DE19901760A1 - Method and arrangement for cleaning an exhaust gas stream of a gasoline engine flowing in an exhaust line - Google Patents

Method and arrangement for cleaning an exhaust gas stream of a gasoline engine flowing in an exhaust line

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Abstract

The invention relates to a method and arrangement for purifying an exhaust gas stream of a spark ignition engine (1) flowing in an exhaust gas line (2). An air/fuel mixture is preferably supplied to said spark ignition engine by means of direct injection. For an improved purification, the exhaust gas flows, in succession, through the exhaust gas line (2), through at least one honeycomb body (3) with a catalytically active coating, preferably with a three-way coating, and through a particle filter (4) with a coating which accumulates at least one pollutant component, in particular, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and/or nitrogen oxide (NOx) in an at least temporary manner. The invention is particularly suited for exhaust gas systems of spark ignition engines (1). In addition to its existing task of collecting soot particles, the particle filter (4) advantageously assumes the function of carrying out, in particular, the supplementary oxidation of residual hydrocarbons (HC) as well as carbon monoxide (CO) during the cold start phase, and carries out, in particular, the supplementary reduction of residual nitrogen oxides (NOx) when the spark ignition engine (1) is operated under load.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Reinigen eines in einem Abgasstrang strömenden Abgasstromes eines Ottomotors, dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch vorzugsweise über eine Direkteinspritzung zugeführt wird.The present invention relates to a method and an arrangement for cleaning of an exhaust gas stream of an Otto engine that flows in an exhaust gas line Air / fuel mixture preferably supplied via direct injection becomes.

Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, wie sie beispielsweise in Benzin vorkommen, mit Luft in einem Ottomotor, entstehen neben den Hauptverbrennungs­ produkten Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf auch Nebenprodukte, insbesondere Schadstoffe, im wesentlichen Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickoxide (NOX), sowie gegebenenfalls Rußpartikel. Der Gehalt von Schadstoffen und Rußpartikeln im Abgas hängt überwiegend von dem zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnis ab. Bei kleinen Verhältnissen Luft/Kraftstoff spricht man von einer "fetten" Gemischzusammensetzung (Luftunterschuß); bei großen Verhält­ nissen Luft/Kraftstoff von einer "mageren" Gemischzusammensetzung (Luftüber­ schuß).In the combustion of hydrocarbons, such as those found in gasoline, with air in a gasoline engine, in addition to the main combustion products carbon dioxide and water vapor, by-products also arise, in particular pollutants, essentially hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO X ) , and possibly soot particles. The content of pollutants and soot particles in the exhaust gas mainly depends on the air / fuel ratio supplied. At low air / fuel ratios one speaks of a "rich" mixture composition (air deficit); at large ratios air / fuel from a "lean" mixture composition (excess air).

Ruß tritt hauptsächlich bei Verbrennung unter extremen Luftunterschuß auf. Diese Bedingung ist zwar normalerweise beim Ottomotor nicht erreicht, kann aber örtlich durch Inhomogenitäten, insbesondere während der Kaltstartphase, auftreten. Die Rußbildung wird in der Regel durch thermisches Cracken der Brennstoffmoleküle unter Sauerstoffmangel eingeleitet und führt unter Abspaltung von Wasserstoff zur Polymerisation von kohlenstoffreichen Makromolekülen, die dann zu den endgültigen Rußteilchen agglomerieren. Die starke Zunahme von Ruß bei Annäherung an das stöchiometrische Luftverhältnis folgt aus der zunehmenden Ausdehnung der fetten Gemischzonen infolge Erhöhung der Einspritzmenge. In fetten Gemischzonen gebildeter Ruß verbrennt ohne weitere Maßnahmen meist kaum.Soot occurs mainly when burning under extreme air deficiency. This The condition is not normally reached in the gasoline engine, but it can be local due to inhomogeneities, especially during the cold start phase. The Soot formation is usually caused by thermal cracking of the fuel molecules  initiated under lack of oxygen and leads to the elimination of hydrogen Polymerization of carbon-rich macromolecules, which then lead to the final agglomerate soot particles. The sharp increase in soot Approaching the stoichiometric air ratio follows from the increasing Expansion of the rich mixture zones due to an increase in the injection quantity. In rich soot zones soot usually burns without further measures barely.

Damit unverbrannte Rußpartikel nicht die Umwelt belasten, ist es bekannt, insbesondere im Abgasstrang von Dieselmotoren, wenigstens einen Filter mit einer die Ablagerung von Rußpartikeln fördernden Struktur anzuordnen. Die Regeneration eines solchen Partikelfilters, d. h. die Verbrennung von abgelagerten Rußpartikeln, erfolgt beispielsweise durch zeitweises Zuführen von Kraftstoff und Luft zur Aufheizung des Partikelfilters, so daß auch unter Luftunterschuß gebildete Rußpartikel wieder verbrennen.So that unburned soot particles do not pollute the environment, it is known especially in the exhaust system of diesel engines, at least one filter with a to arrange the deposition of soot particle-promoting structure. The regeneration such a particle filter, d. H. the combustion of deposited soot particles, takes place, for example, by temporarily supplying fuel and air to the Heating the particle filter so that formed under deficit of air Burn the soot particles again.

Bei einer Verbrennung unter extremen Luftunterschuß enthält das Abgas zudem relativ viel CO und HC, während bei Luftüberschuß bis zu einem gewissen Punkt CO und HC fast vollständig oxidiert werden können. Der Gehalt an NOX durchläuft ein Maximum im Bereich leicht magerer Gemischzusammensetzung. In diesem Bereich liegt aber für den Ottomotor ein Optimum des spezifischen Verbrauches an Brennstoff. Werden also Ottomotoren auf optimal niedrigen Verbrauch eingestellt, liegen hohe NOX-Konzentrationen neben mäßigen CO- und HC-Konzentrationen im Abgas vor. Bisher kaum Beachtung gefunden hat dabei die Tatsache, daß auch Ottomotoren Partikel erzeugen, die allerdings meist kleiner sind und mit geringerem Gesamtvolumen entstehen als bei Dieselmotoren. Trotzdem können solche Partikel eine Umweltbelastung sein.With combustion under extreme air deficiency, the exhaust gas also contains a relatively large amount of CO and HC, while with air excess CO and HC can be almost completely oxidized up to a certain point. The NO x content passes through a maximum in the range of slightly lean mixture composition. In this area, however, there is an optimum of the specific fuel consumption for the gasoline engine. If petrol engines are set to optimally low consumption, there are high NO x concentrations in addition to moderate CO and HC concentrations in the exhaust gas. So far, little attention has been paid to the fact that gasoline engines also produce particles, which, however, are usually smaller and have a lower total volume than diesel engines. Nevertheless, such particles can be an environmental burden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen und Vorrichtungen zur verbesserten Reinigung eines in einem Abgasstrang strömenden Abgasstromes eines Ottomotors anzugeben. The invention is based, measures and devices for the task improved cleaning of an exhaust gas stream flowing in an exhaust line Otto engine to specify.  

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Anordnung gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a method according to claim 1 and by a Arrangement solved according to claim 12. Advantageous configurations and Further developments are described in the respective dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen eines in einem Abgasstrang strömenden Abgasstromes eines Ottomotors, dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch vorzugsweise über eine Direkteinspritzung zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß das Abgas im Abgasstrang hintereinander mindestens einen Wabenkörper mit katalytisch aktiver Beschichtung, vorzugsweise einer Drei-Wege-Beschich­ tung, und einen Partikelfilter mit einer wenigstens zeitweise zumindest eine Schadstoffkomponente, insbesondere Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoff­ monoxid (CO) und/oder Stickoxid (NOX), umsetzenden und/oder speichernden Beschichtung durchströmt, wodurch in vorteilhafter Weise eine verbesserte Reinigung des Abgases erzielbar ist.The method according to the invention for cleaning an exhaust gas stream of a gasoline engine flowing in an exhaust gas line, to which an air / fuel mixture is preferably fed via direct injection, is characterized in that the exhaust gas in the exhaust gas line one behind the other has at least one honeycomb body with a catalytically active coating, preferably a three -Way coating, and a particle filter with an at least occasionally at least one pollutant component, in particular hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and / or nitrogen oxide (NO x ), flowing through and / or storing coating, thereby advantageously a improved cleaning of the exhaust gas can be achieved.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei einer Anordnung eines Partikelfilters mit einer wenigstens zeitweise zumindest eine der Schadstoffkomponenten umset­ zenden Beschichtung hinter mindestens einem Wabenkörper mit einer katalytisch aktiven Beschichtung in überraschender Weise eine verbesserte Reinigung des im Abgasstrang strömenden Abgases sowohl hinsichtlich der Schadstoff­ komponenten als auch hinsichtlich gegebenenfalls auftretender Rußpartikel erzielen läßt.It has been shown that with an arrangement of a particle filter with at least temporarily implement at least one of the pollutant components coating behind at least one honeycomb body with a catalytic active coating surprisingly improved cleaning of the Exhaust gas flowing in the exhaust line both with regard to the pollutant components as well as with regard to soot particles that may occur can be achieved.

So wird für den Fall, daß dem Ottomotor beispielsweise während der Kaltstart­ phase ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, zur Verbesserung der Abgasreinigung vorgeschlagen, daß die Beschichtung des Partikelfilters nicht im Wabenkörper umgesetztes restliches HC bzw. CO umsetzt und/oder speichert.So in the event that the gasoline engine, for example, during the cold start phase a rich air / fuel mixture is supplied to improve the Exhaust gas cleaning suggested that the coating of the particle filter is not in the The honeycomb body converts and / or stores residual HC or CO.

Für den Fall, daß dem Ottomotor ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch zuge­ führt wird, wird zur Verbesserung der Abgasreinigung vorgeschlagen, daß die Beschichtung des Partikelfilters nicht im Wabenkörper umgesetztes restliches NOX umsetzt und/oder speichert.In the event that a lean air / fuel mixture is supplied to the gasoline engine, it is proposed to improve exhaust gas purification that the coating of the particle filter does not convert and / or stores residual NO x converted in the honeycomb body.

Dadurch lassen sich in vorteilhafter Weise die jeweils erhöhten Schadstoff- Konzentrationen im Abgas gezielt und nahezu vollständig eliminieren.As a result, the respective increased pollutant Eliminate concentrations in the exhaust gas in a targeted manner and almost completely.

Zur weiteren Minimierung der Stickoxide (NOX) wird vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit einer restlichen NOX-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper dem Partikelfilter ein Reduktionsmittel, vorzugsweise aus einem Reduktionsmittelreservoir über wenigstens eine Reduktionsmittelleitung, beispielsweise kontinuierlich, zugeführt wird.To further minimize the nitrogen oxides (NO x ), it is proposed that, depending on a remaining NO x concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body, a reducing agent, preferably from a reducing agent reservoir via at least one reducing agent line, for example continuously, is fed to the particle filter.

Alternativ hierzu wird vorgeschlagen, das Reduktionsmittel in Intervallen dem Partikelfilter zuzuführen, insbesondere in Abhängigkeit von im Partikelfilter gespeicherten Mengen an restlichem NOX.As an alternative to this, it is proposed to supply the reducing agent to the particle filter at intervals, in particular as a function of the amounts of residual NO x stored in the particle filter.

Die Zuführung eines Reduktionsmittels, beispielsweise Ammoniak, in Abhängigkeit einer restlichen NOX-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper vermeidet fast vollständig Überdosierungen des Reduktionsmittels, wodurch etwa ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen restlichem NOX und Reduktionsmittel erzielt und in vorteilhafter Weise die Reinigung von NOX enthaltendem Abgas des Ottomotors verbessert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß deutlich geringere Mengen an Reduktionsmitteln benötigt werden als beispielsweise bei einer Eindüsung von Reduktionsmittel in ein Abgas, bevor dieses einen Wabenkörper mit katalytisch aktiver Beschichtung durchströmt.The addition of a reducing agent, for example ammonia, as a function of a residual NO x concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body almost completely prevents overdosing of the reducing agent, as a result of which a stoichiometric ratio between the remaining NO x and reducing agent is achieved and advantageously the cleaning of NO x containing Exhaust gas from the gasoline engine is improved. Another advantage is that significantly smaller amounts of reducing agents are required than, for example, when reducing agent is injected into an exhaust gas before it flows through a honeycomb body with a catalytically active coating.

Erfindungsgemäß bevorzugt endet die Reduktionsmittelleitung am Partikelfilter, wobei vorzugsweise der Partikelfilter eine integrierte Verteileinrichtung auf­ weist, mit der die Reduktionsmittelleitung verbunden ist.According to the invention, the reducing agent line preferably ends at the particle filter, the particle filter preferably having an integrated distribution device points with which the reducing agent line is connected.

Zur weiteren Minimierung der Kohlenwasserstoffe (HC) und des Kohlenstoff­ monoxids (CO) wird vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit einer restlichen HC- CO-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper dem Partikelfilter ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Sauerstoff (O2), zugeführt wird.To further minimize the hydrocarbons (HC) and the carbon monoxide (CO), it is proposed that an oxidizing agent, preferably oxygen (O 2 ), be fed to the particle filter depending on a remaining HC-CO concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body.

Alternativ und/oder kumulativ kann vorzugsweise die Beschichtung des Partikel­ filters wenigstens zeitweise Sauerstoff (O2) speichern.Alternatively and / or cumulatively, the coating of the particle filter can at least temporarily store oxygen (O 2 ).

Die Zuführung eines Oxidationsmittels in Abhängigkeit von restlichen Kohlenwasserstoffe (HC) und restlichem Kohlenstoffmonoxid (CO) vermeidet fast vollständig Überdosierungen, wodurch etwa ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen restlichem HC bzw. CO einerseits und dem Oxidationsmittel andererseits erzielt und in vorteilhafter Weise die Reinigung von HC bzw. CO enthaltendem Abgas des Ottomotors verbessert wird.The supply of an oxidizing agent depending on the rest Almost avoids hydrocarbons (HC) and residual carbon monoxide (CO) completely overdoses, creating about a stoichiometric ratio between remaining HC or CO on the one hand and the oxidizing agent on the other achieved and the cleaning of HC or CO containing in an advantageous manner Exhaust gas from the gasoline engine is improved.

Üblicherweise weisen moderne Ottomotoren eine elektronische Motorsteuerung oder damit vergleichbare Steuer- und Regelmittel auf. Zur verbesserten Steuer- und/oder Regelung der Abgasreinigung beispielsweise durch eine Motorsteue­ rung wird vorgeschlagen, zwischen Wabenkörper und Partikelfilter wenigstens eine Meßsonde anzuordnen, welche wenigstens eine nicht im Wabenkörper umgesetzte Schadstoffkomponente mißt, wobei vorzugsweise zur Messung der restlichen Schadstoffkomponenten Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickoxid (NOX) jeweils wenigstens eine Meßsonde vorgesehen ist. Dadurch lassen sind in vorteilhafter Weise nicht im Wabenkörper umgesetzte Schadstoffreste erkennen und im dahinter angeordneten, eine entsprechend umsetzende bzw. speichernde Beschichtung aufweisenden Partikelfilter, unterstützt durch die dem Filter zugeführten Reduktions- bzw. Oxidationsmittel, deren Dosierung beispielsweise mittels der elektronischen Motorsteuerung gesteuert werden, umsetzen.Modern gasoline engines usually have electronic engine control or comparable control means. For improved control and / or regulation of exhaust gas purification, for example by an engine control, it is proposed to arrange at least one measuring probe between the honeycomb body and the particle filter, which measures at least one pollutant component not converted in the honeycomb body, preferably for measuring the remaining pollutant components hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NO x ) each have at least one measuring probe. As a result, pollutant residues not converted in the honeycomb body can be recognized in an advantageous manner and implemented in the particle filter arranged behind them, which has a correspondingly converting or storing coating, supported by the reducing or oxidizing agents supplied to the filter, the metering of which is controlled, for example, by means of the electronic motor control .

Erfindungsgemäß bevorzugt wird der Partikelfilter durch Verbrennung der Partikel regeneriert, insbesondere ausgelöst durch Motorwärme und/oder durch exotherme Reaktionen im Wabenkörper, vorzugsweise in beispielsweise mittels der Motorsteuerung bestimmbaren Intervallen.According to the invention, the particle filter is preferred by burning the Particles regenerate, in particular triggered by engine heat and / or by  exothermic reactions in the honeycomb body, preferably in for example by means of Motor control definable intervals.

Alternativ zu der bisher beschriebenen getrennten Anordnung kann der Waben­ körper wenigstens in Teilbereichen zugleich den Partikelfilter bilden, wodurch in vorteilhafter Weise eine platzsparende Bauweise erzielbar ist.As an alternative to the separate arrangement described so far, the honeycomb can form the particle filter at least in some areas, whereby in a space-saving design can advantageously be achieved.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispieles und anhand der Zeichnung beschrieben.Further features, advantages and refinements of the present invention are based on an exemplary embodiment and on the basis of Drawing described.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Anordnung zum Reinigen eines in einem Abgasstrang 2 strömenden Abgasstromes eines Ottomotors 1, dem ein Luft/Kraft­ stoff-Gemisch vorzugsweise über eine Direkteinspritzung zugeführt wird. In Strömungsrichtung S ist im Abgasstrang hintereinander mindestens ein Wabenkörper 3 mit katalytisch aktiver Beschichtung, vorzugsweise ein Drei-Wege-Katalysator, und ein Partikelfilter 4 mit einer wenigstens zeitweise zumindest eine Schadstoff­ komponente, insbesondere Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und/ oder Stickoxid (NOX), umsetzende und/oder speichernden Beschichtung.The single figure shows schematically an arrangement for cleaning an exhaust gas stream flowing in an exhaust line 2 of a gasoline engine 1 , to which an air / fuel mixture is preferably supplied via direct injection. At least one honeycomb body 3 with a catalytically active coating, preferably a three-way catalyst, and a particle filter 4 with an at least temporarily at least one pollutant component, in particular hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and / or Nitrogen oxide (NO X ), converting and / or storing coating.

Die Beschichtung des Partikelfilters 4 ist vorzugsweise wenigstens teilweise so ausgebildet, daß, wenn dem Ottomotor 1 ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, nicht im Wabenkörper 3 umgesetztes restliches HC und CO umgesetzt und/oder gespeichert wird; und daß, wenn dem Ottomotor 1 ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, nicht im Wabenkörper 3 umgesetztes restliches NOX umgesetzt und/oder gespeichert wird.The coating of the particle filter 4 is preferably at least partially designed such that when the gasoline engine 1 is supplied with a rich air / fuel mixture, residual HC and CO not converted in the honeycomb body 3 is converted and / or stored; and that if a lean air / fuel mixture is supplied to the gasoline engine 1 , residual NO x not converted in the honeycomb body 3 is converted and / or stored.

Zur Messung der restlichen Schadstofflcomponenten Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickoxid (NOX) ist jeweils wenigstens eine Meßsonde 5, 6, 7 vorgesehen, welche zwischen Wabenkörper 3 und Partikelfilter 4 angeordnet sind und beispielsweise mit einer nicht dargestellten elektronischen Motorsteuerung in Verbindung stehen, die in vorteilhafter Weise auch Programme zur Steuer bzw. Regelung der Abgasreinigung beinhaltet. Insbesondere können mit ihr Dosiermengen an ggf. zuzugebenen Reduktions- und/oder Oxidationsmitteln bestimmt werden.To measure the remaining pollutant components hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NO X ), at least one measuring probe 5 , 6 , 7 is provided, which are arranged between the honeycomb body 3 and the particle filter 4 and, for example, with an electronic motor control (not shown) in Are connected, which advantageously includes programs for controlling or regulating the exhaust gas cleaning. In particular, it can be used to determine metered amounts of reducing and / or oxidizing agents to be added.

So wird beispielsweise in Abhängigkeit der gemessenen restlichen HC-CO- Konzentration bzw. einer gemessenen restlichen NOX-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper 3 dem Partikelfilter 4 ein Oxidationsmittel bzw. aus einem Reduktionsmittelreservoier 8 über wenigstens eine Reduktionsmittelleitung 9 mittels einer Pumpe 11 eine Reduktionsmittel zugeführt. Vorzugsweise weist der Partikelfilter 4, insbesondere zur Zuführung des Reduktionsmittels, eine integrierte Verteileinrichtung 10 auf, welche mit der Reduktionsmittelleitung 9 verbunden ist.For example, depending on the measured remaining HC-CO concentration or a measured residual NO x concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body 3, the particle filter 4 becomes an oxidizing agent or from a reducing agent reservoir 8 via at least one reducing agent line 9 by means of a pump 11 a reducing agent fed. The particle filter 4 preferably has an integrated distribution device 10 , in particular for supplying the reducing agent, which is connected to the reducing agent line 9 .

Bevorzugt wird fluides Ammoniak als Reduktionsmittel verwendet, welches im Reduktionsmittelreservoir 8 mitgeführt und bedarfsweise zugeführt werden kann. Alternativ hierzu kann das Reduktionsmittel auch als gespeicherter Vorläufer, beispielsweise Harnstoff, im Reduktionsmittelreservoir 8 mitgeführt werden und bedarfsweise, insbesondere pyrolytisch, hergestellt und anschließend als Fluid dem Partikelfilter 4, insbesondere über die Verteileinrichtung 10, zugeführt werden.Fluid ammonia is preferably used as the reducing agent, which is carried in the reducing agent reservoir 8 and can be supplied as required. As an alternative to this, the reducing agent can also be carried as a stored precursor, for example urea, in the reducing agent reservoir 8 and, if necessary, in particular pyrolytically, produced and then fed as a fluid to the particle filter 4 , in particular via the distribution device 10 .

Die eine Ablagerung von Rußpartikeln fördernde Struktur des Partikelfilters 4 ist vorzugsweise eine Porenstruktur oder eine Kanalstruktur, wobei im Fall von Kanälen diese vorzugsweise wenigstens teilweise versetzt und/oder quer angeordnete sind. Zur Regeneration des Partikelfilters 4, d. h. zur Verbrennung der in ihm abgelagerten Rußpartikel, ist der Partikelfilter 4 wenigstens so dicht benachbart hinter dem Wabenkörper 3 angeordnet, daß die Partikel insbesondere ausgelöst durch exotherme Reaktionen im Wabenkörper 3, vorzugsweise in bestimmbaren Intervallen, verbrennen.The structure of the particle filter 4 which promotes the deposition of soot particles is preferably a pore structure or a channel structure, wherein in the case of channels these are preferably at least partially offset and / or arranged transversely. For the regeneration of the particle filter 4 , ie for the combustion of the soot particles deposited in it, the particle filter 4 is arranged at least so closely next to the honeycomb body 3 that the particles burn, in particular triggered by exothermic reactions in the honeycomb body 3 , preferably at determinable intervals.

Erfindungsgemäß bevorzugt kann der Wabenkörper 3 auch wenigstens in Teilbereichen zugleich den Partikelfilter 4 bilden. According to the invention, the honeycomb body 3 can also form the particle filter 4 at least in partial areas.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß zu der erfindungsgemäßen Anordnung von Wabenkörper 3 und Partikelfilter 4 weitere Komponenten im Abgasstrang 2 eines Ottomotors 1 vorgesehen werden können. Insbesondere kann vor dem Wabenkörper 3 wenigstens eine sogenannte Wasserfalle angeordnet sein, die den Wabenkörper 3 und seine katalytische Beschichtung möglichst trocken hält, um die gewünschten Oxidations- bzw. Reduktionsprozesse im Wabenkörper 3 auch bei Abgas- Temperaturen von nur etwa 100°C bewirken zu können. Wasserfallen enthalten deshalb Materialien, welche Wasser unterhalb einer bestimmten Temperatur in großen Mengen auffangen und speichern können.It should also be pointed out that, in addition to the arrangement of honeycomb body 3 and particle filter 4 according to the invention, further components can be provided in the exhaust line 2 of an Otto engine 1 . In particular, at least one so-called water trap can be arranged in front of the honeycomb body 3 , which keeps the honeycomb body 3 and its catalytic coating as dry as possible in order to be able to bring about the desired oxidation or reduction processes in the honeycomb body 3 even at exhaust gas temperatures of only about 100 ° C. . Water traps therefore contain materials that can collect and store large quantities of water below a certain temperature.

Auch kann im Abgasstrang 2 vor dem Wabenkörper 3 zusätzlich ein elektrisch beheizbarer Katalysator angeordnet sein, um eine wenigstens zeitweise erhöhte Abgas-Temperatur für eine katalytische Umsetzung der Schadstoffe auch unmittelbar nach dem Start des Motors sicherzustellen. Letztlich kann der Wabenkörper 3 selbst elektrisch beheizbar sein.In addition, an electrically heatable catalytic converter can also be arranged in the exhaust line 2 in front of the honeycomb body 3 in order to ensure an at least temporarily increased exhaust gas temperature for a catalytic conversion of the pollutants even immediately after the engine is started. Ultimately, the honeycomb body 3 itself can be electrically heated.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für Abgasanlagen von Ottomotoren. Dabei übernimmt in vorteilhafter Weise der Partikelfilter 4 neben seiner Aufgabe, gegebenenfalls Rußpartikel abzufangen, während der Kaltstartphase insbesondere die ergänzende Oxidation von restlichen Kohlenwasserstoffen (HC) sowie Kohlenstoffmonoxid (CO) und im Lastbetrieb des Ottomotors 1 insbesondere die ergänzende Reduktion von restlichen Stickoxiden (NOX). The present invention is particularly suitable for exhaust systems of gasoline engines. In this case, advantageously, the particulate filter 4 not only performs its task to trap optionally soot particles, during the cold start phase, in particular the supplementary oxidation of residual hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) and in the load operation of the gasoline engine 1, in particular the supplementary reduction of remaining nitrogen oxides (NO X ).

BezugszeichenlisteReference list

11

Ottomotor
Petrol engine

22nd

Abgasstrang
Exhaust line

33rd

Wabenkörper
Honeycomb body

44th

Partikelfilter
Particle filter

55

Meßsonde
Measuring probe

66

Meßsonde
Measuring probe

77

Meßsonde
Measuring probe

88th

Reduktionsmittelreservoir
Reductant reservoir

99

Reduktionsmittelleitung
Reducing agent line

1010th

Verteilereinrichtung
Distribution device

1111

Pumpe
S Strömungsrichtung
pump
S flow direction

Claims (23)

1. Verfahren zum Reinigen eines in einem Abgasstrang (2) strömenden Abgas­ stromes eines Ottomotors (1), dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch vorzugsweise über eine Direkteinspritzung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas im Abgasstrang (2) hintereinander mindestens einen Wabenkörper (3) mit katalytisch aktiver Beschichtung, vorzugsweise einer Drei-Wege- Beschichtung, und einen Partikelfilter (4) mit einer wenigstens zeitweise zumindest eine Schadstoffkomponente, insbesondere Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Stickoxid (NOX), umsetzenden und/oder speichernden Beschichtung durchströmt.1. A method for cleaning an exhaust gas stream ( 2 ) flowing in an exhaust gas stream of a gasoline engine ( 1 ), to which an air / fuel mixture is preferably supplied via direct injection, characterized in that the exhaust gas in the exhaust gas stream ( 2 ) one behind the other at least one honeycomb body ( 3 ) with a catalytically active coating, preferably a three-way coating, and a particle filter ( 4 ) with an at least temporarily converting at least one pollutant component, in particular hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and / or nitrogen oxide (NO x ) and / or flowing coating. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Ottomotor (1) ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Partikelfilters (4) nicht im Wabenkörper (3) umgesetztes restliches HC und CO umsetzt und/oder speichert.2. The method according to claim 1, wherein the gasoline engine ( 1 ) is supplied with a rich air / fuel mixture, characterized in that the coating of the particle filter ( 4 ) not in the honeycomb body ( 3 ) converts and / or stores residual HC and CO . 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Ottomotor (1) ein mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Partikelfllters (4) nicht im Wabenkörper (3) umgesetztes restliches NOX umsetzt und/oder speichert.3. The method according to claim 1, wherein the gasoline engine ( 1 ) is fed a lean air / fuel mixture, characterized in that the coating of the particle filter ( 4 ) not in the honeycomb body ( 3 ) converts and / or stores residual NO x . 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit einer restlichen NOX Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper (3) dem Partikeliilter (4) ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak, zugeführt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a reducing agent, for example ammonia, is supplied as a function of a remaining NO x concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body ( 3 ) to the particle filter ( 4 ). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktions­ mittel kontinuierlich zugeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the reduction medium is fed continuously. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktions­ mittel in Intervallen zugeführt wird, insbesondere in Abhängigkeit von im Partikelfilter (4) gespeicherten Mengen an restlichem NOX.6. The method according to claim 4, characterized in that the reducing agent is supplied at intervals, in particular depending on the amounts of residual NO x stored in the particle filter ( 4 ). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit einer restlichen HC-CO-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper (3) dem Partikelfilter (4) ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Sauerstoff (O2), zugeführt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, depending on a remaining HC-CO concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body ( 3 ), an oxidizing agent, preferably oxygen (O 2 ), is supplied to the particle filter ( 4 ). 8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Partikelfilters (4) wenigstens zeitweise Sauerstoff (O2) speichert.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating of the particle filter ( 4 ) at least temporarily stores oxygen (O 2 ). 9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wabenkörper (3) und Partikelfilter (4) wenigstens eine Meßsonde angeordnet ist, welche wenigstens eine der nicht im Wabenkörper (3) umgesetzten restlichen Schadstoffkomponenten mißt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one measuring probe is arranged between the honeycomb body ( 3 ) and particle filter ( 4 ), which measures at least one of the remaining pollutant components not implemented in the honeycomb body ( 3 ). 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der restlichen Schadstoffkomponenten Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoff­ monoxid (CO) und Stickoxid (NOX) jeweils wenigstens eine Meßsonde (5, 6, 7) vorgesehen ist.10. The method according to claim 9, characterized in that for measuring the remaining pollutant components hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NO x ) at least one measuring probe ( 5 , 6 , 7 ) is provided. 11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (4) durch Verbrennung der Partikel regeneriert wird, insbesondere ausgelöst durch Motorwärme und/oder durch exotherme Reaktionen im Wabenkörper (3), vorzugsweise in bestimmbaren Intervallen. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the particle filter ( 4 ) is regenerated by combustion of the particles, in particular triggered by engine heat and / or by exothermic reactions in the honeycomb body ( 3 ), preferably at determinable intervals. 12. Anordnung zum Reinigen eines in einem Abgasstrang (2) strömenden Abgas­ stromes eines Ottomotors (1), dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch vorzugsweise über eine Direkteinspritzung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung (S) des Abgases im Abgasstrang (2) hintereinander mindestens ein Wabenkörper (3) mit katalytisch aktiver Beschichtung, vorzugsweise ein Drei-Wege-Katalysator, und ein Partikeliilter (4) mit einer wenigstens zeitweise zumindest eine Schadstoffkomponente, insbesondere Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Stickoxid (NOX), umsetzenden und/oder speichernden Beschichtung angeordnet sind.12. An arrangement for cleaning an exhaust gas stream flowing in an exhaust gas line ( 2 ) of a gasoline engine ( 1 ), to which an air / fuel mixture is preferably fed via direct injection, characterized in that in the flow direction (S) of the exhaust gas in the exhaust gas line ( 2 ) at least one honeycomb body ( 3 ) with a catalytically active coating, preferably a three-way catalyst, and a particle filter ( 4 ) with at least one at least one pollutant component, in particular hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and / or nitrogen oxide ( NO X ), converting and / or storing coating are arranged. 13. Anordnung nach Anspruch 12, wobei dem Ottomotor (1) ein fettes Luft/­ Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Beschichtung des Partikelfilters (4) nicht im Wabenkörper (3) umgesetzter Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenstoffmonoxid (CO) umsetzbar und/oder speicherbar sind.13. The arrangement according to claim 12, wherein the gasoline engine ( 1 ) is fed a rich air / fuel mixture, characterized in that by means of the coating of the particle filter ( 4 ) not in the honeycomb body ( 3 ) converted hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO ) can be implemented and / or saved. 14. Anordnung nach Anspruch 12, wobei dem Ottomotor (1) ein mageres Luft/­ Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Beschichtung des Partikelfllters (4) nicht im Wabenkörper (3) umgesetzte Stickoxide (NOX) umsetzbar und/oder speicherbar sind.14. The arrangement according to claim 12, wherein the gasoline engine ( 1 ) is fed a lean air / fuel mixture, characterized in that by means of the coating of the particle filter ( 4 ) not implemented in the honeycomb body ( 3 ) converted nitrogen oxides (NO x ) and / or can be saved. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit einer restlichen NOX-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper (3) dem Partikelfilter (4) aus einem Reduktionsmittelreservoir (8) über wenigstens eine Reduktionsmittelleitung (9) ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak, zuführbar ist.15. Arrangement according to one of claims 12 to 14, characterized in that depending on a remaining NO x concentration in the exhaust gas behind the honeycomb body ( 3 ) the particle filter ( 4 ) from a reducing agent reservoir ( 8 ) via at least one reducing agent line ( 9 ) Reducing agent, for example ammonia, can be supplied. 16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduk­ tionsmittelleitung (9) am Partikeliilter (4) endet. 16. The arrangement according to claim 15, characterized in that the reducing agent line ( 9 ) ends at the particle filter ( 4 ). 17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikel­ filter (4) eine integrierte Verteileinrichtung (10) aufweist, mit der die Reduktionsmittelleitung (9) verbunden ist.17. The arrangement according to claim 16, characterized in that the particle filter ( 4 ) has an integrated distribution device ( 10 ) with which the reducing agent line ( 9 ) is connected. 18. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit einer restlichen HC-CO-Konzentration im Abgas hinter dem Wabenkörper (3) dem Partikelfilter (4) ein Oxidationsmittel, beispielsweise Sauerstoff (O2), zuführbar ist.18. An arrangement according to any one of claims 12 to 17, characterized in that in dependence on a remaining HC CO concentration in the exhaust gas downstream of the honeycomb body (3) of the particulate filter (4), for example, can be fed to an oxidizing agent is oxygen (O 2). 19. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Partikelfilters (4) so ausgebildet ist, daß sie wenigstens zeitweise Sauerstoff (O2) speichert.19. Arrangement according to one of claims 12 to 18, characterized in that the coating of the particle filter ( 4 ) is designed such that it at least temporarily stores oxygen (O 2 ). 20. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung wenigstens einer der nicht im Wabenkörper (3) umgesetzten restlichen Schadstoffkomponenten zwischen Wabenkörper (3) und Partikelfilter (4) wenigstens eine Meßsonde angeordnet ist.20. Arrangement according to one of claims 12 to 19, characterized in that at least one measuring probe is arranged for measuring at least one of the remaining pollutant components not implemented in the honeycomb body ( 3 ) between the honeycomb body ( 3 ) and the particle filter ( 4 ). 21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der restlichen Schadstoffkomponenten Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenstoff­ monoxid (CO) und Stickoxid (NOX) jeweils wenigstens eine Meßsonde (5, 6, 7) vorgesehen ist.21. The arrangement according to claim 20, characterized in that at least one measuring probe ( 5 , 6 , 7 ) is provided for measuring the remaining pollutant components hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NO x ). 22. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (4) ausgelöst durch Motorwärme und/oder durch exotherme Reaktionen im Wabenkörpers (3) regenerierbar ist, vorzugsweise in bestimm­ baren Intervallen.22. Arrangement according to one of claims 12 to 21, characterized in that the particle filter ( 4 ) triggered by engine heat and / or by exothermic reactions in the honeycomb body ( 3 ) can be regenerated, preferably at definable intervals. 23. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Wabenkörper (3) wenigstens in Teilbereichen zugleich den Partikelfilter (4) bildet.23. Arrangement according to one of claims 12 to 22, characterized in that the honeycomb body ( 3 ) forms the particle filter ( 4 ) at least in partial areas.
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