[go: up one dir, main page]

DE102006009028A1 - Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle - Google Patents

Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102006009028A1
DE102006009028A1 DE102006009028A DE102006009028A DE102006009028A1 DE 102006009028 A1 DE102006009028 A1 DE 102006009028A1 DE 102006009028 A DE102006009028 A DE 102006009028A DE 102006009028 A DE102006009028 A DE 102006009028A DE 102006009028 A1 DE102006009028 A1 DE 102006009028A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ammonia
catalyst
exhaust gas
fuel
upstream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006009028A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Dr. Hackenberg
Klaus Rusch
Marco Ranalli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Original Assignee
ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
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 ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH filed Critical ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Priority to DE102006009028A priority Critical patent/DE102006009028A1/en
Priority to PCT/EP2007/001119 priority patent/WO2007098848A1/en
Publication of DE102006009028A1 publication Critical patent/DE102006009028A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073Means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9431Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495Controlling the catalytic process
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/2053By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/208Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/021Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting ammonia NH3
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

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

Abstract

Eine Baugruppe zur Stickoxidminderung in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs weist einen SCR-Katalysator (12), einen stromaufwärts des SCR-Katalysators (12) angeordneten selektiven Ammoniakerzeugungskatalysator (16), der so ausgebildet ist, daß er unabhängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas aus dem Abgasstrom zugeführtem Kraftstoff Wasserstoff erzeugt, der mit den im Abgasstrom vorhandenen Stickoxiden zu Ammoniak reagiert, und eine stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) angeordnete Vorrichtung (18) zur Einbringung von Kraftstoff in den Abgasstrom auf. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Stickoxidminderung sieht vor, den NOx-Gehalt im Abgas zu bestimmen, in Abhängigkeit davon Kraftstoff in den Abgasstrom einzubringen und unabhängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas im Ammoniakerzeugungskatalysator (16) Ammoniak zu erzeugen.A NOx reduction assembly in the exhaust system of a motor vehicle includes an SCR catalyst (12), a selective ammonia generation catalyst (16) disposed upstream of the SCR catalyst (12), adapted to be exhausted from the exhaust stream independently of the oxygen content in the exhaust Fuel generates hydrogen which reacts with the nitrogen oxides present in the exhaust gas stream to form ammonia, and a device (18) arranged upstream of the ammonia generation catalyst (16) for introducing fuel into the exhaust gas stream. A method according to the invention for nitrogen oxide reduction provides for determining the NO x content in the exhaust gas, introducing fuel into the exhaust gas flow as a function of this, and generating ammonia independently of the oxygen content in the exhaust gas in the ammonia generation catalyst (16).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Stickoxidminderung in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Stickoxidminderung in einer Kfz-Abgasanlage.The The invention relates to an assembly for nitrogen oxide reduction in the Exhaust system of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates a method for nitrogen oxide reduction in a vehicle exhaust system.

Zur Einhaltung umweltgesetzlicher Vorgaben müssen die Abgase von verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen einer Reinigung unterzogen werden. Insbesondere kommen zur Stickoxidminderung zunehmend sogenannte SCR-Katalysatoren (auch als Denitrierungskatalysatoren bezeichnet) zum Einsatz, die bei der Verbrennung im Motor erzeugte Stickoxide (NOx) unter Zuhilfenahme von im SCR-Katalysator zwischengespeichertem Ammoniak (NH3) selektiv zu Wasser und Stickstoff reduzieren. Die Bereitstellung des für die selektive katalytische Reduktion benötigten Ammoniaks erfolgt durch Hydrolyse von Harnstoff, der dem Abgas für gewöhnlich in gelöster Form zugegeben wird. Hierzu sind ein im Fahrzeug angeordneter Vorratstank sowie ein vergleichsweise aufwendiges Dosiersystem für die Harnstofflösung erforderlich. Beides verursacht erhöhte Kosten sowie einen erhöhten Platzbedarf, was insbesondere im Falle von Personenkraftwagen problematisch sein kann.To comply with environmental regulations, the exhaust gases of motor vehicles powered by internal combustion engines must be subjected to a cleaning. In particular, so-called SCR catalysts (also referred to as denitration catalysts), which selectively reduce nitrogen oxides (NO x ) produced during combustion in the engine with the aid of ammonia (NH 3 ) temporarily stored in the SCR catalyst, are increasingly used to reduce nitrogen oxides. The provision of the ammonia required for the selective catalytic reduction is accomplished by hydrolysis of urea which is usually added to the offgas in dissolved form. For this purpose, a storage tank arranged in the vehicle and a comparatively complicated metering system for the urea solution are required. Both causes increased costs and increased space requirements, which can be problematic especially in the case of passenger cars.

Diese genannten Nachteile versuchen Systeme zur fahrzeuginternen Ammoniakerzeugung zu umgehen. Bei einem aus der EP 0 879 343 B1 bekannten System werden Fettbetriebsphasen des Motors bzw. eine periodische Kraftstoffeinspritzung, die der Anfettung des Abgases dient, dazu genutzt, in einem Dreiwege-Katalysator Ammoniak zu erzeugen.These mentioned disadvantages try to circumvent systems for in-vehicle ammonia production. At one of the EP 0 879 343 B1 The known system, rich operating phases of the engine or a periodic fuel injection, which serves the enrichment of the exhaust gas, used to generate ammonia in a three-way catalyst.

Auch bei einer aus der DE 103 00 298 A1 bekannten Anordnung wird NH3 unter fetten Betriebsbedingungen während der Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators erzeugt.Even with one from the DE 103 00 298 A1 NH 3 is produced under rich operating conditions during the regeneration of a NO x storage catalytic converter known arrangement.

Demgegenüber schafft die Erfindung ein System bzw. ein Verfahren, bei dem ein SCR-Katalysator bei Bedarf jederzeit mit Ammoniak versorgt werden kann.In contrast creates the invention a system or a method in which an SCR catalyst If required, it can be supplied with ammonia at any time.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Baugruppe zur Stickoxidminderung in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs erreicht, mit einem SCR-Katalysator, einem stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten selektiven Ammoniakerzeugungskatalysator, der so ausgebildet ist, daß er unabhängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas aus dem Abgasstrom zugeführtem Kraftstoff Wasserstoff erzeugt, der mit den im Abgasstrom vorhandenen Stickoxiden zu Ammoniak reagiert, und einer stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators angeordneten Vorrichtung zur Einbringung von Kraftstoff in den Abgasstrom. Dabei kombiniert der Ammoniakerzeugungskatalysator zwei Funktionen. Zum einen setzt er Kraftstoff auch in Gegenwart hoher Sauerstoffkonzentrationen zu Wasserstoff um, wodurch sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung von bekannten Systemen unterscheidet. Bei diesen erfolgt nämlich üblicherweise bei Sauerstoffüberschuß eine Oxidation von unverbranntem Kraftstoff zu CO2 und H2O. Nur im fetten Gemisch kann bei bekannten Systemen Wasserstoff gebildet werden. Zum anderen wird bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der gebildete Wasserstoff im Ammoniakerzeugungskatalysator mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden zu Ammoniak umgesetzt, wobei beide Reaktionen parallel ablaufen. Da die Ammoniakerzeugung also auf einer selektiven katalytischen Reaktion beruht, die vom Sauerstoffgehalt im Abgas unbeeinflußt ist, kann durch die erfindungsgemäße Baugruppe jederzeit Ammoniak erzeugt werden, der im nachgeschalteten SCR-Katalysator zur selektiven Stickoxidreduktion eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße System ist somit gänzlich unabhängig vom Betriebszustand des Motors. Ferner zeichnet es sich durch einen geringeren Kraftstoffmehrverbrauch als im Stand der Technik aus, da der dem Abgas zugeführte Kraftstoff bei der erfindungsgemäßen Baugruppe nicht dazu dient, das Abgas (etwa bei einem Magerbetriebsmotor) anzufetten, sondern lediglich den Wasserstoff für die Ammoniakerzeugung zu liefern. Die erfindungsgemäße Baugruppe bietet darüber hinaus gegenüber Systemen mit Harnstoffeindüsung den Vorteil der Ammoniakerzeugung bei deutlich tieferen Temperaturen. Die Harnstoffeindüsung erfolgt üblicherweise bei Temperaturen von mindestens 200°C. Beim erfindungsgemäßen System erfolgt die Kraftstoffzufuhr bei geeignetem SCR-Katalysator bei deutlich niedrigeren Temperaturen, etwa ab 150°C. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Baugruppe besteht darin, daß für die Ammoniakerzeugung bereits ein Teil (im Idealfall etwa 50 %) der im Abgas enthaltenen Stickoxide benötigt wird. Die verbliebenen Stickoxide werden im SCR-Katalysator reduziert, wobei die für die SCR-Reaktion typische Stöchiometrie von NH3 zu NO eins beträgt. Da also die Menge an Stickoxiden, die zum SCR-Katalysator gelangt, bereits um den zur Ammoniakerzeugung benötigten Teil verringert ist, kann der SCR-Katalysator gegenüber dem Stand der Technik ein deutlich kleineres Volumen aufweisen, da er eine deutlich kleinere Menge an NOx (im Idealfall nur die Hälfte) umsetzen muß.This is inventively achieved by an assembly for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle, with an SCR catalyst, a selective upstream of the SCR catalyst arranged ammonia generating catalyst which is designed so that it generates hydrogen regardless of the oxygen content in the exhaust gas from the exhaust gas supplied fuel which reacts with the nitrogen oxides present in the exhaust gas stream to ammonia, and a device arranged upstream of the ammonia generating catalyst for introducing fuel into the exhaust gas stream. The ammonia generation catalyst combines two functions. On the one hand, it converts fuel into hydrogen even in the presence of high oxygen concentrations, as a result of which the embodiment according to the invention differs from known systems. In these, namely, an oxidation of unburned fuel to CO 2 and H 2 O is usually carried out at an excess of oxygen. Hydrogen can only be formed in the rich mixture in known systems. On the other hand, in the embodiment according to the invention, the hydrogen formed in the ammonia generating catalyst is converted into ammonia with nitrogen oxides contained in the exhaust gas, with both reactions taking place in parallel. Since the ammonia production is thus based on a selective catalytic reaction, which is unaffected by the oxygen content in the exhaust gas, ammonia can be generated by the assembly according to the invention at any time, which is used in the downstream SCR catalyst for selective nitrogen oxide reduction. The system according to the invention is thus completely independent of the operating state of the engine. Furthermore, it is characterized by a lower fuel consumption than in the prior art, since the fuel supplied to the exhaust gas in the assembly according to the invention does not serve to degrease the exhaust gas (such as in a lean-burn engine), but merely to supply the hydrogen for ammonia production. In addition, the assembly according to the invention offers the advantage of ammonia production at significantly lower temperatures compared to systems with urea injection. The urea injection is usually carried out at temperatures of at least 200 ° C. In the system according to the invention, the fuel is supplied at a suitable SCR catalyst at much lower temperatures, for example from 150 ° C. Another advantage of the assembly according to the invention is that for the ammonia already a part (ideally about 50%) of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas is needed. The remaining nitrogen oxides are reduced in the SCR catalyst, with the typical for the SCR reaction stoichiometry of NH 3 to NO is one. Since the amount of nitrogen oxides which reaches the SCR catalyst is already reduced by the part required for the production of ammonia, the SCR catalyst can have a significantly smaller volume than the prior art because it has a significantly smaller amount of NO x ( ideally only half).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Steuerung vorgesehen, die die Menge des eingebrachten Kraftstoffs sowie den Zeitpunkt und die Dauer der Einbringung steuert bzw. regelt. Auf diese Weise kann die Menge des erzeugten Ammoniaks dem aktuellen Bedarf angepaßt werden.According to one preferred embodiment a controller is provided which determines the amount of fuel introduced and controls the timing and duration of the contribution. In this way, the amount of ammonia generated can be the current one Needs adapted become.

Zumindest stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der insbesondere mit der Steuerung verbunden ist.At least upstream of the ammonia generating catalyst, a temperature sensor may be provided, in particular with the Steue connected.

Weiterhin sollte zumindest ein stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators angeordneter NOx-Sensor vorgesehen sein, der den momentanen Stickoxidgehalt im Abgas mißt. In Abhängigkeit von diesem Stickoxidgehalt wird dann die Menge des in die Abgasleitung eingebrachten Kraftstoffs gesteuert bzw. geregelt. Alternativ ist es ebenso möglich, den momentanen Stickoxidgehalt mittels im Motorsteuergerät hinterlegten Kennfeldern in Abhängigkeit vom aktuellen Motorbetriebspunkt zu ermitteln oder, basierend auf einer modellmäßigen mathematischen Beschreibung des Emissionsverhaltens, zu berechnen.Furthermore, at least one arranged upstream of the ammonia generating catalyst NO x sensor should be provided which measures the instantaneous nitrogen oxide content in the exhaust gas. Depending on this nitrogen oxide content, the amount of fuel introduced into the exhaust gas line is then controlled or regulated. Alternatively, it is also possible to determine the instantaneous nitrogen oxide content by means of characteristic maps stored in the engine control unit as a function of the current engine operating point or to calculate it based on a model-based mathematical description of the emission behavior.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zumindest ein Sauerstoffsensor vorgesehen sein, der ebenfalls stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators angeordnet ist und bei dem es sich beispielsweise um eine Lambdasonde handelt.According to one another embodiment at least one oxygen sensor may be provided, which is also upstream of the Ammonia generating catalyst is arranged and in which it is for example, is a lambda probe.

Optional sind stromabwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators und/oder des SCR-Katalysators NOx und/oder NH3-Sensoren angeordnet. Diese erfassen den Ammoniak- bzw. NOx-Gehalt im Abgasstrom und ermöglichen dadurch eine besonders genaue Regelung des Systems.Optionally, NO x and / or NH 3 sensors are arranged downstream of the ammonia generation catalyst and / or the SCR catalyst. These detect the ammonia or NO x content in the exhaust gas flow and thus allow a particularly accurate control of the system.

Vorteilhaft handelt es sich bei der Vorrichtung zur Einbringung von Kraftstoff um eine Verdampfungseinheit. Diese weist z.B. ein in einer Kammer angeordnetes Heizelement, etwa eine Glühkerze, auf. In der Kammer wird flüssiger Kraftstoff (z.B. aus dem Kraftstofftank des Fahrzeugs) verdampft und in Dampfform in den Abgasstrom eingebracht, wodurch eine besonders gute Verteilung des Kraftstoffs im Abgas gewährleistet ist. Eine solche Verdampfungseinheit ist zudem wesentlich einfacher aufgebaut als die aus dem Stand der Technik bekannten Dosiervorrichtungen für Harnstofflösung.Advantageous it is in the device for introducing fuel around an evaporation unit. This includes e.g. an arranged in a chamber Heating element, such as a glow plug, on. In the chamber becomes more fluid Fuel (e.g., from the fuel tank of the vehicle) evaporates and introduced into the exhaust stream in vapor form, whereby a particularly good distribution of the fuel is ensured in the exhaust gas. Such Evaporation unit is also much simpler than the known from the prior art metering devices for urea solution.

Der Ammoniakerzeugungskatalysator weist bevorzugt eine katalytisch wirksame Beschichtung auf, die wenigstens ein Edelmetall, bevorzugt aus der Gruppe der Pt-Metalle, umfaßt. Diese Beschichtung kann auf einem üblichen Substrat (z.B. Cordierit) mit einem oxidischen Washcoat (z.B. Al2O3, SiO2, ZrO2, ...) aufgebracht sein.The ammonia generating catalyst preferably has a catalytically active coating comprising at least one noble metal, preferably from the group of Pt metals. This coating can be applied to a conventional substrate (eg cordierite) with an oxide washcoat (eg Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 ,...).

Vorteilhaft weist der Ammoniakerzeugungskatalysator eine NOx-Speicherbeschichtung auf. Somit kann sich NOx auf der Oberfläche des Ammoniak erzeugungskatalysators sammeln, das mit dem eingebrachten Kraftstoff zu NH3 reagiert.Advantageously, the ammonia generation catalyst has a NO x storage coating. Thus, NO x can accumulate on the surface of the ammonia generation catalyst, which reacts with the introduced fuel to NH 3 .

Dabei umfaßt die NOx-Speicherbeschichtung vorzugsweise wenigstens ein Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall.The NO x storage coating preferably comprises at least one alkali metal and / or alkaline earth metal.

Stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators kann ein Oxidationskatalysator zur Erhöhung des NO2/NO-Verhältnisses im Abgasstrom angeordnet sein. Da im Ammoniakerzeugungskatalysator nur NO2 gespeichert werden kann und dieses auch im SCR-Katalysator schneller reagiert als NO, läßt sich auf diese Weise die Effizienz des Systems erhöhen. Ebenso wäre es denkbar, den NO2-Gehalt durch ein nicht-thermisches Plasma zu erhöhen oder direkt im Ammoniakerzeugungskatalysator NO2 aus NO zu erzeugen.Upstream of the ammonia generating catalyst may be an oxidation catalyst for increasing the NO 2 / NO ratio in the exhaust stream. Since only NO 2 can be stored in the ammonia generation catalyst and this also reacts faster in the SCR catalyst than NO, the efficiency of the system can be increased in this way. It would also be conceivable to increase the NO 2 content by a non-thermal plasma or to generate NO 2 from NO directly in the ammonia generation catalyst.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Ammoniakerzeugungskatalysator und die Vorrichtung zur Einbringung von Kraftstoff in einer parallel zu einer Hauptabgasleitung verlaufenden Bypassleitung angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung genügt ein geringeres Volumen des Ammoniakerzeugungskatalysators. Zudem kann durch variable Aufteilung der Volumenströme auf die Hauptabgasleitung und die Bypassleitung das NH3/NOx Verhältnis geregelt werden.According to a further embodiment of the invention, the ammonia-producing catalyst and the device for introducing fuel are arranged in a bypass line running parallel to a main exhaust gas line. In this embodiment, a smaller volume of the ammonia generating catalyst is sufficient. In addition, the NH 3 / NO x ratio can be regulated by variable distribution of the volume flows to the main exhaust gas line and the bypass line.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Stickoxidminderung in einer Kfz-Abgasanlage mit einem SCR-Katalysator, einem stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordneten selektiven Ammoniakerzeugungskatalysator und einer stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators angeordneten Vorrichtung zur Einbringung von Kraftstoff in den Abgasstrom vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch folgende Schritte aus:

  • – Bestimmen des NOx-Gehalts im Abgas,
  • – Einbringen von Kraftstoff in den Abgasstrom in Abhängigkeit vom bestimmten NOx-Gehalt und
  • – Erzeugen von Ammoniak im Ammoniakerzeugungskatalysator unab hängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas.
According to another aspect of the invention, there is provided a method of nitrogen oxide reduction in an automotive exhaust system including an SCR catalyst, a selective ammonia generation catalyst disposed upstream of the SCR catalyst, and a fuel injection apparatus disposed upstream of the ammonia generation catalyst. The method according to the invention is characterized by the following steps:
  • Determining the NO x content in the exhaust gas,
  • - introducing fuel into the exhaust stream depending on the determined NO x content and
  • - Generating ammonia in the ammonia generating catalyst inde pendent of the oxygen content in the exhaust gas.

Wie bereits erwähnt, kann dabei die Bestimmung des NOx-Gehalts durch Messung oder durch Berechnung mittels Daten aus dem Motorkennfeld erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine ständige, bedarfsorientierte Ammoniakerzeugung, die (abgesehen von einer möglichen Ermittlung des momentanen NOx Gehalts über das Motorkennfeld) vom Betriebszustand des Motors sowie vom Sauerstoffgehalt im Abgas unabhängig ist.As already mentioned, the determination of the NO x content can take place by measurement or by calculation by means of data from the engine map. The method according to the invention enables a constant, demand-oriented generation of ammonia which (apart from a possible determination of the instantaneous NO x content via the engine map) is independent of the operating state of the engine and of the oxygen content in the exhaust gas.

Gemäß einer ersten Verfahrensvariante wird der Kraftstoff in unregelmäßigen Abständen eingebracht, nämlich immer dann, wenn der NOx-Gehalt im Abgas die Zufuhr von Ammoniak erfordert. Hierbei wird insbesondere auch der Beladungszustand des SCR-Katalysators berücksichtigt.According to a first variant of the method, the fuel is introduced at irregular intervals, namely whenever the NO x content in the exhaust gas requires the supply of ammonia. Here, in particular, the loading state of the SCR catalyst is taken into account.

Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante erfolgt das Einbringen von Kraftstoff kontinuierlich.According to one alternative method variant is the introduction of fuel continuously.

Vorteilhaft wird die Menge des eingebrachten Kraftstoffs in Abhängigkeit zumindest vom NOx-Gehalt im Abgasstrom variiert, um insbesondere bei einer kontinuierlichen Kraftstoffeinbringung die Menge des erzeugten Ammoniaks an den momentanen Bedarf anzupassen.The amount of fuel introduced is advantageously varied as a function of at least the NO x content in the exhaust gas flow, in order to adapt the amount of ammonia produced to the current demand, in particular in the case of a continuous introduction of fuel.

Vorzugsweise wird der Kraftstoff in Dampfform in den Abgasstrom eingebracht, wodurch eine besonders gute Durchmischung mit dem Abgas Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Preferably the fuel is introduced into the exhaust stream in vapor form, whereby a particularly good mixing with the exhaust more Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings. In these show:

1 schematisch eine Baugruppe zur Stickoxidminderung in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, und 1 schematically an assembly for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle according to a first embodiment of the invention, in which the inventive method is performed, and

2 schematisch eine Baugruppe zur Stickoxidminderung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 2 schematically an assembly for nitrogen oxide reduction according to a second embodiment of the invention.

In 1 ist eine Baugruppe 10 zur Stickoxidminderung dargestellt, die in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Magergemischmotor (nicht gezeigt) eingesetzt wird. Die Baugruppe 10 umfaßt einen SCR-Katalysator 12, der in einer Abgasleitung 14 angeordnet ist. Dabei deuten die Pfeile die Strömungsrichtung des Abgases an. Stromaufwärts des SCR-Katalysators 12 ist ein Ammoniakerzeugungskatalysator 16 vorgesehen, dem eine Vorrichtung 18 zur Einbringung von Kraftstoff in Form einer Verdampfungseinheit vorgeschaltet ist. Die Vorrichtung 18 ist mit einer nicht gezeigten Kraftstoffleitung des Fahrzeugs verbunden, bei der es sich vorzugsweise um die Kraftstoffrücklaufleitung handelt, in der der Kraftstoff bereits vorgewärmt ist. Neben den in der Figur schematisch angedeuteten weist die Abgasanlage natürlich weitere Komponenten auf, etwa einen Krümmer, einen Abgasturbolader, eine Abgasrückführung und/oder weitere Katalysatoren oder Partikelfilter, auf deren Darstellung der Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde.In 1 is an assembly 10 for nitrogen oxide reduction, which is used in the exhaust system of a motor vehicle with lean-burn engine (not shown). The assembly 10 includes an SCR catalyst 12 who is in an exhaust pipe 14 is arranged. The arrows indicate the flow direction of the exhaust gas. Upstream of the SCR catalyst 12 is an ammonia generation catalyst 16 provided that a device 18 upstream of the introduction of fuel in the form of an evaporation unit. The device 18 is connected to a fuel line, not shown, of the vehicle, which is preferably the fuel return line, in which the fuel is already preheated. In addition to the schematically indicated in the figure, the exhaust system, of course, other components, such as a manifold, an exhaust gas turbocharger, exhaust gas recirculation and / or other catalysts or particulate filter, whose representation has been omitted for clarity.

Der Ammoniakerzeugungskatalysator 16 weist eine katalytisch wirksame Beschichtung auf, die auf einem üblichen Substrat (z.B. Cordierit) mit oxidischem Washcoat (z.B. Al2O3, SiO2, ZrO2) aufgebracht ist. Diese katalytisch wirksame Beschichtung umfaßt ein oder mehrere Edelmetalle, bevorzugt aus der Gruppe der Pt-Metalle, sowie Alkali- bzw. Erdalkalimetalle in geeigneter Zusammensetzung. Dadurch erhält der Ammoniakerzeugungskatalysator 16 zudem eine gewisse Speicherfähigkeit für NOx, die die Ablagerung von Stickoxiden auf der Katalysatoroberfläche ermöglicht und so die Ammoniakerzeugung begünstigt, bei der der aus dem eingebrachten Kraftstoff gebildete Wasserstoff mit Stickoxiden (NOx) zu NH3 reagiert.The ammonia generation catalyst 16 has a catalytically active coating which is applied to a conventional substrate (eg cordierite) with oxidic washcoat (eg Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 ). This catalytically active coating comprises one or more noble metals, preferably from the group of Pt metals, and alkali or alkaline earth metals in a suitable composition. Characterized also receives the ammonia generating catalyst 16, a certain storage capacity for NO x, which enables the deposition of nitrogen oxides on the catalyst surface and favors so the ammonia production, in which the formed from the introduced hydrogen fuel with nitrogen oxides (NO x) to NH 3 reacts.

Unmittelbar stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators 16 sind mehrere Sensoren 20 angeordnet, die zur Erfassung der Temperatur, des Sauerstoffgehalts sowie des NOx Gehalts im Abgasstrom dienen und mit einer Steuerung 22 in Verbindung stehen. Ebenso können auch mehrere der genannten Funktionen in einen einzigen Sensor integriert sein.Immediately upstream of the ammonia generation catalyst 16 are several sensors 20 arranged, which serve to detect the temperature, the oxygen content and the NO x content in the exhaust stream and with a controller 22 keep in touch. Likewise, several of the functions mentioned can be integrated into a single sensor.

Im Betrieb des Fahrzeugs wird durch die Sensoren 20 zumindest der Stickoxidgehalt im Abgas erfaßt. Alternativ hierzu ist, wie bereits erwähnt, auch eine Bestimmung des NOx Gehalts über ein im Motorsteuergerät hinterlegtes Kennfeld möglich. In Abhängigkeit vom gemessenen bzw. bestimmten Wert wird in der Steuerung 22 eine benötigte Kraftstoffmenge bestimmt, die über die Vorrichtung 18 in die Abgasleitung 14 stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators 16 eingebracht wird. Aus diesem unverbrannten Kraftstoff produziert der Ammoniakerzeugungskatalysator 16 Wasserstoff, der unter Zuhilfenahme der im Abgasstrom enthaltenen Stickoxide zu Ammoniak reagiert. Die Gesamtreaktion ist selektiv, d.h. unbeeinflußt vom Vorhandensein von Sauerstoff im Abgasstrom, und läßt sich qualitativ in folgender Gesamtreaktionsgleichung zusammenfassen: HC + NOx → NH3 + CO2 + H2O. During operation of the vehicle is detected by the sensors 20 at least the nitrogen oxide content detected in the exhaust gas. Alternatively, as already mentioned, a determination of the NO x content is possible via a characteristic field stored in the engine control unit. Depending on the measured or determined value is in the controller 22 determines a required amount of fuel through the device 18 in the exhaust pipe 14 upstream of the ammonia generation catalyst 16 is introduced. Out of this unburned fuel produces the ammonia generation catalyst 16 Hydrogen, which reacts with the aid of nitrogen oxides contained in the exhaust stream to ammonia. The overall reaction is selective, ie unaffected by the presence of oxygen in the exhaust stream, and can be summarized qualitatively in the following overall reaction equation: HC + NO x → NH 3 + CO 2 + H 2 O.

Das produzierte Ammoniak verläßt den Ammoniakerzeugungskatalysator 16 zusammen mit dem Abgas und gelangt in den SCR-Katalysator 12, wo es die im Abgasstrom verbliebenen Stickoxide zu Stickstoff und Wasser reduziert. Dabei kann der SCR-Katalysator 12 Ammoniak kurzzeitig zwischenspeichern.The produced ammonia leaves the ammonia generation catalyst 16 together with the exhaust gas and enters the SCR catalyst 12 where it reduces the nitrogen oxides remaining in the exhaust stream to nitrogen and water. In this case, the SCR catalyst 12 Temporarily store ammonia.

Optional sind stromabwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators 16 und/oder stromabwärts des SCR-Katalysators 12 NOx – und/oder NH3-Sensoren 24 (gestrichelt dargestellt) vorgesehen, die den Gehalt der jeweiligen Substanz im Abgasstrom erfassen und diese Daten an die Steuerung 22 weiterleiten. Dadurch wird eine genauere Regelung der Kraftstoffeinbringung ermöglicht.Optionally, downstream of the ammonia generation catalyst 16 and / or downstream of the SCR catalyst 12 NO x and / or NH 3 sensors 24 (shown in dashed lines), which detect the content of the respective substance in the exhaust stream and this data to the controller 22 hand off. This allows a more accurate control of fuel delivery.

Zur Erhöhung der Effizienz kann zudem stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators 16 ein Oxidationskatalysator 26 vorgesehen sein, der das NO2/NO-Verhältnis im Abgas erhöht. Auch dieser Oxidationskatalysator 26 ist nicht zwingend vorgesehen und daher in 1 gestrichelt dargestellt.In addition, to increase efficiency, upstream of the ammonia generating catalyst 16 an oxidation catalyst 26 be provided, which increases the NO 2 / NO ratio in the exhaust gas. Also, this oxidation catalyst 26 is not mandatory and therefore in 1 shown in dashed lines.

Es ist zu betonen, daß die Kraftstoffeinbringung in den Abgasstrom unabhängig vom Betriebszustand des Motors bzw. dem Sauerstoffgehalt im Abgasstrom erfolgt. Es ist keine fette Abgaszusammensetzung erforderlich, um die Ammoniakerzeugung durch den Ammoniakerzeugungskatalysator 16 anzuregen. Die Kraftstoffeinbringung durch die Vorrichtung 18 hat folglich nicht zum Ziel, das Abgas anzufetten (also für einen Sauerstoffmangel zu sorgen), sondern lediglich den für die Bildung von Wasserstoff im Ammoniakerzeugungskatalysator 16 erforderlichen Kraftstoff bereitzustellen. Neben dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinbringung wird durch die Steuerung 22 auch die Menge des eingebrachten Kraftstoffs sowie die Dauer der Einbringung gesteuert bzw. geregelt, um genau die momentan benötigte Ammoniakmenge zu produzieren. Hierbei wird gegebenenfalls auch die durch die Sensoren 20 erfaßte Temperatur, der Sauerstoffgehalt im Abgas sowie der aktuelle Beladungszustand des SCR-Katalysators 12 mit Ammoniak berücksichtigt.It should be emphasized that the fuel injection into the exhaust gas flow is independent of the operating state of the engine or the oxygen content in the exhaust gas flow. It is not a fat exhaust gas required for ammonia production by the ammonia generation catalyst 16 to stimulate. The fuel delivery through the device 18 Consequently, the goal is not to degrease the exhaust gas (ie to provide for an oxygen deficiency), but only the goal for the formation of hydrogen in the ammonia generation catalyst 16 provide required fuel. In addition to the time of fuel injection is by the controller 22 also controlled the amount of introduced fuel and the duration of the introduction or regulated to produce exactly the amount of ammonia currently required. In this case, if necessary, by the sensors 20 detected temperature, the oxygen content in the exhaust gas and the current load state of the SCR catalyst 12 considered with ammonia.

Die rein bedarfsgesteuerte Kraftstoffeinbringung hat zur Folge, daß der Kraftstoff in unregelmäßigen Abständen oder kontinuierlich in variierender Menge eingebracht wird. Dabei erfolgt die Kraftstoffeinbringung nur während magerer Betriebsbedingungen.The purely on-demand fuel injection has the consequence that the fuel at irregular intervals or is continuously introduced in varying amounts. This takes place the fuel injection only during lean operating conditions.

Besonders vorteilhaft ist die Einbringung von Kraftstoffdampf in den Abgasstrom, der sich sehr gleichmäßig im Abgas verteilt. Im Vergleich zur Harnstoffhydrolyse ist die NH3-Erzeugung durch den Ammoniakerzeugungskatalysator 16 mit vorgeschalteter Vorrichtung 18 bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen möglich, die allein von der Light-off-Temperatur des Ammoniakerzeugungskatalysators 16 abhängen. Diese liegt bei etwa 150°C, was bedeutet, daß mit der erfindungsgemäßen Baugruppe eine Stickoxidminderung bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen möglich ist. Auf diese Weise lassen sich die Stickoxidemissionen beim Kaltstart deutlich reduzieren.Particularly advantageous is the introduction of fuel vapor in the exhaust stream, which is distributed very evenly in the exhaust gas. Compared to urea hydrolysis, NH 3 production is by the ammonia generation catalyst 16 with upstream device 18 Already at significantly lower temperatures possible, the only of the light-off temperature of the ammonia generating catalyst 16 depend. This is about 150 ° C, which means that with the assembly according to the invention a nitrogen oxide reduction is possible even at relatively low temperatures. In this way, the nitrogen oxide emissions during cold start can be significantly reduced.

2 zeigt eine Baugruppe 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Dabei tragen gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen, und im folgenden wird nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen. 2 shows an assembly 10 according to a second embodiment of the invention. The same or functionally identical components bear the same reference numerals, and in the following, only the differences from the first embodiment will be discussed.

Bei der Baugruppe 10 gemäß 2, die in der Abgasanlage eines Magergemischmotors 1, insbesondere eines Dieselmotors, angeordnet ist, ist eine Bypassleitung 28 vorgesehen, die stromaufwärts der Vorrichtung 18 von der als Hauptabgasleitung dienenden Abgasleitung 14 abzweigt. Dabei sind die Vorrichtung 18 und der Ammoniakerzeugungskatalysator 16 in der Bypassleitung 28 angeordnet, die parallel zur Hauptabgasleitung verläuft und unmittelbar stromaufwärts des SCR-Katalysators 12 wieder in diese mündet. Über ein in 2 nicht gezeigtes Ventil oder dergleichen läßt sich das Volumenstromverhältnis von Hauptabgasleitung zu Bypassleitung 28 variieren, wodurch das NH3/NOx Verhältnis geregelt werden kann. Im Idealfall beträgt dabei der Anteil des durch die Bypassleitung 28 gelenkten Abgases 50%. In diesem Fall ist ein besonders gering dimensionierter Ammoniakerzeugungskatalysator 16 ausreichend. Es ist zu betonen, daß in 2 nur aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung weiterer Komponenten, etwa der Steuerung 22 oder der Sensoren 20, 24, verzichtet wurde.At the assembly 10 according to 2 in the exhaust system of a lean burn engine 1 , in particular a diesel engine, is arranged a bypass line 28 provided upstream of the device 18 from the exhaust pipe serving as the main exhaust gas passage 14 branches. Here are the device 18 and the ammonia generation catalyst 16 in the bypass line 28 arranged parallel to the main exhaust line and immediately upstream of the SCR catalyst 12 again flows into this. About a in 2 not shown valve or the like, the volume flow ratio of the main exhaust gas line to bypass line can be 28 vary, whereby the NH 3 / NO x ratio can be regulated. Ideally, this is the proportion of the bypass line 28 directed exhaust gas 50%. In this case, a particularly small-sized ammonia generation catalyst 16 sufficient. It should be emphasized that in 2 just for the sake of clarity on the presentation of other components, such as the controller 22 or the sensors 20 . 24 , was waived.

Darüber hinaus liegt es im Ermessen des Fachmanns, alle beschriebenen Merkmale sowohl einzeln wie auch in Kombination miteinander einzusetzen, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.Furthermore it is at the discretion of the skilled person, all the features described both individually and in combination, to the task of the invention to solve.

11
MagergemischmotorLean burn engine
1010
Baugruppemodule
1212
SCR-KatalysatorSCR catalyst
1414
Abgasleitungexhaust pipe
1616
AmmoniakerzeugungskatalysatorAmmonia generating catalyst
1818
Vorrichtung zur Einbringung von Kraftstoffcontraption for the introduction of fuel
2020
Sensorensensors
2222
Steuerungcontrol
2424
NOx/NH3-SensorenNO x / NH 3 sensors
2626
Oxidationskatalysatoroxidation catalyst
2828
Bypassleitungbypass line

Claims (17)

Baugruppe zur Stickoxidminderung in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem SCR-Katalysator (12), einem stromaufwärts des SCR-Katalysators (12) angeordneten selektiven Ammoniakerzeugungskatalysator (16), der so ausgebildet ist, daß er unabhängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas aus dem Abgasstrom zugeführtem Kraftstoff Wasserstoff erzeugt, der mit den im Abgasstrom vorhandenen Stickoxiden zu Ammoniak reagiert, und einer stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) angeordneten Vorrichtung (18) zur Einbringung von Kraftstoff in den Abgasstrom.Assembly for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle, with an SCR catalyst ( 12 ), one upstream of the SCR catalyst ( 12 ) arranged selective ammonia generation catalyst ( 16 ) which is adapted to generate, independently of the oxygen content in the exhaust gas from the exhaust gas flow, hydrogen which reacts with the nitrogen oxides present in the exhaust gas stream to form ammonia, and one upstream of the ammonia generating catalyst ( 16 ) arranged device ( 18 ) for introducing fuel into the exhaust stream. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (22) vorgesehen ist, die die Menge des eingebrachten Kraftstoffs sowie den Zeitpunkt und die Dauer der Einbringung steuert bzw. regelt.An assembly according to claim 1, characterized in that a controller ( 22 ), which controls the amount of fuel introduced and the timing and duration of the introduction. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) angeordneter Temperatursensor (20) vorgesehen ist.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that at least one upstream of the ammonia generating catalyst ( 16 ) arranged temperature sensor ( 20 ) is provided. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) angeordneter NOx-Sensor (20) vorgesehen ist.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that at least one upstream of the Ammoniakzeugungskataly sators ( 16 ) arranged NO x sensor ( 20 ) is provided. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) angeordneter Sauerstoffsensor (20) vorgesehen ist.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that at least one upstream of the ammonia generating catalyst ( 16 ) arranged oxygen sensor ( 20 ) is provided. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) und/oder des SCR-Katalysators (12) NOx und/oder NH3-Sensoren (24) angeordnet sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the ammonia generating catalyst ( 16 ) and / or the SCR catalyst ( 12 ) NO x and / or NH 3 sensors ( 24 ) are arranged. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vorrichtung (18) zur Einbringung von Kraftstoff um eine Verdampfungseinheit handelt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the device ( 18 ) for introducing fuel around an evaporation unit. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ammoniakerzeugungskatalysator (16) eine katalytisch wirksame Beschichtung aufweist, die wenigstens ein Edelmetall, bevorzugt aus der Gruppe der Pt-Metalle, umfaßt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the ammonia generating catalyst ( 16 ) has a catalytically active coating comprising at least one noble metal, preferably from the group of Pt metals. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ammoniakerzeugungskatalysator (16) eine NOx-Speicherbeschichtung aufweist.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the ammonia generating catalyst ( 16 ) has an NO x storage coating. Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die NOx-Speicherbeschichtung wenigstens ein Alkalimetall und/oder Erdalkalimetall umfaßt.An assembly according to claim 9, characterized in that the NO x storage coating comprises at least one alkali metal and / or alkaline earth metal. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) ein Oxidationskatalysator (26) zur Erhöhung des NO2/NO-Verhältnisses im Abgasstrom angeordnet ist.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the ammonia generating catalyst ( 16 ) an oxidation catalyst ( 26 ) is arranged to increase the NO 2 / NO ratio in the exhaust stream. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ammoniakerzeugungskatalysator (16) und die Vorrichtung (18) zur Einbringung von Kraftstoff in einer parallel zu einer Hauptabgasleitung verlaufenden Bypassleitung (28) angeordnet sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the ammonia generating catalyst ( 16 ) and the device ( 18 ) for introducing fuel in a bypass line running parallel to a main exhaust gas line ( 28 ) are arranged. Verfahren zur Stickoxidminderung in einer Kfz-Abgasanlage mit einem SCR-Katalysator (12), einem stromaufwärts des SCR-Katalysators (12) angeordneten selektiven Ammoniakerzeugungskatalysator (16) und einer stromaufwärts des Ammoniakerzeugungskatalysators (16) angeordneten Vorrichtung (18) zur Einbringung von Kraftstoff in den Abgasstrom, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Bestimmen des NOx-Gehalts im Abgas, – Einbringen von Kraftstoff in den Abgasstrom in Abhängigkeit vom bestimmten NOx-Gehalt und – Erzeugen von Ammoniak im Ammoniakerzeugungskatalysator (16) unabhängig vom Sauerstoffgehalt im Abgas.Nitrogen oxide reduction process in a vehicle exhaust system with an SCR catalyst ( 12 ), one upstream of the SCR catalyst ( 12 ) arranged selective ammonia generation catalyst ( 16 ) and one upstream of the ammonia generation catalyst ( 16 ) arranged device ( 18 ) for introducing fuel into the exhaust stream, characterized by the following steps: determining the NO x content in the exhaust gas, introducing fuel into the exhaust gas flow as a function of the determined NO x content and generating ammonia in the ammonia generation catalyst 16 ) regardless of the oxygen content in the exhaust gas. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Kraftstoff in unregelmäßigen Abständen erfolgt.Method according to claim 13, characterized in that that this Fuel is introduced at irregular intervals. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Kraftstoff kontinuierlich erfolgt.Method according to claim 13, characterized in that that this Introducing fuel continuously. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des eingebrachten Kraftstoffs in Abhängigkeit zumindest vom NOx Gehalt im Abgasstrom variiert wird.Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the amount of introduced fuel is varied as a function of at least the NO x content in the exhaust gas stream. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff in Dampfform in den Abgasstrom eingebracht wird.Method according to one of claims 13 to 16, characterized that the Fuel is introduced in vapor form into the exhaust stream.
DE102006009028A 2006-02-27 2006-02-27 Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle Withdrawn DE102006009028A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009028A DE102006009028A1 (en) 2006-02-27 2006-02-27 Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle
PCT/EP2007/001119 WO2007098848A1 (en) 2006-02-27 2007-02-09 Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009028A DE102006009028A1 (en) 2006-02-27 2006-02-27 Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006009028A1 true DE102006009028A1 (en) 2007-08-30

Family

ID=37966489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006009028A Withdrawn DE102006009028A1 (en) 2006-02-27 2006-02-27 Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of a motor vehicle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006009028A1 (en)
WO (1) WO2007098848A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041291A1 (en) 2008-08-15 2010-02-18 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH NOx reduction in exhaust gases
DE102008039687A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Volkswagen Ag Exhaust gas stream after treatment method for diesel engine of motor vehicle, involves supplying reducing agent to exhaust gas stream depending on control parameter that characterizes composition of exhaust gas stream
CN116816478A (en) * 2023-06-30 2023-09-29 上海交通大学 Integrated purification aftertreatment device for unburned ammonia and NOx of ammonia fuel engine and working method
DE102022124909A1 (en) 2022-06-13 2023-12-14 Keyou GmbH Hydrogen internal combustion engine, drive system and method for operating the hydrogen internal combustion engine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT524011B1 (en) * 2020-07-03 2022-04-15 Avl List Gmbh Motor vehicle with an internal combustion engine powered by carbon-free fuel with an exhaust system connected thereto

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69217108T2 (en) * 1991-04-22 1997-07-10 Corning Inc Catalytic reactor system
JP2967113B2 (en) * 1991-06-12 1999-10-25 株式会社豊田中央研究所 Exhaust gas purification method
JPH084522A (en) * 1994-06-06 1996-01-09 Hitachi Ltd Exhaust gas purification apparatus and method for internal combustion engine
JPH09201531A (en) * 1996-01-29 1997-08-05 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method
JP3456408B2 (en) * 1997-05-12 2003-10-14 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
DE19909933A1 (en) * 1999-03-06 2000-09-07 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas cleaning system with internal ammonia generation for nitrogen oxide reduction and operating procedure therefor
US6919047B1 (en) * 2000-10-10 2005-07-19 Corning Incorporated Reduction of nitrogen oxides in diesel exhaust gases and fuel injection system
DE10201016A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-24 Daimler Chrysler Ag Automotive diesel engine operates in alternating rich and lean burn phases for ammonia generation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041291A1 (en) 2008-08-15 2010-02-18 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH NOx reduction in exhaust gases
DE102008039687A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Volkswagen Ag Exhaust gas stream after treatment method for diesel engine of motor vehicle, involves supplying reducing agent to exhaust gas stream depending on control parameter that characterizes composition of exhaust gas stream
DE102008039687B4 (en) * 2008-08-26 2015-12-10 Volkswagen Ag Process for the aftertreatment of an exhaust gas stream of an internal combustion engine
DE102022124909A1 (en) 2022-06-13 2023-12-14 Keyou GmbH Hydrogen internal combustion engine, drive system and method for operating the hydrogen internal combustion engine
CN116816478A (en) * 2023-06-30 2023-09-29 上海交通大学 Integrated purification aftertreatment device for unburned ammonia and NOx of ammonia fuel engine and working method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007098848A1 (en) 2007-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10347132B4 (en) exhaust aftertreatment systems
DE10011612B4 (en) Emission control device for an internal combustion engine
DE102016213322B4 (en) Dual catalyst heating system
DE69725913T2 (en) Device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine
DE10328856B4 (en) Control and diagnosis of exhaust emissions
DE10347130B4 (en) exhaust aftertreatment systems
EP1395351B1 (en) Exhaust gas purification unit with reducing agent supply
DE19731623B4 (en) Process and apparatus for de-sulfation of NOx storage in diesel engines
DE112007000322B4 (en) Exhaust system for an internal combustion engine
DE102014110779B4 (en) EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM FOR USE WITH AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE10348800A1 (en) Diesel exhaust aftertreatment systems
DE10346315A1 (en) Diesel exhaust aftertreatment systems
DE10347131A1 (en) exhaust aftertreatment systems
EP1149230A1 (en) Method and arrangement for purifying an exhaust gas stream of a spark ignition engine flowing in an exhaust gas line
DE102007044192A1 (en) Method and apparatus for selective reduction of NOx in an exhaust gas feed
DE102005062120A1 (en) Method and device for monitoring an exhaust aftertreatment system
EP2568137A1 (en) Heated injection system for exhaust gas systems of Diesel engines
WO2008077602A1 (en) Exhaust emission control system for lean engines and method for operating the system
DE10347461A1 (en) Diesel exhaust aftertreatment systems
DE10346715B4 (en) Diesel exhaust aftertreatment systems
DE102016222010B4 (en) Method for controlling an internal combustion engine with a low-pressure exhaust gas recirculation system
DE10357402A1 (en) Operating a multicylinder internal combustion engine with an ammonia-generating catalyst comprises throttling the air supply to the first cylinder and adding a reducing agent to its exhaust gas
EP0783918B1 (en) Process for nitrogen oxides reduction in diesel engine exhaust gas
WO2007098848A1 (en) Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of an internal combustion engine
DE102017115399A1 (en) Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: EMCON TECHNOLOGIES GERMANY (AUGSBURG) GMBH, 86, DE

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130225

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee