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WO2020109096A1 - Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein kraftfahrzeug mit einem katalysator mit scr- und nox-speicher-material sowie verfahren zum betreiben einer solchen - Google Patents

Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein kraftfahrzeug mit einem katalysator mit scr- und nox-speicher-material sowie verfahren zum betreiben einer solchen Download PDF

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Publication number
WO2020109096A1
WO2020109096A1 PCT/EP2019/081867 EP2019081867W WO2020109096A1 WO 2020109096 A1 WO2020109096 A1 WO 2020109096A1 EP 2019081867 W EP2019081867 W EP 2019081867W WO 2020109096 A1 WO2020109096 A1 WO 2020109096A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
catalytic converter
aftertreatment device
gas aftertreatment
reducing agent
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/081867
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simone Dieterich
Volker Schmeisser
Michel Weibel
Federica GRAMIGNI
Isabella Nova
Tommaso SELLERI
Enrico Tronconi
Original Assignee
Daimler Ag
Politecnico Di Milano
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 Daimler Ag, Politecnico Di Milano filed Critical Daimler Ag
Publication of WO2020109096A1 publication Critical patent/WO2020109096A1/de

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    • 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
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas aftertreatment device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a method for operating such an exhaust gas aftertreatment device. The invention also relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle, with at least one of these
  • AdSCR selective catalytic reduction catalyst system
  • the object of the present invention is to create an exhaust gas aftertreatment device, a method and a motor vehicle, so that exhaust gas is a
  • Internal combustion engine can be treated particularly advantageously, especially in the low temperature range from room temperature.
  • a first aspect of the invention relates to an exhaust gas aftertreatment device for a motor vehicle, for example for a motor vehicle designed as a passenger car or commercial vehicle.
  • the motor vehicle in its completely manufactured state comprises the exhaust gas aftertreatment device.
  • the motor vehicle in its completely manufactured state, has an internal combustion engine, for example a piston engine, by means of which the motor vehicle can be driven.
  • the exhaust gas aftertreatment device has at least or exactly one catalytic converter through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow and which has various chemically and / or physically active materials, in particular chemically and / or physically active
  • the catalyst comprises at least or exactly one SCR material, in particular SCR coating material for the catalysis of a selective catalytic reduction (SCR - selective catalytic reduction) for reducing nitrogen oxides (NO x ).
  • SCR - selective catalytic reduction selective catalytic reduction
  • NO x nitrogen oxides
  • the SCR material is also referred to as the first coating material.
  • the catalyst comprises at least or exactly one NO x storage material, in particular NO x storage coating material, at least
  • the catalytic converter has an NO x storage function, such as in particular
  • the NO x storage coating material is also referred to as storage material or in the case of an embodiment as a coating as a second coating material.
  • the coating materials SCR coating material and NO x storage coating material
  • SCR coating material and NO x storage coating material are, for example, part of a physical or chemical mixture, or the coating materials form a physical or chemical mixture.
  • the coating of the catalyst is formed, for example, from a physical or chemical mixture of the coating materials.
  • the SCR coating material and the NOx storage coating material can also be arranged as superimposed layers in a two-layer or multi-layer form, or as at least two coating zones arranged one after the other in the axial flow direction of the exhaust gas through the catalyst.
  • the catalyst in the context of the invention it is also conceivable that the catalyst as a full extrudate from a
  • the catalytic converter stores nitrogen oxides contained in the exhaust gas and catalyzes the selective catalytic reduction (SCR) for the reduction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas, that is, it can catalytically support or effect it
  • the catalytic converter is also referred to as an AdSCR catalytic converter or simply as an AdSCR.
  • the carrier body of the catalyst can be designed as a flow-through substrate or as a filter substrate.
  • the exhaust gas aftertreatment device comprises at least one addition device, by means of which at least one, in particular liquid or gaseous, reducing agent, by means of which and / or nitrogen oxides stored in the AdSCR can be reduced in the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas.
  • at least one, in particular liquid or gaseous, reducing agent by means of which and / or nitrogen oxides stored in the AdSCR can be reduced in the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas.
  • At least one reducing agent can be introduced into the exhaust gas by means of which the nitrogen oxides contained in the exhaust gas and / or stored in the AdSCR in the course of the SCR that can be catalyzed by the AdSCR can be reduced, ie at least partially removed from the exhaust gas. This can be done by at least one
  • the at least one addition device is arranged upstream of the AdSCR means, in particular, that the addition device can introduce the reducing agent into the exhaust gas at at least or exactly one introduction point arranged upstream of the AdSCR.
  • the coating or its composition is, for example, already from the publication “A PGM-free NO x adsorber + selective catalytic reduction catalyst system (AdSCR) for trapping and reducing NO x in lean exhaust streams at low
  • the exhaust gas aftertreatment device enables a particularly advantageous aftertreatment of the exhaust gas, so that the internal combustion engine, which is designed, for example, as a diesel engine, can be operated with particularly low emissions
  • Catalyst of nitrogen oxides contained in the exhaust gas in approximately room temperature or even lower are stored in the catalyst and, at a temperature in the catalyst of approximately 50 degrees Celsius, the nitrogen oxides, at least in part, are not only stored in the catalyst, but are already converted to mainly nitrogen .
  • the catalyst is free from coating materials which contain noble metal and have an oxidation-catalytic effect.
  • coating materials which contain noble metal and have an oxidation-catalytic effect.
  • Precious metal coating or a platinum metal coating comprising at least one or more noble metals, in particular platinum metals, for the oxidation of nitrogen oxides contained in the exhaust gas is in this embodiment
  • Exhaust gas aftertreatment device provides that the AdSCR (catalyst) is in particular free of platinum metals which have an oxidation-catalytic effect.
  • a coating of the AdSCR containing noble metal, which has an oxidation function, is dispensed with.
  • the catalyst advantageously has little or no oxidation functionality of NH3 in the conventional one
  • Temperature operating range of exhaust gas aftertreatment devices up to 600 degrees Celsius.
  • a first block of exhaust gas aftertreatment elements is to be understood in particular to mean a first exhaust gas aftertreatment element complex or a first collection of exhaust gas aftertreatment elements that are integrated, for example, in a common box for accommodating exhaust gas aftertreatment elements.
  • the feature that the AdSCR is arranged in a first block of exhaust gas aftertreatment elements in the flow direction of the exhaust gas after the exhaust gases have emerged from the internal combustion engine means that the AdSCR is not arranged on or in an underbody of the motor vehicle, the underbody of which, for example, by the Structure is formed.
  • This embodiment is advantageously followed during operation of the exhaust gas aftertreatment device according to the invention Temperature in the AdSCR of a raw exhaust gas temperature at the outlet of the
  • Embodiment of the invention can be regulated well.
  • the exhaust gas aftertreatment device has at least or exactly one oxidation catalyst, which is preferably designed as a diesel oxidation catalyst (DOC).
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • the oxidation catalytic converter is designed as a coating of a diesel particle filter in the exhaust gas aftertreatment device according to the invention.
  • cDPF trained diesel particle filter
  • AdSCR which only has an oxidation functionality for NO
  • Oxidation catalyst also in particular an oxidation functionality for hydrocarbons, carbon monoxide and hydrogen. This means that the oxidation catalytic converter is not only used to catalyze oxidation in the exhaust gas
  • nitrogen oxides in particular nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas, but in particular for catalyzing an oxidation of those contained in the exhaust gas
  • the oxidation catalyst is arranged upstream of the addition device or upstream of the introduction point. This can be
  • undesirable impairments of the oxidation catalyst by the reducing agent can be avoided and / or undesirable influences on the reducing agent by the oxidation catalyst can be avoided.
  • one embodiment of the invention provides that the at least one reducing agent can form ammonia and is thus designed to provide ammonia. This means in particular that the
  • Reducing agent initially has a substance different from pure ammonia, which, for example, decomposes into ammonia after its introduction into the exhaust gas or reacts to, in particular pure, ammonia (NH3). In this way, a particularly advantageous exhaust gas aftertreatment can be ensured.
  • pure ammonia for example, decomposes into ammonia after its introduction into the exhaust gas or reacts to, in particular pure, ammonia (NH3).
  • the reducing agent is preferably designed such that gaseous ammonia (NH3) is formed from the reducing agent already at a temperature of the exhaust gas in the catalytic converter of less than at least about 100 degrees Celsius, advantageously already less than about 50 degrees Celsius, and in particular at the latest or in the AdSCR entrance cross-section.
  • the gaseous ammonia can react within the scope of the SCR and thereby in the AdSCR with nitrogen oxides contained in and / or stored in the AdSCR to essentially nitrogen and water, whereby the exhaust gas is denitrified.
  • the reducing agent per se, in particular pure ammonia, and / or ammonia-forming.
  • the reducing agent is initially liquid and can be introduced or introduced into the exhaust gas in the liquid state. During or after the introduction of the liquid reducing agent into the exhaust gas, for example, the initially liquid reducing agent evaporates, so that gaseous, in particular pure, ammonia is produced from the reducing agent.
  • the reducing agent can be designed as an, in particular aqueous, urea solution.
  • Aqueous urea solutions are advantageously inexpensive and can also be stored inexpensively in a liquid tank.
  • this comprises at least one
  • Reducing agent at least ammonia, wherein the ammonia can be introduced into the exhaust gas from the addition device in a gaseous state.
  • a reducing agent which already contains gaseous ammonia is introduced into the exhaust gas, so that this is advantageous
  • Embodiment of the invention even at low exhaust gas temperatures, such as during or after a cold start of the internal combustion engine and / or during cooling phases, the reducing agent can be added to the exhaust gas.
  • the special one found by the inventors can be any one found by the inventors.
  • the AdSCR can be used that a conversion of nitrogen oxides stored in the AdSCR or contained in the exhaust gas or stored in the AdSCR already takes place at 50 degrees Celsius, or even at even lower temperatures in the catalyst, provided a reducing agent is available.
  • the at least one reducing agent comprises at least ammonia within the scope of
  • the reducing agent is part of the exhaust gas aftertreatment device according to the invention, the reducing agent having ammonia (NH3) per se. This means that the reducing agent does not have or does not have only one component, which, especially in hot exhaust gas
  • Ammonia (NH3) reacts or is converted, but that
  • Reducing agent has ammonia (NH3) even before it is introduced into the exhaust gas.
  • the reducing agent can be formed as ammonia and stored, for example, as a solid in cartridges in the motor vehicle.
  • the reducing agent can also be designed to form ammonia. It is conceivable that the reducing agent is initially liquid and is evaporated before being introduced into the exhaust gas.
  • Reducing agent by means of which nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be reduced in the selective catalytic reduction, from an upstream of the catalytic converter
  • aqueous urea solution as a reducing agent and gaseous ammonia as the further reducing agent can advantageously be introduced into the exhaust gas, so that advantageously gaseous ones are metered in
  • Ammonia can be limited to the operating conditions at low exhaust gas temperatures and thus an amount of ammonia to be stored in the motor vehicle can be kept small.
  • Exhaust gas aftertreatment device has at least or exactly one SCR catalytic converter arranged downstream of the AdSCR and spaced from the coating of the AdSCR, in particular from the AdSCR as a whole, and provided in addition to the AdSCR. In this way, excessive nitrogen oxide emissions can be avoided particularly safely.
  • the SCR catalytic converter can be designed as a through substrate or as a filter unit.
  • Exhaust gas aftertreatment device has at least or exactly one particle filter, in particular diesel particle filter, arranged downstream or upstream of the AdSCR.
  • the particle filter has a coating for catalyzing the selective catalytic reduction.
  • the particulate filter is thus preferably in the form of a diesel particulate filter (SDPF) provided with an SCR coating, in particular if it is embodied as a diesel particulate filter (DPF).
  • SDPF diesel particulate filter
  • DPF diesel particulate filter
  • a second aspect of the invention relates to a method for operating a
  • Exhaust gas aftertreatment device of a motor vehicle with at least one catalytic converter through which exhaust gas from an internal combustion engine can flow which has a coating which has at least one SCR coating material for catalysing a selective catalytic reduction for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas and at least one NO x storage coating material for at least temporary storage of nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and with at least one addition device arranged upstream of the catalyst, by means of which at least one reducing agent, by means of which contained in the exhaust gas
  • Nitrogen oxides are reducible in the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas, in which a regular implementation of
  • Regeneration phases of the NO x storage coating material in a rich operation of the internal combustion engine is dispensed with.
  • regular regeneration phases in which the nitrogen oxides stored in the catalytic converter (AdSCR) at least partially from the catalytic converter (AdSCR), in particular from the NO x storage coating material of the catalytic converter (AdSCR), are dispensed with when the internal combustion engine is operated richly
  • Nitrogen oxide storage material from the prior art, the storage phases for nitrogen oxides (lean operation of the internal combustion engine) usually last from about 100 seconds to about 2 to 3 minutes, the duration of the storage phases depending on a storage capacity of the nitrogen oxide storage catalytic converter and the concentration of the nitrogen oxides in the exhaust gas. In the case of aged nitrogen oxide storage catalysts with a reduced storage capacity, however, the duration of the storage phase can also decrease to 50 seconds and less. After a storage phase for nitrogen oxides, it is therefore regularly necessary to carry out a regeneration phase in each of the catalysts with nitrogen oxide storage material known from the prior art in order to reduce the Nitrogen oxide storage catalyst to reduce or desorb stored nitrogen oxides.
  • Exhaust gas aftertreatment device a metered amount is introduced in a period of time for which the at least one addition device is activated
  • Reducing agent is regularly raised to a dosing amount which is higher than a dosing amount of reducing agent which is necessary for reducing essentially all of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas upstream of the catalyst, the reducing agent being introduced into the exhaust gas in particular as a liquid from the adding device, the Liquid is designed in particular as an aqueous fluorine solution.
  • a metered amount of introduced reducing agent is regularly dimensioned in such a way that it is increased at least regularly after a cooling phase of the internal combustion engine has ended to a metered amount that is higher than a first metering threshold value lies, the first
  • Dosing threshold is a dosing amount of reducing agent which is necessary for reducing substantially all of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas stream upstream of the catalytic converter.
  • the reducing agent is regularly overdosed, in particular for a regeneration of the AdSCR, in particular as a function of an AdSCR fill level with nitrogen oxides.
  • the AdSCR fill level is to be understood as a quantity of nitrogen oxides stored in the AdSCR.
  • the AdSCR fill level characterizes an amount of nitrogen oxides stored in the AdSCR, so that for example, for the regeneration of the AdSCR, the reducing agent is introduced into the exhaust gas, in particular overdosed, as a function of an amount of nitrogen oxides stored in the AdSCR.
  • the present method thus advantageously has the effect that the AdSCR does not undergo regeneration phases in the case of rich internal combustion engine through specially provided regeneration phases
  • AdSCR generally regenerates itself advantageously, since the SCR in the AdSCR can react freely with the NOx storage coating material, that is, can free it from nitrogen oxides.
  • the SCR in the AdSCR can react freely with the NOx storage coating material, that is, can free it from nitrogen oxides.
  • Reducing agent is possible, so usually at temperatures of
  • Exhaust aftertreatment device of about in about 150 degrees Celsius
  • the addition device is operated for a predeterminable or predetermined period of time in such a way that an amount of the reducing agent introduced or introduced into the exhaust gas by means of the addition device is raised somewhat and thus overdosed.
  • Reducing agent in the exhaust gas is already activated from or at a temperature of the exhaust gas in the catalytic converter (AdSCR) of less than 100 degrees Celsius, preferably even for temperatures of the exhaust gas of less than 50 degrees Celsius. It is therefore preferably provided that the reducing agent is introduced into the exhaust gas from or at a temperature of the exhaust gas in the catalytic converter of less than 100 degrees Celsius, in particular less than 50 degrees Celsius, by means of the at least one addition device.
  • the at least one reducing agent which can be introduced into the exhaust gas via the at least one addition device, advantageously comprises at least ammonia that can be introduced in the gaseous state by the addition device. Ammonia is already gaseous at ambient pressure from a temperature of around - 33 degrees Celsius.
  • a reducing agent is present which can be supplied to the catalyst in a gaseous state in a temperature range of the exhaust gas in and upstream of the catalyst (AdSCR) of less than 50 degrees Celsius.
  • the invention is based in particular on the following findings:
  • Reaction product of the SCR is, has already increased at or from a temperature of the exhaust gas of about 50 degrees Celsius or even at an already lower temperature. This was due to the fact that the exhaust gas could be denitrified by means of the AdSCR even at or above 50 degrees Celsius or even at lower temperatures. In addition, a strong increase in nitrogen escaping from the AdSCR was observed from the exhaust gas temperatures in the AdSCR of approximately 100 degrees Celsius.
  • Exhaust aftertreatment device takes place promptly before a
  • a pre-loading of the SCR coating material of the AdSCR can be effected with reducing agent, so that it is particularly advantageous during or after a cold start, if after a cold start the NO x storage capacity of the NO x storage coating material is soon exhausted,
  • reducing agent reducing agent
  • a, in particular regularly updated, determination and evaluation of forecast data is carried out in order to determine a period of time until the motor vehicle arrives at the destination and the associated very likely parking of the motor vehicle.
  • Computing device can in particular be an electronic computing device Exhaust gas treatment device or the internal combustion engine.
  • the forecast data can be obtained in particular from a navigation system of the
  • the remaining distance to the destination can be determined, for example, using a route planned using a navigation system of the motor vehicle.
  • the route runs, for example, from a starting point to the destination, so that the motor vehicle arrives at the destination when it is driven along the route.
  • the navigation system is used, for example, to determine at least one current position of the motor vehicle on the earth.
  • a distance between the current position and the destination can be determined, this distance corresponding to the remaining distance, so that a remaining travel time to the destination can be determined.
  • Exhaust aftertreatment device takes place promptly before a
  • Cooling phase of the motor vehicle an increase in a metered amount of reducing agent to a value which is higher than a second metering threshold value, the second metering threshold value being a metered amount of reducing agent which is used to reduce substantially all of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas and to reduce substantially all of them on the NO x storage coating material of the
  • Cooling phases of the internal combustion engine are, in particular, driving downhill, standstill phases of the motor vehicle or low-load driving.
  • a third aspect of the invention relates to a motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
  • the motor vehicle according to the invention has an engine compartment, which is designed, for example, from a structure of the
  • the motor vehicle comprises an internal combustion engine arranged in the engine compartment, which is also used as an engine or
  • the motor vehicle can be driven by means of the internal combustion engine.
  • the motor vehicle includes one
  • Exhaust aftertreatment device in particular a
  • Exhaust gas aftertreatment device has at least one of exhaust gas
  • AdSCR Internal combustion engine flowable catalyst
  • the exhaust gas aftertreatment device comprises an addition device arranged upstream of the catalytic converter, by means of which a reducing agent, by means of which nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be reduced in the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas.
  • a reducing agent by means of which nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be reduced in the selective catalytic reduction, can be introduced into the exhaust gas.
  • the catalyst is in particular free of
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the exhaust gas aftertreatment device according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of the exhaust gas aftertreatment device according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of the exhaust gas aftertreatment device according to a fourth embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the exhaust gas aftertreatment device according to a fifth embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of the exhaust gas aftertreatment device according to a sixth embodiment
  • Fig. 7 is a diagram illustrating an operation of the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exhaust gas aftertreatment device 10 for a motor vehicle. 1 shows a first embodiment of the
  • Exhaust gas aftertreatment device 10 The motor vehicle, for example designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has in its completely manufactured state the exhaust gas aftertreatment device 10 and an internal combustion engine 12, also referred to as a motor or internal combustion engine, by means of which the motor vehicle can be driven.
  • the internal combustion engine 12 has, for example, combustion chambers 14 in the form of cylinders, in which combustion processes take place during fired operation of the internal combustion engine 12.
  • the internal combustion engine 12 provides exhaust gas during its fired operation, the exhaust gas aftertreatment device 10 being separated from the exhaust gas Internal combustion engine 12 can be flowed through.
  • An arrow 16 in FIG. 1 illustrates the exhaust gas flowing through the exhaust gas aftertreatment device 10.
  • the exhaust gas post-treatment device 10 comprises at least or exactly one catalytic converter 18, also referred to as AdSCR, which has a coating 20 which is shown particularly schematically in FIG. 1.
  • the coating 20 comprises at least or exactly a first coating material and at least or exactly a second
  • the first coating material is an SCR coating material for the catalysis of a selective catalytic reduction (SCR) for reducing nitrogen oxides (NO x ) contained in the exhaust gas.
  • SCR selective catalytic reduction
  • NO x nitrogen oxides
  • Coating material is a storage material in the form of a NO x storage coating material for at least temporarily storing nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Furthermore, the coating 20, in particular the catalyst 18 as a whole, is free of oxidation-catalytically active noble metals or platinum metals, by means of which oxidation of unburned hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas and / or of the exhaust gas
  • the coating 20 is a
  • the catalyst 18 is free of oxidation-catalyzing noble or platinum metals.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 also includes a
  • the addition device 24 is in the flow direction of the
  • Catalyst 18 arranged. Since the catalytic converter 18 is free from coatings which contain noble oxidation or PGM or platinum metal, the reducing agent which is introduced into the exhaust gas upstream of the catalytic converter 18 is not impaired by the catalytic converter 18, in particular its functionality.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 also has precise an oxidation catalytic converter 26, which is spaced from the catalytic converter 18 and is provided in addition to the catalytic converter 18.
  • the oxidation catalytic converter 26 is arranged upstream of the addition device 24.
  • the oxidation catalyst additionally has an effect with regard to the catalysis of an oxidation of unburned gases contained in the exhaust gas
  • the internal combustion engine 12 is in particular a diesel engine, so that the
  • Oxidation catalytic converter 26 is preferably a diesel oxidation catalytic converter (DOC).
  • DOC diesel oxidation catalytic converter
  • the catalytic converter 18 further enables storage of nitrogen oxides, also referred to as storage, even at very low temperatures, which are far below the so-called and also referred to as the light-off temperature of the catalytic converter 18, particularly with regard to lie on the catalysis of the SCR.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 has exactly one particle filter 28 arranged downstream of the catalytic converter 18 and in the present case configured as a diesel particle filter (DPF), by means of which particles contained in the exhaust gas, in particular soot particles, can be filtered out of the exhaust gas.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 includes a catalyst 18 arranged downstream of the particle filter 28 and in addition to the catalyst 18
  • the NO x storage coating material preferably comprises at least barium (Ba) and / or cerium (cerium or Ce).
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 comprises a second SCR catalytic converter 32 which is arranged downstream of the catalytic converter 18 and downstream of the SCR catalytic converter 30 and which is designed to catalyze the SCR.
  • the SCR catalytic converter 32 is spaced apart from the catalytic converter 18, in particular from its coating 20, and from the SCR catalytic converter 30 and is provided in addition to the SCR catalytic converter 30 and in addition to the catalytic converter 18.
  • the catalytic converter 18, the particle filter 28 and the first SCR catalytic converter 30 are, for example, close to the engine
  • Exhaust gas aftertreatment elements which, like the internal combustion engine 12, are arranged in the engine compartment 22.
  • the exhaust gas aftertreatment elements are preferably in a common housing or in a common one Exhaust box arranged.
  • the SCR catalyst 32 is as one
  • Underbody catalytic converter (UB catalytic converter) is formed so that the SCR catalytic converter 32 is arranged in the region or below an underbody formed by the body of the motor vehicle.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 also includes an ammonia slip catalytic converter 34 (ASC), which is arranged downstream of the SCR catalytic converter 32.
  • ASC ammonia slip catalytic converter 34
  • the SCR catalytic converter 32 and the ammonia slip catalytic converter 34 are arranged in a common housing or in a common box.
  • the ASC is also an underbody catalytic converter.
  • an operating strategy for operating the exhaust gas aftertreatment device 10 provides that a sufficient Amount of ammonia (NH 3 ) is already available in the SCR coating material of the catalyst 18 after or during the cold start and during cooling phases of the internal combustion engine 12.
  • ammonia can in particular already be pre-stored in the catalytic converter 18, the ammonia being stored, in particular pre-stored, in particular in the catalytic converter 18 before the motor vehicle is switched off.
  • the reducing agent into the exhaust gas, for example in small amounts, by means of the addition device 24 or a further addition device, not shown in FIG. 1, the reducing agent already comprising ammonia per se, for example.
  • the addition device 24 or a further addition device, not shown in FIG. 1 the reducing agent already comprising ammonia per se, for example.
  • the reducing agent already comprising ammonia per se, for example.
  • the reducing agent or ammonia is introduced into the exhaust gas at room temperature by means of the addition device 24 or the further addition device.
  • the reducing agent is, for example, gaseous ammonia (NH), the gaseous ammonia or the reducing agent being introduced into the exhaust gas in gaseous form, in particular being blown in.
  • AdSCR can store nitrogen oxides
  • excessive nitrogen oxide emissions can be avoided in particular by storing nitrogen oxides by means of the catalytic converter 18 or in the catalytic converter 18, while the SCR catalytic converters 30 and 32 and the particle filter 28, for example in the form of SDPF, are still too cold are to implement NO x with NH 3 or to catalyze the SCR.
  • the particle filter 28 has a coating which is designed to catalyze the SCR
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the exhaust gas aftertreatment device 10.
  • the second embodiment differs in particular from the first embodiment in that the catalyst 18 having the coating 20 is arranged downstream of the particle filter 28 and downstream of the first SCR catalyst 30, the particle filter 28 is arranged upstream of the catalyst 18 and downstream of the first SCR catalyst 30.
  • an arrow 36 illustrates a so-called ammonia slip.
  • the ammonia slip means an amount of unused reducing agent or ammonia.
  • the unused ammonia is ammonia which has not been converted in the course of the SCR or has not reacted with nitrogen oxides contained in the exhaust gas to form nitrogen and water.
  • Excessive emission of unused ammonia can be avoided, for example, by means of the second SCR catalytic converter 32, since for example at least some of the still unused ammonia in the SCR catalytic converter 32 reacts with nitrogen oxides contained in the exhaust gas to essentially nitrogen and water.
  • excessive emission of unused ammonia by the ammonia slip catalyst 34 can be avoided.
  • the AdSCR can cool down more quickly than in the second embodiment and is therefore available more quickly for a new cold start or for the next cooling phase of the exhaust gas aftertreatment device, for example in a downhill run.
  • the AdSCR stays cold longer and stores nitrogen oxides longer, however, the AdSCR stays warm longer compared to the first embodiment and is therefore only available a little later in the next cooling phase compared to the first embodiment.
  • Embodiment is. However, controlling or regulating an introduction of the reducing agent into the exhaust gas is more difficult in the second embodiment than in the first embodiment, since both the SCR catalytic converter 30 and the particle filter 28 designed as SDPF have a storage functionality with regard to storage of ammonia and therefore act as a kind of dead link. In the second embodiment, water can be expected later, which has a positive effect on the storage capacity. Overall, it can be seen that both embodiments are like usually have advantages and disadvantages for technical objects and must be selected for the respective application.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the exhaust gas aftertreatment device 10.
  • a device 38 for storing and / or adsorbing water (H2O) contained in the exhaust gas is arranged downstream of the oxidation catalyst 26 and upstream of the catalyst 18, in particular upstream of the addition device 24 .
  • the background is that water is the performance of the AdSCR
  • the device 38 By means of the device 38, upstream of the AdSCR, water can be stored, in particular adsorbed, whereby, for example, the arrival of the water in the AdSCR is delayed.
  • the device 38 is thus designed, for example, as a water adsorber for the adsorption of water and is preferably arranged in front of the addition device 24 and thus in front of a metering point at which the reducing agent is introduced, in particular injected, into the exhaust gas by means of the addition device 24.
  • the arrangement of the device 38 in front of the metering point is advantageous, since the device 38 may also be designed to store ammonia, in particular to adsorb it. This depends, for example, on a material of the device 38.
  • water 38 contained in the exhaust gas and / or water contained in the exhaust gas can be collected and at least temporarily retained by means of the device 38, since the water or ammonia collected from the exhaust gas is at least temporarily stored, in particular adsorbed, in the device 38 can.
  • the device 38 can be used both in the first embodiment and in the second embodiment. Since the AdSCR is positioned further forward in the first embodiment than in the second embodiment, it can be expected that the positive effect of the device 38 designed as a water adsorber is greater in the first embodiment than in the second embodiment.
  • Catalyst 18 illustrates.
  • the regeneration of the catalyst 18 is to be understood to mean that, for example, the nitrogen oxides stored in the catalyst 18 are at least partially removed from the catalyst 18.
  • Passive nitrogen oxide storage systems in particular usually have the problem that their nitrogen oxide storage can only be completely released again at very high temperatures. This means that the entire storage capacity may not be available during or after a possible cold start or during a cooling phase stands. Active nitrogen oxide storage systems have to be regenerated by jumps in fat, that is to say by rich operation of the internal combustion engine 12. in the
  • the AdSCR is active with regard to the SCR.
  • the AdSCR in particular its nitrogen oxide store for storing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, can be regenerated by adding or metering ammonia into the exhaust gas and / or with ammonia pre-stored in the catalytic converter 18, in particular in regular operation.
  • the aforementioned regeneration strategy for regenerating the catalyst 18 is only one
  • Overdosing of ammonia into the exhaust gas is required. Overdosing is to be understood to mean that a larger amount of ammonia or reducing agent is introduced into the exhaust gas than would be necessary, in particular theoretically, to completely remove the nitrogen oxides from the exhaust gas.
  • the regeneration strategy and thus the introduction of ammonia or reducing agent into the exhaust gas take place in particular as a function of a fill level of the AdSCR, the fill level of which characterizes or describes a quantity of nitrogen oxides stored in the AdSCR.
  • a regeneration strategy can be designed so that when determining an amount of ammonia to be introduced
  • an ammonia fill level of the SCR coating material of the catalyst 18 is determined and taken into account.
  • the AdSCR shows a so-called SCR activity, that is to say, at an exhaust gas temperature of 50 degrees Celsius or even less than 50 degrees Celsius
  • Catalyst effect with regard to catalysis of the SCR especially if ammonia is pre-stored in the AdSCR, or if ammonia stored in an ammonia cartridge, for example, is added to the exhaust gas from very low temperatures, even below 50 degrees Celsius.
  • the operating strategy can therefore provide for a pre-loading of the AdSCR with ammonia.
  • the AdSCR in particular nitrogen oxides, can store and convert at the same time, in particular at temperatures which are significantly lower than 150 degrees Celsius.
  • the introduction of the reducing agent or ammonia into the exhaust gas should therefore be controlled or regulated accordingly, in particular in such a way that ammonia is present during or after a cold start and / or during the cooling phases
  • AdSCR can be arranged at any position downstream of the addition device 24.
  • the AdSCR shows no oxidation functionality with regard to an oxidation of components contained in the exhaust gas such as unburned hydrocarbons and
  • PGM platinum metals
  • the particle filter 28 which is preferably designed as a DPF, in particular as an SDPF, is arranged upstream of the SCR catalytic converter 30, which is arranged upstream of the catalytic converter 18 (AdSCR).
  • AdSCR catalytic converter 18
  • the catalytic converter 18 is arranged downstream of the particle filter 28 and downstream of the first SCR catalytic converter 30, the exhaust gas aftertreatment elements in the common housing
  • the AdSCR remains cold longer and still adsorbs while the SDPF and the SCR catalytic converter 30 are already reaching partial conversion.
  • Adsorbing means that the catalytic converter 18 stores nitrogen oxides contained in the exhaust gas.
  • the catalytic converter 18 is designed, for example, to store nitrogen oxides contained in the exhaust gas by adsorption. Since the AdSCR is arranged after the SDPF and after the SCR catalytic converter 30, it is less exposed to any sulfur contained in the exhaust gas. In addition, any water contained in the exhaust gas arrives later at the AdSCR.
  • the catalytic converter 18 (AdSCR) and the particle filter 28 are combined or integrated into a common structural unit, the first SCR catalytic converter 30 downstream of the structural unit and thus downstream of the AdSCR and is arranged downstream of the particle filter 28.
  • the integration of the AdSCR and the particle filter 28 into the common structural unit can be provided such that, for example, the particle filter 28 has the coating 20 and is thus supplemented by the AdSCR or its functionalities. In this way, an advantageous storage function for storing nitrogen oxides can be implemented.
  • nitrogen oxides can not only advantageously be stored from room temperature, but can also be reduced to nitrogen at low exhaust gas temperatures of less than 50 degrees Celsius as long as the SCR catalytic converters 30 and 32 are still cold and do not convert nitrogen oxide can.
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment.
  • the exhaust gas aftertreatment device 10 has exactly one SCR catalytic converter in the form of the SCR catalytic converter 32 designed as an underbody catalytic converter, which is arranged downstream of the catalytic converter 18. No further SCR catalytic converter is arranged upstream of the catalyst 18 and upstream of the particle filter 28, the particle filter 28 having the coating described above, which is effective for catalysing the SCR.
  • FIG. 7 shows a diagram to further illustrate an operation and a function of the exhaust gas aftertreatment device 10.
  • the operation of the exhaust gas aftertreatment device 10 illustrated in FIG. 7 coincides with the operation, in particular with the fired operation, of the internal combustion engine 12, so that during the operation of the exhaust gas aftertreatment device 12 exhaust gas from the
  • FIG. 7 has an abscissa 40 on which the time is plotted.
  • a concentration is plotted on a first ordinate 42 of the diagram, for example in the unit “parts per million”.
  • a temperature is plotted on a second ordinate 44, for example in the unit degrees Celsius (° C).
  • a first course 46 entered in the diagram illustrates a concentration of nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas flowing into the AdSCR.
  • the course 46 illustrates a concentration of nitrogen monoxide (NO) flowing into the AdSCR.
  • a second curve 48 entered in the diagram illustrates a temperature of the exhaust gas, in particular in the AdSCR. The curve 48 thus illustrates, for example, a temperature prevailing in the AdSCR or a temperature of the AdSCR.
  • a third curve 50 entered in the diagram illustrates a concentration of nitrogen dioxide (NO2) contained in the exhaust gas, in particular in the exhaust gas flowing out of the AdSCR.
  • NO2 nitrogen dioxide
  • a fourth curve 52 entered in the diagram illustrates a concentration contained in the exhaust gas, in particular in the exhaust gas flowing out of the AdSCR
  • Nitric oxide (NO).
  • the course 52 illustrates one
  • a fifth course 54 entered in the diagram illustrates a concentration of, in particular pure, nitrogen (N2) contained in the exhaust gas, in particular in the exhaust gas flowing out of the AdSCR.
  • N2 nitrogen
  • Concentration of nitrogen (N2) flowing out of the AdSCR, in particular pure From FIG. 7 it can be seen particularly well that even from a very small, in FIG The temperature designated T1 denotes the course 54 and thus the concentration of the nitrogen flowing out of the AdSCR, in particular pure, begins to rise.
  • the temperature T1 is at least essentially 50 degrees Celsius or, in some AdSCR configurations, even less than 50 degrees Celsius. It can thus be seen particularly well on the basis of the diagram that the exhaust gas and the NO stored in the AdSCR can be denitrified from a particularly low temperature by means of the AdSCR, as a result of which the nitrogen oxide emissions can be kept particularly low with the AdSCR. It can also be seen from FIG. 7 that NO is stored in the AdSCR even at room temperature of the exhaust gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (12) des Kraftfahrzeugs durchströmbaren Katalysator (18), welcher wenigstens ein SCR-Material zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion zum Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden und wenigstens ein NOx-Speicher-Material zum zumindest vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, und mit einer stromauf des Katalysators (18) angeordneten Zugabeeinrichtung (24), mittels welcher ein Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltene Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist, wobei der Katalysator (18) frei von Platinmetallen ist.

Description

ABGASNACHBEHANDLUNGSEINRICHTUNG FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG MIT EINEM KATALYSATOR MIT SCR- UND NOX-SPEICHER-MATERIAL SOWIE VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER SOLCHEN
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einer solchen
Abgasnachbehandlungseinrichtung.
Aus der Veröffentlichung„A PGM-free NOx adsorber + selective catalytic reduction catalyst System (AdSCR) for trapping and reducing NOx in lean exhaust streams at low temperature“, Tommaso Selleri et al., Catalysis Science & Technology, 2018, 8, 2467- 2476 ist ein so genannter AdSCR-Katalysator bekannt, welcher von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist und im Abgas enthaltene Stickoxide speichern kann. Außerdem kann der AdSCR eine selektive katalytische Reduktion (SCR) zur Reduktion von im Abgas enthaltenen und/ oder in der Beschichtung des AdSCR gespeicherten Stickoxiden katalysieren. Außerdem ist der AdSCR-Katalysator frei von Edelmetallen, insbesondere Platinmetallen (PGM - platin group metals - Platinmetalle).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass Abgas einer
Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft nachbehandelt werden kann, insbesondere im Tieftemperaturbereich ab Raumtemperatur.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise für einen als Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeug ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst. Außerdem weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand eine beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist dabei wenigstens oder genau einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Katalysator auf, welcher verschiedene chemisch und/ oder physikalisch aktive Materialien, insbesondere chemisch und/ oder physikalisch aktive
Beschichtungsmaterialien, aufweist. Der Katalysator umfasst dabei wenigstens oder genau ein SCR-Material, insbesondere SCR-Beschichtungsmaterial zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR - selective catalytic reduction - selektive katalytische Reduktion) zum Reduzieren von Stickoxiden (NOx). Das SCR-Material wird im Falle einer Ausgestaltung als Beschichtung auch als erstes Beschichtungsmaterial bezeichnet. Außerdem umfasst der Katalysator wenigstens oder genau ein NOx-Speicher- Material, insbesondere NOx-Speicher-Beschichtungsaterial, zum zumindest
vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden. Mit anderen Worten verfügt der Katalysator über eine NOx-Speicherfunktion, wie insbesondere ein
sogenannter Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK) oder ein passiver NOx-Adsorber (PNA) auf. Das NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial wird auch als Speichermaterial oder im Falle einer Ausgestaltung als Beschichtung als zweites Beschichtungsmaterial bezeichnet. Die Beschichtungsmaterialien (SCR-Beschichtungsmaterial und NOx- Speicher-Beschichtungsmaterial) sind beispielsweise Bestandteil einer physikalischen oder chemischen Mischung beziehungsweise die Beschichtungsmaterialien bilden eine physikalische oder chemische Mischung aus. Mit anderen Worten ist beispielsweise die Beschichtung des Katalysators aus einer physikalischen oder chemischen Mischung der Beschichtungsmaterialien gebildet. Im Rahmen der Erfindung können das SCR- Beschichtungsmaterial und das NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial auch als übereinanderliegende Schichten in einer Zweischichtform oder Mehrschichtform angeordnet sein, oder als mindestens zwei in axialer Durchströmrichtung des Abgases durch den Katalysator nacheinander angeordneten Beschichtungszonen. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, dass der Katalysator als Vollextrudat aus einer
physikalischen Mischung aus einem SCR-Katalysatormaterial und einem NOx- Speichermaterial hergestellt wird, so dass ein auf diese Weise hergestellter Katalysator eine NOx-Speicherfunktion und eine SCR-Katalysefunktion aufweist, wobei jedoch diese beiden Funktionen nicht mit einer Beschichtung eines Katalysatorgrundkörpers dargestellt werden. Da der Katalysator im Abgas enthaltene Stickoxide speichern und die selektive katalytische Reduktion (SCR) zur Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden katalysieren, das heißt katalytisch unterstützen beziehungsweise bewirken kann, wird der Katalysator auch als AdSCR-Katalysator oder einfach auch als AdSCR bezeichnet. Im Rahmen der Erfindung kann der Trägerkörper des Katalysators als Durchflusssubstrat oder als Filtersubstrat ausgebildet sein.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung mindestens eine Zugabeeinrichtung, mittels welcher mindestens ein, insbesondere flüssiges oder gasförmiges, Reduktionsmittel, mittels welchem und /oder im AdSCR gespeicherte Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist. Mit anderen Worten kann mittels der mindestens einen
Zugabeeinrichtung in das Abgas mindestens ein Reduktionsmittel eingebracht werden, mittels welchem im Zuge der mittels des AdSCR katalysierbaren SCR im Abgas enthaltene und /oder im AdSCR gespeicherte Stickoxide reduzierbar, das heißt zumindest teilweise aus dem Abgas entfernbar sind. Hierzu kann das mindestens eine
Reduktionsmittel und/oder ein aus dem mindestens einen Reduktionsmittel resultierender Stoff im Zuge der SCR am SCR-Beschichtungsmaterial mit im Abgas enthaltenen und/ oder im NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial gespeicherten Stickoxiden zu im
Wesentlichen Wasser und Stickstoff reagieren. Unter dem Merkmal, dass die mindestens eine Zugabeeinrichtung stromauf des AdSCR angeordnet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Zugabeeinrichtung das Reduktionsmittel an wenigstens oder genau einer stromauf des AdSCR angeordneten Einbringstelle in das Abgas einbringen kann.
Die Beschichtung beziehungsweise ihre Zusammensetzung ist beispielsweise bereits aus der Veröffentlichung„A PGM-free NOxadsorber + selective catalytic reduction catalyst System (AdSCR) for trapping and reducing NOx in lean exhaust streams at low
temperature“, Tommaso Selleri, et al., Catalysis Science & Technology, 2018, 8, 2467- 2476“ bekannt, sodass beispielsweise die jeweiligen Beschichtungsmaterialien aus der oben genannten Veröffentlichung bekannt sind und dieser entnommen werden können. Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung ermöglicht eine besonders vorteilhafte Nachbehandlung des Abgases, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb der beispielsweise als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine
gewährleistet werden kann. Insbesondere kann besonders vorteilhaft mittels der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung ein so genannter Stickoxid beziehungsweise NOx-Durchbruch bei oder nach einem Kaltstart und/ oder während einer Abkühlphase der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden. Mit anderen Worten können mittels der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders vorteilhaft übermäßige Stickoxid-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine bei oder nach deren Kaltstart und/ oder während einer Abkühlphase vermieden werden. Es wurde überraschend festgestellt, dass besonders vorteilhaft bereits ab Temperaturen im
Katalysator von in etwa Raumtemperatur oder sogar niedriger im Abgas enthaltene Stickoxide im Katalysator gespeichert werden und ab einer Temperatur im Katalysator von in etwa 50 Grad Celsius die Stickoxide, zumindest bereits zum Teil, nicht nur im Katalysator gespeichert werden, sondern schon zu hauptsächlich Stickstoff umgewandelt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Katalysator frei von oxidationskatalytisch wirksamen edelmetallhaltigen Beschichtungsmaterialien. Im Gegensatz zu
herkömmlichen Stickoxid-Speicherkatalysatoren, welche stets eine
Edelmetallbeschichtung beziehungsweise eine zumindest ein oder mehrere Edelmetalle, insbesondere Platinmetalle umfassende, Platinmetall-Beschichtung zur Oxidation von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweisen, ist in dieser Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgesehen, dass der AdSCR (Katalysator) insbesondere frei von oxidationskatalytisch wirksamen Platinmetallen ist. Mit anderen Worten wird auf eine edelmetallhaltige Beschichtung des AdSCR verzichtet, welche eine Oxidationsfunktion aufweist. Somit weist der Katalysator vorteilhaft keine oder eine nur geringe Oxidationsfunktionalität von NH3 in dem herkömmlichen
Temperaturbetriebsbereich von Abgasnachbehandlungseinrichtungen von bis zu 600 Grad Celsius auf.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Katalysator (AdSCR) in einem in Strömungsrichtung des Abgases ersten Block von Abgasnachbehandlungselementen nach Austritt der Abgase aus der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Unter einem ersten Block von Abgasnachbehandlungselementen ist dabei insbesondere ein erster Abgasnachbehandlungselementekomplex oder eine erste Ansammlung von Abgasnachbehandlungselementen, die beispielsweise in einer gemeinsamen Box für die Unterbringung von Abgasnachbehandlungselementen integriert sind, zu verstehen.
Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass der AdSCR in einem in Strömungsrichtung des Abgases ersten Block von Abgasnachbehandlungselementen nach Austritt der Abgase aus der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist zu verstehen, dass der AdSCR nicht an beziehungsweise in einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dessen Unterboden beispielsweise durch den Aufbau gebildet ist. Vorteilhaft folgt im Betrieb der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung dieser Ausgestaltung eine Temperatur im AdSCR einer Rohabgastemperatur am Austritt der
Verbrennungskraftmaschine mit vergleichsweise geringen zeitlichen Verzug, so dass der AdSCR in Abkühlphasen der Verbrennungskraftmaschine vergleichsweise schnell, also mit vergleichsweise geringen zeitlichen Verzug, abkühlt und in Aufheizphasen der Verbrennungskraftmaschine auch der AdSCR schnell aufheizt. Dadurch ist vorteilhaft ein Betrieb, der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere ein Zeitpunkt und eine Menge von einzudosierenden Reduktionsmittel, bei dieser
Ausgestaltung der Erfindung gut regelbar.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens oder genau einen Oxidationskatalysator auf, welcher vorzugsweise als Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgebildet ist. Der Oxidationskatalysator,
insbesondere dessen Oxidationsbeschichtung, ist von der Beschichtung des AdSCR, insbesondere von dem AdSCR insgesamt, beabstandet, insbesondere in
Strömungsrichtung des Abgases stromauf des AdSCR angeordnet. Es ist auch denkbar, dass der Oxidationskatalysator als eine Beschichtung eines Dieselpartikelfilters in der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung ausgebildet ist. Ein so
ausgebildeter Dieselpartikelfilter wird auch als cDPF bezeichnet. Im Gegensatz zum AdSCR, welcher lediglich eine Oxidationsfunktionalität für NO aufweist, weist der
Oxidationskatalysator darüber hinaus auch insbesondere eine Oxidationsfunktionalität für Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Wasserstoff auf. Darunter ist zu verstehen, dass der Oxidationskatalysator nicht nur zur Katalyse einer Oxidation von im Abgas
enthaltenen Stickoxiden, insbesondere von im Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxid (NO), sondern insbesondere zur Katalyse einer Oxidation von im Abgas enthaltenen
unverbrannten Kohlenwasserstoffen und/oder zur Katalyse einer Oxidation von im Abgas enthaltenem Kohlenstoffmonoxid (CO) ausgebildet ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung gewährleistet werden. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Oxidationskatalysator stromauf der Zugabeeinrichtung beziehungsweise stromauf der Einbringstelle angeordnet. Hierdurch können
unerwünschte Beeinträchtigungen des Oxidationskatalysators durch das Reduktionsmittel vermieden werden und/oder unerwünschte Beeinflussungen des Reduktionsmittels durch den Oxidationskatalysator können vermieden werden.
Insbesondere ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das mindestens eine Reduktionsmittel Ammoniak bilden kann und somit dazu ausgebildet ist, Ammoniak bereitzustellen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das
Reduktionsmittel zunächst einen von reinem Ammoniak unterschiedlichen Stoff aufweist, welcher beispielsweise nach seinem Einbringen in das Abgas zu Ammoniak zerfällt beziehungsweise zu, insbesondere reinem, Ammoniak (NH3) reagiert. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung gewährleistet werden. Das
Reduktionsmittel ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass aus dem Reduktionsmittel bereits bei einer Temperatur des Abgases im Katalysator von weniger als zumindest in etwa 100 Grad Celsius, vorteilhaft bereits von weniger als in etwa 50 Grad Celsius gasförmiges Ammoniak (NH3) entsteht, und das insbesondere spätestens an oder in dem Eintrittsquerschnitt des AdSCR. Das gasförmige, Ammoniak kann im Rahmen der SCR und dabei in dem AdSCR mit im Abgas enthaltenen und/ oder im AdSCR gespeicherten Stickoxiden zu im Wesentlichen Stickstoff und Wasser reagieren, wodurch das Abgas entstickt wird. Dabei kann das Reduktionsmittel per se, insbesondere reinen, Ammoniak umfassen und/oder Ammoniak bildend ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass das Reduktionsmittel zunächst flüssig ist und in flüssigem Zustand in das Abgas einbringbar ist oder eingebracht wird. Bei beziehungsweise nach dem Einbringen des flüssigen Reduktionsmittels in das Abgas verdampft beispielsweise das zunächst flüssige Reduktionsmittel, sodass aus dem Reduktionsmittel gasförmiger, insbesondere reines, Ammoniak entsteht.
Das Reduktionsmittel kann in einer Ausgestaltung der Erfindung als, insbesondere wässrige, Harnstofflösung ausgebildet sein. Wässrige Harnstofflösungen sind vorteilhaft kostengünstig und können zudem kostengünstig in einem Flüssigkeitstank gespeichert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mindestens eine
Reduktionsmittel zumindest Ammoniak, wobei das Ammoniak in einem gasförmigen Zustand von der Zugabeeinrichtung in das Abgas einbringbar ist. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ein Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht, welches bereits gasförmiges Ammoniak aufweist, so dass vorteilhaft bei dieser
Ausgestaltung der Erfindung auch schon bei geringen Abgastemperaturen, wie bei oder nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine und/ oder während Abkühlphasen, das Reduktionsmittel dem Abgas zugegeben werden kann. Damit kann mit dieser Ausgestaltung der Erfindung die von den Erfindern herausgefundene besondere
Eigenschaft des AdSCR genutzt werden, dass eine Umwandlung von im AdSCR gespeicherten oder im Abgas enthaltenen oder im AdSCR gespeicherten Stickoxiden bereits schon bei 50 Grad Celsius, oder sogar bereits bei noch geringeren Temperaturen im Katalysator erfolgt, sofern ein Reduktionsmittel verfügbar ist. Darunter, dass das mindestens eine Reduktionsmittel zumindest, Ammoniak umfasst ist im Rahmen der Erfindung insbesondere zu verstehen, dass das Reduktionsmittel Bestandteil der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung ist, wobei das Reduktionsmittel, Ammoniak (NH3) per se aufweist. Dies bedeutet, dass das Reduktionsmittel nicht oder nicht nur eine Komponente aufweist, welche, insbesondere in heißem Abgas, zu
Ammoniak (NH3) reagiert beziehungsweise umgewandelt wird, sondern das
Reduktionsmittel weist bereits vor seinem Einbringen in das Abgas, Ammoniak (NH3) auf. Dabei kann das Reduktionsmittel als Ammoniak ausgebildet und beispielsweise als Feststoff in Patronen im Kraftfahrzeug gespeichert werden. Das Reduktionsmittel kann auch Ammoniak bildend ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass das Reduktionsmittel zunächst flüssig ist und vor einer Einbringung in das Abgas verdampft wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein weiteres
Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltene Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, von einer stromauf des Katalysators
angeordneten weiteren Zugabeeinrichtung in das Abgas einbringbar ist, wobei das weitere Reduktionsmittel zumindest Ammoniak umfasst, welches in gasförmigen Zustand von der weiteren Zugabeeinrichtung in das Abgas einbringbar ist. Vorteilhaft kann mit dieser Ausgestaltung der Erfindung insbesondere wässrige Harnstofflösung als ein Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht werden und gasförmiges Ammoniak als das weitere Reduktionsmittel, so dass vorteilhaft eine Zudosierung von gasförmigen
Ammoniak auf die Betriebsbedingungen bei geringen Abgastemperaturen beschränkt werden kann und so eine Menge an im Kraftfahrzeug zu bevorratenden Ammoniak klein gehalten werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die
Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens oder genau einen stromab des AdSCR angeordneten und von der Beschichtung des AdSCR, insbesondere von dem AdSCR insgesamt, beabstandeten und zusätzlich zu dem AdSCR vorgesehenen SCR-Katalysator aufweist. Hierdurch können übermäßige Stickoxid-Emissionen besonders sicher vermieden werden. Der SCR-Katalysator kann als ein Durchgangssubstrat oder als eine Filtereinheit ausgebildet sein.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die
Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens oder genau einen stromab oder stromauf des AdSCR angeordneten Partikelfilter, insbesondere Dieselpartikelfilter, aufweist.
Dadurch können auch übermäßige Partikelemissionen vermieden werden. Um einen besonders emissionsarmen Betrieb gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Partikelfilter eine Beschichtung zur Katalyse der selektiven katalytischen Reduktion aufweist. Somit ist der Partikelfilter insbesondere dann, wenn er als Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet ist, vorzugsweise als ein mit einer SCR-Beschichtung versehener Dieselpartikelfilter (SDPF) ausgebildet.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Katalysator, welcher eine Beschichtung aufweist, welche wenigstens ein SCR-Beschichtungsmaterial zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion zum Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden und wenigstens ein NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial zum zumindest vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, und mit mindestens einer stromauf des Katalysators angeordneten Zugabeeinrichtung, mittels welcher mindestens ein Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltenen
Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist, bei welchem auf eine regelmäßige Durchführung von
Regenerationsphasen des NOx-Speicher-Beschichtungsmaterials bei einem fettem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verzichtet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf regelmäßige Regenerationsphasen, in welchen die im Katalysator (AdSCR) gespeicherten Stickoxide zumindest teilweise aus dem Katalysator (AdSCR), insbesondere aus dem NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial des Katalysators (AdSCR), bei einem fettem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verzichtet, Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf eine regelmäßige Durchführung von fetten Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine bei unterstöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnissen des Luft-Kraftstoffgemischs, für eine Ausspeicherung oder
Desorption von Stickoxiden aus dem NOx-Speicherbeschichtungsmaterial des AdSCR verzichtet. In Stickoxidspeicherkatalysatoren, also Katalysatoren mit
Stickoxidspeichermaterial, aus dem Stand der Technik dauern die Speicherphasen für Stickoxide (Magerbetrieb der Verbrennungskraftmaschine) gewöhnlich in etwa 100 Sekunden bis zu in etwa 2 bis 3 Minuten, wobei eine Dauer der Speicherphasen von einer Speicherkapazität des Stickoxidspeicherkatalysators und der Konzentration der Stickoxide im Abgas abhängt. Bei gealterten Stickoxidspeicherkatalysatoren mit verminderter Speicherkapazität kann die Dauer der Speicherphase aber auch auf 50 Sekunden und weniger absinken. Nach einer Speicherphase für Stickoxide ist damit in den aus dem Stand der Technk bekannten Katalysatoren mit Stickoxidspeichermaterial regelmäßig jeweils die Durchführung einer Regenerationsphase erforderlich, um die in dem Stickoxidspeicherkatalysator gespeicherten Stickoxide zu reduzieren oder desorbieren. Demzufolge ist in Katalysatoren mit Stickoxidspeichermaterial aus dem Stand der Technik gewöhnlich spätestens regelmäßig alle 50 Sekunden bis zu in etwa alle 2 bis 3 Minuten die Durchführung einer Regenerationsphase erforderlich. Für eine Regeneration eines Stickoxidspeicherkatalysators aus dem Stand der Technik, bei welchem die desorbierten Stickoxide gleichzeitig in Stickstoff reduziert werden, ist ein Fettbetrieb der
Verbrennungskraftmaschine während der Regenerationsphase erforderlich, um die desorbierten Stickoxide mit den als Reduktionsmittel wirkenden Produkten aus der fetten und damit unvollständigen Verbrennung, wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff, zu Stickstoff zu reduzieren. Besonders vorteilhaft kann nun mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen
Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs gesenkt werden, da auf regelmäßige mit einem Kraftstoffmehrverbrauch verbundene fette
Gemischeinstellungen für die Verbrennungskraftmaschine für eine Regeneration des NOx -Speicher-Beschichtungsmaterials des Katalysators (AdSCR) verzichtet werden kann.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben der erfindungsgemäßen
Abgasnachbehandlungseinrichtung, wird in einer Zeitspanne, für welche die mindestens eine Zugabeeeinrichtung aktiviert ist, eine Dosiermenge an eingebrachten
Reduktionsmittel regelmäßig auf eine Dosiermenge angehoben, welche höher als eine Dosiermenge an Reduktionsmittel ist, welche zur Reduktion im Wesentlichen sämtlicher von im Abgas enthaltenen Stickoxide stromauf des Katalysators notwendig ist, wobei das Reduktionsmittel insbesondere als Flüssigkeit von der Zugabeeinrichtung in das Abgas eingebracht wird, wobei die Flüssigkeit insbesondere als wässrige Flarnstofflösung ausgebildet ist. Dazu wird bei dem vorliegenden Verfahren in einer Zeitspanne für welche die Zugabeeeinrichtung aktiviert ist, eine Dosiermenge an eingebrachten Reduktionsmittel regelmäßig so bemessen, dass diese insbesondere zumindest regelmäßig jeweils nach dem Beenden einer Abkühlphase der Verbrennungskraftmaschine auf eine Dosiermenge angehoben wird, die höher als ein erster Dosierschwellwert liegt, wobei der erste
Dosierschwellwert eine Dosiermenge an Reduktionsmittel ist, welche zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher von im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide stromauf des Katalysators notwendig ist. Bei dem vorliegenden Verfahren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass insbesondere für eine Regeneration des AdSCR das Reduktionsmittel, insbesondere in Abhängigkeit von einem AdSCR-Füllstand mit Stickoxiden, regelmäßig überdosiert wird. Unter dem AdSCR-Füllstand ist eine Menge an in dem AdSCR gespeicherten Stickoxiden zu verstehen. Mit anderen Worten charakterisiert der AdSCR- Füllstand eine Menge an in dem AdSCR gespeicherten Stickoxiden, sodass beispielsweise für die Regeneration des AdSCR das Reduktionsmittel mittels der Zugabeeinrichtung in Abhängigkeit von einer Menge an im AdSCR gespeicherten Stickoxiden in das Abgas eingebracht, insbesondere überdosiert, wird. Somit wird mit dem vorliegenden weiteren Verfahren vorteilhaft bewirkt, dass der AdSCR nicht durch eigens vorgesehene Regenerationsphasen bei fetter verbrennungsmotorischer
Verbrennung regeneriert wird, sondern der AdSCR regeneriert sich in der Regel vorteilhaft von alleine, da die SCR im AdSCR das NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial frei reagieren kann, das heißt von Stickoxiden befreien kann. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass dann, wenn ein Temperaturfenster vorliegt, für welches eine Dosierung von, insbesondere als wässrige Harnstofflösung ausgebildetes,
Reduktionsmittel möglich ist, also in der Regel bei Temperaturen der
Abgasnachbehandlungseinrichtung von über in etwa 150 Grad Celsius, die
Zugabeeinrichtung für eine vorgebbare oder vorgegebene Zeitspanne derart betrieben, dass eine mittels der Zugabeeinrichtung in das Abgas eingebrachte oder einzubringende Menge des Reduktionsmittels etwas angehoben und somit überdosiert wird.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung ist es vorgesehen, dass eine mittels der mindestens einen Zugabeeinrichtung zu bewirkende Einbringung des
Reduktionsmittels in das Abgas bereits ab oder bei einer Temperatur des Abgases im Katalysator (AdSCR) von weniger als 100 Grad Celsius, vorzugsweise sogar schon für Temperaturen des Abgases von weniger als 50 Grad Celsius, aktiviert wird. Somit ist es bevorzugt vorgesehen, dass mittels der mindestens einen Zugabeeinrichtung das Reduktionsmittel bereits ab oder bei einer Temperatur des Abgases im Katalysator von weniger als 100 Grad Celsius, insbesondere weniger als 50 Grad Celsius, in das Abgas eingebracht wird. Dabei umfasst das mindestens eine Reduktionsmittel, welches über die mindestens eine Zugabeeinrichtung in das Abgas einbringbar ist, vorteilhaft zumindest, von der Zugabeeinrichtung in gasförmigen Zustand einbringbares, Ammoniak. Ammoniak ist bereits bei Umgebungsdruck ab einer Temperatur von in etwa - 33 Grad Celsius gasförmig. Wird beispielsweise im Kraftfahrzeug Ammoniak als Reduktionsmittel bevorratet, so liegt ein Reduktionsmittel vor, welches in einem Temperaturbereich des Abgases im und stromauf des Katalysators (AdSCR) von weniger als 50 Grad Celsius in einem gasförmigen Zustand dem Katalysator zuführbar ist.
Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde:
Überraschend wurde in einem Laborversucht festgestellt, dass bei einer Beaufschlagung des mit Ammoniak (NH3) vorbeladenen AdSCR mit Stickstoffmonoxid (NO) eine Stickoxidumsetzung zu Stickstoff in dem AdSCR, schon bei beziehungsweise ab 50 Grad Celsius, in einigen Laborversuchen sogar bereits bei Temperaturen kleiner als 50 Grad Celsius, beginnt beziehungsweise abläuft. Dies wurde durch Messungen daran erkannt, dass aus dem AdSCR ausströmender Stickstoff (N2), der insbesondere ein
Reaktionsprodukt der SCR ist, bereits bei beziehungsweise ab einer Temperatur des Abgases von in etwa 50 Grad Celsius oder sogar bei einer bereits geringeren Temperatur zugenommen hat. Dies lag daran, dass bereits bei beziehungsweise ab 50 Grad Celsius oder sogar schon bei geringeren Temperaturen das Abgas mittels des AdSCR entstickt werden konnte. Zudem wurde eine starke Zunahme von aus dem AdSCR auströmenden Stickstoff ab Temperaturen des Abgases im AdSCR von in etwa 100 Grad Celsius festgestellt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der
erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung erfolgt zeitnah vor einem
Abstellen des Kraftfahrzeugs eine Erhöhung einer Dosiermenge an Reduktionsmittel auf einen Wert, welcher höher als ein zweiter Dosierschwel Iwert liegt, wobei der zweite Dosierschwellwert eine Dosiermenge an Reduktionsmittel ist, welche zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher von im Abgas enthaltener Stickoxide und zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher auf dem NO -Speicher-Beschichtungsmaterial des
Katalysators gespeicherter Stickoxide notwendig ist. Unter zeitnah soll im Rahmen der Erfindung beispielsweise ein Zeitabstand von weniger als in etwa 10 Minuten,
insbesondere ein Zeitabstand von weniger als 5 Minuten verstanden werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dieser Ausgestaltung ist nicht nur eine Regeneration des NOx-Speicher-Beschichtungsmaterials des AdSCR vor einem Abstellen des
Kraftfahrzeugs darstellbar, sondern darüber hinaus kann eine Vorbeladung des SCR- Beschichtungsmaterials des AdSCR mit Reduktionsmittel bewirkt werden, so dass besonders vorteilhaft bei oder nach einem Kaltstart, wenn nach einem Kaltstart die NOx- Speicherkapazität des NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial bald erschöpft ist, im AdSCR eine Reduktion der Stickoxide zu Stickstoff stattfinden kann, was, wie in Laborversuchen gefunden wurde, bereits ab einer Temperatur von 50 Grad Celsius sogar weniger erfolgt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt insbesondere in einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs eine, insbesondere regelmäßig aktualisierte, Ermittlung und eine Auswertung von Vorausschaudaten, um eine Zeitdauer bis zu einer Ankunft des Kraftfahrzeugs am Zielort und dem damit verbundenen sehr wahrscheinlichen Abstellen des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Eine elektronische
Recheneinrichtung kann dabei insbesondere eine elektronische Recheneinrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder der Verbrennungskraftmaschine sein. Die Vorausschaudaten können insbesondere aus einem Navigationssystem des
Kraftfahrzeugs ausgelesen werden oder von diesem an die elektronische
Recheneinrichtung übermittelt werden. Die verbleibende Entfernung zu dem Zielort kann beispielsweise anhand einer mittels eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs geplanten Route ermittelt werden. Die Route verläuft beispielsweise von einem Startort zu dem Zielort, sodass das Kraftfahrzeug, wenn es entlang der Route gefahren wird, an dem Zielort ankommt. Mittels des Navigationssystems wird beispielsweise wenigstens eine aktuelle Position des Kraftfahrzeugs auf der Erde ermittelt. Durch Ermitteln der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs und durch Ermitteln beziehungsweise Kenntnis des Zielorts kann ein Abstand zwischen der aktuellen Position und dem Zielort ermittelt werden, wobei dieser Abstand der verbleibenden Entfernung entspricht, so dass eine verbleibende Restfahrtzeit bis zum Zielort ermittelt werden kann. Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Verfahren während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs mehrmals nacheinander durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass nicht etwa eine einmalige, beispielsweise vor Beginn einer Fahrt und/oder bei einer Planung beziehungsweise Optimierung einer Route vorgesehen ist, sondern die Abfragewerte werden ständig ermittelt und die Betriebsparameter werden ständig ermittelt und aktualisiert,
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der
erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung erfolgt zeitnah vor einer
Abkühlphase des Kraftfahrzeugs eine Erhöhung einer Dosiermenge an Reduktionsmittel auf einen Wert, welcher höher als ein zweiter Dosierschwellwert liegt, wobei der zweite Dosierschwellwert eine Dosiermenge an Reduktionsmittel ist, welche zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher von im Abgas enthaltener Stickoxide und zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher auf dem NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial des
Katalysators gespeicherter Stickoxide notwendig ist. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs eine, insbesondere regelmäßig aktualisierte, Ermittlung und eine
Auswertung von Vorausschaudaten vorgenommen, um eine Zeitdauer bis zu einer nächsten Abkühlphase der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln. Abkühlphasen der Verbrennungskraftmaschine sind insbesondere Bergabfahrten, Stillstandsphasen des Kraftfahrzeugs oder Niedriglastfahrten.
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Das
erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen Motorraum auf, welcher beispielsweise von einem insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des
Kraftfahrzeugs begrenzt ist. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug eine in dem Motorraum angeordnete Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Motor oder
Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Mittels der Verbrennungskraftmaschine ist das Kraftfahrzeug antreibbar. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug eine
Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere eine
Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Die
Abgasnachbehandlungseinrichtung weist wenigstens einen von Abgas der
Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Katalysator (AdSCR) auf, welcher eine Beschichtung aufweist, die wenigstens ein SCR-Beschichtungsmaterial zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion zum Reduzieren von im Abgas enthaltenen
Stickoxiden und wenigstens ein NOx-Speicher-Beschichtungsmaterial zum zumindest vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden umfasst. Außerdem umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine stromauf des Katalysators angeordnete Zugabeeinrichtung, mittels welcher ein Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltenen Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist. Dabei ist der Katalysator insbesondere frei von
oxidationskatalytisch wirksamen Platinmetallen. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der
Abgasnachbehandlungseinrichtung.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug. Dabei zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der
Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 und eine auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 12 auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist beispielsweise als Zylinder ausgebildete Brennräume 14 auf, in welchen während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 Verbrennungsvorgänge ablaufen. Dadurch stellt die Verbrennungskraftmaschine 12 während ihres befeuerten Betriebs Abgas bereit, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 durchströmbar ist. In Fig. 1 veranschaulicht ein Pfeil 16 das die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmende Abgas.
Um das Abgas besonders vorteilhaft nachbehandeln und somit einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 realisieren zu können, umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 wenigstens oder genau einen auch als AdSCR bezeichneten Katalysator 18, welcher eine in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte Beschichtung 20 aufweist. Die Beschichtung 20 umfasst wenigstens oder genau ein erstes Beschichtungsmaterial und wenigstens oder genau ein zweites
Beschichtungsmaterial. Das erste Beschichtungsmaterial ist ein SCR- Beschichtungsmaterial zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zum Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden (NOx). Das zweite
Beschichtungsmaterial ist ein Speichermaterial in Form eines NOx-Speicher- Beschichtungsmaterials zum zumindest vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden. Des Weiteren ist die Beschichtung 20, insbesondere der Katalysator 18 insgesamt, frei von oxidationskatalytisch wirksamen Edelmetallen beziehungsweise Platinmetallen, mittels welchen eine Oxidation von im Abgas enthaltenen unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und/oder von im Abgas
enthaltenem Ammoniak (NH3) und/oder von im Abgas enthaltenem Kohlenmonoxid (CO) bewirkt werden könnten. Mit anderen Worten, obwohl die Beschichtung 20 eine
Speicherfunktionalität im Hinblick auf das zumindest vorübergehende Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist und somit wie ein Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK, PNA) wirken kann, ist der Katalysator 18 frei von oxidationskatalytisch wirksamen Edel- beziehungsweise Platinmetallen.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst darüber hinaus eine auch als
Dosiereinrichtung oder Dosiermodul bezeichnete Zugabeeinrichtung 24, mittels welcher ein vorzugsweise flüssige Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltene Stickoxide im Zuge der selektiven katalytischen Reduktion, welche im Katalysator 18 abläuft, reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist beziehungsweise eingebracht wird. Dabei ist die Zugabeeinrichtung 24 in Strömungsrichtung des die
Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 durchströmenden Abgases stromauf des
Katalysators 18 angeordnet. Da der Katalysator 18 ist frei von oxidationskatalytisch wirksamen Edel- beziehungsweise PGM- oder platinmetallhaltigen Beschichtungen ist, wird das Reduktionsmittel, welches stromauf des Katalysators 18 in das Abgas eingebracht wird, nicht durch den Katalysator 18, insbesondere dessen Funktionalität, beeinträchtigt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 weist darüber hinaus genau einen Oxidationskatalysator 26 auf, welcher von dem Katalysator 18 beabstandet und zusätzlich zu dem Katalysator 18 vorgesehen ist. Dabei ist der Oxidationskatalysator 26 stromauf der Zugabeeinrichtung 24 angeordnet. Der Oxidationskatalysator weist im Gegensatz zum AdSCR, welcher lediglich mit dem SCR-Beschichtungsmaterial eine Oxidationsfunktionalität von NO zu NO2 aufweist, zusätzlich eine Wirkung im Hinblick auf eine Katalyse einer Oxidation von im Abgas enthaltenen unverbrannten
Kohlenwasserstoffen und/oder von im Abgas enthaltenem Kohlenmonoxid auf. Die Verbrennungskraftmaschine 12 ist insbesondere ein Dieselmotor, sodass der
Oxidationskatalysator 26 vorzugsweise ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist Der Katalysator 18 ermöglicht weiter eine auch als Einspeicherung bezeichnete Speicherung von Stickoxiden auch bei sehr tiefen Temperaturen, welche weit unter der so genannten und auch als light-off-Temperatur bezeichneten Anspringtemperatur des Katalysators 18 insbesondere im Hinblick auf die Katalyse der SCR liegen.
Bei der ersten Ausführungsform weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 genau einen stromab des Katalysators 18 angeordneten und vorliegend als Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildeten Partikelfilter 28 auf, mittels welchem im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas gefiltert werden können. Außerdem umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 einen stromab des Katalysators 18 und stromab des Partikelfilters 28 angeordneten, zusätzlich zu dem Katalysator 18
vorgesehenen und von dem Katalysator 18, insbesondere von dessen Beschichtung 20, beabstandeten SCR-Katalysator 30, welcher zur Katalyse der SCR ausgebildet ist und demzufolge eine entsprechende Beschichtung aufweist. Um mittels des Katalysators 18 besonders vorteilhaft Stickoxide speichern zu können, umfasst das NOx-Speicher- Beschichtungsmaterial vorzugsweise zumindest Barium (Ba) und/oder Cerium (Cer beziehungsweise Ce).
Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 einen stromab des Katalysators 18 und stromab des SCR-Katalysators 30 angeordneten zweiten SCR-Katalysator 32, welcher zur Katalyse der SCR ausgebildet ist. Der SCR- Katalysator 32 ist von dem Katalysator 18, insbesondere von dessen Beschichtung 20, und von dem SCR-Katalysator 30 beabstandet und zusätzlich zu dem SCR-Katalysator 30 und zusätzlich zu dem Katalysator 18 vorgesehen. Der Katalysator 18, der Partikelfilter 28 und der erste SCR-Katalysator 30 sind beispielsweise motornahe
Abgasnachbehandlungselemente, welche wie die Verbrennungskraftmaschine 12 in dem Motorraum 22 angeordnet sind. Dabei sind die Abgasnachbehandlungselemente vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse beziehungsweise in einer gemeinsamen Abgasbox angeordnet. Im Gegensatz dazu ist der SCR-Katalysator 32 als ein
Unterboden-Katalysator (UB-Katalysator) ausgebildet, sodass der SCR-Katalysator 32 im Bereich beziehungsweise unterhalb eines durch die Karosserie des Kraftfahrzeugs gebildeten Unterbodens angeordnet ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 umfasst darüber hinaus einen Ammoniak-Schlupf-Katalysator 34 (ASC), welcher stromab des SCR-Katalysators 32 angeordnet ist. Beispielsweise sind der SCR-Katalysator 32 und der Ammoniak-Schlupf-Katalysator 34 in einem gemeinsamen Gehäuse beziehungsweise in einer gemeinsamen Box angeordnet. Der ASC ist dabei ebenfalls ein Unterboden- Katalysator.
Um bereits bei sehr geringen Temperaturen des Abgases die SCR, insbesondere in dem Katalysator 18, vorteilhaft ablaufen zu lassen und somit einen besonders emissionsarmen Kaltstart und eine Tieftemperaturaktivität des Katalysators 18 realisieren zu können, sieht eine Betriebsstrategie zum Betrieben der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 vor, dass eine hinreichende Menge an, Ammoniak (NH3) bereits nach oder bei dem Kaltstart und während Abkühlphasen der Verbrennungskraftmaschine 12 im SCR- Beschichtungsmaterial des Katalysators 18 zur Verfügung steht. Hierzu kann Ammoniak insbesondere bereits in dem Katalysator 18 vorgespeichert sein, wobei das Ammoniak insbesondere vor einem Abstellvorgang des Kraftfahrzeugs in dem Katalysator 18 gespeichert, insbesondere vorgespeichert, wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, das Reduktionsmittel mittels der Zugabeeinrichtung 24 oder einer weiteren nicht in der Fig. 1 dargestellten Zugabeeinrichtung beispielsweise in kleinen Mengen in das Abgas einzubringen, wobei beispielsweise das Reduktionsmittel per se bereits Ammoniak umfasst. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass bereits ab oder bei einer
Temperatur des Abgases von 50 Grad Celsius oder sogar schon bereits ab
Raumtemperatur mittels der Zugabeeinrichtung 24 oder der weiteren Zugabeeinrichtung das Reduktionsmittel beziehungsweise Ammoniak in das Abgas eingebracht wird. Das Reduktionsmittel ist beispielsweise gasförmiges Ammoniak (NH ), wobei das gasförmige Ammoniak beziehungsweise das Reduktionsmittel bereits gasförmig in das Abgas eingebracht, insbesondere eingeblasen, wird.
Dadurch, dass der AdSCR Stickoxide einspeichern kann, können insbesondere dadurch übermäßige Stickoxidemissionen vermieden werden, dass mittels des Katalysators 18 beziehungsweise in dem Katalysator 18 Stickoxide eingespeichert werden, während die SCR-Katalysatoren 30 und 32 und der beispielsweise als SDPF ausgebildete Partikelfilter 28 noch zu kalt sind, um NOx mit NH3 umzusetzen beziehungsweise die SCR zu katalysieren. Wie bereits angedeutet, kann vorgesehen sein, dass der Partikelfilter 28 eine Beschichtung aufweist, welche zur Katalyse der SCR ausgebildet ist
beziehungsweise die SCR katalysieren kann.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass der die Beschichtung 20 aufweisende Katalysator 18 stromab des Partikelfilters 28 und stromab des ersten SCR-Katalysators 30 angeordnet ist, wobei der Partikelfilter 28 stromauf des Katalysators 18 und stromab des ersten SCR-Katalysators 30 angeordnet ist. In Fig. 1 und 2 veranschaulicht ein Pfeil 36 einen so genannten Ammoniak-Schlupf. Unter dem Ammoniak-Schlupf ist eine Menge an unverbrauchtem Reduktionsmittel beziehungsweise Ammoniak zu verstehen. Unter dem unverbrauchten Ammoniak ist Ammoniak zu verstehen, welcher nicht im Zuge der SCR umgewandelt wurde beziehungsweise nicht mit in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert hat. Eine übermäßige Emission von unverbrauchtem Ammoniak kann beispielsweise mittels des zweiten SCR-Katalysators 32 vermieden werden, da beispielsweise zumindest ein Teil des noch unverbrauchten Ammoniaks im SCR- Katalysator 32 mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden zu im Wesentlichen Stickstoff und Wasser reagiert. Außerdem kann eine übermäßige Emission von unverbrauchtem Ammoniak durch den Ammoniak-Schlupf-Katalysator 34 vermieden werden. Bei der ersten Ausführungsform kann der AdSCR im Vergleich zur zweiten Ausführungsform schneller auskühlen und steht damit schneller für einen neuen Kaltstart oder für die nächste Abkühlphase der Abgasnachbehandlungseinrichtung wie beispielsweise in einer Bergabfahrt zur Verfügung. Bei der zweiten Ausführungsform bleibt der AdSCR länger kalt und speichert jedoch länger Stickoxide ein, jedoch bleibt der AdSCR im Vergleich zur ersten Ausführungsform länger warm und steht daher in der nächsten Abkühlphase im Vergleich zur ersten Ausführungsform erst etwas später wieder zur Verfügung.
Abschätzungen mit Temperaturprofilen von MPS-Messungen zeigen, dass die
Einspeicherdauer der zweiten Ausführungsform etwas länger als bei der ersten
Ausführungsform ist. Allerdings ist eine Steuerung oder Regelung einer Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas bei der zweiten Ausführungsform schwieriger als bei der ersten Ausführungsform, da sowohl der SCR-Katalysator 30 als auch der als SDPF ausgebildete Partikelfilter 28 eine Speicherfunktionalität im Hinblick auf eine Speicherung von Ammoniak aufweisen und daher als eine Art Totglied fungieren. Bei der zweiten Ausführungsform kann später mit Wasser gerechnet werden, was sich positiv auf die Speicherkapazität auswirkt. Insgesamt ist erkennbar, dass beide Ausführungsformen wie bei technischen Gegenständen üblich Vor- und Nachteile aufweisen und für jeweilige Anwendungsfälle auszuwählen sind.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Bei der dritten Ausführungsform ist stromab des Oxidationskatalysators 26 und stromauf des Katalysators 18, insbesondere stromauf der Zugabeeinrichtung 24, eine Einrichtung 38 zum Speichern und/oder Adsorbieren von im Abgas enthaltenem Wasser (H2O) angeordnet. Hintergrund ist, dass Wasser die Leistungsfähigkeit des AdSCR
verschlechtert. Mittels der Einrichtung 38 kann stromauf des AdSCR Wasser gespeichert, insbesondere adsorbiert, werden, wodurch beispielsweise ein Eintreffen des Wassers im AdSCR verzögert wird. Die Einrichtung 38 ist somit beispielsweise als Wasser-Adsorber zur Adsorption von Wasser ausgebildet und vorzugsweise vor der Zugabeeinrichtung 24 und somit vor einer Dosierstelle angeordnet, an welcher mittels der Zugabeeinrichtung 24 das Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird beziehungsweise werden kann. Die Anordnung der Einrichtung 38 vor der Dosierstelle ist vorteilhaft, da die Einrichtung 38 gegebenenfalls auch dazu ausgebildet ist, Ammoniak einzuspeichern, insbesondere zu adsorbieren. Dies hängt beispielsweise von einem Material der Einrichtung 38 ab. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann mittels der Einrichtung 38 im Abgas enthaltenes und/oder im Abgas enthaltenes Wasser aufgefangen und zumindest vorübergehend rückgehalten werden, da das aufgefangene Wasser beziehungsweise das aufgefangene Ammoniak aus dem Abgas in der Einrichtung 38 zumindest vorübergehend gespeichert, insbesondere adsorbiert, werden kann.
Die Einrichtung 38 kann sowohl bei der ersten Ausführungsform als auch bei der zweiten Ausführungsform zum Einsatz kommen. Da der AdSCR bei der ersten Ausführungsform weiter vorne als bei der zweiten Ausführungsform positioniert ist, ist zu erwarten, dass der positive Effekt der als Wasser-Adsorber ausgebildeten Einrichtung 38 bei der ersten Ausführungsform größer ist als bei der zweiten Ausführungsform.
Im Folgenden wird eine mögliche Regenerationsstrategie zur Regeneration des
Katalysators 18 veranschaulicht. Unter der Regeneration des Katalysators 18 ist zu verstehen, dass beispielsweise die in dem Katalysator 18 gespeicherten Stickoxide zumindest zum Teil aus dem Katalysator 18 entfernt werden. Herkömmliche,
insbesondere passive, Stickoxid-Speichersysteme weisen üblicherweise das Problem auf, dass ihr Stickoxidspeicher nur bei sehr hohen Temperaturen wieder komplett freigegeben werden kann. Dies bedeutet, dass bei oder nach einem etwaigen erneuten Kaltstart oder bei einer Abkühlphase gegebenenfalls nicht die gesamte Speicherkapazität zurVerfügung steht. Aktive Stickoxid-Speichersysteme müssen durch Fettsprünge, das heißt durch einen fetten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 regeneriert werden. Im
Gegensatz dazu ist der AdSCR aktiv im Hinblick auf die SCR. Dies bedeutet, dass der AdSCR, insbesondere sein Stickoxidspeicher zum Speichern von in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden, durch eine Zugabe beziehungsweise Dosierung von Ammoniak in das Abgas und/oder mit im Katalysator 18 vorgespeicherten Ammoniak, insbesondere in einem Regelbetrieb, regeneriert werden kann. Dies bedeutet, dass die zuvor genannte Regenerationsstrategie zum Regenerieren des Katalysators 18 lediglich eine
Überdosierung von Ammoniak in das Abgas benötigt. Unter der Überdosierung ist zu verstehen, dass in das Abgas eine größere Menge an Ammoniak beziehungsweise Reduktionsmittel eingebracht wird, als zur vollständigen Entfernung der Stickoxide aus dem Abgas, insbesondere theoretisch, erforderlich wäre. Die Regenerationsstrategie und somit das Einbringen von Ammoniak beziehungsweise Reduktionsmittel in das Abgas erfolgen insbesondere in Abhängigkeit von einem Füllstand des AdSCR, wobei dessen Füllstand eine in dem AdSCR gespeicherte Menge an Stickoxiden charakterisiert beziehungsweise beschreibt. Zusätzlich kann eine Regenerationsstrategie so ausgestaltet werden, dass bei einer Ermittlung einer Menge an einzubringenden Ammoniak
beziehungsweise Reduktionsmittel zusätzlich zu einem Füllstand des NOx-Speicher- Beschichtungsmaterials des Katalysators 18 ein Ammoniak-Füllstand des SCR- Beschichtungsmaterials des Katalysators 18 ermittelt und berücksichtigt wird.
Im Folgenden wird eine Betriebsstrategie des AdSCR beschrieben. Der AdSCR zeigt schon bei beziehungsweise ab 50 Grad Celsius oder sogar bei weniger als 50 Grad Celsius Abgastemperatur eine so genannte SCR-Aktivität, das heißt eine
Katalysatorwirkung im Hinblick auf eine Katalyse der SCR, insbesondere dann, wenn in dem AdSCR Ammoniak vorgespeichert ist, oder bei Zugabe von beispielsweise in einer Ammoniakpatrone gespeicherten Ammoniak zum Abgas ab sehr tiefen Temperaturen, von bereits auch schon unter 50 Grad Celsius.
Somit kann die Betriebsstrategie eine Vorbeladung des AdSCR mit Ammoniak vorsehen. Im Kaltstart kann der AdSCR, insbesondere Stickoxide, einspeichern und gleichzeitig umsetzen, insbesondere bei Temperaturen, welche wesentlich geringer sind als 150 Grad Celsius. Die Einbringung des Reduktionsmittels beziehungsweise von Ammoniak in das Abgas sollte daher entsprechend gesteuert oder geregelt werden, insbesondere derart, dass bei oder nach einem Kaltstart und/oder bei Abkühlphasen Ammoniak auf
beziehungsweise in dem AdSCR vorhanden ist. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der AdSCR an jeder Position stromab der Zugabeeinrichtung 24 angeordnet sein kann. Der AdSCR weist dabei keine Oxidationsfunktionalität im Hinblick auf eine Oxidation von im Abgas enthaltenen Bestandteilen wie unverbrannten Kohlenwasserstoffen und
Kohlenmonoxid auf, insbesondere deswegen, da der Katalysator 18 frei von
oxidationskatalytisch wirksamen Platinmetallen (PGM) ist.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform ist der vorzugsweise als DPF, insbesondere als SDPF, ausgebildete Partikelfilter 28 stromauf des SCR-Katalysators 30 angeordnet, welcher stromauf des Katalysators 18 (AdSCR) angeordnet ist. Somit ist der Katalysator 18 stromab des Partikelfilters 28 und stromab des ersten SCR-Katalysators 30 angeordnet, wobei die Abgasnachbehandlungselemente in dem gemeinsamen Gehäuse
beziehungsweise in der gemeinsamen Box angeordnet sind. Bei der vierten
Ausführungsform bleibt der AdSCR länger kalt, und adsorbiert noch während der SDPF und der SCR-Katalysator 30 bereits Teilumsatz erreichen. Unter dem Adsorbieren ist zu verstehen, dass der Katalysator 18 im Abgas enthaltene Stickoxide speichert. Mit anderen Worten ist der Katalysator 18 beispielsweise zum Speichern von in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden durch Adsorption ausgebildet. Da der AdSCR nach dem SDPF und nach dem SCR-Katalysator 30 angeordnet ist, ist er weniger exponiert gegenüber etwaig im Abgas enthaltenem Schwefel. Außerdem kommt etwaig im Abgas enthaltenes Wasser später an dem AdSCR an.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Bei der fünften Ausführungsform sind der Katalysator 18 (AdSCR) und der Partikelfilter 28 zusammengefasst beziehungsweise in eine gemeinsame Baueinheit integriert, wobei der erste SCR-Katalysator 30 stromab der Baueinheit und somit stromab des AdSCR und stromab des Partikelfilters 28 angeordnet ist. Die Integration des AdSCR und des Partikelfilters 28 in die gemeinsame Baueinheit kann derart vorgesehen sein, dass beispielsweise der Partikelfilter 28 die Beschichtung 20 aufweist und somit um den AdSCR beziehungsweise um dessen Funktionalitäten ergänzt ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Speicherfunktion zum Speichern von Stickoxiden realisiert werden.
Insbesondere können im Katalysator 18 (AdSCR) Stickoxide nicht nur vorteilhaft bereits ab Raumtemperatur gespeichert werden, sondern auch bei geringen Abgastemperaturen von weniger als 50 Grad Celsius schon zu Stickstoff reduziert werden, solange die SCR- Katalysatoren 30 und 32 noch kalt sind und Stickoxid nicht umsetzen können.
Schließlich zeigt Fig. 6 eine sechste Ausführungsform. Bei der sechsten Ausführungsform weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 genau einen SCR-Katalysator in Form des als Unterboden-Katalysator ausgebildeten SCR-Katalysators 32 auf, welcher stromab des Katalysators 18 angeordnet ist. Stromauf des Katalysators 18 und stromauf des Partikelfilters 28 ist kein weiterer SCR-Katalysator angeordnet, wobei der Partikelfilter 28 die zuvor beschriebene Beschichtung aufweist, welche wirksam für eine Katalyse der SCR ist.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur weiteren Veranschaulichung eines Betriebs und einer Funktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10. Der in Fig. 7 veranschaulichte Betrieb der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 fällt mit dem Betrieb, insbesondere mit dem befeuerten Betrieb, der Verbrennungskraftmaschine 12 zusammen, sodass während des Betriebs der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 Abgas der
Verbrennungskraftmaschine 12 durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung strömt. Das in Fig. 7 gezeigte Diagramm weist eine Abszisse 40 auf, auf welcher die Zeit aufgetragen ist. Auf einer ersten Ordinate 42 des Diagramms ist eine Konzentration, beispielsweise in der Einheit„Anteile pro Million“ (engl.: parts per million - ppm) aufgetragen. Auf einer zweite Ordinate 44 ist eine Temperatur beispielsweise in der Einheit Grad Celsius (°C) aufgetragen. Ein in das Diagramm eingetragener erster Verlauf 46 veranschaulicht eine im in den AdSCR einströmenden Abgas enthaltene Konzentration an Stickstoffmonoxid (NO). Mit anderen Worten veranschaulicht der Verlauf 46 eine Konzentration an in den AdSCR einströmendem Stickstoffmonoxid (NO). Ein in das Diagramm eingetragener zweiter Verlauf 48 veranschaulicht eine Temperatur des Abgases, insbesondere im AdSCR. Somit veranschaulicht der Verlauf 48 beispielsweise eine in dem AdSCR herrschende Temperatur beziehungsweise eine Temperatur des AdSCR.
Ein in das Diagramm eingetragener dritter Verlauf 50 veranschaulicht eine im Abgas, insbesondere in aus dem AdSCR ausströmenden Abgas, enthaltene Konzentration an Stickstoffdioxid (NO2). Mit anderen Worten veranschaulicht der Verlauf 50 eine
Konzentration an aus dem AdSCR ausströmendem Stickstoffdioxid (NO2). Ein in das Diagramm eingetragener vierter Verlauf 52 veranschaulicht eine im Abgas, insbesondere in aus dem AdSCR ausströmenden Abgas, enthaltene Konzentration an
Stickstoffmonoxid (NO). Mit anderen Worten veranschaulicht der Verlauf 52 eine
Konzentration an aus dem AdSCR ausströmendem Stickstoffmonoxid (NO). Ein in das Diagramm eingetragener fünfter Verlauf 54 veranschaulicht eine im Abgas, insbesondere in aus dem AdSCR ausströmenden Abgas, enthaltene Konzentration an, insbesondere reinem, Stickstoff (N2). Mit anderen Worten veranschaulicht der Verlauf 54 eine
Konzentration an aus dem AdSCR ausströmendem, insbesondere reinem, Stickstoff (N2). Aus Fig. 7 ist besonders gut erkennbar, dass bereits ab einer sehr geringen, in Fig. 7 mit T1 bezeichneten Temperatur der Verlauf 54 und somit die Konzentration des aus dem AdSCR ausströmenden, insbesondere reinen, Stickstoffes beginnt anzusteigen. Die Temperatur T1 beträgt zumindest im Wesentlichen 50 Grad Celsius oder in einigen AdSCR-Konfigurationen sogar weniger als 50 Grad Celsius. Somit kann anhand des Diagramms besonders gut erkannt werden, dass mittels des AdSCR das Abgas und das im AdSCR gespeicherte NO bereits ab einer besonders geringen Temperatur entstickt werden kann, wodurch die Stickoxid-Emissionen mit dem AdSCR besonders gering gehalten werden können. Weiter ist aus Fig. 7 zu erkennen, dass auch schon bei Raumtemperatur des Abgases im AdSCR eine Einspeicherung von NO stattfindet.
Bezugszeichenliste
10 Abgasnachbehandlungseinrichtung
12 Verbrennungskraftmaschine
14 Brennraum
16 Pfeil
18 Katalysator
20 Beschichtung
22 Motorraum
24 Zugabeeinrichtung
26 Oxidationskatalysator
28 Partikelfilter
30 SCR-Katalysator
32 SCR-Katalysator
34 Ammoniak-Schlupf-Katalysator
36 Pfeil
38 Einrichtung
40 Abszisse
42 Ordinate
44 Ordinate
46 Verlauf
48 Verlauf
50 Verlauf
52 Verlauf
54 Verlauf
T1 Temperatur

Claims

Patentansprüche
1. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (12) des Kraftfahrzeugs
durchströmbaren Katalysator (18), welcher wenigstens ein SCR-Material zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion zum Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden und wenigstens ein NOx-Speicher-Material zum zumindest vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, und mit mindestens einer stromauf des Katalysators (18) angeordneten
Zugabeeinrichtung (24), mittels welcher mindestens ein Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltene Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist, wobei der Katalysator (18) frei von oxidationskatalytisch wirksamen edelmetallhaltigen Beschichtungsmaterialien ist.
2. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Katalysator (18) in einem in Strömungsrichtung des Abgases ersten Block von Abgasnachbehandlungselementen nach Austritt der Abgase aus der
Verbrennungskraftmaschine (12) angeordnet ist.
3. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) wenigstens einen stromauf der Zugabeeinrichtung (24) angeordneten Oxidationskatalysator (26), insbesondere Dieseloxidationskatalysator, aufweist.
4. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Reduktionsmittel als eine wässrige Harnstofflösung ausgebildet ist.
5. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Reduktionsmittel zumindest, von der Zugabeeinrichtung (24) in gasförmigen Zustand einbringbares, Ammoniak umfasst.
6. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein weiteres Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltene Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, von einer stromauf des Katalysators (18) angeordneten weiteren Zugabeeinrichtung in das Abgas einbringbar ist, wobei das weitere Reduktionsmittel zumindest, von der weiteren Zugabeeinrichtung in gasförmigen Zustand einbringbares, Ammoniak umfasst.
7. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) wenigstens oder genau einen stromab des Katalysators (18) angeordneten und von dem Katalysator (18) beabstandeten und zusätzlich zu dem Katalysator (18) vorgesehenen SCR-Katalysator (30, 32) aufweist.
8. Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) wenigstens oder genau einen stromab oder stromauf des Katalysators (18) angeordneten Partikelfilter (28) aufweist.
9. Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) eines
Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem von Abgas einerVerbrennungskraftmaschine (12) des Kraftfahrzeugs durchströmbaren Katalysator (18), welcher wenigstens ein SCR-Material zur Katalyse einer selektiven katalytischen Reduktion zum
Reduzieren von im Abgas enthaltenen Stickoxiden und wenigstens ein NOx- Speicher-Material zum zumindest vorübergehenden Speichern von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, und mit mindestens einer stromauf des
Katalysators (18) angeordneten Zugabeeinrichtung (24), mittels welcher mindestens ein Reduktionsmittel, mittels welchem im Abgas enthaltenen Stickoxide bei der selektiven katalytischen Reduktion reduzierbar sind, in das Abgas einbringbar ist, bei welchem auf regelmäßige Regenerationsphasen des NOx-Speicher-Materials bei fettem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verzichtet wird.
10. Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) eines
Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Zeitspanne, für welche die mindestens eine Zugabeeeinrichtung (24) aktiviert ist, eine Dosiermenge an eingebrachten Reduktionsmittel regelmäßig auf eine Dosiermenge angehoben wird, welche höher als ein erster Dosierschwellwert liegt, wobei der erste Dosierschwellwert eine Dosiermenge an Reduktionsmittel ist, welche zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher von im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide stromauf des Katalysators (18) notwendig ist.
1 1 . Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) eines
Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zeitnah vor einem Abstellen des
Kraftfahrzeugs eine Dosiermenge an Reduktionsmittel auf einen Wert erhöht wird, welcher höher als ein zweiter Dosierschwellwert liegt, wobei der zweite
Dosierschwellwert eine Dosiermenge an Reduktionsmittel ist, welche zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher von im Abgasstrom enthaltener Stickoxide und zur Reduktion von im Wesentlichen sämtlicher auf dem NOx-Speicher-Material des Katalysators (18) gespeicherter Stickoxide notwendig ist.
12. Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) eines
Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zugabeeinrichtung (24) oder die weitere Zugabeeinrichtung für eine Einbringung des Reduktionsmittels in das Abgas bereits ab einer Temperatur des Abgases im Katalysator (18) von weniger als 50 Grad Celsius aktiviert wird.
13. Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) eines
Kraftfahrzeugs nach Anspruch 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Katalysator (18) frei von oxidationskatalytisch wirksamen
edelmetallhaltigen Beschichtungsmaterialien ist.
14. Verfahren zum Betreiben einer
Abgasnachbehandlungseinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs
nach Anspruch 9 bis 13
dadurch gekennzeichnet, dass
das mittels der Zugabeeinrichtung (24) oder der weiteren Zugabeeinrichtung eingebrachte mindestens eine oder weitere Reduktionsmittel zumindest
gasförmiges Ammoniak umfasst.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020115608A1 (de) 2020-06-12 2021-12-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061278A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-22 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
DE102009044687A1 (de) * 2009-09-02 2011-03-17 Hyundai Motor Company NOx-Reduktionsvorrichtung für Dieselfahrzeuge
DE102014210661A1 (de) * 2014-06-04 2015-12-17 Thyssenkrupp Ag Verringerung der Emission von Stickoxiden beim Anfahren von Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure
DE102018117188A1 (de) * 2018-07-16 2018-08-30 FEV Europe GmbH Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10054877A1 (de) * 2000-11-06 2002-05-29 Omg Ag & Co Kg Abgasreinigungsanlage für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden unter mageren Abgasbedingungen und Verfahren zur Abgasreinigung
DE102014200092B4 (de) * 2013-01-14 2023-04-27 Ford Global Technologies, Llc Anordnung zur Reduzierung von Emissionen eines Dieselmotors
US9670817B2 (en) * 2015-06-15 2017-06-06 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for running a NOx self-diagnostic test

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061278A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-22 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
DE102009044687A1 (de) * 2009-09-02 2011-03-17 Hyundai Motor Company NOx-Reduktionsvorrichtung für Dieselfahrzeuge
DE102014210661A1 (de) * 2014-06-04 2015-12-17 Thyssenkrupp Ag Verringerung der Emission von Stickoxiden beim Anfahren von Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure
DE102018117188A1 (de) * 2018-07-16 2018-08-30 FEV Europe GmbH Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TOMMASO SELLERI ET AL., CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 8, 2018, pages 2467 - 2476
TOMMASO SELLERI ET AL: "A PGM-free NO x adsorber + selective catalytic reduction catalyst system (AdSCR) for trapping and reducing NO x in lean exhaust streams at low temperature", CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 8, no. 9, 4 April 2018 (2018-04-04), pages 2467 - 2476, XP055658975, ISSN: 2044-4753, DOI: 10.1039/C8CY00343B *

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