DE10313704A1 - Exhaust gas purification device for vehicle engine comprises nitrogen oxides adsorber with adsorber channels connected in parallel - Google Patents

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Abstract

Exhaust gas purification device comprises nitrogen oxides adsorber with adsorber channels connected in parallel. The nitrogen oxides-containing gas stream is fed to first part of adsorber channels and hydrogen-containing gas stream is fed to second part of adsorber channels. The adsorber channels assigned to first part and adsorber channels assigned to second part can be exchanged depending on the number of them.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates an emission control system for an internal combustion engine of a motor vehicle with the features of Preamble of claim 1.

Eine Abgasreinigungsanlage dieser Art ist aus der Offenlegungsschrift DE 101 28 414 A1 bekannt. Diese Abgasreinigungsanlage weist eine Ammoniakerzeugungseinrichtung auf, der ein Stickoxid-Generator zur Erzeugung von Stickoxid aus Luftstickstoff sowie eine Wasserstoff-Erzeugungseinheit zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases und eine Stickoxid-Reduktionseinheit zugeordnet ist. Von letzterer wird das erzeugte Stickoxid unter Verwendung des wasserstoffhaltigen Gases zu Ammoniak reduziert, welches zur Abgasreinigung eingangsseitig eines SCR-Katalysators (SCR = selective catalytic reduction) dem Abgas einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. Bei dieser Anlage erfolgt neben der Reduktion von Stickoxid zu Ammoniak gleichzeitig eine Reduktion des bei der Stickoxiderzeugung im Gas verbleibenden Luftsauerstoffs mit dem reduzierenden wasserstoffhaltigen Gas. Hierfür ist wegen des hohen Sauerstoffanteils der Luft eine vergleichsweise große Menge an Reduktionsmittel erforderlich, weshalb die Ammoniakerzeugung mit der in der DE 101 28 414 A1 offenbarten Ammoniakerzeugungseinrichtung vergleichsweise energieintensiv ist. Die Ammoniakerzeugung erfolgt außerdem diskontinuierlich, was die bedarfsgerechte Bereitstellung des Ammoniaks erschwert.An emission control system of this type is known from the published patent application DE 101 28 414 A1 known. This emission control system has an ammonia generating device, which is associated with a nitrogen oxide generator for generating nitrogen oxide from atmospheric nitrogen and a hydrogen generating unit for generating a hydrogen-containing gas and a nitrogen oxide reduction unit. From the latter, the nitrogen oxide produced is reduced using the hydrogen-containing gas to ammonia, which is supplied to the exhaust gas purification on the input side of an SCR catalyst (SCR = Selective Catalytic Reduction) the exhaust gas of an internal combustion engine. In this system, in addition to the reduction of nitrogen oxide to ammonia is simultaneously a reduction of remaining in the nitrogen oxide generation in the gas atmospheric oxygen with the reducing hydrogen-containing gas. For this purpose, a comparatively large amount of reducing agent is required because of the high oxygen content of the air, which is why the Ammoniakerzeugung with the in the DE 101 28 414 A1 disclosed ammonia generating device is relatively energy intensive. The ammonia production is also discontinuous, which complicates the need-based provision of ammonia.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsanlage mit einer Ammoniakerzeugungseinrichtung anzugeben, welche auf apparativ einfache Weise eine kontinuierliche und wirtschaftliche Erzeugung von Ammoniak zur Abgasreinigung ermöglicht.The object of the invention is to provide a To specify an emission control system with an ammonia production facility, which in a simple manner a continuous and economic Generation of ammonia for emission control allows.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasreinigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by an emission control system solved with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage weist eine Ammoniakerzeugungseinrichtung mit einem Stickoxidadsorber auf, der in der Lage ist, Stickoxide aus einem ihr zugeführten stickoxidhaltigen Gasstrom abzutrennen und zwischenzuspeichern. Die Ammoniakerzeugungseinrichtung ist ferner in der Lage, das im Stickoxidadsorber zwischengespeicherte Stickoxid mit zugeführtem Wasserstoff wenigstens teilweise zu Ammoniak umzusetzen. Die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass der Stickoxidadsorber der Ammoniakerzeugungseinrichtung eine Vielzahl strömungsmäßig parallel geschalteter, vorzugsweise voneinander getrennter Adsorberkanäle aufweist, wobei einem ersten Anteil der Adsorberkanäle der stickoxidhaltige Gasstrom zuführbar ist und einem zweiten Anteil der Adsorberkanäle ein wasserstoffhaltiger Gasstrom zuführbar ist. Ferner sind die dem ersten Anteil zugeordneten Adsorberkanäle und die dem zweiten Anteil zugeordneten Adsorberkanäle in vorgebbarer zeitlicher Abhängigkeit aus der Vielzahl der Adsorberkanäle auswählbar. Die Ammoniakerzeugungsanlage ermöglicht eine kontinuierliche Erzeugung von Ammoniak, indem der erste Anteil der Adsorberkanäle einige Zeit lang mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagt wird und anschließend mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom. Danach erfolgt wieder eine Beaufschlagung des ersten Anteils der Adsorberkanäle mit dem stickoxidhaltigem Gasstrom. Umgekehrt wird der zweite Anteil der Adsorberkanäle einige Zeit lang mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt und anschließend mit dem stickoxidhaltigen Gas strom. Dem ersten Anteil der Adsorberkanäle und dem zweiten Anteil der Adsorberkanäle wird also im zeitlichen Wechsel entweder ein stickoxidhaltiger Gasstrom oder ein wasserstoffhaltiger Gasstrom zugeführt. Als Anteil der Adsorberkanäle ist dabei ein relativer Anteil in Bezug auf die insgesamt vorhandenen Adsorberkanäle zu verstehen.The exhaust gas purification system according to the invention has an ammonia production facility with a nitrogen oxide adsorber, which is capable of nitrogen oxides from a nitric oxide supplied to it Separate gas stream and buffer. The ammonia production facility is also able to cached in the nitrogen oxide adsorber Nitric oxide with supplied At least partially convert hydrogen to ammonia. The emission control system according to the invention is characterized in that the nitrogen oxide adsorber of the ammonia generating device a large number of fluid parallel switched, preferably separated Adsorberkanäle, wherein a first portion of the adsorber channels of nitrogen oxide-containing gas stream supplied and a second portion of the adsorber channels is a hydrogen-containing Gas stream fed is. Furthermore, the adsorber channels associated with the first portion and the second portion associated adsorber channels in a predeterminable temporal dependence from the large number of adsorber channels selectable. The ammonia generating plant allows continuous production of ammonia by adding the first fraction the adsorber channels For some time charged with the nitric oxide-containing gas stream and then with the hydrogen-containing gas stream. Thereafter, another takes place Loading the first portion of the adsorber with the nitrogen oxide-containing gas stream. Conversely, the second share of Adsorberkanäle For some time, the hydrogen-containing gas stream is applied and subsequently stream with the nitrogen oxide gas. The first portion of Adsorberkanäle and the second portion of the adsorber channels So, in time, either a nitric oxide-containing gas stream or a hydrogen-containing gas stream supplied. As a proportion of Adsorberkanäle is here to understand a relative proportion with respect to the total existing adsorber channels.

Bei der Beaufschlagung der Adsorberkanäle mit dem gewöhnlich oxidierenden stickoxidhaltigen Gasstrom wird diesem das Stickoxid größtenteils oder vollständig vom Stickoxidspeichermaterial durch Zwischenspeicherung entzogen. Nach ausreichender Sättigung des Stickoxidspeichermaterials eines Adsorberkanals an Stickoxiden wird dieser mit einem reduzierenden wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt. Dadurch wird eine Freisetzung des zwischengespeicherten Stickoxids verursacht. Dieses wird im Adsorberkanal selbst oder in einer strömungsmäßig nachgelagerten Reduktionsstufe mit dem Wasserstoff wenigstens teilweise zu Ammoniak reduziert. Der entsprechende Adsorberkanal steht damit erneut wieder zur Zwischenspeicherung von Stickoxid zur Verfügung.When loading the adsorber with the usually oxidizing nitrogen oxide-containing gas stream this is the nitric oxide mostly or Completed deprived of the nitrogen oxide storage material by caching. After sufficient saturation the nitrogen oxide storage material of an adsorber channel of nitrogen oxides this is subjected to a reducing hydrogen-containing gas stream. This will release the cached nitrogen oxide caused. This is in the adsorber itself or in a flow downstream Reduction stage with the hydrogen at least partially reduced to ammonia. The corresponding adsorber channel is thus again for intermediate storage of nitric oxide available.

Die Ammoniakerzeugungsanlage ist vorzugsweise so konzipiert, dass die mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagten Adsorberkanäle einen vorgegebenen ersten Anteil der insgesamt vorhandenen Adsorberkanäle ausmachen. In gleicher Weise umfassen die mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagten Adsorberkanäle einen vorgegebenen zweiten Anteil. Die beiden Anteile ergänzen sich vorzugsweise zu 100% der insgesamt vorhandenen Adsorberkanäle. Sie können jedoch auch weniger als 100% betragen, was zur Folge hat, dass ein sich rechnerisch ergebender dritter Anteil der insgesamt vorhandenen Adsorberkanäle zeitweise weder von dem stickoxidhaltigen Gasstrom noch von dem wasserstoffhaltigen Gasstrom durchströmt wird und beispielsweise mit einem Spülgas gespült werden kann.The ammonia production plant is preferably designed so that the with the nitrogen oxide-containing gas stream acted adsorber one make predetermined first proportion of total existing adsorber channels. In the same way, those with the hydrogen-containing gas stream include acted adsorber channels a predetermined second portion. The two parts complement each other preferably to 100% of the total existing adsorber channels. she can However, less than 100% amount, which has the consequence that a mathematically resulting third share of the total existing Adsorberkanäle temporarily neither of the nitric oxide-containing gas stream nor of the hydrogen-containing gas stream is flowed through and, for example with a purge gas rinsed can be.

Die entsprechenden Anteile sind vorzugsweise durch die konstruktive Realisierung der Gasanströmung des Stickoxidadsorbers vorgegeben.The corresponding shares are preferred wise given by the constructive realization of the gas flow of the nitrogen oxide adsorber.

Dadurch, dass die mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagten Adsorberkanäle und die mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagten Adsorberkanäle in vorgebbarer zeitlicher Abhängigkeit aus der Vielzahl der Adsorberkanäle auswählbar sind, wird eine kontinuierliche Ammoniakerzeugung ermöglicht.Because of that with the nitric oxide-containing gas stream acted adsorber channels and the acted upon by the hydrogen-containing gas stream adsorber in predeterminable temporal dependency from the large number of adsorber channels selectable are, a continuous ammonia production is possible.

Die Anreicherung von Stickoxiden in den Adsorberkanälen führt zu einem günstigen Mengenverhältnis der bezüglich des Wasserstoffs oxidierend wirkenden Komponenten Stickoxid und Sauerstoff, so dass ein wirtschaftlicher Einsatz des Wasserstoffs und eine hohe Ammoniakausbeute ermöglicht ist. Dies wird durch die vorgebbare zeitliche Auswahl der jeweiligen Asorberkanalanteile unterstützt, welche sich beispielsweise an dem Ammoniakbedarf zur Abgasreinigung orientieren kann.The accumulation of nitrogen oxides in the adsorber channels leads to a cheap one ratio the re of the hydrogen oxidizing components nitrogen oxide and Oxygen, allowing an economic use of hydrogen and allows a high ammonia yield is. This is due to the predeterminable temporal selection of the respective Asorberkanal shares supported, which, for example, to the ammonia requirement for emission control can orient.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Vielzahl der Adsorberkanäle genau einem Stickoxidadsorber zugeordnet. Der Stickoxidadsorber ist vorzugsweise als zylindrischer und mit einem Stickoxidspeichermaterial beschichteter monolithischer Wabenkörper mit rundem Querschnitt ausgebildet, der von der Vielzahl der Adsorberkanäle in axialer Richtung durchzogen ist. Eine Ausbildung des Stickoxidadsorbers durch eine Schüttung von beschichteten Formkörpern ist ebenfalls möglich. Vorzugsweise sind in diesem Fall die Adsorberkanäle durch geeignete Strömungsleitmittel, wie beispielsweise mit den Formkörpern gefüllte und benachbarte Hülsen voneinander getrennt. Die einzelnen als Hülsen ausgebildeten Strömungskanäle sind zu einem zylindrischen Adsorberkörper mit vorzugsweise ebenfalls rundem Querschnitt zusammengefasst.In an embodiment of the invention the variety of adsorber channels assigned exactly to a nitrogen oxide adsorber. The nitrogen oxide adsorber is preferably as cylindrical and with a nitrogen oxide storage material coated monolithic honeycomb body with round cross-section formed of the plurality of Adsorberkanäle in axial Direction is crossed. An education of the nitrogen oxide adsorber through a bed of coated moldings is also possible. Preferably, in this case, the adsorber channels are provided by suitable flow-guiding means, such as with the moldings filled and adjacent pods separated from each other. The individual flow channels formed as sleeves are to a cylindrical adsorber body combined with preferably also round cross-section.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die zeitliche Auswahl der Adsorberkanäle durch eine ortsfeste Gaszufuhr und durch eine Drehung des Stickoxidadsorbers um eine parallel zur Ausrichtung der Strömungskanäle angeordnete Achse. Die ortsfeste Gaszufuhr bezieht sich hierbei auf eine angeströmte Stirnfläche des Adsorbers und betrifft sowohl den stickoxidhaltigen Gasstrom als auch den wasserstoffhaltigen Gasstrom. Dies kann beispielsweise durch eine ortsfeste segmentartige Aufteilung der angeströmten Stirnseite des Stickoxidadsorbers erreicht werden. Ein erstes ortsfestes Segment wird vom stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagt, ein zweites ortsfestes Segment wird vom wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt. Die Segmente können beispielsweise von entsprechenden Blechformteilen gebildet sein, welche hinreichend dicht an der Adsorberstirnfläche anliegen, um eine Vermischung der Gasströme am Ort der Einströmung in den Adsorber zu vermeiden. Der Stickoxidadsorber dreht sich entweder kontinuierlich um seine Längsachse oder wird diskontinuierlich von Zeit zu Zeit so um einen Winkelbetrag gedreht, dass die Adsorberkanäle, welche vor der Drehung vom stickoxidhaltigen Gas angeströmt wurden, nach der Drehung zunächst nicht mehr angeströmt, von einem Spülgasstrom oder vom wasserstoffhaltigen Gasstrom angeströmt werden. Nach abermaliger Drehung, vorzugsweise um denselben Winkelbetrag, werden dieselben Adsorberkanäle wieder vom stickoxidhaltigen Gasstrom oder von einem Spülgasstrom angeströmt bzw. durchströmt. Die flächenmäßigen Anteile der Segmente können dabei unterschiedlich sein. Bei einer gleichmäßigen Drehung des Adsorbers wird so ein durch die größere Segmentfläche bestimmter Teil der Adsorberkanäle länger vom jeweiligen Gasstrom beaufschlagt als der der kleineren Segmentfläche zugeordnete Teil der Adsorberkanäle.In a further embodiment of the invention the time selection of the adsorber channels is carried out by a stationary gas supply and by a rotation of the nitrogen oxide adsorber about a parallel to Orientation of the flow channels arranged Axis. The fixed gas supply here refers to a flowed face of the Adsorber and relates to both the nitric oxide-containing gas stream as also the hydrogen-containing gas stream. This can be, for example by a stationary segment-like division of the streamed end face of the nitrogen oxide adsorber can be achieved. A first stationary segment is acted upon by nitrogen oxide-containing gas stream, a second stationary Segment is acted upon by the hydrogen-containing gas stream. The For example, segments can be be formed of corresponding sheet metal parts, which sufficient close to the Adsorberstirnfläche abut, in order to mix the gas streams at the location of the inflow in to avoid the adsorber. The nitrogen oxide adsorber either rotates continuously around its longitudinal axis or becomes discontinuous from time to time at an angle turned that the adsorber channels, which were impinged by the nitric oxide-containing gas before the rotation, after the rotation first no longer streamed to, from a purge gas stream or be flown by the hydrogen-containing gas stream. After another Rotation, preferably by the same angular amount, becomes the same Adsorber channels again streamed by the nitrogen oxide-containing gas stream or by a purge gas stream or flows through. The area proportions the segments can be different. With a uniform rotation of the adsorber becomes as determined by the larger segment area Part of the adsorber channels longer from respective gas stream acted as that of the smaller segment area associated Part of the adsorber channels.

Analog zur vorstehend genannten Ausführungsform erfolgt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die zeitliche Abhängigkeit der Auswahl der Adsorberkanäle durch einen unbewegt angeordneten Stickoxidadsorber und durch eine zeitlich ortsabhängige Anströmung des Stickoxidadsorbers. Die Ortsabhängigkeit bezieht sich hier auf den unbeweglich angeordneten Stickoxidadsorber bzw. auf dessen angeströmte Stirnfläche. Vorteilhaft ist eine sich drehende, durch entsprechende Strömungsleitmittel segmentartig aufgeteilte Gaszufuhr. Die Drehung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Durch diese Ausgestaltung werden analog zur vorstehenden genannten Ausführungsform die Adsorberkanäle ebenfalls in zeitlichem Wechsel vom stickoxidhaltigen Gasstrom und vom wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt.Analogous to the above-mentioned embodiment takes place in a further embodiment of the invention, the temporal dependence the selection of adsorber channels by a non-moving nitrogen oxide adsorber and by a temporally location-dependent inflow of the nitrogen oxide adsorber. The location dependency refers here on the immovably arranged nitrogen oxide or on the be streamed Face. Advantageously, a rotating, segmental by appropriate flow split gas supply. The rotation can be continuous or discontinuous respectively. By this configuration are analogous to the above said embodiment the adsorber channels also in temporal change of nitric oxide-containing gas stream and acted upon by the hydrogen-containing gas stream.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Vielzahl der Adsorberkanäle wenigstens zwei getrennten Stickoxidadsorbern zugeordnet und die zeitliche Abhängigkeit der Auswahl der Adsorberkanäle erfolgt durch eine wechselweise Auswahl der wenigstens zwei Stickoxidadsorber. Somit werden jeweils ein oder mehrere Adsorber vom stickoxidhaltigen Gasstrom durchströmt, während der verbleibende Teil der insgesamt vorhandenen Adsorber vom wasserstoffhaltigen Gasstrom durchströmt wird. Ist die Stickoxidspeicherkapazität der Adsorberkanäle eines vom stickoxidhaltigen Gasstrom durchströmten Adsorbers erschöpft, so werden die Gasströme so umgeschalten, dass dieser nunmehr vom wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt wird und das in den Asorberkanälen dieses Stickoxidadsorbers zwischengespeicherte Stickoxid freigesetzt und wenigstens teilweise zu Ammoniak reduziert wird. Dadurch findet eine Regeneration des Adsorbers statt, so dass er anschließend wieder für eine erneute Zwischenspeicherung von Stickoxiden zur Verfügung steht. Umgekehrt wird durch die Umschaltung der Gasströme ein zuvor vom wasserstoffhaltigen Gasstrom durchströmter und somit bezüglich seiner Stickoxidspeicherfähigkeit regenerierter Stickoxidadsorber nunmehr vom stickoxidhaltigen Gasstrom durchströmt. Durch diese Ausgestaltung erfolgt ein kontinuierlicherer Ammoniakerzeugungsprozess. Die Gasströmungen können ebenfalls gleichmäßiger Natur sein, was die Prozessführung vereinfacht.In a further embodiment of the invention, the plurality of adsorber channels are assigned to at least two separate nitrogen oxide adsorbers and the time dependence of the selection of the adsorber channels is effected by an alternate selection of the at least two nitrogen oxide adsorbers. Thus, in each case one or more adsorbers are flowed through by the nitrogen oxide-containing gas stream, while the remaining part of the total existing adsorber is flowed through by the hydrogen-containing gas stream. If the nitrogen oxide storage capacity of the adsorber channels of an adsorber through which the nitrogen oxide-containing gas stream is exhausted, the gas streams are switched so that it is now acted upon by the hydrogen-containing gas stream and the nitrogen oxide temporarily stored in the asorber channels of this nitrogen oxide adsorber is released and at least partially reduced to ammonia. As a result, a regeneration of the adsorber takes place, so that it is then available again for a renewed intermediate storage of nitrogen oxides. Conversely, by the switching of the gas flows through a previously flowed through by the hydrogen-containing gas stream and thus regenerated with respect to its Nitrogenoxpeicherfähigkeit Nitric Oxide adsorber now flows through the nitrogen oxide-containing gas stream. By this configuration, a more continuous ammonia production process takes place. The gas flows can also be more uniform Be nature, which simplifies the process.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Stickoxidgenerator zur Erzeugung des der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten stickoxidhaltigen Gasstroms vorgesehen. Dadurch kann überwiegend unabhängig vom Brennkraftmaschinenbetrieb eine bedarfsorientierte Ammoniakmenge erzeugt und zur Abgasreinigung bereitgestellt werden.In a further embodiment of the invention is a nitrogen oxide generator for generating the ammonia generating device supplied nitrogen oxide-containing gas stream provided. This can be predominantly independently from internal combustion engine operation a demand-oriented amount of ammonia generated and provided for emission control.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführte stickoxidhaltige Gasstrom der Abgasleitung der Brennkraftmaschine entnommen. Insbesondere bei einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine kann so das in deren Abgas enthaltene Stickoxid teilweise zur Ammoniakerzeugung und somit zur wenigstens teilweisen Entfernung des restlichen von der Brennkraftmaschine emittierten Stickoxids verwendet werden. Dadurch entfällt eine externe Erzeugung von Stickoxid.In a further embodiment of the invention is the ammonia generating device supplied nitrogen oxide gas stream taken from the exhaust pipe of the internal combustion engine. In particular at a predominantly lean-burned internal combustion engine can so in the exhaust contained nitrogen oxide partly for ammonia production and thus at least partial removal of the rest of the internal combustion engine emitted nitrogen oxides are used. This eliminates one external generation of nitric oxide.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kraftstoffreformer zur Erzeugung des der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten Wasserstoffs vorgesehen. Vorzugsweise wird vom Kraftstoffreformer der zum Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoff einem thermischen und/oder katalytischen Reformierungsprozess unterworfen, wobei ein wasserstoffhaltiges reduzierendes Reformiergas erzeugt wird, welches der Ammoniakerzeugungseinrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden zu Ammoniak zugeführt wird.In a further embodiment of the invention is a fuel reformer for producing the ammonia generating device supplied Hydrogen provided. Preferably, the fuel reformer the fuel provided for operating the internal combustion engine subjected to thermal and / or catalytic reforming process, wherein a hydrogen-containing reducing reforming gas is generated, which the ammonia generating device to reduce nitrogen oxides Fed to ammonia becomes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Wasserelektrolyseeinheit zur Erzeugung des der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten Wasserstoffs vorgesehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Wasserstoff weitgehend fremdgasfrei und in konzentrierter Form zur Reduzierung von Stickoxiden bereitgestellt werden kann. Daraus resultiert eine hohe Ausbeute der Ammoniakerzeugung.In a further embodiment of the invention is a water electrolysis unit for generating the ammonia generating device supplied hydrogen intended. This embodiment has the advantage that hydrogen is largely free of foreign gas and in concentrated Form can be provided for the reduction of nitrogen oxides. This results in a high yield of ammonia production.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is based on the following of drawings and related Examples closer explained. It shows

1 ein schematisches Blockbild einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungsanlage mit einem Stickoxidreduktionskatalysator in einer Abgasleitung sowie mit einer zugehörigen Ammoniakerzeugungseinrichtung, 1 1 is a schematic block diagram of an internal combustion engine having an exhaust gas purification system with a nitrogen oxide reduction catalytic converter in an exhaust gas line and with an associated ammonia generating device,

2 eine schematisch im Längsschnitt dargestellte erste Ausführungsform einer Ammoniakerzeugungseinrichtung, 2 1 shows a schematic longitudinal section of a first embodiment of an ammonia generating device,

3 eine schematisch im Querschnitt dargestellte erste Ausführungsform einer Ammoniakerzeugungseinrichtung, 3 1 shows a schematic cross-section of a first embodiment of an ammonia generating device,

4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Ammoniakerzeugungsanlage. 4 a schematic representation of another embodiment of an ammonia production plant.

Gemäß 1 wird das von der hier beispielhaft vierzylindrig ausgeführten Brennkraftmaschine 1 abgegebene Abgas über eine Abgasleitung 2 einem Stickoxidreduktionskatalysator 3 zugeführt. Bei der Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um einen überwiegend mager betriebenen Verbrennungsmotor, vorzugsweise um einen Dieselmotor. Weiterhin ist in einem Nebenzweig der Abgasleitung 2 eine Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 vorgesehen, von welcher ammoniakhaltiges Gas als Reduktionsmittel für im Abgas der Brennkraftmaschine 1 enthaltene Stickoxide stromauf des Stickoxidreduktionskatalysators 3 der Abgasleitung 2 über eine Zuführleitung 7 zuführbar ist. Die Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 ist in der Lage, Stickoxide aus einem ihr über eine erste Zugabeleitung 8 zugeführten stickoxidhaltigen Gasstrom abzutrennen und nach einer Zwischenspeicherung zu Ammoniak zu reduzieren. Der von Stickoxid befreite Gasstrom wird über eine Abfuhrleitung 10 in die Umgebung abgeführt oder wieder der Abgasleitung 2 zugeführt. Der zur Reduktion des zwischengespeicherten Stickoxids eingesetzte Wasserstoff wird von einer Wasserstoffquelle 6 bereitgestellt und kann der Ammoniakerzeugungsanlage 4 über eine zweite Zugabeleitung 9 zugeführt werden.According to 1 This is the example of the four-cylinder engine running here 1 discharged exhaust gas via an exhaust pipe 2 a nitrogen oxide reduction catalyst 3 fed. In the internal combustion engine 1 it is a predominantly lean-burn internal combustion engine, preferably a diesel engine. Furthermore, in a secondary branch of the exhaust pipe 2 an ammonia production facility 4 provided, of which ammonia-containing gas as a reducing agent for in the exhaust gas of the internal combustion engine 1 contained nitrogen oxides upstream of the nitrogen oxide reduction catalyst 3 the exhaust pipe 2 via a supply line 7 can be fed. The ammonia production facility 4 is capable of producing nitrogen oxides from a her via a first metering line 8th to separate supplied nitrogen oxide-containing gas stream and reduce to a buffer to ammonia. The nitrogen oxide freed gas stream is via a discharge line 10 discharged into the environment or back to the exhaust pipe 2 fed. The hydrogen used to reduce the cached nitrogen oxide is from a hydrogen source 6 provided and can the ammonia production plant 4 via a second feed line 9 be supplied.

Als Wasserstoffquelle 6 kann ein Speicher für elementaren Wasserstoff oder eine Elektrolyseeinheit für Wasser vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Wasserstoffquelle 6 jedoch als katalytischer Reformer ausgeführt, welcher mit einem Kraftstoff und Luft bzw. magerem Abgas versorgt wird. Der Reformer setzt den zugeführten Kraftstoff in einem katalytischen Reformierprozess zu einem wasserstoffhaltigen Gas um. Als Kraftstoff wird vorzugsweise der zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 an Bord des zugehörigen Kraftfahrzeugs verfügbare Energieträger verwendet.As a source of hydrogen 6 For example, an elementary hydrogen storage or a water electrolysis unit may be provided. Preferably, the hydrogen source 6 but designed as a catalytic reformer, which is supplied with a fuel and air or lean exhaust gas. The reformer converts the supplied fuel into a hydrogen-containing gas in a catalytic reforming process. As the fuel is preferably for operating the internal combustion engine 1 used on board the associated motor vehicle available energy sources.

Bei dem der Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 zugeführten stickoxidhaltigen Gasstrom handelt es sich vorzugsweise um einen Teilstrom des Brennkraftmaschinenabgases, welcher der Abgasleitung 2 stromauf der Zugabestelle des von der Ammoniakerzeugungsanlage 4 erzeugten ammoniakhaltigen Gasstroms entnommen wird. Zur Bereitstellung des stickoxidhaltigen Gasstrom kann jedoch auch ein in 1 punktiert dargestellter separater Stickoxidgenerator 5 vorgesehen sein. Die Erzeugung von Stickoxid im Stickoxidgenerator 5 erfolgt durch Reaktion von Stickstoff mit Sauerstoff, was vorzugsweise durch einen elektrischen Lichtbogen oder durch einen anderen hierfür geeigneten Prozess, wie beispielsweise einen Plasmaprozess ermöglicht wird. Als Eduktgas kommt hierfür Luft oder das magere, sauerstoffhaltige Abgas der Brennkraftmaschine in Frage.In the case of the ammonia production facility 4 supplied nitrogen oxide-containing gas stream is preferably a partial flow of the engine exhaust gas, which the exhaust pipe 2 upstream of the terminal of the ammonia plant 4 extracted ammonia-containing gas stream is removed. To provide the nitrogen oxide-containing gas stream, however, can also in 1 dotted shown separate nitrogen oxide generator 5 be provided. The production of nitrogen oxide in the nitrogen oxide generator 5 is carried out by reaction of nitrogen with oxygen, which is preferably made possible by an electric arc or by another suitable process, such as a plasma process. As educt gas this comes air or the lean, oxygen-containing exhaust gas of the internal combustion engine in question.

Vorzugsweise ist der Stickoxidreduktionskatalysator 3 als sogenannter SCR-Katalysator ausgeführt. Dieser ermöglicht mit Hilfe des Reduktionsmittels Ammoniak bei oxidierenden Bedingungen eine selektive Reduktion der im Brennkraftmaschinenabgas enthaltenen Stickoxide.Preferably, the nitrogen oxide reduction catalyst 3 designed as a so-called SCR catalyst. This allows with the aid of the reducing agent ammonia under oxidizing conditions, a selective reduction of the nitrogen oxides contained in the engine exhaust gas.

Es versteht sich, dass der in 1 schematisch dargestellten Anordnung weitere, hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Komponenten zugeordnet sind, bzw. zugeordnet sein können. Hierzu zählen Steuergeräte zur Steuerung des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 sowie der Ammoniakerzeugungseinrichtung 4, des Stickoxidgenerators 5 und der Wasserstoffquelle 6 sowie ebenfalls vorzusehende Schalt- und Förderelemente wie Ventile oder Pumpen.It is understood that the in 1 schematically shown further arrangement, not shown here for clarity, components are assigned, or may be assigned. These include control devices for controlling the operation of the internal combustion engine 1 and the ammonia production facility 4 , the nitric oxide generator 5 and the hydrogen source 6 as well as also to be provided switching and conveying elements such as valves or pumps.

Ferner können in der Abgasleitung 2 weitere reinigungswirksame Bauteile, wie beispielsweise ein Partikelfilter oder weitere katalytische Einheiten angeordnet sein. So kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zu dem Stickoxidreduktionskatalysator 3 einen Oxidationskatalysator, einen Dreiwegekatalysator und/oder einen Stickoxispeicherkatalysator vorzusehen, mit denen weitere Abgasreinigungsfunktionen wahrgenommen werden können.Furthermore, in the exhaust pipe 2 be arranged cleaning additional components such as a particulate filter or other catalytic units. Thus, it may be advantageous, in addition to the nitrogen oxide reduction catalyst 3 to provide an oxidation catalyst, a three-way catalyst and / or a nitrogen oxide storage catalyst, with which further exhaust gas cleaning functions can be performed.

Insbesondere ist es vorteilhaft, stromauf der Zugabestelle des ammoniakhaltigen Gasstroms in der Abgasleitung 2 einen Stickoxidspeicherkatalysator vorzusehen. Dieser speichert bei einem mageren Betrieb der Brennkraftmaschine 1 die im Abgas enthaltenen Stickoxide. Der mit zunehmender Erschöpfung der Stickoxidspeicherkapazität einhergehende zunehmende Schlupf von Stickoxiden aus dem Stickoxidspeicherkatalysator kann dann mittels des von der Ammoniakerzeugungseinrichtung gelieferten Ammoniaks am nachgeschalteten Stickoxidreduktionskatalysator 3 umgesetzt werden. Auf diese Weise können die verbrauchsgünstigen mageren Betriebsphasen der Brennkraftmaschine 1 lange Zeit andauern. Der Ammoniakbedarf ist bei einer solcherart ausgeführten Abgasreinigungsanlage relativ gering, weshalb die zur Ammoniakerzeugung eingesetzten Bauteile relativ klein ausgeführt werden können.In particular, it is advantageous upstream of the point of addition of the ammonia-containing gas stream in the exhaust pipe 2 to provide a nitrogen oxide storage catalyst. This stores at a lean operation of the internal combustion engine 1 the nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The increasing slip of nitrogen oxides from the nitrogen oxide storage catalyst which accompanies the increasing exhaustion of the nitrogen oxide storage capacity can then be effected at the downstream nitrogen oxide reduction catalyst by means of the ammonia supplied by the ammonia generating device 3 be implemented. In this way, the low-consumption lean operating phases of the internal combustion engine can 1 last for a long time. The ammonia requirement is relatively low for such a type of exhaust gas purification system, which is why the components used for ammonia production can be made relatively small.

Die Regeneration des Stickoxidspeicherkatalysators durch kurzzeitigen Fett-Betrieb der Brennkraftmaschine 1 kann zu einer zusätzlichen Erzeugung von Ammoniak genutzt werden. Diese kann im Stickoxidspeicherkatalysator oder in einem dahingehend ausgeführtem Dreiwegekatalysator, welcher dem Stickoxidspeicherkatalysator vorgeschaltet sein kann oder zwischen dem Stickoxidspeicherkatalysator und dem Stickoxidreduktionskatalysator 3 in der Abgasleitung 2 angeordnet sein kann.The regeneration of the nitrogen oxide storage catalyst by brief fat operation of the internal combustion engine 1 can be used for additional production of ammonia. This may be in the nitrogen oxide storage catalyst or in a three-way catalyst carried out in this regard, which may be upstream of the nitrogen oxide storage catalyst or between the nitrogen oxide storage catalyst and the nitrogen oxide reduction catalyst 3 in the exhaust pipe 2 can be arranged.

Ebenso ist es vorteilhaft, einen Stickoxidspeicherkatalysator stromab des Stickoxidreduktionskatalysators 3 in der Abgasleitung anzuordnen. Durch die Zufuhr von Ammoniak aus der Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 zum Stickoxidreduktionskatalysator 3 wird ein Teil des im Brennkraftabgas enthaltenen Stickoxids entfernt. Aufgrund des verminderten Stickoxidgehalts bleibt deshalb der nachgeschaltete Stickoxidspeicherkatalysator lange Zeit aufnahmefähig für Stickoxide, so dass die verbrauchsgünstigen mageren Betriebsphasen der Brennkraftmaschine 1 entsprechend lang andauern können.It is also advantageous to use a nitrogen oxide storage catalyst downstream of the nitrogen oxide reduction catalyst 3 to arrange in the exhaust pipe. By the supply of ammonia from the ammonia production facility 4 to the nitrogen oxide reduction catalyst 3 a part of the nitrogen oxide contained in the combustion exhaust gas is removed. Because of the reduced nitrogen oxide content, therefore, the downstream nitrogen oxide storage catalyst remains receptive to nitrogen oxides for a long time, so that the fuel-efficient lean operating phases of the internal combustion engine 1 can last long.

Unter Bezug auf 2 und 3 wird nachfolgend näher auf eine erste bevorzugte Ausführungsform der Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 eingegangen. Dabei sind übereinstimmende Merkmale mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Die Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 weist einen Stickoxidadsorber 41 auf, der als zylindrischer Wabenkörper mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt ist. Dieser ist in Längsrichtung von einer Vielzahl strömungsmäßig parallel geschalteter und voneinander getrennter Adsorberkanäle 42 durchzogen. Die Adsorberkanäle 42 sind mit einem Stickoxidspeichermaterial beschichtet. Die Stickoxidspeicherung kann dabei je nach Ausprägung des Stickoxidspeichermaterials durch Chemisorption, Adsorption oder durch Absorption bzw. durch eine Kombination der genannten Vorgänge erfolgen. Vorzugsweise wird ein Stickoxidspeichermaterial eingesetzt, welches Alkali- Erdalkali- und/oder Cerverbindungen enthält und die Speicherung des Stickoxids erfolgt durch Nitratbildung.With reference to 2 and 3 will be described in more detail below on a first preferred embodiment of the ammonia generating device 4 received. In this case, matching features are designated by identical reference symbols. The ammonia production facility 4 has a nitrogen oxide adsorber 41 on, which is designed as a cylindrical honeycomb body with a circular cross-section. This is in the longitudinal direction of a plurality of flow-parallel connected and separate Adsorberkanäle 42 traversed. The adsorber channels 42 are coated with a nitrogen oxide storage material. Depending on the nature of the nitrogen oxide storage material, the nitrogen oxide storage can be effected by chemisorption, adsorption or by absorption or by a combination of the processes mentioned. Preferably, a nitrogen oxide storage material is used, which contains alkali earth alkaline and / or cerium compounds and the storage of the nitrogen oxide is carried out by nitrate formation.

In 2 ist die Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Der Stickoxidadsorber 41 ist in einem Gehäuse 43 untergebracht. Über die erste Zugabeleitung 8 wird der stickoxidhaltige Gasstrom in das Gehäuse 43 geführt. Über die zweite Zugabeleitung 9 wird Wasserstoff in Form eines wasserstoffhaltigen Gasstroms zugeführt. Die zweite Zugabeleitung 9 ist auslassseitig zu einem Kreissegment 44 derart erweitert, dass ein entsprechendes Kreissegment 44 der Stirnfläche des Stickoxidadsorbers 41 vom zugeführten wasserstoffhaltigen Gasstrom angeströmt ist. Der in 3 schematisch dargestellte Querschnitt entlang der Querschnittslinie A-A in 2 verdeutlicht den Sachverhalt. Die segmentartig erweiterte Auslassseite der zweiten Zugabeleitung 9 liegt so an der Stirnseite des Stickoxidadsorbers 41 an, dass abgesehen von einer vernachlässigbarere Leckage, der wasserstoffhaltige Gasstrom nur in die innerhalb des Segments 44 endenden Adsorberkanäle 42 einströmt. Den anderen Adsorberkanälen 42 wird dagegen der stickoxidhaltige Gasstrom zugeführt.In 2 is the ammonia production facility 4 shown schematically in longitudinal section. The nitrogen oxide adsorber 41 is in a housing 43 accommodated. About the first metering line 8th is the nitrogen oxide-containing gas stream in the housing 43 guided. About the second feed line 9 Hydrogen is supplied in the form of a hydrogen-containing gas stream. The second feed line 9 is on the outlet side to a circle segment 44 extended so that a corresponding circle segment 44 the face of the nitrogen oxide adsorber 41 has flowed from the supplied hydrogen-containing gas stream. The in 3 schematically illustrated cross-section along the cross-sectional line AA in 2 clarifies the facts. The segment-like extended outlet side of the second feed line 9 lies on the front side of the nitrogen oxide adsorber 41 On the other hand, apart from a more negligible leakage, the hydrogen-containing gas stream only flows into the within the segment 44 ending adsorber channels 42 flows. The other adsorber channels 42 in contrast, the nitrogen oxide-containing gas stream is supplied.

Durch die azimutale Ausdehnung des Kreissegments 44 bzw. 45 ist daher einerseits ein erster Anteil der insgesamt vorhandenen Adsorberkanäle 42 vorgegeben, dem der stickoxidhaltige Gasstrom zugeführt wird und andererseits ein zweiter Anteil vorgegeben, dem der wasserstoffhaltige Gasstrom zugeführt wird.Due to the azimuthal extent of the circle segment 44 respectively. 45 is therefore on the one hand a first portion of the total existing adsorber channels 42 given to which the nitric oxide-containing gas stream is supplied and on the other hand given a second portion to which the hydrogen-containing gas stream is supplied.

Analog zur einlassseitig gestalteten Gaszufuhr ist die auslassseitige Gasabfuhr der Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 gestaltet. Über die aus dem Gehäuse 43 geführte Abfuhrleitung 10 wird der auf seinem Strömungsweg längs des ersten Anteils der Adsorberkanäle von Stickoxiden weitestgehend befreite Gasstrom abgeführt.Analogous to the gas inlet designed on the inlet side, the gas outlet on the outlet side is the ammonia generating device 4 designed. About the out of the case 43 guided discharge line 10 the gas stream which is largely freed of nitrogen oxides on its flow path along the first portion of the adsorber channels is removed.

Durch einen nicht näher dargestellten Antrieb können entweder die segmentartig erweiterten Leitungen 9 und 7 synchron oder der Stickoxidadsorber 41 um die Mittellängsachse des Stickoxidadsorbers 41 kontinuierlich oder diskontinuierlich gedreht werden. Als Folge hiervon werden in einer vom zeitlichen Verlauf der Drehung abhängigen Weise die dem ersten Anteil und die dem zweiten Anteil der insgesamt vorhandenen Adsorberkanäle 42 jeweils zugeordneten Adsorberkanäle ausgewählt.By a drive, not shown, either the segment-like extended lines 9 and 7 synchronous or the nitrogen oxide adsorber about 41 around the central longitudinal axis of the nitrogen oxide adsorber 41 be rotated continuously or discontinuously. As a consequence thereof, in a manner dependent on the time course of the rotation, the first portion and the second portion of the total existing adsorber channels become 42 respectively assigned adsorber selected.

So werden, nachdem eine gewisse Erschöpfung der Stickoxispeicherfähigkeit ihrer Stickoxidspeicherbeschichtung eingetreten ist, die Adsorberkanäle, die zunächst mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagt wurden, mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt. In der reduzierenden Atmosphäre des wasser stoffhaltigen Gasstroms erfolgt eine Freisetzung der zwischengespeicherten Stickoxide, wodurch das Stickoxidspeichermaterial hinsichtlich seiner Aufnahmefähigkeit für Stickoxide regeneriert wird. Bei einer geeignet ausgeführten, beispielsweise edelmetalldotierten Beschichtung der Adsorberkanäle 42, erfolgt bei der Freisetzung der zwischengespeicherten Stickoxide gleichzeitig deren Reduktion zu Ammoniak, so dass über die Zuführleitung 7 der Abgasleitung 2 Ammoniak zugeführt werden kann.Thus, after a certain depletion of the nitrogen oxide storage capacity of their nitrogen oxide storage coating has occurred, the adsorber channels, which were initially charged with the nitrogen oxide-containing gas stream, are charged with the hydrogen-containing gas stream. In the reducing atmosphere of the gas stream containing hydrogen, a release of the cached nitrogen oxides takes place, as a result of which the nitrogen oxide storage material is regenerated with regard to its absorption capacity for nitrogen oxides. In a suitably designed, for example noble metal doped coating of the adsorber channels 42 , During the release of cached nitrogen oxides at the same time their reduction to ammonia, so that via the supply line 7 the exhaust pipe 2 Ammonia can be supplied.

Parallel zu dem beschriebenen Vorgang werden als Folge der beschriebenen Drehung die Adsorberkanäle, die zunächst mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt und somit regeneriert wurden, erneut mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagt. Auf diese Weise erfolgt eine kontinuierliche Erzeugung von Ammoniak mit hoher Ausbeute unter gleichzeitig effektivem Einsatz des Reduktionsmittels Wasserstoff.Parallel to the process described As a result of the described rotation, the adsorber channels, the first subjected to the hydrogen-containing gas stream and thus regenerated were charged again with the nitric oxide-containing gas stream. In this way, there is a continuous production of ammonia in high yield with simultaneous effective use of the reducing agent Hydrogen.

Die Drehgeschwindigkeit bzw. die Frequenz der Drehbewegung werden zweckmäßigerweise auf den aktuellen Bedarf an Ammoniak abgestimmt. Dementsprechend werden die Größen des stickoxidhaltigen Gasstroms bzw. des wasserstoffhaltigen Gasstroms ebenfalls an den aktuellen Ammoniakbedarf angepasst. Ferner können die Größen der Segmente 44, 45 im Sinne einer zweckmäßigen Prozessführung geeignet gewählt sein.The rotational speed or the frequency of the rotational movement are suitably tuned to the current demand for ammonia. Accordingly, the sizes of the nitrogen oxide-containing gas stream or of the hydrogen-containing gas stream are likewise adapted to the current ammonia requirement. Furthermore, the sizes of the segments 44 . 45 be suitably selected in the sense of an appropriate litigation.

Bei einer kontinuierlichen Drehung der Segmente 44, 45 bzw. des Stickoxidadsorbers 41 ist es zweckmäßig, dass das mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom beaufschlagte Segment 45 einen größeren Winkelbereich umfasst als das mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagte Segment 44. Jeder einzelne Adsorberkanal 42 ist dadurch länger vom stickoxidhaltigen Gasstrom durchströmt als vom wasserstoffhaltigen Gasstrom. Entsprechend ist es zweckmäßig, dass bei einer diskontinuierlich um jeweils 180 Grad vorgenommenen Drehung die Segmente 44, 45 gleich groß ausgeführt sind.With a continuous rotation of the segments 44 . 45 or of the nitrogen oxide adsorber 41 it is expedient that the acted upon by the nitrogen oxide-containing gas stream segment 45 a larger angle range comprises than the acted upon with the hydrogen-containing gas stream segment 44 , Every single adsorber channel 42 As a result, the nitrogen oxide-containing gas stream flows through it longer than from the hydrogen-containing gas stream. Accordingly, it is expedient that in a discontinuous made by 180 degrees rotation, the segments 44 . 45 are made the same size.

Alternativ zur beschriebenen Ausführungsform können die Adsorberkanäle 42 auch mit einem edelmetallfreien Stickoxidspeichermaterial beschichtet sein, durch welches die Reduktion von freigesetztem Stickoxid zu Ammoniak nicht katalysiert werden kann. In diesem Fall weist die Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 eine nicht dargestellte katalytische Reduktionsstufe auf, die dem Stickoxidadsorber nachgeschaltet ist. Die bei der Exposition mit dem wasserstoffhaltigen Gas freigesetzten Stickoxide werden in diesem Fall dieser Reduktionsstufe zugeführt und dort zu Ammoniak reduziert und das erzeugte Ammoniak der Abgasleitung 2 zugeführt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass jeweils hinsichtlich der Stickoxidspeicherung und der Stickoxidreduktion speziell optimierte Materialien eingesetzt werden können.As an alternative to the described embodiment, the adsorber channels 42 also be coated with a non-noble nitrogen oxide storage material, by which the reduction of released nitric oxide to ammonia can not be catalyzed. In this case, the ammonia generating facility 4 a catalytic reduction stage, not shown, which is connected downstream of the nitrogen oxide adsorber. The nitrogen oxides released during the exposure to the hydrogen-containing gas are in this case fed to this reduction stage where they are reduced to ammonia and the generated ammonia of the exhaust gas line 2 fed. This embodiment has the advantage that in each case with regard to nitrogen oxide storage and nitrogen oxide reduction specially optimized materials can be used.

In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 schematisch dargestellt, wobei in Bezug auf die 1 bis 3 übereinstimmende Merkmale mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Die Ammoniakerzeugungseinrichtung 4 weist hier beispielhaft drei Stickoxidadsorber 41a, 41b, 41c auf, die jeweils analog zu dem in 2 dargestellten Adsorber ausgeführt sind. Die Vielzahl der Adsorberkanäle zur Zwischenspeicherung von Stickoxiden ist demnach auf diese Stickoxidadsorber 41a, 41b, 41c aufgeteilt. Über ein jeweils eingangsseitig vorgesehenes Umschaltventil 46 kann jeder Stickoxidadsorber wahlweise über die erste Zugabeleitung 8 mit dem stickoxidhaltigen Gasstrom oder über die zweite Zugabeleitung 9 mit dem wasserstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagt werden. Entsprechend sind über ausgangsseitig vorgesehene Umschaltventile 47 die Stickoxidadsorber 41a, 41b, 41c mit der zur Abgasleitung 2 führende Zuführleitung 7 für erzeugtes Ammoniak oder mit der Abfuhrleitung 10 verbindbar. Die Umschaltventile 46 und 47 werden koordiniert betätigt. In der in 4 dargestellten Stellung befinden sich die Stickoxidadsorber 41a und 41b in einem Stickoxidadsorptionsmodus und werden von stickoxidhaltigem Gas beaufschlagt. Der Stickoxidadsorber 41c befindet sich dagegen in einem Regenerationsmodus und wird vom wasserstoffhaltigen Gas beaufschlagt. Eine mögliche Betriebsweise kann nun darin bestehen, dass nach einer vorgebbaren Zeitspanne eine Ventilumschaltung derart vorgenommen wird, dass die Stickoxidadsorber 41b und 41c im Adsorptionsmodus betrieben werden und der Stickoxidadsorber 41a im Regenerationsmodus betrieben wird. Sinngemäß kann nach weiteren vorgebbaren Zeiten zyklisch derart weiter geschaltet werden, dass jeweils ein Stickoxidadsorber regeneriert wird, während die beiden anderen Stickoxidadsorber im Adsorptionsmodus betrieben werden. Selbstverständlich erfolgt eine sinngemäße synchrone Umschaltung der ausgangsseitigen Umschaltventile 47.In 4 is another embodiment of an ammonia generating device 4 shown schematically, with respect to the 1 to 3 Matching features are provided with identical reference numerals. The ammonia production facility 4 Here, by way of example, has three nitrogen oxide adsorbers 41a . 41b . 41c on, each analogous to that in 2 illustrated adsorber are executed. The large number of adsorber channels for the intermediate storage of nitrogen oxides is therefore based on these nitrogen oxide adsorbers 41a . 41b . 41c divided up. About a respective input side provided switching valve 46 Any nitric oxide adsorber can optionally via the first metering line 8th with the nitrogen oxide-containing gas stream or via the second metering line 9 be acted upon with the hydrogen-containing gas stream. Accordingly, provided on the output side switching valves 47 the nitrogen oxide adsorber 41a . 41b . 41c with the to the exhaust pipe 2 leading supply line 7 for generated ammonia or with the discharge line 10 connectable. The changeover valves 46 and 47 are operated coordinated. In the in 4 shown position are the nitrogen oxide adsorber 41a and 41b in a nitrogen oxide adsorption mode and are charged by nitrogen oxide-containing gas. The nitrogen oxide adsorber 41c is in contrast in a regeneration mode and is acted upon by the hydrogen-containing gas. A possible mode of operation may now be that after a presettable period of time, a valve switch is made such that the nitrogen oxide adsorber 41b and 41c be operated in the adsorption mode and the nitrogen oxide adsorber 41a is operated in regeneration mode. Analogously, it is possible to cyclically switch on after further predeterminable times such that in each case one nitrogen oxide adsorber is regenerated, while the other two nitrogen oxide adsorbers are operated in the adsorption mode. Of course, a meaningful synchronous switching of the output-side changeover valves 47 ,

Wie weiter oben beschrieben, werden von den im Adsorptionsmodus betriebenen Stickoxidadsorbern Stickoxide dem jeweils zugeführten stickoxidhaltigen Gasstrom entzogen und zwischengespeichert. Im Regenerationsmodus werden die zwischengespeicherten Stickoxide wieder freigesetzt und zu Ammoniak reduziert. Je nach Ausführung des Stickoxidspeichermaterials kann hierfür entsprechend den weiter oben genannten Erläuterungen eine in die Zuführleitung 7 geschaltete separate Reduktionsstufe vorgesehen sein.As described above, the nitrogen oxide adsorbers operated in the adsorption mode remove nitrogen oxides from the respectively supplied nitrogen oxide-containing gas stream and temporarily store them. In the regeneration mode, the cached nitrogen oxides are released again and reduced to ammonia. Depending on the design of the nitrogen oxide storage material, this can be done according to the above explanations in the supply line 7 switched separate reduction stage may be provided.

Selbstverständlich ist es möglich, die Umschaltungen auf andere Weise oder in anderer Reihenfolge vorzunehmen, insbesondere wenn eine andere Anzahl von Stickoxidadsorbern vorgesehen ist, was ebenfalls ohne weiteres möglich ist.Of course it is possible that Make changes in another way or in a different order, especially when a different number of nitrogen oxide adsorbers are provided is what is also readily possible.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einer Ammoniakerzeugungseinrichtung können um weitere Komponenten ergänzt werden. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, mittels Heizungen oder Wärmetauschern eine geeignete Temperierung der Bauteile bzw. Gasströme herbeizuführen. Beispielsweise kann im Falle einer als Reformer ausgeführten Wasserstoffquelle 6 ein Wärmetausch zwischen dem heißen wasserstoffhaltigen Reformiergas und dem einem Stickoxidadsorber zugeführten stickoxidhaltigen Gas vorgesehen sein. Vorteilhaft kann es außerdem sein, eine Entschwefelungseinrichtung vorzusehen, mit welcher die den Stickoxidadsorbern zugeführten Gase entschwefelt werden. Auf diese Weise kann einer Vergiftung bzw. Deaktivierung der üblicherweise schwefelempfindlichen Stickoxidspeichermaterialien vorgebeugt werden. Beispielsweise kann eine derartige Entschwefelungseinrichtung in die erste Zugabeleitung 8 und/oder in die zweite Zugabeleitung 9 eingefügt sein. Ebenso kann der dem als Wasserstoffquelle 6 dienenden Reformer zugeführte Kraftstoff durch eine Flüssigentschwefelung von Schwefel befreit werden. Dies ist insbesondere bei einem Einsatz von üblicherweise schwefelhaltigem Diesel als Kraftstoff vorteilhaft.The above-described embodiments of an ammonia generating device can be supplemented by further components. In particular, it may be expedient to bring about a suitable temperature control of the components or gas flows by means of heaters or heat exchangers. For example, in the case of a hydrogen source designed as a reformer 6 a heat exchange between the hot hydrogen-containing reforming gas and the nitrogen oxide adsorber supplied nitrogen oxide gas may be provided. It can also be advantageous to provide a desulfurization device with which the gases fed to the nitrogen oxide adsorbers are desulfurized. In this way, poisoning or deactivation of the usually sulfur-sensitive nitrogen oxide storage materials can be prevented. For example, such a desulfurization device in the first feed line 8th and / or in the second feed line 9 be inserted. Likewise, the as the source of hydrogen 6 fuel supplied by a liquid sulfur desulfurization. This is particularly advantageous when using usually sulfur-containing diesel fuel.

Claims (9)

Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer Ammoniakerzeugungseinrichtung und einem in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxidreduktionskatalysator, dem von der Ammoniakerzeugungseinrichtung erzeugter Ammoniak zuführbar ist, wobei die Ammoniakerzeugungseinrichtung außerhalb der Abgasleitung angeordnet ist und – einen Stickoxidadsorber aufweist, der in der Lage ist, Stickoxide aus einem der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten stickoxidhaltigen Gasstrom abzutrennen und zwischenzuspeichern – und das im Stickoxidadsorber zwischengespeicherte Stickoxid mit zugeführtem Wasserstoff wenigstens teilweise zu Ammoniak umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickoxidadsorber eine Vielzahl strömungsmäßig parallel geschalteter Adsorberkanäle aufweist, wobei – einem ersten Anteil der Adsorberkanäle der stickoxidhaltige Gasstrom zuführbar ist und – einem zweiten Anteil der Adsorberkanäle ein wasserstoffhaltiger Gasstrom zuführbar ist, und die dem ersten Anteil zugeordneten Adsorberkanäle und die dem zweiten Anteil zugeordneten Adsorberkanäle in vorgebbarer zeitlicher Abhängigkeit aus der Vielzahl der Adsorberkanäle auswählbar sind.Emission control system for an internal combustion engine of a motor vehicle with an ammonia generating device and arranged in an exhaust pipe of the engine nitrogen oxide reduction catalyst, the ammonia generated by the ammonia generating means ammonia can be supplied, wherein the ammonia generating device is disposed outside the exhaust pipe and - has a nitrogen oxide, which is capable of nitrogen oxides separating and buffering the nitrogen oxide-containing gas stream supplied to the ammonia generating device - and at least partially converting the nitrogen oxide temporarily stored in the nitrogen oxide adsorber into ammonia, characterized in that the nitrogen oxide adsorber has a multiplicity of adsorber channels connected in parallel, wherein the nitrogen oxide-containing gas stream can be fed to a first portion of the adsorber channels and - a second portion of the adsorber channels a hydrogen-containing Gas stream can be fed, and the adsorber channels associated with the first portion and the adsorber channels associated with the second portion can be selected from the plurality of adsorber channels in a predeterminable time dependence. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Adsorberkanäle genau einem Stickoxidadsorber zugeordnet sind.Exhaust gas purification system according to claim 1, characterized that the plurality of adsorber channels exactly one nitrogen oxide adsorber assigned. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Abhängigkeit der Auswahl der Adsorberkanäle durch eine ortsfeste Gaszufuhr und durch eine Drehung des Stickoxidadsorbers um eine parallel zur Ausrichtung der Adsorberkanäle angeordnete Achse erfolgt.Emission control system according to claim 2, characterized in that that the temporal dependency the selection of adsorber channels by a stationary gas supply and by a rotation of the nitrogen oxide adsorber around a parallel to the alignment of the adsorber arranged axis takes place. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Abhängigkeit der Auswahl der Adsorberkanäle durch einen unbewegt angeordneten Stickoxidadsorber und durch eine zeitlich ortsabhängige Anströmung des Stickoxidadsorbers erfolgt.Emission control system according to claim 2, characterized in that that the temporal dependency the selection of adsorber channels by a non-moving nitrogen oxide adsorber and by a temporally location-dependent inflow of the nitrogen oxide adsorber. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Adsorberkanäle wenigstens zwei getrennten Stickoxidadsorbern zugeordnet sind und die zeitliche Abhängigkeit der Auswahl der Adsorberkanäle durch eine wechselweise Auswahl der wenigstens zwei Stickoxidadsorber erfolgt.Exhaust gas purification system according to claim 1, characterized that the plurality of Adsorberkanäle at least two separate Nitrogen adsorbers are assigned and the time dependence the selection of adsorber channels by an alternate selection of at least two nitrogen oxide adsorber he follows. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stickoxidgenerator zur Erzeugung des der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten stickoxidhaltigen Gasstroms vorgesehen ist.Emission control system according to one of the preceding Claims, characterized in that a nitrogen oxide generator for generating the nitrogen oxide-containing gas stream supplied to the ammonia generating device is provided. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführte stickoxidhaltige Gasstrom der Abgasleitung der Brennkraftmaschine entnommen ist.Emission control system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ammonia generating device added nitric oxide-containing Gas flow is taken from the exhaust pipe of the internal combustion engine. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoffreformer zur Erzeugung des der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten Wasserstoffs vorgesehen ist.Emission control system according to one of the preceding Claims, characterized in that a fuel reformer for generating provided to the ammonia generating means supplied hydrogen is. Abgasreinigungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserselektrolyseeinheit zur Erzeugung des der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführten Wasserstoffs vorgesehen ist.Emission control system according to one of the preceding Claims, characterized in that a water electrolysis unit for Generation of the ammonia generating means supplied hydrogen is provided.
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