WO2007014637A1 - Vorrichtung und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors - Google Patents

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WO2007014637A1
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exhaust aftertreatment
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aftertreatment
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Tillmann Braun
Andreas Gorbach
Axel Zuschlag
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Daimlerchrysler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a device for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and to a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine according to the preamble of claim 7.
  • Such an exhaust aftertreatment system includes a first exhaust aftertreatment step for retaining soot particles from the exhaust stream, such as a particulate filter, and a second exhaust aftertreatment step downstream of the first exhaust aftertreatment step for selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust stream, such as an SCR catalyst.
  • a first exhaust aftertreatment step for retaining soot particles from the exhaust stream, such as a particulate filter
  • second exhaust aftertreatment step downstream of the first exhaust aftertreatment step for selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust stream, such as an SCR catalyst.
  • an oxidation catalyst is usually additionally provided upstream of the particle filter, which on the one hand raise the temperature of the exhaust gas flow for the particle filter and, on the other hand, oxidize NO To cause NO 2 for the SCR catalyst.
  • the present invention has for its object to provide an apparatus and a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, the exhaust aftertreatment functions are further optimized. This object is achieved by a device for exhaust aftertreatment with the features of claim 1 and a method for exhaust aftertreatment with the features of claim 7.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention are the subject of the respective dependent claims.
  • the exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine of the invention further includes, in addition to a first exhaust aftertreatment step for retaining soot particles from the exhaust stream and a second exhaust aftertreatment step downstream of the first exhaust aftertreatment step for selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust stream, a third exhaust aftertreatment step for raising the temperature of the exhaust stream for regeneration purposes first exhaust aftertreatment stage provided upstream of the first exhaust aftertreatment stage and a fourth exhaust aftertreatment stage for converting NO to NO 2 provided downstream of the first exhaust aftertreatment stage and upstream of the second exhaust aftertreatment stage.
  • a third exhaust aftertreatment stage precedes the first exhaust aftertreatment stage and a fourth exhaust aftertreatment stage precedes the second exhaust aftertreatment stage.
  • This is compared to the conventional systems with only one upstream oxidation catalyst, which combines both functionalities and therefore represents a compromise, a function optimization both with respect to the application of the temperature of the exhaust gas stream in the third exhaust aftertreatment stage and with respect to the conversion of NO to NO 2 in the fourth exhaust aftertreatment - tion stage possible, which leads to a better overall exhaust aftertreatment of the internal combustion engine.
  • the third exhaust aftertreatment stage includes an HC introduction device for introducing hydrocarbons into the exhaust flow and an oxidation catalyst for oxidizing the introduced hydrocarbons to raise the temperature of the exhaust flow
  • the fourth exhaust aftertreatment step includes an oxidation catalyst for oxidizing NO to NO 2 .
  • the first exhaust aftertreatment stage contains a (soot) particulate filter.
  • the second exhaust aftertreatment stage includes an SCR catalyst for selective catalytic reduction of nitrogen oxides with a reductant introduction device upstream thereof for introducing a reductant such as a urea-water solution for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the SCR -Catalyst in the exhaust stream.
  • a reductant such as a urea-water solution for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the SCR -Catalyst in the exhaust stream.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure of an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine according to the present invention.
  • Fig. 1 is greatly simplified the structure of an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, in particular of a direct injection diesel engine according to the invention.
  • the engine is assigned the reference numeral 10
  • the exhaust passage is assigned the reference numeral 12.
  • a first exhaust aftertreatment stage 14 and a second exhaust aftertreatment stage 16 are arranged in the exhaust gas flow in this order for exhaust aftertreatment to reduce pollutant emissions.
  • the first exhaust aftertreatment stage 14 includes, for example, a particulate filter 26 for retaining soot particles in the exhaust stream
  • the second exhaust aftertreatment stage 16 includes, for example, an SCR catalyst 32 for selectively catalytically reducing the nitrogen oxides in the exhaust stream.
  • a reductant introduction device 30 such as an injector, for introducing a reductant into the exhaust stream.
  • the reducing agent can be introduced either with the aid of compressed air or undiluted in liquid form.
  • a urea-water solution (HWL) is preferably used, which evaporates in the presence of water and hydrolyzed to ammonia, which is needed for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (NO x ) to nitrogen and water in the SCR catalyst 32.
  • any exhaust gas purification component suitable for retaining particles may be used.
  • sintered metal filters or so-called wallflow filters having a multiplicity of elongated gas ducts which pass through permeable walls made of cordierite or silicon carbide ceramic.
  • sintered metal filters with sintered metal pockets or sintered metal plates are advantageous.
  • foamy executed depth filter or so-called open filter body with a variety of gas deflection points are particularly preferred.
  • catalytically coated particle filters can be designed with regard to promoting soot oxidation and / or nitrogen oxide oxidation.
  • the SCR catalyst 32 is preferably designed as a honeycomb body in monolithic form. This may be a so-called full catalyst or a coated catalyst.
  • the full catalyst used is preferably vanadium-titanium and tungsten-based honeycombs extruded from the corresponding catalytic material.
  • Advantageous embodiments of coated catalysts have a zeolite-based noble metal-containing coating applied to a ceramic carrier, which is distinguished by a particular temperature stability.
  • a third exhaust aftertreatment stage 18 is also provided in the exhaust duct 12.
  • This third exhaust aftertreatment stage 18 includes, for example, an HC introduction device 22, such as an injector, for introducing hydrocarbons (HC) into the exhaust stream and an oxidation catalyst 24 for oxidizing the introduced hydrocarbons.
  • HC introduction device 22 such as an injector
  • oxidation catalyst 24 for oxidizing the introduced hydrocarbons.
  • the heat of reaction resulting from this oxidation ie raising the temperature of the exhaust gas stream can be used for active, controlled regeneration of the subsequent particulate filter 26 of the first exhaust aftertreatment stage 14.
  • the HC introduction device 22 such as an injector
  • a fourth exhaust aftertreatment stage 20 is provided in the exhaust passage 12 downstream of the first exhaust aftertreatment stage 14 and upstream of the second exhaust aftertreatment stage 16.
  • This fourth exhaust aftertreatment stage 20 is used for the exhaust gas conditioning for optimal conversion of the nitrogen oxides in the subsequent second exhaust aftertreatment stage 16.
  • the fourth exhaust aftertreatment stage 20 for example, an oxidation catalyst 28, which adjusts the required concentration of NO 2 in the exhaust stream.
  • the oxidation catalyst 28 may be used to oxidize the components that are not completely oxidized during operation of the first exhaust aftertreatment stage 18 by their oxidation catalyst 24.
  • the exhaust aftertreatment system described above differs from the conventional systems in particular by the use of the two oxidation catalysts 24 and 28 in the third and the fourth exhaust aftertreatment stage 18, 20. Between the two oxidation catalysts 24, 28 there is a functional difference for the overall system.
  • the oxidation catalyst 28 of the fourth exhaust aftertreatment stage 20 is operatively related to conversion of NO to NO 2 in conjunction with the subsequent selective catalytic reduction (FIG. SCR) of the nitrogen oxides is optimized.
  • each of the oxidation catalysts 24, 28 may generally catalyze both the oxidation of hydrocarbons and the oxidation of nitrogen oxide, it is possible and preferred for the oxidation catalyst 24 to be particularly useful for HC oxidation the oxidation catalyst 28 is designed in particular for NO oxidation.
  • the oxidation catalyst 24 it is advantageous, for example, for the oxidation catalyst 24 to provide a particularly high loading of precious metals.
  • a high platinum content may be advantageous.
  • the oxidation catalytic converter 28 to provide an enlarged contact surface compared to the oxidation catalytic converter 24. This can be achieved for example with the same cell density by an increased volume, preferably by about 20% to 50%. However, an increased contact area can be achieved even with approximately the same catalyst volume by a higher cell density.
  • the NO oxidation capability it is likewise advantageous to provide a higher palladium and / or rhodium content compared with the oxidation catalyst 24, with possibly simultaneously reduced platinum content.
  • the oxidation catalytic converter 28 has a coating which promotes NO oxidation with a metal oxide such as, for example, manganese oxide, cerium oxide, copper oxide, chromium oxide, iron oxide and / or cobalt oxide.
  • a metal oxide such as, for example, manganese oxide, cerium oxide, copper oxide, chromium oxide, iron oxide and / or cobalt oxide.
  • the two oxidation catalysts 24, 28 thus differ in the type and amount of their coating and their required dimensions.
  • Previously known exhaust aftertreatment systems use only one oxidation catalyst upstream of the particulate filter 26, which performs both functions combines the HC oxidation and the conversion of NO to NO 2 and therefore can always represent a compromise in terms of functional optimization.
  • the exhaust aftertreatment system of the invention may of course be provided with a known exhaust gas recirculation (EGR) system.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the exhaust gas purification stages 14, 16, 18, 20 are combined in partially common housings.
  • a housing of oxidation catalyst 24, particulate filter 26, oxidation catalyst 28 and SCR catalyst 32 in a single common housing, preferably with simultaneous sound damping function may also be provided.
  • corresponding tubular conduit parts may be provided as a connection.
  • the reducing agent introduction device 30 and / or the HC introduction device 22 can in this case be assigned both to a respective line part and to introduce reducing agent or HC into this line part.
  • an assignment of reducing agent introduction device 30 and / or HC introduction device 22 to a respective housing is preferred, so that reducing agent or HC can be introduced directly into the respective housing.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) mit einer ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom und einer zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom weist zur Funktionsoptimierung der Abgasnachbehandlung weiter eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe (18) zum Anheben der Temperatur des Abgasstromes, die stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) vorgesehen ist, und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe (20) zum Konvertieren von NO zu NO2, die stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) vorgesehen ist, auf.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
Ein derartiges Abgasnachbehandlungssystem enthält eine erste Abgasnachbehandlungsstufe zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom, wie beispielsweise einen Partikelfilter, und eine zweite Abgasnachbehandlungsstufe stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom, wie beispielsweise einen SCR-Katalysator . Wie zum Beispiel aus der DE 196 18 397 Al oder der WO-A-99/39809 bekannt, ist üblicherweise zusätzlich stromauf des Partikelfilters ein Oxidations- katalysator vorgesehen, der einerseits die Temperatur des Abgasstroms für den Partikelfilter anheben und andererseits eine Oxidation von NO zu NO2 für den SCR-Katalysator bewirken soll.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, deren Abgasnachbehandlungsfunktionen weiter optimiert sind. Diese Aufgabe wird durch ein Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Die Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors der Erfindung weist neben einer ersten Abgasnachbehandlungsstufe zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom und einer zweiten Abgasnachbehandlungsstufe stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom ferner eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe zum Anheben der Temperatur des Abgasstroms zu Regenerationszwecken der ersten Abgasnachbehandlungsstufe, die stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe vorgesehen ist, und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe zum Konvertieren von NO zu NO2, die stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe vorgesehen ist, auf.
Während in dem einleitend beschriebenen Stand der Technik üblicherweise ein Oxidationskatalysator der ersten und der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe vorgeschaltet ist, sind erfindungsgemäß eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe der ersten Abgasnachbehandlungsstufe vorgeschaltet und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe vorgeschaltet. Hierdurch ist gegenüber den herkömmlichen Systemen mit nur einem vorgeschalteten Oxidationskatalysator, der beide Funktionalitäten vereint und daher einen Kompromiss darstellt, eine Funktionsoptimierung sowohl bezüglich des Anhabens der Temperatur des Abgasstroms in der dritten Abgasnachbehandlungsstufe als auch bezüglich der Konvertierung von NO zu NO2 in der vierten Abgasnachbehand- lungsstufe möglich, was insgesamt zu einer besseren Abgasnachbehandlung des Verbrennungsmotors führt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die dritte Abgasnachbehandlungsstufe eine HC-Einleitungsvorrich- tung zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom und einen Oxidationskatalysator zum Oxidieren der eingebrachten Kohlenwasserstoffe, um die Temperatur des Abgasstroms anzuheben, und die vierte Abgasnachbehandlungsstufe enthält einen Oxidationskatalysator zum Oxidieren von NO zu NO2.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält die erste Abgasnachbehandlungsstufe einen (Ruß-) Partikelfilter .
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält die zweite Abgasnachbehandlungsstufe einen SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden mit einer diesem vorgeschalteten Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung zum Einbringen eines Reduktionsmittels wie zum Beispiel einer Harnstoff-Wasser-Lösung für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im SCR-Katalysator in den Abgasstrom.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung besser verständlich. Darin zeigt die einzige Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist stark vereinfacht der Aufbau eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines direkteinspritzenden Dieselmotors gemäß der Erfindung veranschaulicht .
In Fig. 1 ist dem Verbrennungsmotor die Bezugsziffer 10 zugeordnet, und dem Abgaskanal ist die Bezugsziffer 12 zugeordnet. In dem Abgaskanal 12 sind zur Abgasnachbehandlung zur Reduzierung von Schadstoffemissionen eine erste Abgasnachbehandlungsstufe 14 und eine zweite Abgasnachbehandlungsstufe 16 in dieser Reihenfolge im Abgasstrom angeordnet. Die erste Abgasnachbehandlungsstufe 14 enthält zum Beispiel einen Partikelfilter 26 zum Rückhalten von Rußpartikeln im Abgasstrom, und die zweite Abgasnachbehandlungsstufe 16 enthält zum Beispiel einen SCR-Katalysator 32 zur selektiven kata- lytischen Reduktion der Stickoxide im Abgasstrom. Dem SCR- Katalysator 32 vorgeschaltet ist eine Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung 30, wie beispielsweise ein Injektor, zum Einbringen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom. Das Reduktionsmittel kann entweder mit Unterstützung von Druckluft oder unverdünnt in flüssiger Form eingebracht werden. Als Reduktionsmittel wird bevorzugt eine Harnstoff-Wasser- Lösung (HWL) verwendet, welche bei Anwesenheit von Wasser verdampft und zu Ammoniak hydrolysiert, welches zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NOx) zu Stickstoff und Wasser im SCR-Katalysator 32 benötigt wird.
Als Partikelfilter 26. kann jedes zur Zurückhaltung von Partikeln geeignete Abgasreinigungsbauteil eingesetzt werden. Bevorzugt sind jedoch Sintermetall-Filter oder so genannte wallflow-Filter mit einer Vielzahl von langgestreckten Gaskanälen, welche durch durchlässige Wände aus Kordierit- oder Siliziumkarbid-Keramik. Hinsichtlich der Speicherfähigkeit für Ruß und Asche sind insbesondere Sintermetallfilter mit Sintermetalltaschen oder Sintermetallplatten vorteilhaft. Ebenfalls möglich sind jedoch schaumartig ausgeführte Tiefenfilter oder so genannte offene Filterkörper mit einer Vielzahl von Gasumlenkungsstellen. Besonders bevorzugt sind katalytisch beschichtete Partikelfilter. Dabei kann die katalytische Beschichtung hinsichtlich der Förderung einer Russoxidation und/oder einer Stickoxidoxidation ausgelegt sein.
Der SCR-Katalysator 32 ist vorzugsweise als Wabenkörper in Monolithform ausgeführt. Dabei kann es sich um einen so genannten Vollkatalysator oder um einen beschichteten Katalysator handeln. Als Vollkatalysator kommen vorzugsweise aus dem entsprechenden katalytischen Material extrudierte Wabenkörper auf Vanadium- Titan- und Wolframbasis zum Einsatz. Vorteilhafte Ausführungen beschichteter Katalysatoren weisen eine auf einem Keramikträger aufgebrachte Edelmetall-haltige Beschichtung auf Zeolithbasis auf, welche sich durch eine besondere Temperaturstabilität auszeichnen.
Stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 14 ist im Abgaskanal 12 ferner eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe 18 vorgesehen. Diese dritte Abgasnachbehandlungsstufe 18 enthält zum Beispiel eine HC-Einleitungsvorrichtung 22, wie beispielsweise einen Injektor, zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasstrom sowie einen Oxidationskata- lysator 24 zur Oxidation der eingebrachten Kohlenwasserstoffe. Die aus dieser Oxidation resultierende Wärmetönung, d.h. Anhebung der Temperatur des Abgasstroms kann zur aktiven, geregelten Regeneration des nachfolgenden Partikelfilters 26 der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 14 genutzt werden. Ohne das invasive Einbringen der Kohlenwasserstoffe durch den Injektor 22 würden durch den Oxidationskatalysator 24 nur die im Abgasstrom enthaltenen Komponenten HC und CO oxidiert werden. Weiter ist in dem Abgaskanal 12 stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 14 und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe 16 eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe 20 vorgesehen. Diese vierte Abgasnachbehandlungsstufe 20 dient der Abgaskonditionierung für eine optimale Konvertierung der Stickoxide in der nachfolgenden zweiten Abgasnachbehandlungsstufe 16. Hierzu weist die vierte Abgasnachbehandlungsstufe 20 zum Beispiel einen Oxidationskatalysator 28 auf, der die erforderliche Konzentration an NO2 im Abgasstrom einstellt. Außerdem kann der Oxidationskatalysator 28 zur Oxidation der während eines Betriebs der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 18 durch deren Oxidationskatalysator 24 nicht vollständig oxidierten Komponenten genutzt werden.
Das oben beschriebene Abgasnachbehandlungssystem unterscheidet sich von den herkömmlichen Systemen insbesondere durch die Verwendung der zwei Oxidationskatalysatoren 24 und 28 in der dritten bzw. der vierten Abgasnachbehandlungsstufe 18, 20. Zwischen den beiden Oxidationskatalysatoren 24, 28 besteht dabei ein funktionaler Unterschied für das Gesamtsystem.
Während der Oxidationskatalysator 24 der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 18 auf Temperaturbeständigkeit und HC- Oxidation in funktionalem Zusammenhang mit der aktiven Abgastemperaturanhebung optimiert ist, ist der Oxidationskatalysator 28 der vierten Abgasnachbehandlungsstufe 20 auf eine Konvertierung von NO zu NO2 in funktionalem Zusammenhang mit der anschließenden selektiven katalytischen Reduktion (SCR) der Stickoxide optimiert. Obschon jeder der Oxidationskatalysatoren 24, 28 generell sowohl die Oxidation von Kohlenwasserstoffen als auch die Oxidation von Stickoxid katalysieren kann, ist es möglich und bevorzugt, wenn der Oxidationskatalysator 24 insbesondere zur HC-Oxidation und der Oxidationskatalysator 28 insbesondere zur NO-Oxidation ausgelegt ist.
Zur Optimierung der HC-Oxidationsfunktion ist es beispielsweise vorteilhaft, für den Oxidationskatalysator 24 eine besonders hohe Edelmetallbeladung vorzusehen. Insbesondere kann dabei ein hoher Platinanteil vorteilhaft sein. Zu Steigerung der Temperaturstabilität kann es vorteilhaft sein, die Beschichtung des Oxidationskatalysators im Wesentlichen frei von Sauerstoff speichernden Bestandteilen wie beispielsweise Ceroxid auszuführen.
Zur Optimierung der NO-Oxidationsfunktion ist es beispielsweise vorteilhaft, für den Oxidationskatalysator 28 eine im Vergleich zum Oxidationskatalysator 24 vergrößerte Kontaktfläche vorzusehen. Dies kann beispielsweise bei gleicher Zelldichte durch ein vergrößertes Volumen, vorzugsweise um etwa 20% bis 50%, erreicht werden. Eine vergrößerte Kontaktfläche kann jedoch auch bei etwa gleichem Katalysatorvolumen durch eine höhere Zelldichte erreicht werden. Ebenfalls vorteilhaft ist es mit Blick auf die NO-Oxidationsfähigkeit einen im Vergleich zum Oxidationskatalysator 24 höheren Palladium- und/oder Rhodiumgehalt bei gegebenenfalls gleichzeitig vermindertem Platinanteil vorzusehen. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Oxidationskatalysator 28 eine die NO-Oxidation fördernde Beschichtung mit einem Metalloxid, wie beispielsweise Manganoxid, Ceroxid, Kupferoxid, Chromoxid, Eisenoxid und/oder Kobaltoxid aufweist.
Die beiden Oxidationskatalysatoren 24, 28 unterscheiden sich folglich in Art und Menge ihrer Beschichtung sowie ihrer erforderlichen Dimensionierung. Bisher bekannte Abgasnachbehandlungssysteme verwenden nur einen Oxidationskatalysator stromauf des Partikelfilters 26, der die beiden Funktionen der HC-Oxidation und der Konvertierung von NO zu NO2 vereint und daher bezüglich der Funktionsoptimierung immer nur einen Kompromiss darstellen kann.
Obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt, kann auch das Abgasnachbehandlungssystem der Erfindung natürlich mit einem bekannten Abgasrückleitungssystem (AGR) versehen sein.
Ebenfalls nicht dargestellt, jedoch insbesondere für Nutzfahrzeuge bevorzugt ist es, wenn die Abgasreinigungsstufen 14, 16, 18, 20 in teilweise gemeinsamen Gehäusen zusammen- gefasst sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Abgasreinigungsstufen 14, 16 in einem ersten Gehäuse und die Abgasreinigungsstufen 18, 20 in einem zweiten Gehäuse anzuordnen. Eine Unterbringung von Oxidationskatalysator 24, Partikelfilter 26, Oxidationskatalysator 28 und SCR-Katalysator 32 in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse, vorzugsweise mit gleichzeitiger Schalldämpfungsfunktion, kann ebenfalls vorgesehen sein. Generell kann es außerdem vorgesehen sein, wenn eine jeweilige Reinigungsstufe 14, 16, 18, 20 mehr als einen einzigen Katalysatorkörper bzw. Partikelfilterkörper aufweist. Vielmehr ist es vorzugsweise vorgesehen, beispielswie- se mehrere SCR-Katalysatoren 32 parallelgeschaltet in einer Kammer eines entsprechenden Gehäuses anzuordnen. Für die jeweiligen Gehäuse können entsprechende rohrförmige Leitungsteile als Verbindung vorgesehen sein. Die Reduktionsmittel- Einleitungsvorrichtung 30 und/oder die HC-Einleitungsvor- richtung 22 können dabei sowohl einem jeweiligen Leitungsteil zugeordnet sein und in dieses Leitungsteil Reduktionsmittel bzw. HC einbringen. Bevorzugt ist jedoch eine Zuordnung von Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung 30 und/oder HC- Einleitungsvorrichtung 22 zu einem jeweiligen Gehäuse, so dass Reduktionsmittel bzw. HC direkt in das jeweilige Gehäuse eingebracht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors ( 10) , mit einer ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom; und einer zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom, gekennzeichnet durch eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe (18) zum Anheben der Temperatur des Abgasstromes, die stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) vorgesehen ist; und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe (20) zum Konvertieren von NO zu NO2, die stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Abgasnachbehandlungsstufe (18) eine HC- Einleitungsvorrichtung (22) zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom und einen Oxidations- katalysator (24) zum Oxidieren der eingebrachten Kohlenwasserstoffe enthält.
3. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Abgasnachbehandlungsstufe (20) einen
Oxidationskatalysator (28) zum Oxidieren von NO zu NO2 enthält.
4. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasnachbehandlungsstufe (14) einen
Partikelfilter (26) enthält.
5. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach .einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasnachbehandlungsstufe (16) einen SCR- Katalysator (32) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden enthält.
6. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasnachbehandlungsstufe (16) ferner stromauf des SCR-Katalysators (32) eine Reduktionsmittel- Einleitungsvorrichtung (30) zum Einbringen eines Reduktionsmittels für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im SCR-Katalysator (32) in den Abgasstrom enthält.
7. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) , mit einem ersten Schritt (14) des Rückhaltens von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom; und einem zweiten Schritt (16) des selektiven katalytischen Reduzierens von Stickoxiden aus dem Abgasstrom nach dem ersten Schritt (14) , gekennzeichnet durch einen dritten Schritt (18) des Anhebens der Temperatur des Abgasstromes vor dem ersten Schritt (14) zu
Regenerationszwecken; und einen vierten Schritt (20) des Konvertierens von NO zu NO2 zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt (14, 16) .
8. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt (18) Kohlenwasserstoffe in den Abgasstrom eingebracht und anschließend oxidiert werden.
9. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt (16) ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingebracht wird und anschließend die Stickoxide im Abgasstrom selektiv katalytisch reduziert werden .
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