DE10203034A1

DE10203034A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10203034A1
Application number: DE10203034A
Authority: DE
Inventors: Thomas Esser; Eugen Obermayr
Original assignee: Ballard Power Systems AG; Siemens VDO Electric Drives Inc
Current assignee: Mercedes Benz Fuel Cell GmbH
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei die Stickoxide in einer in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsanlage mit Hilfe von wasserstoffreichem Gas reduziert werden, wobei das wasserstoffreiche Gas in einer Wasserstofferzeugungseinheit erzeugt wird, welcher ein sauerstoffreiches Gas und ein Kraftstoff zugeführt werden, wobei die zugeführte Menge an sauerstoffreichem Gas in einem ersten Verfahrensschritt grobeingestellt wird und in einem zweiten Verfahrensschritt auf die stöchiometrisch richtige, für die Erzeugung von wasserstoffreichem Gas benötigte Menge feineingestellt wird. Bei der Feineinstellung des sauerstoffreichen Gases kann ein Teil der zugeführten Menge an sauerstoffreichem Gas stromauf der Wasserstofferzeugungseinheit über eine Abzweigleitung abgezweigt oder zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise Anspruch 7 näher definierten Art.
Aufgrund des bei Dieselmotoren normalerweise immer vorhandenen Luftüberschusses im Abgas ist eine komplette Entfernung aller relevanten gasförmigen Schadstoffkomponenten, wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe oder Stickoxide, mit den bei Ottomotoren seit Jahren zum Stand der Technik zählenden 3-Wege- Katalysatoren nicht möglich. Zwar existiert auch beim Dieselmotor ein grundsätzliches Potential an reduzierenden Stoffen im Abgas, wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe. Deren Konzentration steht aber in einem unzureichenden Verhältnis zum Anteil der zu reduzierenden Stickoxide. Dieses Problem tritt auch bei mager betriebenen Ottomotoren auf. Ein zusätzliches Problem ist die relativ niedrige Abgastemperatur.
Eine Möglichkeit, die Stickoxide aus den Abgasen zu entfernen, bieten die sogenannten SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction), bei denen unter Zuhilfenahme eines zugesetzten Reduktionsmittels, beispielsweise Kraftstoff, Kohlenmonoxid, Ammoniak, Harnstoff oder Wasserstoff, katalytisch und selektiv die Stickoxide im Abgasstrang zu Stickstoff reduziert werden. Bei der Reduktion mit zudosiertem Kraftstoff ist der Umsatz der Stickoxide nicht ausreichend. Außerdem entstehen zum Teil stark erhöhte Kohlenwasserstoff-Emissionen.
Die Bereitstellung eines zusätzlichen Reduktionsmittels, beispielsweise Ammoniak oder Harnstoff, erfordert einen zusätzlichen Tank und zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen. Entsprechende Probleme treten auch bei der Mitnahme von Wasserstoff in Druck- oder Flüssigkeitstanks auf. Durch die Verwendung des für die Brennkraftmaschine vorgesehenen Kraftstoffes kann jedoch auf einen zusätzlichen Tank und somit auf zusätzlichen Bauraum und Gewicht verzichtet werden. Momentan wird daher Wasserstoff, welcher im Fahrzeug aus dem für die Brennkraftmaschine vorhandenen Kraftstoff katalytisch oder thermisch erzeugt wird, als ideales Reduktionsmittel angesehen, speziell auch für den Kaltstart.

Aus der EP 0 537 968 B1 ist eine Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas von Brennkraftmaschinen bekannt. Dort ist in der Abgasleitung ein Denox-Katalysator angeordnet. Wasserstoff wird aus dem Kraftstoff der Brennkraftmaschine mit Hilfe einer Wasserstofferzeugungseinheit im Fahrzeug erzeugt und stromauf des Denox-Katalysators in die Abgasleitung gegeben.

Bei der Erzeugung von Wasserstoff bzw. wasserstoffreichem Gas in einem als Wasserstofferzeugungseinheit dienenden katalytischen Reaktor ist eine genaue Regelung der Mengen bzw. Volumenströme der zugeführten Edukte erforderlich, damit die Edukte den stöchiometrisch richtigen Reaktionsgleichungen genügen und die gewünschten Reaktionen, beispielsweise eine partielle Oxidation, ablaufen können. Insbesondere bei adiabaten Reaktoren können Konzentrations- und/oder Volumenstromschwankungen zu unerwünschten Temperaturen, Reaktionsprodukten und sonstigen Effekten, wie beispielsweise Rußbildung beim Einsatz von Diesel als Kraftstoff führen. Um diese Effekte zu vermeiden, ist eine genaue Regelung der Eduktmengen bzw. -volumenströme erforderlich.

Bisher erfolgt die Regelung der Eduktmengen und somit der Reaktortemperatur bzw. der Temperatur der Wasserstofferzeugungseinheit entweder über die Kraftstoffdosierung oder über die Versorgung der Wasserstofferzeugungseinheit der sauerstoffreichem Gas bzw. Luft.

Da der für die Wasserstofferzeugung benötigte Volumenstrom des Kraftstoffes im Vergleich zum benötigten Volumenstrom des sauerstoffreichen Gases bzw. der Luft sehr gering ist, ist eine sehr genaue Regelung erforderlich, die hohe Anforderungen an die eingesetzten Dosiersysteme bzw. Stellglieder stellt. Des weiteren beeinflusst die Regelung über die Kraftstoffdosierung auch die Menge der erzeugten Reaktionsprodukte.

Die Regelung über den Volumenstrom des sauerstoffreichen Gases bzw. der Luft ist zum einen durch die Dynamik des verwendeten Kompressors bzw. Gebläses, zum anderen durch die Elastizität der Gassäule begrenzt, die sich zwischen dem Kompressor und der Wasserstofferzeugungseinheit bildet.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas von Brennkraftmaschinen zu schaffen, welches eine hohe Dynamik hat, und eine Vorrichtung zur Umsetzung des Verfahrens anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beziehungsweise Anspruch 7 genannten Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch eine Grob- und eine Feineinstellung der Dosierung der der Wasserstofferzeugungseinheit zuzuführenden Menge an sauerstoffreichem Gas eine hohe Dynamik. Da die bei der Feineinstellung bewegten Massen an sauerstoffreichem Gas gering sind, weist das gesamte Verfahren zusätzlich zur hohen Dynamik auch eine hohe Genauigkeit auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen.

Die einzige Figur zeigt
eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Diesel- und Ottomotoren.
In der einzigen Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Über eine erste Kraftstoffleitung 5, die mit einem Kraftstofftank 4 verbunden ist, wird der Brennkraftmaschine 1 Kraftstoff zugeführt. Über eine Zufuhrleitung 6 wird der Brennkraftmaschine 1 Sauerstoff bzw. sauerstoffreiches Gas, insbesondere Luft, zugeführt. Die beim Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine 1 erzeugten Abgase werden über ein Abgasleitung 7 einer Abgasreinigungsanlage 2 zugeführt. Die Abgasreinigungsanlage 2 dient der Reduzierung der im Abgas enthaltenen Stickoxide mit Hilfe eines Reduktionsmittels. Nach der Umsetzung der im Abgas enthaltenen Stickoxide in der Abgasreinigungsanlage 2 werden die Abgase über eine nicht näher bezeichnete Leitung typischerweise der Umgebung zugeführt. Als Reduktionsmittel wird Wasserstoff bzw. ein wasserstoffreiches Gas eingesetzt, welches über eine Wasserstoffzufuhrleitung 10 stromauf der Abgasreinigungsanlage 2 in die Abgasleitung 7 eingebracht wird.
Als Abgasreinigungsanlage 2 wird vorzugsweise ein sogenannter Denox-Katalysator eingesetzt, in dem die im Abgas enthaltenen Stickoxide mit Hilfe eines Reduktionsmittels an einem geeigneten Katalysator umgesetzt werden. Das eigentliche Katalysatormittel kann in Form von katalytisch aktiven Elementen (z. B. Pellets, Vliese) und/oder als Beschichtung auf Katalysatorwänden und/oder Einlegeteilen (z. B. Turbulenzerzeuger, Abstandshalter) eingebracht werden. Der Denox-Katalysator kann gegebenenfalls auch mehrstufig ausgebildet sein. Solche Denox-Katalysatoren sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. Neben der Abgasreinigungsanlage 2 können in der Abgasleitung 7 noch weitere nicht dargestellte Komponenten, beispielsweise weitere Oxidationskatalysatoren und/oder ein Abgasschalldämpfer angeordnet sein.
Als Kraftstoffe können Alkohole oder andere katalytisch beziehungsweise thermisch spaltbare Kraftstoffe, wie Methanol, Dimethylether, Ethanol, Benzin und/oder Diesel, eingesetzt werden. Vorzugsweise werden Diesel oder Benzin eingesetzt. Beim Einsatz von Dimethylether, sogenanntes DME, ist zu beachten, dass dieser Stoff unter Umgebungsbedingungen gasförmig ist. Allerdings wird DME bevorzugt als Flüssiggas in einem Drucktank bei relativ niedrigen Drücken mitgeführt.
Das wasserstoffreiche Gas wird vorzugsweise im Fahrzeug aus dem für die Brennkraftmaschine 1 verwendeten Kraftstoff in einer Wasserstofferzeugungseinheit 3 hergestellt. Die Wasserstofferzeugungseinheit 3 ist vorzugsweise als katalytischer Reaktor bzw. Reformierreaktor ausgeführt, welcher thermisch mit der Abgasleitung 7, beispielsweise mittels eines Wärmetauschers, gekoppelt sein kann. Der Kraftstoff kann der Wasserstofferzeugungseinheit 3 aus dem Kraftstofftank 4 über eine zweite Kraftstoffleitung 8 zugeführt werden. Es kann auch ein alternativer Kraftstoff der Wasserstoffreinigungseinheit 3 zugeführt werden. Dort wird der Kraftstoff, üblicherweise unter Zuführung weiterer Edukte wie Wasser und/oder einem sauerstoffhaltiges Medium über eine Zufuhrleitung 9, mittels an sich bekannten Verfahren zu einem wasserstoffhaltigen Gas umgesetzt. Die Zufuhrleitung 9 kann von der der Brennkraftmaschine 1 zugeordneten Zufuhrleitung 6 abzweigen oder vice versa. Alternativ kann das sauerstoffreiche Gas und/oder das Wasser aus der Abgasleitung 7 bereitgestellt werden, d. h. die Zufuhrleitung 9 kann von der Abgasleitung 7 stromauf der Ankoppelstelle der Zufuhrleitung 10 abzweigen.
Bei dem erzeugten wasserstoffreichen Gas handelt es sich vorzugsweise um ein sogenanntes Synthesegas, also einem Gemisch, welches im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. Es ist aber auch möglich, nach der Wasserstofferzeugungseinheit 3 eine nicht dargestellte Gasreinigungs- oder Gastrenneinheit vorzusehen, so daß über eine Wasserstoffzufuhrleitung 10 ein Gas mit erhöhtem Wasserstoffanteil oder auch weitestgehend reiner Wasserstoff in die Abgasleitung 7 geführt wird.
In der Wasserstofferzeugungseinheit 3 wird vorzugsweise eine katalytische partielle Oxidation durchgeführt. Die partielle Oxidation von höheren Kohlenwasserstoffen, die im wesentlichen neben einigen Aromaten Hauptbestandteil von Benzin und Diesel sind, gehorcht der folgenden, stöchiometrisch richtigen Reaktionsgleichung.

C_nH_m + n/2 O₂ ⇐ m/2 H₂ + n CO
Prinzipiell kann aber auch zusätzlich zur partiellen Oxidation oder an deren Stelle eine thermische Pyrolyse und/oder eine Wasserdampfreformierung (unter Zufuhr von zusätzlichem Wasser beispielsweise über die Zufuhrleitung 9) durchgeführt werden. Für die Pyrolyse kann für Methanol als Kraftstoff die folgende, stöchiometrisch richtigen Reaktionsgleichung formuliert werden.

CH₃OH ⇐ CO + 2 H₂
Für die Wasserdampfreformierung der höheren Kohlenwasserstoffe kann die folgende, stöchiometrisch richtigen Reaktionsgleichung formuliert werden.

C_nH_m + n H₂O ⇐ (n + m/2) H₂ + n CO
Läuft die partielle Oxidation neben der Wasserdampfreformierung ohne räumliche Trennung ab, so wird dies als autotherme Reformierung bezeichnet. Ein Nachteil der thermischen Pyrolyse ist die Rußbildung. Bei der Wasserdampfreformierung wird zusätzliches Wasser für die Reaktion benötigt. Eine oder mehrere Shiftstufen zur Erhöhung des Wasserstoffanteils bei gleichzeitiger Reduzierung des Kohlenmonoxidanteils können ebenfalls vorgesehen werden.
In der Zufuhrleitung 9 für das sauerstoffreiche Gas ist stromauf der Wasserstofferzeugungseinheit 3 ein Kompressor, ein Verdichter, ein Lader bzw. ein Gebläse 11 vorgesehen. Der Kompressor 11 schaufelt die erforderliche Menge an Luft bzw. sauerstoffreichem Gas in die Wasserstofferzeugungseinheit 3. In den Zufuhrleitungen 8 und 9, die der Wasserstofferzeugungseinheit 3 zugeordnet sind und der Zufuhr von Kraftstoff bzw. sauerstoffreichem Gas dienen, ist jeweils ein Stellglied zur Dosierung des jeweiligen Mediums angeordnet. In der Zufuhrleitung 8 ist ein Stellglied 16 zur Kraftstoffdosierung angeordnet. In der Zufuhrleitung 9 ist stromab des Kompressors 11 ein Stellglied 12 zur Dosierung des sauerstoffreichen Gases bzw. der Luft angeordnet. Dem Stellglied 12 ist eine Abzweigleitung 13 zugeordnet, über die sauerstoffreiches Gas bzw. Luft in die Zufuhrleitung 9 zugeführt oder aus der Zufuhrleitung 9 abgeführt werden kann.
Mit Hilfe einer Steuer- und Auswerteeinheit 14, vorzugsweise einem Steuergerät, können in Abhängigkeit vom Bedarf an wasserstoffreichem Gas, die der Wasserstofferzeugungseinheit 3 zugeführten Mengen an Kraftstoff und an sauerstoffreichem Gas bzw. Luft eingestellt werden. Üblicherweise wird die Menge an im Abgas befindlichen Stickoxiden in der Steuer- und Auswerteeinheit 14 aus den Messwerten eines nicht dargestellten NO_x-Sensors und eines nicht dargestellten Massenflusssensor bestimmt, welcher in der Luftzufuhrleitung 6 der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Aus der bestimmten Stickoxidmenge wird dann typischerweise die Menge an wasserstoffreichem Gas ermittelt, die in die Abgasleitung 7 eingespeist werden sollte (EP 0 537 968 B1). In Abhängigkeit von der benötigten Menge an wasserstoffreichem Gas werden dann die Kraftstoffzufuhr und die Zufuhr an sauerstoffreichem Gas zur Wasserstofferzeugungseinheit 3 mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit 14, beispielsweise über Kennfelder, eingestellt bzw. geregelt.
Die Kraftstoffdosierung wird über den Zustand des Stellglieds 16, welches vorzugsweise ein Stellventil ist, geregelt. Das Stellsignal wird dem Stellglied 16 von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 über die Signalleitung 18 übermittelt. Damit wasserstoffreiches Gas, vorzugsweise durch die partielle Oxidation, in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 erzeugt werden kann und der entsprechenden stöchiometrisch richtigen Reaktionsgleichung genügt, müssen die Reaktionsedukte in einem bestimmten mengenmäßigen Verhältnis, insbesondere einem bestimmten Molverhältnis, zueinander auftreten. Das in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 gebildete Gemisch aus Kraftstoff und sauerstoffreichem Gas ist dann stöchiometrisch ausgeglichen, wenn für die vorhandene Kraftstoffmenge auch die theoretisch erforderliche Menge an sauerstoffreichem Gas bzw. Luft vorhanden ist. Es erfolgt dann eine vollständige Umsetzung der Reaktionsedukte.
Zur Grobeinstellung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe des Kompressors 11 der Wasserstofferzeugungseinheit 3 mehr sauerstoffreiches Gas bzw. Luft zugeführt, als theoretisch für die partielle Oxidation des zugeführten Kraftstoffs benötigt wird (sogenannter Betrieb mit Luftüberschuss). Bevorzugterweise wird der Kompressor 11 von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 über die Signalleitung 19 gesteuert. Die Sollwertvorgabe erfolgt in Abhängigkeit von der Menge an über die Zufuhrleitung 8 dosiertem Kraftstoff, beispielsweise über ein Kennfeld. Die Kraftstoffmenge wird üblicherweise mittels eines nicht dargestellten Sensors ermittelt, der in der Zufuhrleitung 8 angeordnet ist. Der Kompressor 11 wird typischerweise von einem nicht dargestellten elektrischen Motor angetrieben und die Sollwertvorgabe kann beispielsweise in Form einer Solldrehzahl für den elektrischen Motor erfolgen.
Zur Feinregulierung bzw. Feineinstellung der zugeführten Menge an sauerstoffreichem Gas bzw. Luft dient das Stellglied 12, welches vorzugsweise ein Stellventil ist und stromauf der Wassererzeugungseinheit 3 und stromab des Kompressors 11 angeordnet ist. In Abhängigkeit von der stöchiometrisch benötigten Menge an sauerstoffreichem Gas wird das Stellglied 12 von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 über eine Signalleitung 15 derart angesteuert, dass eventuell für die Wasserstofferzeugung, vorzugsweise mittels partieller Oxidation, nicht benötigtes sauerstoffreiches Gas in die Abzweigleitung 13 geleitet und von dort bevorzugterweise an die Umgebung abgegeben wird. Das Stellventil 12 kann elektrisch und/oder mechanisch betätigt werden. Als Stellventil 12 kann insbesondere ein elektromagnetisches Ventil, beispielsweise ein Taktventil, eingesetzt werden.
Alternativ kann das Stellglied 12 als regel- bzw. steuerbare Drossel ausgeführt sein und die Abzweigleitung 13 eingespart werden. Die Drossel 12 wird in Abhängigkeit von der stöchiometrisch benötigten Menge an sauerstoffreichem Gas von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 über die Signalleitung 15 angesteuert. Eine Verminderung des Querschnitts der Zufuhrleitung 9 mittels der entsprechenden Drosseleinstellung führt dann zu einem erhöhten Druckverlust des Wasserstofferzeugungssystems 3 und verschiebt somit den Arbeitspunkt des Kompressors 11 auf dessen Massenstrom- Drehzahl-Kennlinie. Bei gleicher Drehzahl führt dies zu einer Verminderung des der Wasserstofferzeugungseinheit 3 zugeführten sauerstoffreichen Gases. Die Änderung der Menge an zugeführtem sauerstoffreichem Gas erfolgt schneller als eine Einstellung über die Drehzahl des Kompressors 11, da die Dynamik des Kompressors 11 nicht berücksichtigt zu werden braucht. Des weiteren ist die Regelung bzw. Steuerung des Kompressors 11 durch die Elastizität der Gassäule, die sich in der Zufuhrleitung 9 zwischen dem Kompressor 11 und der Wasserstofferzeugungseinheit 3 befindet, begrenzt.
Ist eine ausreichende Menge an sauerstoffreichem Gas in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 nicht vorhanden, so ist die stöchiometrisch richtige Reaktionsgleichung nicht erfüllt, und es treten üblicherweise unerwünschte Temperaturen in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 auf. Eine Regelung bzw. Steuerung des Stellglieds 12 kann alternativ auch über die Temperatur, die in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 vorherrscht, erfolgen. Die Temperatur kann über eine Signalleitung 17 der Steuer- und Auswerteeinheit 14 übermittelt werden, welche nach eventueller Signalverarbeitung eine Sollvorgabe an das Stellglied 12 über die Signalleitung 15 sendet. Alternativ kann die Temperatur auch über eine nicht dargestellte weitere Signalleitung an das Stellglied 12 übermittelt werden. In diesem Fall umfasst das Stellglied 12 vorteilhafterweise eine bimetallische Komponente, beispielsweise einen Bimetallstreifen, welche sich in Abhängigkeit von der Temperatur verbiegt und somit die Menge an sauerstoffreichem Gas, welche über die Abzweigleitung 13 abgeführt wird, temperaturabhängig einstellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Grobeinstellung mit Hilfe des Kompressors 11 der Wasserstofferzeugungseinheit 3 weniger sauerstoffreiches Gas bzw. Luft zugeführt, als theoretisch für die partielle Oxidation des zugeführten Kraftstoffs benötigt wird (sogenannter Betrieb mit Luftmangel). Bevorzugterweise wird der Kompressor 11 von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 über die Signalleitung 19 gesteuert. Die Sollwertvorgabe erfolgt, vorteilhafterweise über ein Kennfeld, in Abhängigkeit von der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine 1 über die Zufuhrleitung 5 zugeführt wird. Die Kraftstoffmenge wird üblicherweise mittels eines nicht dargestellten Sensors ermittelt, der in der Zufuhrleitung 8 angeordnet ist. Der Kompressor 12 wird typischerweise von einem nicht dargestellten elektrischen Motor angetrieben und die Sollwertvorgabe kann beispielsweise in Form einer Solldrehzahl für den elektrischen Motor erfolgen.
Zur Feinregulierung der zugeführten Menge an sauerstoffreichem Gas bzw. Luft dient das Stellglied 12, welches vorzugsweise ein Stellventil ist und stromauf der Wassererzeugungseinheit 3 angeordnet ist. Bei ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit in der Zufuhrleitung 9 kann das Stellglied 12 in Abhängigkeit von der stöchiometrisch benötigten Menge an sauerstoffreichem Gas von der Steuer- und Auswerteeinheit 14 derart gesteuert werden, dass die zusätzlich erforderliche Menge an sauerstoffreichem Gas bzw. Luft über die Abzweigleitung 13 angesaugt werden kann (Nebenluftansaugung). Das Stellglied 12 kann beispielsweise als Drosselklappe und/oder in Form einer Treibstrahldüse ausgeführt sein.
Ist keine ausreichende Menge an sauerstoffreichem Gas in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 vorhanden, so dass die stöchiometrisch richtige Reaktionsgleichung(-en) nicht erfüllt ist (sind), so treten üblicherweise unerwünschte Temperaturen in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 auf. Eine Regelung bzw. Steuerung des Stellglieds 12 kann alternativ auch über die Temperatur, die in der Wasserstofferzeugungseinheit 3 vorherrscht, erfolgen. Die Temperatur kann über eine Signalleitung 17 der Steuer- und Auswerteeinheit 14 übermittelt werden, welche nach eventueller Signalverarbeitung eine Sollvorgabe an das Stellglied 12 über die Signalleitung 15 sendet. Alternativ kann die Temperatur auch über eine nicht dargestellte weitere Signalleitung an das Stellglied übermittelt werden. In diesem Fall umfasst das Stellglied vorteilhafterweise eine bimetallische Komponente, beispielsweise einen Bimetallstreifen, welche sich in Abhängigkeit von der Temperatur verbiegt und somit die Menge an sauerstoffreichem Gas, welche über die Abzweigleitung 13 zugeführt bzw. angesaugt wird, temperaturabhängig einstellt.
Das für die Wasserstofferzeugung benötigte sauerstoffreiche Gas wird also in zwei Stufen dosiert. Erst erfolgt eine Grobeinstellung, in der das sauerstoffreiche Gas über- oder unterdosiert zugeführt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt eine Feindosierung mittels dem Stellglied 12, welches sauerstoffreiches Gas in die Abzweigleitung 13 abführen kann oder auch zusätzliches sauerstoffreiches Gas aus der Abzweigleitung 13 in die Zufuhrleitung 9 einführen kann. Da die Feindosierung nur geringe Mengen an sauerstoffreichem Gas betrifft und einstellt, weist sie eine hohe Dynamik auf.

Claims

1. Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Stickoxide in einer in einer Abgasleitung (7) der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Abgasreinigungsanlage (2) mit Hilfe von wasserstoffreichem Gas reduziert werden, wobei das wasserstoffreiche Gas in einer Wasserstofferzeugungseinheit (3) erzeugt wird, welcher ein sauerstoffreiches Gas und ein Kraftstoff zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Menge an sauerstoffreichem Gas in einem ersten Verfahrensschritt grobeingestellt wird und in einem zweiten Verfahrensschritt auf die für die Erzeugung von wasserstoffreichem Gas stöchiometrisch benötigte Menge feineingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Grobeinstellung die zugeführte Menge an sauerstoffreichem Gas die stöchiometrisch richtige, für die Erzeugung von wasserstoffreichem Gas benötigte Menge überschreitet oder unterschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Feineinstellung ein Teil der zugeführten Menge an sauerstoffreichem Gas stromauf der Wasserstofferzeugungseinheit über einer Abzweigleitung (13) abgezweigt oder zugeführt werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feineinstellung in Abhängigkeit von der Temperatur der Wasserstofferzeugungseinheit (3) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem verbrennungsmotorisch betriebenen Verkehrsmittel zur Einstellung des Molverhältnisses bzw. stöchiometrischen Verhältnisses von sauerstoffreichem Gas und Kraftstoff in der Wasserstofferzeugungseinheit (3) eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem verbrennungsmotorisch betriebenen Verkehrsmittel zur Einstellung der Temperatur der Wasserstofferzeugungseinheit (3) eingesetzt wird.

7. Vorrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine (1), mit einer in einer Abgasleitung (7) der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Abgasreinigungsanlage (2), mit einer Wasserstofferzeugungseinheit (3), die eine erste Zufuhrleitung (9) für ein sauerstoffreiches Gas und eine zweite Zufuhrleitung (8) für einen Kraftstoff aufweist, mit einer Wasserstoffzufuhrleitung (10), welche die Wasserstofferzeugungseinheit (3) mit der Abgasleitung (7) stromauf der Abgasreinigungsanlage (2) verbindet, mit einer Steuer- und/oder Regelungseinheit (14), welche die Zufuhr von sauerstoffreichem Gas und Kraftstoff zur Wasserstofferzeugungseinheit steuert, wobei der ersten Zufuhrleitung (9) und der zweiten Zufuhrleitung (8) jeweils ein Stellglied (12, 16) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Zufuhrleitung (9) eine Abzweigleitung (13) zur Zu- oder Abfuhr von sauerstoffreichem Gas zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellgröße des in der ersten Zufuhrleitung angeordneten Stellglieds (12) die Temperatur der Wasserstofferzeugungseinheit (3) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (12) eine bimetallische Komponente aufweist.