersten Drei-Wege-Katalysators 14, zwischen dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 und dem Speicherkatalysator 16 sowie stromabwärts des weiteren Drei-Wege-Katalysators 18 jeweils ein unterstöchiometrisches Abgas λ < 1 einstellt. In der dritten Phase III wird der Verbrennungsmotor 10 mit einem überstöchiometrischen, mageren Verbrennungsluftverhältnis λ > 1 betrieben, wobei es durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) der Drei-Wege-Katalysatoren 14, 18 zu einem zeitversetzten Sauerstoffüberschuss im Abgaskanal zwischen dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 und dem Speicherkatalysator 16 sowie einem nochmal zeitversetzten Anstieg der Sauerstoffkonzentration im Abgas aufgrund der Sauerstoffspeicherfähigkeit des weiteren Katalysators 18 im Abgaskanal 12 stromabwärts des weiteren Drei-Wege-Katalysators 18 kommt.
  • In 4 ist der Beladungsgrad des Speicherkatalysators 16, insbesondere des SCR-Katalysators 20, während der vier Phasen I–IV dargestellt. In Phase II wird der Speicherkatalysator 16 bis zu einem Schwellenwert (max) mit Ammoniak beladen. In Phase III erfolgt eine vollständige Regeneration des Speicherkatalysators 16, wobei das eingelagerte Ammoniak (NH3) vollständig aus dem Speicherkatalysator 16 ausgeräumt wird.
  • In 5 sind die Ammoniak-Emissionen eines Verbrennungsmotors 10 stromabwärts eines motornahen Drei-Wege-Katalysators 14, sowie die Endrohr-Emissionen an Ammoniak bei einer Abgasanlage ohne Speicherkatalysator 16 und mit Speicherkatalysator 16 stromaufwärts eines weiteren Drei-Wege-Katalysators 18 dargestellt.
  • In 6 ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zu erkennen. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau, wie unter 1 beschrieben, ist der erste Drei-Wege-Katalysator 14 als Vier-Wege-Katalysator 28 ausgebildet.
  • In 7 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau, wie unter 1 beschrieben, ist der weitere Drei-Wege-Katalysator 18 als Vier-Wege-Katalysator 28 ausgebildet.
  • 8 zeigt ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau, wie unter 1 beschrieben, ist der Speicherkatalysator 16 als Beschichtung 26 zur selektiven, katalytischen Reduktion (SCR-Beschichtung) auf einem Partikelfilter 24 ausgebildet.
  • 9 zeigt ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors 10. Bei ansonsten gleichem Aufbau, wie zu 8 ausgeführt, kann der weitere Drei-Wege-Katalysator 18 stromab des Partikelfilters 24 mit SCR-wirksamer Beschichtung 26 entfallen.
  • In 10 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors 10 dargestellt. Bei ansonsten gleichem Aufbau, wie zu 6 ausgeführt, kann auch hier der weitere Drei-Wege-Katalysator 18 stromab des SCR-Katalysators 20 entfallen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    12
    Abgaskanal
    14
    (erster) Drei-Wege-Katalysator
    16
    Speicherkatalysator
    18
    weitere Drei-Wege-Katalysator
    20
    SCR-Katalysator
    22
    Steuergerät
    24
    Partikelfilter
    26
    Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Beschichtung)
    28
    Vier-Wege-Katalysator
    30
    Abgasturbolader
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014204682 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10), wobei in einem Abgaskanal (12) des Verbrennungsmotors (10) ein Drei-Wege-Katalysator (14) und stromab des Drei-Wege-Katalysators (14) ein Speicherkatalysator (16) zur temporären Einlagerung von Ammoniak angeordnet ist, umfassend folgende Schritte: – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λ = 1), wobei die schädlichen Abgaskomponenten durch den Drei-Wege-Katalysator (14) in unschädliche Abgaskomponenten konvertiert werden, – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis (λ < 1), wobei der unterstöchiometrische Betrieb in einer Beschleunigungsphase oder durch Regelabweichungen bei einem Lastwechsel erfolgt, wobei beim unterstöchiometrischen Betrieb auf dem Drei-Wege-Katalysator (14) Ammoniak (NH3) gebildet wird, – Einlagerung der Ammoniak (NH3) Emissionen auf dem Speicherkatalysator (16), – Ermittlung eines Beladungszustandes des Speicherkatalysators (16), – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem überstöchiometrischen, mageren Verbrennungsluftverhältnis (λ > 1), wobei das im Speicherkatalysator (16) zurückgehaltene Ammoniak (NH3) mit den bei einem überstöchiometrischen, mageren Verbrennungsluftverhältnis (λ > 1) auftretenden Stickoxidemissionen (NOx) zu Wasser und Stickstoff umgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas des Verbrennungsmotors (10) durch einen weiteren Drei-Wege-Katalysator (18) stromab des Speicherkatalysators (16) geleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand des Speicherkatalysators (16) durch ein Berechnungsmodell ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der unterstöchiometrische Betrieb des Verbrennungsmotors (10) in einer Beschleunigungsphase erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Beladung des Speicherkatalysators (16) durch das unterstöchiometrische, fette Verbrennungsluftverhältnis schnellstmöglich eine Regeneration des Speicherkatalysators (16) eingeleitet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das überstöchiometrische, magere Verbrennungsluftverhältnis (λ > 1) des Verbrennungsmotors (10) aufrechterhalten bleibt, bis der Speicherkatalysator (16) vollständig regeneriert ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkatalysator (16) als SCR-Katalysator (20) eines passiven SCR-Systems ausgebildet ist und die im überstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors (10) auftretenden Stickoxide durch das im SCR-Katalysator (20) zwischengespeicherte Ammoniak (NH3) reduziert werden.
  8. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10), mit einem Abgaskanal (12), einem im Abgaskanal angeordneten Drei-Wege-Katalysator (14) sowie einem stromab des Drei-Wege-Katalysators (14) angeordneten Speicherkatalysator (16) sowie mit einem Steuergerät (22), welches derart eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  9. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Speicherkatalysators (16) ein weiterer Drei-Wege-Katalysator (18) vorgesehen ist, wobei der erste Drei-Wege-Katalysator (14) motornah und der weitere Drei-Wege-Katalysator (18) in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
  10. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkatalysator (16) als Beschichtung (26) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden auf einem Partikelfilter (24) ausgebildet ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018119010A1 (de) * 2018-08-06 2020-02-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
FR3086332A1 (fr) * 2018-09-25 2020-03-27 Psa Automobiles Sa Dispositif de depollution a filtre a particules intercale entre des catalyseurs «trois-voies», pour une ligne d’echappement d’un vehicule
DE102021206402A1 (de) 2021-06-22 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren, Recheneinheit und Computerprogramm zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage
WO2023001863A1 (de) * 2021-07-21 2023-01-26 Umicore Ag & Co. Kg Abgasreinigungssystem zur reinigung von abgasen von benzinmotoren
DE102022103558A1 (de) 2022-02-15 2023-08-17 Audi Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Lambdaregelung von Ottomotoren und Kraftfahrzeug

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009054046A1 (de) * 2008-11-24 2010-09-09 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Passive Ammoniak einsetzende selektive katalytische Reduktion zur NOx-Steuerung in Verbrennungsmotoren
DE102014204682A1 (de) 2014-03-13 2015-10-01 Umicore Ag & Co. Kg Katalysatorsystem zur Reduzierung von Schadgasen aus Benzinverbrennungsmotoren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009054046A1 (de) * 2008-11-24 2010-09-09 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Passive Ammoniak einsetzende selektive katalytische Reduktion zur NOx-Steuerung in Verbrennungsmotoren
DE102014204682A1 (de) 2014-03-13 2015-10-01 Umicore Ag & Co. Kg Katalysatorsystem zur Reduzierung von Schadgasen aus Benzinverbrennungsmotoren

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018119010A1 (de) * 2018-08-06 2020-02-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
WO2020030560A1 (de) 2018-08-06 2020-02-13 Volkswagen Ag Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
FR3086332A1 (fr) * 2018-09-25 2020-03-27 Psa Automobiles Sa Dispositif de depollution a filtre a particules intercale entre des catalyseurs «trois-voies», pour une ligne d’echappement d’un vehicule
WO2020065145A1 (fr) * 2018-09-25 2020-04-02 Psa Automobiles Sa Dispositif de depollution a filtre a particules intercale entre des catalyseurs trois-voies, pour une ligne d'echappement d'un vehicule
DE102021206402A1 (de) 2021-06-22 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren, Recheneinheit und Computerprogramm zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage
WO2023001863A1 (de) * 2021-07-21 2023-01-26 Umicore Ag & Co. Kg Abgasreinigungssystem zur reinigung von abgasen von benzinmotoren
DE102022103558A1 (de) 2022-02-15 2023-08-17 Audi Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Lambdaregelung von Ottomotoren und Kraftfahrzeug
WO2023156252A1 (de) 2022-02-15 2023-08-24 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zur lambdaregelung von ottomotoren und kraftfahrzeug

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