DE202007018423U1 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen unter gezielter Verwendung von Stickstoffdioxid - Google Patents

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen unter gezielter Verwendung von Stickstoffdioxid Download PDF

Info

Publication number
DE202007018423U1
DE202007018423U1 DE202007018423U DE202007018423U DE202007018423U1 DE 202007018423 U1 DE202007018423 U1 DE 202007018423U1 DE 202007018423 U DE202007018423 U DE 202007018423U DE 202007018423 U DE202007018423 U DE 202007018423U DE 202007018423 U1 DE202007018423 U1 DE 202007018423U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
particulate filter
diesel particulate
upstream
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202007018423U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Umicore AG and Co KG
Original Assignee
Umicore AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Umicore AG and Co KG filed Critical Umicore AG and Co KG
Publication of DE202007018423U1 publication Critical patent/DE202007018423U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0231—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/10—Oxidants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Fahrzeugen mit überwiegend mager betriebenem Verbrennungsmotor enthaltend
eine vom Motor unabhängige Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon,
eine Abgasanlage enthaltend einen Dieselpartikelfilter oder einen SCR-Katalysator oder einen Stickoxid-Speicherkatalysator oder Kombinationen davon,
eine oder mehrere Zuleitungen, die die vom Motor unabhängige Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon mit der Abgasanlage verbinden,
ein oder mehrere Ventile zur Regelung des Durchflusses von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon in der Zuleitung bzw. von der vom Motor unabhängigen Quelle zur Abgasanlage durch die Zuleitung und
ein oder mehrere Einspritzaggregate in die Abgasanlage als Dosiereinrichtungen am Ende der Zuleitung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Fahrzeugen mit überwiegend mager betriebenen Verbrennungsmotoren unter gezielter Verwendung von Stickstoffdioxid NO2.
  • Das Abgas von Verbrennungsmotoren, die überwiegend mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer 1 („mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch"; „Magermotoren") betrieben werden, enthält üblicherweise Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffe HC und Stickoxide NOx, die zum überwiegenden Teil aus Stickstoffmonoxid NO bestehen. Außerdem weist das Abgas bedingt durch den Betrieb des Motors mit einem überstöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch einen sehr hohen Sauerstoffgehalt auf. Je nach eingestellter Luftzahl können bis zu 15 Vol.-% Sauerstoff im Abgas enthalten sein. Zur Entfernung der Schadgase CO, HC und NOx sind eine Vielzahl von Verfahren beschrieben worden. Auch Verfahren zur Reinigung von Abgasen, in denen Reaktionen unter Beteiligung von Stickstoffdioxid NO2 genutzt werden, sind im Stand der Technik bekannt.
  • Beispielsweise beschriebt die EP 0 341 832 ein Verfahren zur Verbrennung von Rußteilchen auf einem Dieselpartikelfilter, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem ersten Verfahrensschritt NO enthaltendes Abgas über einen Katalysator geleitet wird, um NO zu NO2 umzuwandeln. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das NO2 enthaltende Abgas zum Verbrennen (Oxidieren) der auf dem Partikelfilter abgelagerten Teilchen verwendet, wobei im Abgas soviel NO2 enthalten sein muß, daß zur Verbrennung der Rußteilchen Temperaturen von weniger als 400°C ausreichend sind.
  • In der EP 1 147 801 wird ein Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction SCR) von im Abgas vorhandenen Stickoxiden mittels Ammoniak beschrieben, wobei in einem ersten Schritt ein Teil des im Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxids zu Stickstoffdioxid oxidiert wird, bevor das Abgas zusammen mit dem Ammoniak über einen Reduktionskatalysator geleitet wird. Das Verfahren ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation des Stickstoffmonoxids an einem Oxidationskatalysator erfolgt und so geführt wird, daß vor Kontakt mit dem Reduktionskatalysator 30 bis 70 Vol.-% der im Abgas enthaltenen Stickoxide als Stickstoffdioxid vorliegen.
  • WO 99/39809 offenbart ein verbessertes SCR System zur Behandlung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren, die NO und Partikel enthalten, worin eine Anordnung enthalten ist, die aus einem Oxidationskatalysator zur Oxidation mindestens eines Teils des NO zu NO2, einem Partikelfilter, einer Reduktionsmitteldosiereinrichtung und einem SCR-Katalysator besteht. In einem ersten Schritt des zugeordneten Abgasreinigungsverfahrens wird durch katalytische Oxidation von NO NO2 erzeugt, das im nachgeordneten Partikelfilter zur kontinuierlichen Regeneration im Sinne von EP 0 341 832 verwendet wird. Durch die nachgeordnete SCR-Einheit werden NOx-Durchbrüche durch die selektive katalytische Reduktion mit Ammoniak aufgefangen.
  • WO 2007/009679 beansprucht ein Verfahren zur Reaktivierung eines thermisch gealterten Stickoxid-Speicherkatalysators, welcher basische Strontium- oder Bariumverbindungen oder Strontium- und Bariumverbindungen auf einem Ceroxid enthaltenden Trägermaterial aufweist und darüber hinaus durch die thermische Alterung gebildete Strontium- und/oder Bariumverbindungen mit dem Trägermaterial enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verbindungen des Strontiums und/oder Bariums mit dem Trägermaterial durch Behandeln mit einer Stickstoffdioxid, Wasserdampf und gegebenenfalls CO2 enthaltenden Gasmischung bei Temperaturen zwischen 300 und 500°C zersetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erhöhte Stickstoffdioxid-Konzentration, die zur Reaktivierung des Katalysators benötigt wird, durch Abschalten der Abgasrückführung und/oder gezielter Veränderung des Zündzeitpunkts des Motors unter Erhöhung der Verbrennungstemperatur im Zylinder erhalten.
  • WO 2004/024301 A1 beschreibt ein Verfahren zur Nachbehandlung des Abgases eines Verbrennungsmotors, bei dem im Abgas enthaltene Partikel unter zumindest zeitweisem Einsatz von Ozon als oxidativ wirkendem Hilfsstoff wenigstens teilweise beseitigt werden. Die Partikelentfernung beruht auch hier auf dem in der EP 0 341 832 beschriebenen „CRT-Prinzip" (CRT = Continuously Regenerating Trap). Gemäß der Offenbarung dieser Schrift wird durch die Dosierung von außerhalb der Abgasanlage erzeugtem O3 eine bedarfsgerechte Einstellung eines definierten Mengenverhältnisses von NO zu -NO2 im Abgas in Abhängigkeit von der Temperatur gewährleistet, da die Menge des entstehenden Stickstoffdioxids eine direkte Funktion der Menge des eingesetzten oxidativen Hilfsmittels ist und über die definierte Erzeugung von Ozon geregelt werden kann. Nicht eingestellt werden kann mit einem solchen Verfahren die maximal erzeugbare Menge NO2. Diese ist vom NOx-Gehalt in der Rohemission abhängig.
  • In allen im Stand der Technik bekannten Abgasreinigungsverfahren, in denen Stickstoffdioxid zur Durchführung von Abgasreinigungsaufgaben genutzt wird, muß NO2 zunächst in der Abgasanlage durch Oxidation von aus dem Motor stammenden Stickstoffmonoxid NO erzeugt werden. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, daß eine bedarfsgerechte und exakte Dosierung von NO2 nicht möglich ist. Die maximal erzeugbare Menge NO2 ist vom jeweiligen Betriebspunkt des Motors abhängig. Die tatsächlich erzeugte Menge NO2 und das Verhältnis von NO zu NO2 hängen außerdem von der Konvertierungsleistung der eingesetzten Oxidationskatalysatoren unter den jeweiligen Betriebsbedingungen und/oder der Aktivität des zur Oxidation genutzten Oxidationsmittels ab. Außerdem haben Anteil und Art von im Abgas enthaltenen Reduktionsmitteln wie CO, Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff oder Ammoniak einen signifikanten Einfluß. Unkontrollierte Durchbrüche von überschüssigem NOx bei einem Überangebot an NO2 können ebenso die Folge sein, wie Durchbrüche nicht umgesetzter Reduktionsmittel (z. B. Kohlenwasserstoffe HC) und/oder eine unzureichende Partikelfilterregeneration und demzufolge ein ungünstig erhöhter Abgasgegendruck, wenn zu wenig NO2 zur Verfügung gestellt wird.
  • Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, Stickstoffdioxid, das zur Reinigung der Abgase von überwiegend mager betriebenen Verbrennungsmotoren genutzt werden soll, bedarfsgerecht und in kontrollierbarer Weise zur Verfügung zu stellen und dabei eine möglichst weitgehende Unabhängigkeit von Betriebspunkten des Motors einerseits und NO2-erzeugenden oder verbrauchenden Prozessen in der Abgasanlage andererseits zu gewährleisten.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Fahrzeugen mit überwiegend mager betriebenem Verbrennungsmotor gelöst, die folgende Bauelemente enthält: eine vom Motor unabhängige Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon; eine Abgasanlage enthaltend einen Dieselpartikelfilter oder einen SCR-Katalysator oder einen Stickoxid-Speicherkatalysator oder Kombinationen davon; eine oder mehrere Zuleitungen, die die vom Motor unabhängige Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon mit der Abgasanlage verbinden; ein oder mehrere Ventile zur Regelung des Durchflusses von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon in der Zuleitung bzw. von der vom Motor unabhängigen Quelle zur Abgasanlage durch die Zuleitung; und ein oder mehrere Einspritzaggregate in die Abgasanlage als Dosiereinrichtungen am Ende der Zuleitung. In der bevorzugten Ausführungsform wird neben der serienmäßigen Abgasreinigungsanlage ein Druckbehälter für die Bevorratung NO2 oder/und N2O4 benötigt, der durch eine Zuleitung und ein Einspritzaggregat als Dosiereinrichtung mit der Abgasanlage an einer oder mehreren Stellen verbunden ist. In der besonders bevorzugten Ausführungsform sind alle Aggregate, die das Bevorratungs- und Dosiersystem der Vorrichtung bilden, also der Druckbehälter, die Zuleitungen zur Abgasanlage, sowie sämtliche Ventile und Dosiereinrichtungen temperierbar, so daß auch bei tiefen Außentemperaturen Störungen der Anlage durch das „Gefrieren" von N2O4 verhindert werden können.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den 1 und 2 schematisch dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Fahrzeugen mit überwiegend mager betriebenem Verbrennungsmotor, der in der Figur schematisch dargestellt und mit (0) bezeichnet ist. Die Vorrichtung in der hier dargestellten Ausführungsform besteht aus der Abgasanlage (1), ergänzt durch einen überwiegend Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon enthaltenden Druckbehälter (2), der über eine Zuleitung (3) mit der Abgasleitung verbunden ist. NO2 oder/und N2O4 aus dem Druckbehälter (2) tritt nach Durchfluß durch die Zuleitung (3) an der Dosierstelle (4), bei der es sich bevorzugt um ein Einspritzaggregat handelt, in die Abgasleitung ein. Die zu dosierende Menge NO2 oder/und N2O4 wird durch ein Ventil (5) geregelt. Die Dosierung von NO2 oder/und N2O4 in die Abgasleitung erfolgt anströmseitig zu einem Dieselpartikelfilter (6) oder einem SCR-Katalysator (7) oder einem Stickoxid-Speicherkatalysator (8). Dabei können zu Regelungszwecken ein NOx-Sensor (NOx) und eine Abgastemperaturmeßstelle (T) zwischen der Dosierstelle (4) und dem Abgasreinigungsaggregat (6) bzw. (7) bzw. (8) enthalten sein. Je nach typischem Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffgehalt in der Rohemission des Verbrennungsmotors (0) kann es von Vorteil sein, wenn eine oder beide der von den Zylinderbänken des Motors kommenden Abgasleitungen vor der Zusammenführung in einer gemeinsamen Abgasleitung einen Oxidationskatalysator (9) bzw. (9') enthalten.
  • 2 zeigt die bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sie unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Vorrichtung dadurch, daß an der Position des Abgasreinigungsaggregates (6) oder (7) oder (8) ein Dieselpartikelfilter (6) angeordnet ist, dem abströmseitig in einem separaten Gehäuse ein SCR-Katalysator (7) oder ein Stickoxid-Speicherkatalysator (8) nachgeordnet ist. Durch die Wahl des Dieselpartikelfilters (6) wird die Verwendung der Abgastemperaturmeßstelle (T) zwischen der ersten Dosierstelle (4) und dem Dieselpartikelfilter (6) für die bedarfsgerechte Dosierung von NO2 oder/und N2O4 erforderlich. Zwischen dem Dieselpartikelfilter (6) und dem abströmseitig angeordneten SCR-(7)- oder Stickoxid-Speicherkatalysator (8) wird eine weitere unabhängig von der ersten Dosierstelle (4) steuerbare Dosierstelle (4') angeordnet, die mit dem NO2 oder/und N2O4 vorhaltenden Druckbehälter (2) über eine separate Zuleitung (3') verbunden ist. Die Dosierung der NO2- oder/und N2O4-Menge erfolgt über ein unabhängig steuerbares Ventil (5'). Für die bedarfsgerechte Regelung der vor SCR-Katalysator (7) bzw. Stickoxid-Speicherkatalysator (8) dosierten NO2- oder/und N2O4-Menge ist außerdem die Anordnung eines zweiten NOx-Sensors (NOx) zwischen der Dosierstelle (4') und dem Katalysator (7) bzw. (8) bevorzugt. Ferner kann der Einsatz eines zusätzlichen Oxidationskatalysators (9'') abströmseitig zum Dieselpartikelfilter und anströmseitig zur Dosierstelle (4') von Vorteil sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn im vorderen Teil der Abgasanlage auf den Einsatz der Oxidationskatalysatoren (9) und (9') verzichtet und ein Dieselpartikelfilter (6) eingesetzt wird, auf dem keine oxidationskatalytisch aktive Beschichtung aufgebracht ist.
  • Stickstoffdioxid liegt bei Temperaturen unterhalb von 21,15°C oder bei erhöhtem Druck in flüssiger Form als Distickstofftetroxid N2O4 vor:
    2NO2 ⇌ N2O4(f1); ΔH = –85,91 kJ/mol
  • Es ist bei Temperaturen oberhalb von 21,15°C und Atmosphärendruck gut in gasförmiger Form handhab- und dosierbar; bei Temperaturen unterhalb von 21,15°C und/oder erhöhtem Druck gelingt die Handhabung und Dosierung in flüssiger Form als Distickstofftetroxid N2O4. Es kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in beiden Aggregatzuständen verwendet werden. Wird N2O4 dosiert, so zerfällt es bei Eintritt in den Abgasstrang unter dem Einfluß der erhöhten Abgastemperaturen in 2NO2. Bei einer Abgastemperatur von 100°C werden 90% des N2O4 sofort in NO2 gespalten. Oberhalb von 140°C liegt nur noch NO2 vor.
  • In der bevorzugten Ausführungsform wird als vom Motor unabhängige NO2-Quelle ein Druckbehälter im Fahrzeug mitgeführt, der überwiegend mit Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon befüllt ist. Der Druckbehälter ist durch eine geeignete Zuleitung mit der Abgasanlage verbunden. Über diese Zuleitung wird gasförmiges NO2 oder/und flüssiges N2O4 in den Abgasstrang eindosiert. Als Dosiereinrichtungen (Dosierstellen) können herkömmliche Einspritzaggregate verwendet werden, wie sie dem Fachmann einerseits aus der Dosierung von Harnstofflösung in den Abgasstrang bei Verfahren zur Entstickung durch selektive katalytische Reduktion, andererseits aus der Kraftstoff- und Gaseinspritzungstechnik in den Brennraum des Motors bekannt sind.
  • Da N2O4 bei –11,20°C auskristallisiert („gefriert"), müssen der Druckbehälter, die Zuleitung vom Druckbehälter in den Abgasstrang und die Dosierstellen beim Übergang von der Zuleitung in den Abgasstrang stets bei Temperaturen oberhalb von 10°C temperiert werden. Wird ein Hochdrucksystem zur Dosierung von Distickstofftetroxid eingesetzt, so erfolgt die Temperierung bevorzugt bei Temperaturen von –10°C bis 21°C. Wird ein Niederdrucksystem zur Dosierung von gasförmigem NO2 gewählt, so erfolgt die Temperierung bevorzugt im Bereich 22°C bis 80°C, ganz besonders bevorzugt im Temperaturbereich 25°C bis 50°C.
  • Als vom Motor unabhängige Quelle für NO2 kann auch eine im Fahrzeug bevorratete chemische Verbindung dienen, aus der in einer dafür geeigneten Reaktionsapparatur NO2 durch Thermolyse oder Hydrolyse freigesetzt werden kann.
  • Bevorzugt erfolgt die Dosierung von NO2 oder/und N2O4 in den Abgasstrang anströmseitig zu einem Dieselpartikelfilter oder einem SCR-Katalysator oder einem Stickoxid-Speicherkatalysator oder Kombinationen davon. Das dosierte NO2 bzw. N2O4 übernimmt dann die Abgasreinigungsaufgaben, die aus dem Stand der Technik bekannt sind und für die üblicherweise sonst NO2 verwendet wird, das an einem vorgeschalteten Oxidationskatalysator aus NO in der Rohemission des Motors und Restsauerstoff und/oder einem oxidativen Hilfsstoff im mageren Abgas erzeugt wird. Der sonst übliche, vorgeschaltete Oxidationskatalysator kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingespart werden, was eine Systemkostenreduzierung insbesondere infolge der Einsparung von Edelmetallkosten zur Folge hat.
  • Besonders gute Abgasreinigungsergebnisse hinsichtlich der Partikel- und Stickoxidemission werden erzielt, wenn die Dosierung von NO2 oder/und N2O4 in den Abgasstrang anströmseitig zu einem Dieselpartikelfilter erfolgt und abströmseitig zum Dieselpartikelfilter ein SCR-Katalysator oder ein Stickoxid-Speicherkatalysator angeordnet ist, wobei unabhängig von der ersten Dosierung zwischen Dieselpartikelfilter und dem nachgeschalteten Katalysator mit einer zweiten Dosiereinrichtung ebenfalls NO2 oder/und N2O4 in den Abgasstrang eindosiert wird. Durch eine solche Vorgehensweise wird zunächst im Dieselpartikelfilter ein optimaler CRT-Effekt erreicht und die Anzahl der notwendigen Partikelfilterregenerationen im Fahrbetrieb auf ein Minimum begrenzt.
  • Durch die Nachschaltung einer zweiten, unabhängig von der ersten Dosierstelle arbeitenden Dosiereinrichtung für NO2 oder/und N2O4 und einem SCR-Katalysator wird gewährleistet, daß der nachgeschaltete SCR-Katalysator stets bei einem NO/NO2-Verhältnis von 1 arbeiten kann. Dadurch werden NOx-Konversionen von über 80% am SCR-Katalysator schon bei Temperaturen von 150°C erreicht. Dies entspricht einer Aufweitung des Arbeitsfensters des SCR-Katalysators in den Tieftemperaturbereich hinein um ca. 50° im frisch hergestellten Zustand und ca. 150° im thermisch gealterten Zustand; vgl. Beispiel 1.
  • Wird anstelle eines SCR-Katalysators ein Stickoxid-Speicherkatalysator nach Dieselpartikelfilter eingesetzt, so dient dieser dazu, im Normalbetrieb Stickoxid-Durchbrüche durch den Partikelfilter abzufangen. Eine unabhängig von der anströmseitig zum Diesel partikelfilter angeordneten Dosiereinrichtung arbeitende, zweite Dosierstelle für NO2 oder/und N2O4 ermöglicht die Anwendung des in der WO 2007/009679 A2 der Anmelderin beschriebenen Reaktivierungsverfahrens unabhängig vom gewählten Betriebspunkt des Motors und somit ohne Beeinträchtigung des normalen Fahrbetriebes.
  • Je nach Motor und Applikation kann es von Vorteil sein, abströmseitig zum Dieselpartikelfilter und anströmseitig zur zweiten Dosiereinrichtung einen Oxidationskatalysator anzuordnen, um gegebenenfalls durch den Filter durchbrechende Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen oxidativ abzufangen.
  • Die bedarfsgerechte Dosierung von NO2 oder/und N2O4 aus einer vom Motor unabhängigen Quelle erfordert die Kenntnis der bereits vorhandenen NOx-Konzentration im Abgas zu jedem Zeitpunkt des Betriebs. Diese kann beispielweise mit Hilfe von herkömmlichen NOx-Sensoren vor jeder Dosierstelle für NO2 oder/und N2O4 bestimmt werden. Aus dieser Information und einem in der Motorsteuerung hinterlegten Sollwertkennfeld kann unter der Annahme, daß die gemessene NOx-Konzentration mit einer NO-Konzentration gleichzusetzen ist, der zusätzliche Bedarf an NO2 bzw. N2O4 im Abgas ermittelt und eine annähernd bedarfsgerechte Dosierung eingeleitet werden. Dabei werden die speziellen Erfordernisse zur optimalen Funktionsweise des jeweils abströmseitig vorhandenen Abgasreinigungsaggregates in der Steuerung der Dosiereinrichtung berücksichtigt.
  • Beispielsweise kann die Bestimmung der vor Dieselpartikelfilter zu dosierenden Menge NO2 bzw. N2O4 nach folgenden allgemeinem Schema erfolgen, wenn anströmseitig zum Dieselpartikelfilter kein weiterer Katalysator vorhanden ist:
    • 1. Bestimmung der NOx-Menge im Abgas vor Dieselpartikelfilter mit Hilfe eines NOx-Sensors;
    • 2. Messung der Abgastemperatur vor Eintritt in den Dieselpartikelfilter;
    • 3. Berechnung des tatsächlich vorhandenen NO2-Gehalts aus Modellwerten für das mittlere Verhältnis von NO und NO2 in der Rohemission und Modellwerten für die NO-Konvertierungsraten eines gegebenenfalls vorgeschalteten Oxidationskatalysators = NO2(ist);
    • 4. Berechnung der Menge NO2, die nötig ist, um die „Balance-Point-Temperature" (BPT) des Dieselpartikelfilters (Temperatur, bei der der Eintrag der Partikel in den Dieselpartikelfilter gleich der Menge der durch NO2 oxidierten Partikel im Dieselpartikelfilter ist) der gemessenen Abgastemperatur vor Eintritt in den Dieselpartikelfilter anzugleichen = NO2(Soll);
    • 5. Dosierung der fehlenden Menge NO2 = NO2(dosiert) = NO2(Soll) – NO2(Ist) bzw. im Falle der Flüssigdosierung: N2O4(dosiert) = 2[NO2(Soll) – NO2(Ist)].
  • In analoger Weise kann die Bestimmung der vor einem SCR-Katalysator zu dosierenden Menge NO2 erfolgen, wobei sich NO2(Soll) dann an der Zielgröße NO/NO2 = 1 bemißt und die Abgastemperatur vor Katalysator keinen Einfluß hat und demzufolge nicht erfaßt zu werden braucht.
  • Die positiven Auswirkungen einer bedarfsgerechten NO2-Dosierung vor einem Dieselpartikelfilter und der „CRT-Effekt", der zur Absenkung der „Balance Point Temperature (BPT)" des Dieselpartikelfilters führt, sind im Stand der Technik ausführlich beschrieben worden und dem Fachmann bekannt. Das nachfolgende Beispiel zeigt in Verbindung mit dem Vergleichsbeispiel die Vorteile einer bedarfsgerechten NO2-Dosierung vor einem konventionellen SCR-Katalysator im Vergleich zur derzeit üblichen Vorgehensweise der Erzeugung von NO2 aus der Rohemission mit Hilfe eines vorgeschalteten Oxidationskatalysators.
  • Vergleichsbeispiel:
  • In diesem Vergleichsbeispiel wurde die Stickoxid-Konvertierung über einem Standard-SCR-Katalysator untersucht, wobei dem SCR-Katalysator ein Standard-Oxidationskatalysator vorgeschaltet war, der im Testgas enthaltenes Stickstoffmonoxid in einer Sauerstoff-haltigen Atmosphäre zunächst teilweise zu Stickstoffdioxid umgesetzt hatte.
  • Der SCR-Katalysator enthielt auf einem keramischen Wabenkörper eine Beschichtung aus mit Eisen ausgetauschtem Zeolithen. Der Wabenkörper hatte ein Volumen von 0,5 L. Er besaß 62 Zellen/cm2 bei einer Dicke der Zellwände von 0,17 mm.
  • Der Standard-Oxidationskatalysator enthielt auf einem keramischen Wabenkörper eine Beschichtung aus Platin auf Aluminiumoxid und Siliziumdioxid als Trägeroxid. Der Platingehalt betrug 2,471 g/L Platin, bezogen auf das Volumen des Wabenkörpers. Auch der hier verwendete Wabenkörper hatte ein Volumen von 0,5 L und besaß 62 Zellen/cm2 bei einer Dicke der Zellwände von 0,17 mm.
  • Jedem der Katalysatoren wurden jeweils zwei Bohrkerne entnommen, wobei die Abmessungen der dem SCR-Katalysator entnommen Bohrkerne 25,4 mm im Durchmesser und 76,2 mm in der Länge betrugen. Die Abmessungen der dem Oxidationskatalysator entnommenen Bohrkerne betrugen 25,4 mm im Durchmesser und 38,1 mm in der Länge.
  • Jeweils einer der Bohrkerne – Ox(f) und SCR(f) – wurden in frisch hergestelltem Zustand in einer Messung mit Modellgas untersucht.
  • Der jeweils andere Bohrkern wurde vor der Modellgasuntersuchung einem thermischen Alterungsprozeß unterzogen. Dazu wurden die beiden verbleibenden Bohrkerne – Ox(alt) und SCR(alt) – in einem Ofen für die Dauer von 48 Stunden bei 650°C mit einer Atmosphäre enthaltend 10 Vol% Wasserdampf und 10 Vol% Sauerstoff in Stickstoff behandelt.
  • Die Testung der frisch hergestellten Bohrkerne und der thermisch gealterten Bohrkerne erfolgte in einer Labor-Modellgasanlage. Dabei wurde in einer ersten Messung der frisch hergestellte Bohrkern des SCR-Katalysators SCR(f) abströmseitig zum frisch hergestellten Bohrkern des Oxidationskatalysators Ox(f) angeordnet. In einer zweiten Messung wurde eine entsprechende Anordnung des thermisch gealterten SCR-Katalysators SCR(alt) abströmseitig zum thermisch vorgealterten Oxidationskatalysator Ox(alt) gewählt. Folgende Testbedingungen wurden eingestellt:
    Zusammensetzung des Modellgases
    NO [Vol.-ppm]: 500
    NO2 [Vol.-ppm]: 0
    NH3 [Vol.-ppm]: 450
    O2 [Vol.-%]: 5
    H2O [Vol.-%] 1,3
    N2: Rest
    Allgemeine Testbedingungen
    Raumgeschwindigkeit über SCR-Katalysator [h–1]: 30.000
    Raumgeschwindigkeit über Oxidationskatalysator [h–1]: 60.000
    Temperatur [°C]: 500; 450; 400; 350; 300; 250; 200; 175; 150
    Konditionierung vor Meßbeginn: Modellgas-Atmosphäre; 600°C; einige Minuten
  • Während der Messung wurden die Stickoxid-Konzentrationen des Modellabgases nach SCR-Katalysator mit einer geeigneten Analytik erfasst. Aus den bekannten, dosierten Stickoxid-Gehalten, die während der Konditionierung zu Beginn des jeweiligen Prüflaufs mit einer Vor-Katalysator-Abgasanalytik verifiziert wurden, und den gemessenen Stickoxid-Gehalten nach Katalysator wurde der Stickoxid-Umsatz über den Prüflingen für jeden Temperaturmeßpunkt wie folgt berechnet:
    Figure 00120001
    mit cEingang/Ausgang(NOx) = cEin/Aus(NO) + cEin/Aus(NO2) + cEin/Aus(N2O) ...
  • Die erhaltenen Stickoxid-Umsatz-Werte UNOx [%] wurden zur Beurteilung der SCR-Aktivität der untersuchten Systeme als Funktion der vor SCR-Katalysator gemessenen Temperatur aufgetragen.
  • 3 und 4 zeigen das Ergebnis der Untersuchungen.
  • Beispiel:
  • Um den Einfluß einer bedarfsgerechten NO2-Dosierung zu untersuchen, wurden die Prüflinge SCR(f) und SCR(alt) aus dem Vergleichsbeispiel erneut in einem Modellgastest untersucht. Anstelle eines Oxidationskatalysators wurde den Prüflingen in beiden Fällen ein unbeschichteter, sich bezüglich der dosierten Gase inert verhaltender Wabenkörper aus Cordierit mit einer Zellzahl von 62 Zellen/cm2 und einer Zellwanddicke von 0,17 mm vorgeschaltet. Die Abmessungen dieses „Dummy" entsprachen denen des im Vergleichsbeispiel vorgeschalteten Oxidationskatalysators, d. h. sie betrugen 25,4 mm im Durchmesser und 38,1 mm in der Länge.
  • Unter Beibehaltung der Gesamtmenge der dosierten Stickoxide wurde ein NO/NO2-Verhältnis von 1 eingestellt, d. h. die Testung erfolgte unter den in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Bedingungen. Die Ermittlung und Berechnung des Stickoxidumsatzes erfolgte in der bereits im Vergleichsbeispiel beschriebenen Weise.
    Zusammensetzung des Modellgases
    NO [Vol.-ppm]: 250
    NO2 [Vol.-ppm]: 250
    NH3 [Vol.-ppm]: 450
    O2 [Vol.-%]: 5
    H2O [Vol.-%] 1,3
    N2: Rest
    Allgemeine Testbedingungen
    Raumgeschwindigkeit über SCR-Katalysator [h–1]: 30.000
    Raumgeschwindigkeit über inertem Wabenkörper [h–1]: 60.000
    Temperatur [°C]: 500; 450; 400; 350; 300; 250; 200; 175; 150
    Konditionierung vor Meßbeginn: Modellgas Atmosphäre; 600°C; einige Minuten
  • 3 zeigt die Ergebnisse der Modellgasuntersuchungen an den frisch hergestellten Katalysatoren aus dem Vergleichsbeispiel und dem Beispiel.
  • Es ist deutlich zu erkennen, daß die bedarfsgerechte Dosierung von NO2 zu einer Aufweitung des Arbeitsfensters im Tieftemperaturbereich um fast 50° führt: Während bei NO2-Erzeugung durch einen vorgeschalteten Oxidationskatalysator NOx-Konversionen vor mehr als 80% erst ab 200°C beobachtet werden, können diese bei gezielter Einstellung eines NO/NO2-Verhältnisses von 1 schon bei 150°C erreicht werden.
  • Noch deutlicher zeigt sich der Vorteil einer bedarfsgerechten NO2-Dosierung, wenn die eingesetzten Katalysatoren zuvor einem thermischen Alterungsprozeß ausgesetzt waren.
  • 4 zeigt die entsprechenden Ergebnisse der Modellgasuntersuchungen an thermisch gealterten Katalysatoren.
  • Durch die gezielte Einstellung eines NO/NO2-Verhältnisses von 1 werden auch am gealterten SCR-Katalysator schon bei 150°C Stickoxid-Umsätze über 80% erzielt. Beim Einsatz eines Systems aus thermisch gealtertem SCR-Katalysator nach thermisch gealtertem Oxidationskatalysator können entsprechende Umsatzraten erst oberhalb von 300°C erzielt werden.
  • Die Daten verdeutlichen, daß eine bedarfsgerechte Dosierung von Stickstoffdioxid vor einem SCR-Katalysator, wie sie durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Sinne des beschriebenen Verfahrens in jedem Betriebspunkt des Fahrzeugs sichergestellt werden kann, den effektiven Einsatz herkömmlicher SCR-Katalysatoren im Unterbodenbereich des Fahrzeugs, d. h. bei sehr kalten Abgastemperaturen, ermöglicht, wobei die Einhaltung auch künftiger, strengerer Abgasgrenzwerte für Stickoxide über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs unabhängig vom Alterungszustand des Katalysators gewährleistet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0341832 [0003, 0005, 0007]
    • - EP 1147801 [0004]
    • - WO 99/39809 [0005]
    • - WO 2007/009679 [0006]
    • - WO 2004/024301 A1 [0007]
    • - WO 2007/009679 A2 [0022]

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Fahrzeugen mit überwiegend mager betriebenem Verbrennungsmotor enthaltend eine vom Motor unabhängige Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon, eine Abgasanlage enthaltend einen Dieselpartikelfilter oder einen SCR-Katalysator oder einen Stickoxid-Speicherkatalysator oder Kombinationen davon, eine oder mehrere Zuleitungen, die die vom Motor unabhängige Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon mit der Abgasanlage verbinden, ein oder mehrere Ventile zur Regelung des Durchflusses von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon in der Zuleitung bzw. von der vom Motor unabhängigen Quelle zur Abgasanlage durch die Zuleitung und ein oder mehrere Einspritzaggregate in die Abgasanlage als Dosiereinrichtungen am Ende der Zuleitung.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der vom Motor unabhängigen Quelle zur Bereitstellung von Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon um einen im Fahrzeug mitgeführten Druckbehälter handelt, der überwiegend mit Stickstoffdioxid NO2 oder Distickstofftetroxid N2O4 oder Mischungen davon befüllt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter, die Zuleitungen vom Druckbehälter zur Abgasanlage, Ventile und Dosiereinrichtungen temperierbar sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß sich eine erste Dosiereinrichtung für NO2 und/oder N2O4 anströmseitig zu einem Dieselpartikelfilter oder einem SCR-Katalysator oder einem Stickoxid-Speicherkatalysator befindet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine erste Dosiereinrichtung für NO2 oder/und N2O4 anströmseitig zu einem Dieselpartikelfilter befindet und zwischen der Dosiereinrichtung und dem Dieselpartikelfilter eine Abgastemperaturmeßstelle angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß anströmseitig zum Dieselpartikelfilter oder SCR-Katalysator oder Stickoxid-Speicherkatalysator oder Kombinationen davon kein Oxidationskatalysator enthalten ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß abströmseitig zum Dieselpartikelfilter ein SCR-Katalysator oder ein Stickoxidspeicherkatalysator angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dieselpartikelfilter und dem abströmseitig angeordneten SCR-Katalysator oder Stickoxid-Speicherkatalysator eine zweite Dosiereinrichtung für NO2 oder/und N2O4 angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dosiereinrichtung unabhängig von der ersten Dosiereinrichtung gesteuert wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß abströmseitig zum Dieselpartikelfilter und anströmseitig zum SCR- oder Stickoxidspeicherkatalysator ein Oxidationskatalysator angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß anströmseitig zum Dieselpartikelfilter und anströmseitig zur zweiten Dosiereinrichtung ein Oxidationskatalysator angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß anströmseitig zu jeder Dosiereinrichtung, aber anströmseitig zum anströmseitig angeordneten Dieselpartikelfilter oder SCR-Katalysator oder Stickoxid-Speicherkatalysator ein NOx-Sensor angeordnet ist.
DE202007018423U 2007-06-16 2007-06-16 Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen unter gezielter Verwendung von Stickstoffdioxid Expired - Lifetime DE202007018423U1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007027791 2007-06-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202007018423U1 true DE202007018423U1 (de) 2008-08-21

Family

ID=39713497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202007018423U Expired - Lifetime DE202007018423U1 (de) 2007-06-16 2007-06-16 Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen unter gezielter Verwendung von Stickstoffdioxid

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202007018423U1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018184921A1 (en) * 2017-04-06 2018-10-11 Umicore Ag & Co. Kg Method and system for the removal of noxious compounds from engine exhaust gas
DE102017217134A1 (de) 2017-09-26 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Zuführen eines flüssigen Reinigungsmediums in einen Kraftfahrzeugabgasstrang
WO2020253959A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 Wärtsilä Finland Oy A method of and assembly for purifying exhaust gas of an internal combustion piston engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341832A2 (de) 1988-05-13 1989-11-15 Johnson Matthey Inc. Behandlung von Dieselabgas
WO1999039809A1 (en) 1998-02-06 1999-08-12 Johnson Matthey Public Limited Company SYSTEM FOR NOx REDUCTION IN EXHAUST GASES
EP1147801A1 (de) 2000-04-22 2001-10-24 dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec AG Verfahren und Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxiden
WO2004024301A1 (de) 2002-09-05 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur abgasnachbehandlung und vorrichtung hierzu
WO2007009679A2 (de) 2005-07-22 2007-01-25 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur reaktivierung thermisch gealterter stickoxid-speicherkatalysatoren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341832A2 (de) 1988-05-13 1989-11-15 Johnson Matthey Inc. Behandlung von Dieselabgas
WO1999039809A1 (en) 1998-02-06 1999-08-12 Johnson Matthey Public Limited Company SYSTEM FOR NOx REDUCTION IN EXHAUST GASES
EP1147801A1 (de) 2000-04-22 2001-10-24 dmc2 Degussa Metals Catalysts Cerdec AG Verfahren und Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxiden
WO2004024301A1 (de) 2002-09-05 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur abgasnachbehandlung und vorrichtung hierzu
WO2007009679A2 (de) 2005-07-22 2007-01-25 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur reaktivierung thermisch gealterter stickoxid-speicherkatalysatoren

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018184921A1 (en) * 2017-04-06 2018-10-11 Umicore Ag & Co. Kg Method and system for the removal of noxious compounds from engine exhaust gas
KR20190131583A (ko) * 2017-04-06 2019-11-26 우미코레 아게 운트 코 카게 엔진 배기 가스로부터 유독 화합물의 제거를 위한 방법 및 시스템
JP2020513086A (ja) * 2017-04-06 2020-04-30 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフトＵｍｉｃｏｒｅ ＡＧ ＆ Ｃｏ．ＫＧ エンジン排気ガスからの有害化合物の除去方法及びシステム
US11313264B2 (en) 2017-04-06 2022-04-26 Umicore Ag & Co. Kg Method and system for the removal of noxious compounds from engine exhaust gas
JP7102438B2 (ja) 2017-04-06 2022-07-19 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト エンジン排気ガスからの有害化合物の除去方法及びシステム
KR102517484B1 (ko) 2017-04-06 2023-04-05 우미코레 아게 운트 코 카게 엔진 배기 가스로부터 유독 화합물의 제거를 위한 방법 및 시스템
DE102017217134A1 (de) 2017-09-26 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Zuführen eines flüssigen Reinigungsmediums in einen Kraftfahrzeugabgasstrang
WO2020253959A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 Wärtsilä Finland Oy A method of and assembly for purifying exhaust gas of an internal combustion piston engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010023820B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen Dieselmotor, Verfahren zur Verwendung eines Abgasbehandlungssystems und Dieselmotor- und Abgasbehandlungssystem
DE102010010039B4 (de) Abgasbehandlungssystem mit einem Vier-Wege-Katalysator und einem Harnstoff-SCR-Katalysator und Verfahren zur Verwendung desselben
DE102010023819B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen Dieselmotor Verfahren zu dessen Verwendung und Dieselmotor- und Abgasbehandlungssystem
EP1961933B1 (de) Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
DE69916312T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von verbrennungsabgasen
DE10347132B4 (de) Abgasnachbehandlungssysteme
DE10021693C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung
DE102012006448B4 (de) Verfahren zur Anwendung in Verbindung mit einer Abgasnachbehandlungsanlage
EP2112339A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE10308288A1 (de) Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas eines mager betriebenen Verbrennungsmotors und Abgasreinigungsanlage hierzu
EP2123345A1 (de) Vorrichtung zur Reinigung von Dieselabgasen
DE102007060623A1 (de) Entstickung von Dieselmotorenabgasen unter Verwendung eines temperierten Vorkatalysators zur bedarfsgerechten NO2-Bereitstellung
DE102015015260A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer solchen Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102018117430A1 (de) Verfahren zur steuerung und überwachung von oxidationskatalysatorvorrichtungen
DE102018116590A1 (de) Nachgeschaltete sauerstoffsensorleistung zur selektiven katalytischen reduktion
EP2198134A1 (de) Verfahren zur verminderung der emission von stickstoffdioxid bei einem kraftfahrzeug mit einer mager betriebenen brennkraftmaschine
EP2131019A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanordnung sowie Abgasnachbehandlungsanordnung
DE102015013837A1 (de) Abgasreinigungssystem und Abgasreinigungsverfahren
DE102011004557A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
DE102012212415A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem für Kompressionszündungsmotoren
DE102016222010B4 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem
DE102017201401B4 (de) Abgasnachbehandlung
DE102008049099A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator
EP2313181B1 (de) Verfahren zur geregelten zugabe eines reduktionsmittels
DE10038227A1 (de) Vorrichtung zum Reinigen und Steuern von Abgasen

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20080925

R156 Lapse of ip right after 3 years

Effective date: 20110101