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DE102020207311B4 - Ammonia slip catalyst, exhaust aftertreatment system and exhaust aftertreatment method - Google Patents

Ammonia slip catalyst, exhaust aftertreatment system and exhaust aftertreatment method Download PDF

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DE102020207311B4 DE102020207311.2A DE102020207311A DE102020207311B4 DE 102020207311 B4 DE102020207311 B4 DE 102020207311B4 DE 102020207311 A DE102020207311 A DE 102020207311A DE 102020207311 B4 DE102020207311 B4 DE 102020207311B4
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Abstract

Ammoniak-Sperrkatalysator (40) zur Anordnung in einer Abgasanlage (22) eines Verbrennungsmotors (10), umfassend eine Oxidationszone (42) zur Oxidation von Ammoniak, einen Mischraum (86) zur Vermischung von Ammoniak und einem Oxidationsprodukt des Ammoniaks sowie einen in Strömungsrichtung der Oxidationszone (42) und dem Mischraum (86) nachgeschalteten SCR-Katalysator (44).Ammonia blocking catalytic converter (40) for arrangement in an exhaust system (22) of an internal combustion engine (10), comprising an oxidation zone (42) for oxidizing ammonia, a mixing space (86) for mixing ammonia and an oxidation product of the ammonia and, in the direction of flow of the Oxidation zone (42) and the mixing space (86) downstream SCR catalyst (44).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ammoniak-Sperrkatalysator, ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem solchen Ammoniak-Sperrkatalysator sowie ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to an ammonia blocking catalyst, an exhaust aftertreatment system with such an ammonia blocking catalyst and a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine with such an exhaust aftertreatment system according to the preamble of the independent patent claims.

Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an die motorischen Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Dabei stellen die Forderungen nach einem weiter sinkenden Verbrauch und die weitere Verschärfung der Abgasnormen hinsichtlich der zulässigen Stickoxid-Emissionen eine Herausforderung für die Motorenentwickler dar. Bei Ottomotoren erfolgt die Abgasreinigung in bekannter Weise über einen Drei-Wege-Katalysator, sowie dem Drei-Wege-Katalysator vor- und nachgeschaltete weitere Katalysatoren. Bei Dieselmotoren finden aktuell Abgasnachbehandlungssysteme Verwendung, welche einen Oxidationskatalysator, einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) sowie einen Partikelfilter zur Abscheidung von Rußpartikeln und gegebenenfalls weitere Katalysatoren aufweisen. Als Reduktionsmittel wird dabei bevorzugt Ammoniak verwendet. Weil der Umgang mit reinem Ammoniak aufwendig ist, wird bei Fahrzeugen üblicherweise eine synthetische, wässrige Harnstofflösung verwendet, die in einer dem SCR-Katalysator vorgeschalteten Mischeinrichtung mit dem heißen Abgasstrom vermischt wird. Durch diese Vermischung wird die wässrige Harnstofflösung erhitzt, wobei die wässrige Harnstofflösung Ammoniak im Abgaskanal freisetzt. Eine handelsübliche, wässrige Harnstofflösung setzt sich im Allgemeinen aus 32,5 % Harnstoff und 67,5 % Wasser zusammen.The current exhaust gas legislation and one that will become increasingly strict in the future place high demands on engine raw emissions and the exhaust gas aftertreatment of combustion engines. The demands for a further reduction in consumption and the further tightening of the exhaust gas standards with regard to the permitted nitrogen oxide emissions represent a challenge for the engine developers. Catalyst upstream and downstream further catalysts. Exhaust gas aftertreatment systems are currently used in diesel engines, which have an oxidation catalytic converter, a catalytic converter for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR catalytic converter) and a particle filter for separating soot particles and optionally further catalytic converters. Ammonia is preferably used as the reducing agent. Because handling pure ammonia is complicated, vehicles usually use a synthetic, aqueous urea solution, which is mixed with the hot exhaust gas flow in a mixing device upstream of the SCR catalytic converter. This mixing heats up the aqueous urea solution, with the aqueous urea solution releasing ammonia in the exhaust gas duct. A commercially available, aqueous urea solution is generally made up of 32.5% urea and 67.5% water.

Ferner sind Abgasnachbehandlungssystem mit mindestens zwei Abgasnachbehandlungskomponenten zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden bekannt, welche sequenziell von einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors durchströmt werden, wobei die erste Abgasnachbehandlungskomponente motornah und die zweite Abgasnachbehandlungskomponente in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, wobei jeder Abgasnachbehandlungskomponente ein Dosierelement zur Eindosierung von wässriger Harnstofflösung zugeordnet ist, um je nach Betriebssituation des Verbrennungsmotors mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente in einem Temperaturbereich betreiben zu können, um in dem eine effiziente Konvertierung der Stickoxidemissionen zu ermöglichen.Furthermore, exhaust gas aftertreatment systems are known with at least two exhaust gas aftertreatment components for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides, through which an exhaust gas stream of the internal combustion engine flows sequentially, the first exhaust gas aftertreatment component being arranged close to the engine and the second exhaust gas aftertreatment component being arranged under the floor of a motor vehicle, with each exhaust gas aftertreatment component having a metering element for metering in is assigned aqueous urea solution in order to be able to operate at least one exhaust gas aftertreatment component in a temperature range, depending on the operating situation of the internal combustion engine, in order to enable efficient conversion of the nitrogen oxide emissions.

Jede Vorrichtung zur katalytischen Abgasreinigung benötigt zum Erreichen einer Wirksamkeit das Überschreiten einer Mindesttemperatur, der sogenannten Light-off-Temperatur. Bei einem Kaltstart eines Kraftfahrzeugs liegen der Verbrennungsmotor und die Komponenten zur Abgasnachbehandlung im Temperaturniveau etwa auf Umgebungstemperatur. Auch mit einem hohen Energieeintrag in die Abgasanlage müssen zunächst die thermisch träge Masse der Abgasanlage überwunden und die Strahlungs- beziehungsweise Konvektionsverluste kompensiert werden, um zumindest eine Teilwirksamkeit der Abgasnachbehandlungskomponenten zu erreichen. In dieser Zeit werden die Rohemissionen des Verbrennungsmotors weitgehend ungereinigt emittiert. Abhängig vom Energieeintrag in die Abgasanlage kann dieser Zeitraum verkürzt werden, jedoch niemals auf Null abgesenkt werden.Every device for catalytic exhaust gas purification requires a minimum temperature, the so-called light-off temperature, to be exceeded in order to be effective. During a cold start of a motor vehicle, the temperature level of the internal combustion engine and the components for exhaust gas aftertreatment is approximately at ambient temperature. Even with a high energy input into the exhaust system, the thermally inertial mass of the exhaust system must first be overcome and the radiation or convection losses compensated in order to achieve at least partial effectiveness of the exhaust gas aftertreatment components. During this time, the raw emissions from the internal combustion engine are emitted largely untreated. Depending on the energy input into the exhaust system, this period can be shortened, but never reduced to zero.

Beim Dieselmotor ist bekannt, einem SCR-Abgasreinigungssystem einen NOx-Speicherkatalysator vorzuschalten, der bereits im Bereich 120 - 200°C eine gute Konvertierungsleistung erbringt, während der SCR-Katalysator erst ab ca. 180°C eine Konvertierung von Stickoxid-Emissionen ermöglicht. Die Abgasnachbehandlungskomponenten können einzeln oder insgesamt während ihrer Aufheizphase, insbesondere bis zur jeweiligen Light-off-Temperatur durch elektrische Heizelemente oder thermische Abgasbrenner unterstützt werden. Wird mehr Reduktionsmittel dosiert, als bei der Reduktion mit den Stickoxiden (NOx) umgesetzt wird, kann es zu einem unerwünschten Ammoniakschlupf kommen. Die Entfernung des Ammoniaks wird im Stand der Technik durch einen zusätzlichen Oxidationskatalysator hinter dem SCR-Katalysator erzielt. Dieser Sperrkatalysator oxidiert das gegebenenfalls auftretende Ammoniak zu molekularem Stickstoff (N2) und Wasserdampf (H2O). Darüber hinaus ist eine sorgfältige Applikation der Harnstoffdosierung unerlässlich.In diesel engines, it is known to place a NOx storage catalytic converter upstream of an SCR exhaust gas cleaning system, which already achieves good conversion performance in the range of 120 - 200°C, while the SCR catalytic converter only enables nitrogen oxide emissions to be converted from around 180°C. The exhaust gas aftertreatment components can be supported individually or as a whole during their heating phase, in particular up to the respective light-off temperature, by electrical heating elements or thermal exhaust gas burners. If more reducing agent is metered in than is reacted with the nitrogen oxides (NOx) during the reduction, undesirable ammonia slip may occur. In the prior art, the removal of the ammonia is achieved by an additional oxidation catalytic converter behind the SCR catalytic converter. This blocking catalyst oxidizes any ammonia that may occur to form molecular nitrogen (N2) and water vapor (H2O). In addition, careful application of the urea dosage is essential.

Die DE 11 2015 002 186 T5 offenbart einen Ammoniak-Sperrkatalysator mit einem hohe Porosität aufweisenden Substrat, welches Platin, Palladium oder ein Gemisch hiervon in den Wänden des eine hohe Porosität aufweisenden Substrats enthält. Ferner weist der Ammoniak-Sperrkatalysator eine SCR-Katalysatorbeschichtung auf einer Wand des eine hohe Porosität aufweisenden Substrats auf. Das Platin, das Palladium oder das Gemisch hiervon kann in der Wand des eine hohe Porosität aufweisenden Trägers in Form eines Metalls oder in Form von geträgertem Platin, geträgertem Palladium oder einem Gemisch hiervon vorhanden sein. Die katalytischen Artikel eignen sich für die selektive katalytische Reduktion (SCR) von NOX in Abgasen und zum Verringern der Menge des Ammoniakschlupfs.the DE 11 2015 002 186 T5 discloses an ammonia slip catalyst having a high porosity substrate containing platinum, palladium or a mixture thereof in the walls of the high porosity substrate. Further, the ammonia slip catalyst has an SCR catalyst coating on a wall of the high porosity substrate. The platinum, palladium or mixture thereof may be present in the wall of the high porosity support in the form of a metal or in the form of supported platinum, palladium or a mixture thereof. The catalytic articles are useful for selective catalytic reduction (SCR) of NOX in exhaust gases and reducing the amount of ammonia slip.

Aus der DE 10 2010 050 312 A 1 ist ein Ammoniak-Oxidationskatalysator mit geringer Lachgas (N2O) Nebenproduktbildung bekannt. Das Ziel der Ammoniakoxidation im Sperrkatalysator ist die Oxidation des Ammoniaks zu molekularem Stickstoff. Die Reaktion der überoxidierten Komponenten NOx und N2O mit dem SCR-Katalysator ist dann langsamer und nicht gleichmäßig für NOx und N2O. Es ist daher schwierig, sowohl die NOx-Nachbildung in diesem Katalysator als auch die N2O-Emissionen niedrig zu halten. Dies wird durch eine katalytische Zusammensetzung des Ammoniak-Sperrkatalysators erreicht, welche ein Edelmetall auf einem sauren Wolfram-haltigen Mischoxid umfasst.From the DE 10 2010 050 312 A 1, an ammonia oxidation catalyst with low nitrous oxide (N2O) by-product formation is known. The aim of ammonia oxidation in the slip catalyst is to oxidize the ammonia to form molecular nitrogen. The reaction of the over-oxidized components NOx and N2O with the SCR catalytic converter is then slower and not uniform for NOx and N2O. It is therefore difficult to keep both the NOx replica in this catalyst and the N2O emissions low. This is achieved by an ammonia slip catalyst catalytic composition comprising a noble metal on an acidic tungsten-containing mixed oxide.

Die DE 10 2016 111 148 A1 offenbart einen Ammoniak-Sperrkatalysator mit einem ein Platingruppenmetall umfassenden Ammoniak-Oxidationskatalysator und einen ersten SCR-Katalysator, der ein Metallaustausch-Molekularsieb, Vanadium, ein unedles Metall, ein Oxid eines unedlen Metalls oder ein Mischoxid umfasst. Der Ammoniak-Oxidationskatalysator und der SCR-Katalysator können in einer von vier Konfigurationen vorliegen: in drei Typen von Doppelschichtkonfigurationen und einer Mischung. In der ersten Doppelschichtkonfiguration befindet sich der Ammoniak-Oxidationskatalysator in einer unteren Schicht und ein SCR-Katalysator in der oberen Schicht. Bei der zweiten Doppelschichtkonfiguration befindet sich der SCR-Katalysator in einer Schicht vor einer den Ammoniak-Oxidationskatalysator umfassenden Schicht. Bei der dritten Doppelschichtkonfiguration befindet sich der SCR-Katalysator in einer Schicht vor einer den Ammoniak-Oxidationskatalysator umfassenden Schicht und ein Bereich bzw. Teil des SCR-Katalysators ist auch in einer oberen Schicht über dem Ammoniak-Oxidationskatalysator vorhanden.the DE 10 2016 111 148 A1 discloses an ammonia slip catalyst having an ammonia oxidation catalyst comprising a platinum group metal and a first SCR catalyst comprising a metal exchange molecular sieve, vanadium, a base metal, an oxide of a base metal, or a mixed oxide. The ammonia oxidation catalyst and the SCR catalyst can be in one of four configurations: three types of bilayer configurations and a mixture. In the first bi-layer configuration, the ammonia oxidation catalyst is in a lower layer and an SCR catalyst is in the upper layer. In the second bilayer configuration, the SCR catalyst is in a layer in front of a layer comprising the ammonia oxidation catalyst. In the third bilayer configuration, the SCR catalyst is in a layer in front of a layer comprising the ammonia oxidation catalyst and a portion of the SCR catalyst is also present in an upper layer above the ammonia oxidation catalyst.

Aus der DE 10 2008 025 761 A1 ist ein metallischer Träger für einen Katalysator oder einen Partikelfilter und die Verwendung eines metallischen Trägers zur Abgasreinigung von Dieselmotoren bekannt. Dabei besteht der metallische Träger im Wesentlichen aus einer Aluminiumlegierung mit einem Aluminiumgehalt von 75 bis 100 Masseprozent. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen metallischen Trägers wird eine vorteilhafte Reduktion von Trägermasse und Wärmekapazität erzielt, wodurch die Anspringtemperatur („Light-Off“) schneller erreicht wird. Die Reduktion von Masse und Wärmekapazität geht nicht zu Lasten einer Verringerung der katalytischen Trägeroberfläche.From the DE 10 2008 025 761 A1 a metallic carrier for a catalytic converter or a particle filter and the use of a metallic carrier for cleaning exhaust gas from diesel engines is known. The metal carrier essentially consists of an aluminum alloy with an aluminum content of 75 to 100 percent by mass. With the aid of the metallic carrier according to the invention, an advantageous reduction in carrier mass and heat capacity is achieved, as a result of which the light-off temperature (“light-off”) is reached more quickly. The reduction in mass and heat capacity is not at the expense of a reduction in the catalytic support surface area.

Die DE 10 2016 111 147 A1 offenbart ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einem SCR-Katalysator und einem Ammoniak-Sperrkatalysator. Dabei weist das Abgasnachbehandlungssystem eine erste Zone mit einem ersten SCR-Katalysator und eine zweite Zone mit einem Ammoniak-Sperrkatalysator (ASC) auf. Der Ammoniak-Sperrkatalysator enthält einen zweiten SCR-Katalysator und einen Oxidationskatalysator und weist eine Oxidationsfunktion für unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) auf. Dabei ist die erste Zone des Ammoniak-Sperrkatalysators an der Einlassseite des Substrats und die zweite Zone in der Auslassseite des Substrats angeordnet. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen Katalysator für eine selektive katalytische Reduktion (SCR) von Stickoxiden, zur Verringerung der Menge von Ammoniakschlupf und zum Oxidieren von organischen Resten (HC, CO) im Abgasstrom des Verbrennungsmotors.the DE 10 2016 111 147 A1 discloses an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine with an SCR catalyst and an ammonia slip catalyst. The exhaust aftertreatment system has a first zone with a first SCR catalytic converter and a second zone with an ammonia slip catalytic converter (ASC). The ammonia slip catalyst includes a second SCR catalyst and an oxidation catalyst, and has an oxidation function for unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO). The first zone of the ammonia barrier catalyst is arranged on the inlet side of the substrate and the second zone is arranged on the outlet side of the substrate. The exhaust aftertreatment system includes a catalyst for selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides, to reduce the amount of ammonia slip and to oxidize organic residues (HC, CO) in the exhaust stream of the internal combustion engine.

Ferner ist aus der DE 10 2008 055 890 A1 ein Partikelfilter mit einem porösen Trägerkörper, einer SCR-aktiven Komponente und einem Oxidationskatalysator bekannt, wobei die SCRaktive Komponente als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und der inneren Oberfläche des porösen Trägerkörpers und der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Trägerkörpers vorliegt.Furthermore, from the DE 10 2008 055 890 A1 a particulate filter with a porous carrier body, an SCR-active component and an oxidation catalyst is known, the SCR-active component being present as a coating on the exhaust gas inlet surface and the inner surface of the porous carrier body and the oxidation catalyst as a coating on the exhaust gas outlet surface of the porous carrier body.

Die DE 10 2014 221 322 A1 offenbart eine Abgasbehandlungseinrichtung für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug. Die Abgasbehandlungseinrichtung umfasst ein Dosierelement zum Einbringen eines Reduktionsmittels für Stickoxide in die Abgasanlage, einen stromab des Dosierelements in der Abgasanlage angeordneten SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, ein passives Mischelement, welches in direkter fluidischer Verbindung stromauf des SCR-Katalysators angeordnet ist, und einen in direkter fluidischer Verbindung stromab des SCR-Katalysators in der Abgasanlage angeordneten Partikelfilter mit oxidationskatalytisch aktiver Beschichtung.the DE 10 2014 221 322 A1 discloses an exhaust gas treatment device for an exhaust system of an internal combustion engine for a motor vehicle. The exhaust gas treatment device comprises a dosing element for introducing a reducing agent for nitrogen oxides into the exhaust system, an SCR catalytic converter arranged downstream of the dosing element in the exhaust system for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, a passive mixing element which is arranged in direct fluidic connection upstream of the SCR catalytic converter, and a particle filter with an oxidation-catalytically active coating arranged in direct fluidic connection downstream of the SCR catalytic converter in the exhaust system.

Aus der EP 3 636 890 A1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor bekannt. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst eine Abgasanlage, in welcher ein Dieselpartikelfilter, stromabwärts des Dieselpartikelfilters ein SCR-Katalysator und stromabwärts des SCR-Katalysators ein Ammoniaksperrkatalysator angeordnet sind. Dabei ist der Dieselpartikelfilter frei von Platin oder Palladium, jedoch mit Rhodium beschichtet und der Ammoniaksperrkatalysator mit Platin beschichtet.From the EP 3 636 890 A1 an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine is known. The exhaust aftertreatment system comprises an exhaust system in which a diesel particulate filter, an SCR catalytic converter downstream of the diesel particulate filter and an ammonia blocking catalytic converter downstream of the SCR catalytic converter are arranged. The diesel particulate filter is free of platinum or palladium, but coated with rhodium and the ammonia slip catalytic converter is coated with platinum.

Nachteilig bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist jedoch, dass es bei hohen Abgastemperaturen oberhalb von etwa 380°C dazu kommen kann, dass im SCR-Katalysator eingespeicherter Ammoniak freigesetzt wird. Bei dieser Temperatur ist es nicht oder nicht ausreichend möglich, den freigesetzten Ammoniak in molekularen Stickstoff und Wasserdampf zu konvertieren, sodass bei einer chemischen Reaktion auf dem Sperrkatalysator aus dem Ammoniak Stickoxide und/oder Lachgas gebildet werden. Dadurch können die Endrohremissionen an limitierten Abgaskomponenten ansteigen, sodass die immer strenger werdenden Abgasgesetzgebungen nicht mehr eingehalten werden können.A disadvantage of the solutions known from the prior art, however, is that at high exhaust gas temperatures above approximately 380° C., ammonia stored in the SCR catalytic converter can be released. At this temperature it is not or not sufficiently possible to stick the released ammonia into molecular to convert substance and water vapor so that nitrogen oxides and/or nitrous oxide are formed from the ammonia during a chemical reaction on the blocking catalyst. As a result, the tailpipe emissions from limited exhaust gas components can increase, meaning that the increasingly strict exhaust gas legislation can no longer be complied with.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Bildung von Sekundäremissionen durch den Ammoniak-Sperrkatalysator zu verringern und somit die Endrohremissionen eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotors zu minimieren.The object of the invention is now to reduce the formation of secondary emissions by the ammonia blocking catalytic converter and thus to minimize the tailpipe emissions of a motor vehicle with an internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch einen Ammoniak-Sperrkatalysator zur Anordnung in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors gelöst, welche eine Oxidationszone zur Oxidation von Ammoniak, einen Mischraum zur Vermischung von Ammoniak und einem Oxidationsprodukt des Ammoniaks sowie einem in Strömungsrichtung der Oxidationszone und dem Mischraum nachgeschalteten SCR-Katalysator umfasst. Dadurch kann in der Abgasnachbehandlung freigesetztes Ammoniak, insbesondere thermisch aus einem SCR-Katalysator ausgetragenes Ammoniak teilweise oxidiert und mit dem restlichen Ammoniak durch einen nachgeschalteten SCR-Katalysator in molekularen Stickstoff und Wasserdampf konvertiert werden. Dabei führt aus einem SCR-Katalysator ausgetragenes Ammoniak nicht dazu, dass dieses Ammoniak bei hohen Temperaturen durch den Ammoniak-Sperrkatalysator zu Stickoxiden konvertiert wird, welche zu einem Anstieg des Stickoxid-Endrohremissionen führt. Somit kann auch bei hohen Lasten und damit verbundenen hohen Abgastemperaturen sichergestellt werden, dass der Ammoniak-Sperrkatalysator sowohl die Ammoniak als auch die Stickoxid-Endrohremissionen unter dem jeweils gültigen Grenzwert hält.This object is achieved by an ammonia slip catalyst for arrangement in an exhaust system of an internal combustion engine, which comprises an oxidation zone for oxidizing ammonia, a mixing chamber for mixing ammonia and an oxidation product of the ammonia, and an SCR catalyst downstream of the oxidation zone and the mixing chamber in the direction of flow . As a result, ammonia released in the exhaust aftertreatment, in particular ammonia thermally discharged from an SCR catalytic converter, can be partially oxidized and converted into molecular nitrogen and water vapor with the remaining ammonia by a downstream SCR catalytic converter. In this case, ammonia discharged from an SCR catalytic converter does not result in this ammonia being converted into nitrogen oxides by the ammonia barrier catalytic converter at high temperatures, which leads to an increase in nitrogen oxide tailpipe emissions. Thus, even at high loads and the associated high exhaust gas temperatures, it can be ensured that the ammonia blocking catalytic converter keeps both the ammonia and the nitrogen oxide tailpipe emissions below the applicable limit values.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterentwicklungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch aufgeführten Ammoniak-Sperrkatalysators möglich.The features listed in the dependent claims allow advantageous further developments and improvements of the ammonia blocking catalyst listed in the independent claim.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oxidationszone, der Mischraum und der nachgeschaltete SCR-Katalysator in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Durch eine Anordnung der Oxidationsstufe, des Mischraums und des SCR-Katalysators in einem gemeinsamen Gehäuse kann die Montage der Abgasanlage vereinfacht werden.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the oxidation zone, the mixing space and the downstream SCR catalytic converter are arranged in a common housing. The installation of the exhaust system can be simplified by arranging the oxidation stage, the mixing chamber and the SCR catalytic converter in a common housing.

In einer vorteilhaften Ausführung des Ammoniak-Sperrkatalysators ist vorgesehen, dass der SCR-Katalysator als eine SCR-Scheibe ausgebildet ist. Eine SCR-Scheibe kann einfach und kostengünstig hergestellt und in einen Ammoniak-Sperrkatalysator integriert werden.In an advantageous embodiment of the ammonia barrier catalytic converter, it is provided that the SCR catalytic converter is designed as an SCR disk. An SCR disc can be easily and inexpensively manufactured and integrated into an ammonia slip catalyst.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Ammoniak-Sperrkatalysators ist vorgesehen, dass die Oxidationszone eine Mehrzahl von ersten Kanälen und eine Mehrzahl von zweiten Kanälen aufweist, wobei die ersten Kanäle mit einer Edelmetallbeschichtung versehen sind und die zweiten Kanäle unbeschichtet ausgeführt sind oder die zweiten Kanäle mit einer Edelmetallbeschichtung versehen sind und die ersten Kanäle unbeschichtet ausgeführt sind. Dadurch wird eine Teilmenge des stromaufwärts des Ammoniak-Sperrkatalysators freigesetzten Ammoniaks in Stickoxide umgewandelt, welche mit dem im Abgasstrom verbleibenden Ammoniak in dem nachgeschalteten SCR-Katalysator in Wasserdampf und molekularen Stickstoff konvertiert werden können. Somit können die Abgasemissionen eines Kraftfahrzeuges auch bei ungünstigen Lastzuständen minimiert werden.In a preferred embodiment of the ammonia slip catalyst, it is provided that the oxidation zone has a plurality of first channels and a plurality of second channels, the first channels being provided with a precious metal coating and the second channels being uncoated or the second channels having a precious metal coating are provided and the first channels are uncoated. As a result, a portion of the ammonia released upstream of the ammonia slip catalyst is converted into nitrogen oxides, which can be converted into water vapor and molecular nitrogen in the downstream SCR catalyst with the ammonia remaining in the exhaust gas flow. Thus, the exhaust emissions of a motor vehicle can be minimized even under unfavorable load conditions.

Bevorzugt ist dabei, wenn die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dadurch kann erreicht werden, dass die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle etwa mit einem gleichen Abgasvolumen durchströmt werden, sodass sich stromaufwärts ein günstiges Verhältnis von Stickoxiden und Ammoniak einstellt, um die Stickoxide und das Ammoniak im Rahmen einer selektiven, katalytischen Reduktion in unlimitierte Abgaskomponenten zu konvertieren.It is preferred if the first channels and the second channels run essentially parallel to one another. As a result, approximately the same volume of exhaust gas flows through the first channels and the second channels, so that a favorable ratio of nitrogen oxides and ammonia is established upstream, in order to convert the nitrogen oxides and ammonia into unlimited exhaust gas components as part of a selective, catalytic reduction convert.

In einer vorteilhaften Verbesserung des Ammoniak-Sperrkatalysators ist vorgesehen, dass der Ammoniak-Sperrkatalysator zumindest im Bereich der Oxidationszone als doppelte Wickelfolie ausgebildet ist, wobei die beiden Wickelfolien die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle ausbilden. Durch einen doppelte Wickelfolie ist eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung eines Ammoniak-Sperrkatalysators möglich. Dabei kann durch einen einseitige Beschichtung der Folien sichergestellt werden, dass in etwa das halbe Abgasvolumen durch einen mit einer Edelmetallbeschichtung beschichteten Kanal in der Oxidationszone und die andere Hälfte des Abgasvolumens durch einen unbeschichteten Kanal strömt. Das Verhältnis der unbeschichteten und beschichteten Kanäle kann entsprechend angepasst werden, um eine möglichst effiziente selektive, katalytische Reduktion der Stickoxide durch das verbleibende Ammoniak zu erreichen.In an advantageous improvement of the ammonia blocking catalytic converter, it is provided that the ammonia blocking catalytic converter is designed as a double wrapped film at least in the region of the oxidation zone, with the two wrapped films forming the first channels and the second channels. A particularly simple and cost-effective production of an ammonia blocking catalytic converter is possible by means of a double wrapping film. Coating the foils on one side can ensure that approximately half the exhaust gas volume flows through a duct in the oxidation zone coated with a precious metal coating and the other half of the exhaust gas volume flows through an uncoated duct. The ratio of the uncoated and coated channels can be adjusted accordingly in order to achieve the most efficient possible selective, catalytic reduction of the nitrogen oxides by the remaining ammonia.

In einer vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die doppelte Wickelfolie als gelochte Wickelfolie ausgebildet ist, welche einen Gasaustausch zwischen den ersten Kanälen und den zweiten Kanälen ermöglicht. Eine gelochte Wickelfolie ermöglicht einen Gasaustausch zwischen den Kanälen, sodass auf einfache Art und Weise ein Mischraum ausgebildet werden kann. Dadurch ist eine besonders kompakte Ausführung des Ammoniak-Sperrkatalysators möglich.In an advantageous improvement of the invention, it is provided that the double wrapping film is designed as a perforated wrapping film, which enables gas exchange between the first channels and the second channels. A perforated wrapping film enables gas exchange between tween the channels, so that a mixing space can be formed in a simple manner. As a result, a particularly compact design of the ammonia blocking catalyst is possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ammoniak-Sperrkatalysators ist vorgesehen, dass der in Strömungsrichtung stromabwärts der Oxidationszone liegende Bereich der doppelten Wickelfolie mit einer SCR-Beschichtung versehen ist und den SCR-Katalysator ausbildet. Dadurch kann der Ammoniak-Sperrkatalysator mit nur einem Monolithen ausgeführt werden, wodurch sich die Herstellkosten reduzieren lassen.In an advantageous embodiment of the ammonia barrier catalytic converter, it is provided that the region of the double wrapping foil lying downstream of the oxidation zone in the direction of flow is provided with an SCR coating and forms the SCR catalytic converter. As a result, the ammonia barrier catalyst can be designed with only one monolith, which means that the production costs can be reduced.

In einer alternativen Ausgestaltung des Ammoniak-Sperrkatalysator ist mit Vorteil vorgesehen, dass die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle in den Mischraum münden, wobei der Mischraum eine Vermischung des Oxidationsproduktes mit dem Ammoniak fördert. Dadurch ist eine besonders effiziente Vermischung von Ammoniak und Stickoxiden vor dem Eintritt in den SCR-Katalysator des Ammoniak-Sperrkatalysators möglich, wodurch eine besonders hohe Effizienz bei der selektiven, katalytischen Reduktion und somit minimale Endrohremissionen erreicht werden.In an alternative embodiment of the ammonia barrier catalytic converter, it is advantageously provided that the first channels and the second channels open into the mixing chamber, with the mixing chamber promoting mixing of the oxidation product with the ammonia. This enables particularly efficient mixing of ammonia and nitrogen oxides before they enter the SCR catalytic converter of the ammonia blocking catalytic converter, as a result of which particularly high efficiency in the selective, catalytic reduction and thus minimal tailpipe emissions are achieved.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn in dem Mischraum ein Abgasmischer angeordnet ist. Durch einen Abgasmischer in dem Mischraum kann die Vermischung von Ammoniak und Stickoxiden in dem Mischraum weiter verbessert werden, was die Effizienz des Ammoniak-Sperrkatalysators erhöht.It is particularly preferred if an exhaust gas mixer is arranged in the mixing space. The mixing of ammonia and nitrogen oxides in the mixing space can be further improved by an exhaust gas mixer in the mixing space, which increases the efficiency of the ammonia blocking catalytic converter.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ammoniak-Sperrkatalysators ist vorgesehen, dass an dem Gehäuse ein Kühlmittelanschluss für einen Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors ausgebildet ist und das Gehäuse von dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors durchströmt wird. Durch einen Kühlmittelanschluss kann die Abgastemperatur beim Durchströmen der Oxidationszone des Ammoniak-Sperrkatalysators verringert werden, sodass die Neigung zur Bildung von Stickoxiden aus dem stromaufwärts des Ammoniak-Sperrkatalysators freigesetzten Ammoniaks verringert wird.In an advantageous embodiment of the ammonia barrier catalytic converter, it is provided that a coolant connection for a cooling circuit of the internal combustion engine is formed on the housing and the coolant of the internal combustion engine flows through the housing. A coolant connection can reduce the exhaust gas temperature when flowing through the oxidation zone of the ammonia blocking catalytic converter, so that the tendency to form nitrogen oxides from the ammonia released upstream of the ammonia blocking catalytic converter is reduced.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Abgasanlage mit einem Abgaskanal, in welcher in Strömungsrichtung eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors durch den Abgaskanal ein motornaher erster Katalysator, ein Partikelfilter und mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet sind. Dabei ist stromabwärts der letzten Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden SCR-Katalysators ein solcher Ammoniak-Sperrkatalysator angeordnet. Bei einem solchen Abgasnachbehandlungssystem wird die Gefahr eines Anstiegs der Stickoxid-Endrohremissionen durch in der Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden aufgrund eines Hochlastbetriebs oder einer Regeneration des Partikelfilters freigesetztem Ammoniak und einer Neubildung von Stickoxiden durch den Ammoniak-Sperrkatalysator verringert.A further aspect of the invention relates to an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, comprising an exhaust system with an exhaust gas duct, in which a first catalytic converter close to the engine, a particle filter and at least one exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides are arranged in the flow direction of an exhaust gas stream of the internal combustion engine through the exhaust gas duct . In this case, such an ammonia blocking catalytic converter is arranged downstream of the last exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides SCR catalytic converter. With such an exhaust gas aftertreatment system, the risk of an increase in nitrogen oxide tailpipe emissions is reduced by ammonia released in the exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides due to high-load operation or regeneration of the particle filter and a new formation of nitrogen oxides by the ammonia slip catalyst.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ammoniak-Sperrkatalysator von der in Strömungsrichtung durch die Abgasanlage letzten Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion mindestens 20 cm, vorzugsweise mindestens 30 cm, besonders bevorzugt mindestens 40 cm, beabstandet ist. Durch einen Anordnung des Ammoniak-Sperrkatalysators stromabwärts der letzten Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden kann die Abgastemperatur in dem Ammoniak-Sperrkatalysator gegenüber der Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden abgesenkt werden, sodass die Tendenz zur Neubildung von Stickoxiden durch den Ammoniak-Sperrkatalysator herabgesetzt wird.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the ammonia barrier catalyst is at least 20 cm, preferably at least 30 cm, particularly preferably at least 40 cm, away from the last exhaust gas aftertreatment component in the direction of flow through the exhaust system for selective, catalytic reduction. By arranging the ammonia blocking catalyst downstream of the last exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides, the exhaust gas temperature in the ammonia blocking catalyst can be lowered compared to the exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides, so that the tendency for the formation of new nitrogen oxides by the ammonia Slip catalyst is reduced.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Abgasnachbehandlungssystems ist vorgesehen, dass in der Abgasanlage stromabwärts des ersten Katalysators ein Partikelfilter mit einer Beschichtung zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden und stromabwärts des Partikelfilters ein SCR-Katalysator angeordnet sind, wobei stromabwärts des ersten Katalysators und stromaufwärts des Partikelfilters ein erstes Dosierelement zur Eindosierung von Reduktionsmittel und stromabwärts des Partikelfilters und stromaufwärts des SCR-Katalysators ein zweites Dosierelement zur Eindosierung von Reduktionsmittel angeordnet sind, wobei stromabwärts des Partikelfilters und stromaufwärts des zweiten Dosierelements eine Abgasrückführungsleitung einer Niederdruck-Abgasrückführung aus dem Abgaskanal der Abgasanlage abzweigt. Durch ein derartiges Abgasnachbehandlungssystem ist eine besonders effiziente Abgasnachbehandlung des Abgasstroms des Verbrennungsmotors möglich. Dabei können die Stickoxidemissionen durch die beiden Abgasnachbehandlungskomponenten zur selektiven, katalytischen Reduktion in allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors minimiert werden. Ferner kann die Gefahr eines thermischen Austreibens von Ammoniak aus einer der Abgasnachbehandlungskomponenten durch einen entsprechende Beladungsstrategie minimiert werden, wodurch die Gefahr einer Stickoxid-Neubildung aus dem Ammoniak durch den Ammoniak-Sperrkatalysator verringert wird.In a preferred embodiment of the exhaust aftertreatment system, it is provided that in the exhaust system, downstream of the first catalytic converter, a particulate filter with a coating for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides and downstream of the particulate filter an SCR catalytic converter are arranged, with downstream of the first catalytic converter and upstream of the particulate filter being a first metering element for metering in reducing agent and downstream of the particle filter and upstream of the SCR catalytic converter a second metering element for metering in reducing agent is arranged, with downstream of the particle filter and upstream of the second metering element an exhaust gas recirculation line of a low-pressure exhaust gas recirculation branching off from the exhaust gas duct of the exhaust system. Such an exhaust gas aftertreatment system enables a particularly efficient exhaust gas aftertreatment of the exhaust gas stream of the internal combustion engine. The nitrogen oxide emissions can be minimized by the two exhaust gas aftertreatment components for selective, catalytic reduction at all operating points of the internal combustion engine. Furthermore, the risk of ammonia being expelled thermally from one of the exhaust gas aftertreatment components can be minimized by a corresponding loading strategy, as a result of which the risk of nitrogen oxide formation from the ammonia is reduced by the ammonia blocking catalytic converter.

Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotor mit mindestens einem Brennraum, wobei der Verbrennungsmotor mit seinem Auslass mit einer Abgasanlage verbunden ist, wobei in der Abgasanlage in Strömungsrichtung eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors durch einen Abgaskanal der Abgasanlage ein motornaher erster Katalysator, ein Partikelfilter und mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet sind, wobei stromabwärts der letzten Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein erfindungsgemäßer Ammoniak-Sperrkatalysator angeordnet ist, umfassend folgende Schritte:

  • - Durchleiten eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors durch den Ammoniak-Sperrkatalysator, wobei
  • - das in einem ersten Abgasteilstrom enthaltene Ammoniak (NH3) in einer Oxidationszone des Ammoniak-Sperrkatalysators zu Stickoxiden (NOx) oxidiert wird, wobei
  • - das in einem zweiten Abgasteilstrom enthaltene Ammoniak (NH3) die Oxidationszone unverändert durchdringt, wobei
  • - sich der erste Abgasteilstrom und der zweite Abgasteilstrom in einem Mischraum miteinander vermischen, und wobei
  • - die im Abgasstrom enthaltenen Stickoxiden (NOx) mit dem Ammoniak (NH3) auf dem SCR-Katalysator des Ammoniak-Sperrkatalysators konvertiert werden.
A further partial aspect of the invention relates to a method for the aftertreatment of exhaust gas from an internal combustion engine with at least one combustion chamber, with the internal combustion engine being connected to an exhaust system at its outlet, with a first catalytic converter close to the engine, a Particulate filter and at least one exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides are arranged, wherein downstream of the last exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides, an inventive ammonia blocking catalyst is arranged, comprising the following steps:
  • - Passing an exhaust gas flow of the internal combustion engine through the ammonia slip catalyst, wherein
  • - The ammonia (NH3) contained in a first partial exhaust gas stream is oxidized in an oxidation zone of the ammonia blocking catalyst to nitrogen oxides (NOx), wherein
  • - The ammonia (NH3) contained in a second partial flow of exhaust gas penetrates the oxidation zone unchanged, wherein
  • - The first partial flow of exhaust gas and the second partial flow of exhaust gas mix together in a mixing space, and wherein
  • - the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas flow are converted with the ammonia (NH3) on the SCR catalytic converter of the ammonia slip catalytic converter.

Zur Abgasnachbehandlung wird ein Reduktionsmittel, insbesondere wässrige Harnstofflösung, in den Abgaskanal des Verbrennungsmotors eindosiert und aus diesem Reduktionsmittel Ammoniak gebildet. Dieses Ammoniak wird in einer Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden eingespeichert, um die Stickoxide in molekularen Stickstoff und Wassersdampf zu konvertieren. Übersteigt die Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente eine Schwellentemperatur von etwa 380°C, so nimmt die Speicherkapazität für Ammoniak stark ab und das Ammoniak wird wieder freigesetzt, sodass es in den stromabwärts der Abgasnachbehandlungskomponente befindlichen Teil des Abgasnachbehandlungssystems eingetragen wird. Um bei einem Hochlastbetrieb oder einer Regeneration eines Partikelfilters die Auswirkungen eines solchen Austrags von Ammoniak aus einer Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden zu verringern, ist stromabwärts der Abgasnachbehandlungskomponente ein Ammoniak-Sperrkatalysator vorgesehen. Bei niedrigen Temperatur kann das auf den Ammoniak-Sperrkatalysator treffende Ammoniak in molekularen Stickstoff und Wasserdampf konvertiert werden. Dies geschieht beispielsweise bei einer Überdosierung von Reduktionsmittel, wenn also mehr Reduktionsmittel in den Abgaskanal eindosiert wird, als in der nachfolgenden Abgasnachbehandlungskomponenten eingespeichert werden kann. Hohe Temperaturen im Ammoniak-Sperrkatalysator führen jedoch dazu, dass dieses Ammoniak zu Stickoxiden oxidiert wird, sodass es zur Stickoxid-Neubildung auf dem Ammoniak-Sperrkatalysator kommt. Um einen Anstieg der Stickoxid-Endrohremissionen zu vermeiden ist vorgesehen, dass in diesem Falle nur ein Teil des Ammoniaks zu Stickoxiden aufoxidiert wird, sodass diese Stickoxide mit dem im Abgasstrom verbliebenen Ammoniak in einem weiteren SCR-Katalysator zu molekularen Stickstoff und Wasserdampf oxidiert werden können, sodass dieser Betriebszustand zu keinem signifikanten Anstieg der Endrohremissionen führt.For exhaust gas aftertreatment, a reducing agent, in particular an aqueous urea solution, is metered into the exhaust gas duct of the internal combustion engine and ammonia is formed from this reducing agent. This ammonia is stored in an exhaust aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides in order to convert the nitrogen oxides into molecular nitrogen and water vapour. If the temperature of the exhaust aftertreatment component exceeds a threshold temperature of approximately 380°C, the storage capacity for ammonia decreases sharply and the ammonia is released again so that it is introduced into the part of the exhaust aftertreatment system located downstream of the exhaust aftertreatment component. In order to reduce the effects of such a discharge of ammonia from an exhaust gas aftertreatment component for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides during high-load operation or regeneration of a particle filter, an ammonia blocking catalyst is provided downstream of the exhaust gas aftertreatment component. At low temperatures, the ammonia that hits the ammonia slip catalyst can be converted into molecular nitrogen and water vapor. This happens, for example, when there is an overdose of reducing agent, ie when more reducing agent is metered into the exhaust gas duct than can be stored in the subsequent exhaust gas aftertreatment components. However, high temperatures in the ammonia blocking catalytic converter cause this ammonia to be oxidized to form nitrogen oxides, so that nitrogen oxides are newly formed on the ammonia blocking catalytic converter. In order to avoid an increase in nitrogen oxide tailpipe emissions, it is provided that in this case only part of the ammonia is oxidized to form nitrogen oxides, so that these nitrogen oxides can be oxidized with the ammonia remaining in the exhaust gas flow in a further SCR catalytic converter to form molecular nitrogen and water vapor. so that this operating condition does not lead to a significant increase in tailpipe emissions.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.Unless stated otherwise in the individual case, the various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 einen Verbrennungsmotor mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Abgasnachbehandlungssystem;
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem;
  • 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysator;
  • 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysator;
  • 5 ein weiteres bevorzugte Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysator;
  • 6 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors;
  • 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysator;
  • 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysator;
  • 9 einen Blick auf eine einlassseitige Stirnfläche eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysators;
  • 10 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysators, wobei der Ammoniak-Sperrkatalysator als Wickelkatalysator aus zwei metallischen Folien ausgeführt ist; und
  • 11 einen Blick auf eine einlassseitige Stirnfläche eines als Wickelkatalysator ausgeführten Ammoniak-Sperrkatalysators.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:
  • 1 an internal combustion engine with a preferred embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention;
  • 2 a further exemplary embodiment of an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system according to the invention;
  • 3 a preferred embodiment of an ammonia slip catalyst according to the invention;
  • 4 a further preferred exemplary embodiment of an ammonia slip catalyst according to the invention;
  • 5 a further preferred exemplary embodiment of an ammonia barrier catalyst according to the invention;
  • 6 a flowchart for carrying out a method according to the invention for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine;
  • 7 a further exemplary embodiment of an ammonia slip catalyst according to the invention;
  • 8th a further exemplary embodiment of an ammonia slip catalyst according to the invention;
  • 9 a view of an inlet-side end face of an ammonia slip catalyst according to the invention;
  • 10 a preferred embodiment of an ammonia barrier catalyst according to the invention, wherein the ammonia barrier catalyst is designed as a wound catalyst made of two metallic foils; and
  • 11 a view of an inlet-side end face of an ammonia barrier catalyst designed as a wound catalyst.

1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10, dessen Auslass 16 mit einer Abgasanlage 22 eines Abgasnachbehandlungssystems 20 des Verbrennungsmotors 10 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 10 ist als selbstzündenden Kompressionsmotor nach dem Dieselprinzip ausgeführt. Der Verbrennungsmotor 10 weist mehrere Brennräume 12 auf, in welchen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Dazu ist an den Brennräumen 12 jeweils ein Kraftstoffinjektor 14 vorgesehen, um einen Kraftstoff in die Brennräume 12 einzuspritzen. 1 shows an internal combustion engine 10 whose outlet 16 is connected to an exhaust system 22 of an exhaust gas aftertreatment system 20 of the internal combustion engine 10 . The internal combustion engine 10 is designed as a self-igniting compression engine based on the diesel principle. Internal combustion engine 10 has a plurality of combustion chambers 12 in which a fuel-air mixture is burned. For this purpose, a fuel injector 14 is provided on each of the combustion chambers 12 in order to inject fuel into the combustion chambers 12 .

Der Verbrennungsmotor 10 ist vorzugsweise als mittels eines Abgasturboladers 18 aufgeladener Verbrennungsmotor 10 ausgeführt, wobei eine Turbine 26 des Abgasturboladers 18 stromabwärts des Auslasses 16 und stromaufwärts der ersten emissionsmindernden Abgasnachbehandlungskomponente 28 angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Motorsteuergerät 100 verbunden, über welches u.a. die Einspritzmenge und der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffes in die Brennräume 12 gesteuert werden.The internal combustion engine 10 is preferably embodied as an internal combustion engine 10 charged by means of an exhaust gas turbocharger 18 , a turbine 26 of the exhaust gas turbocharger 18 being arranged downstream of the outlet 16 and upstream of the first emission-reducing exhaust gas aftertreatment component 28 . The internal combustion engine 10 is connected to an engine control unit 100, via which, among other things, the injection quantity and the injection time of the fuel into the combustion chambers 12 are controlled.

Die Abgasanlage 22 umfasst einen Abgaskanal 24, in dem in Strömungsrichtung eines Abgases durch den Abgaskanal 24 stromabwärts der Turbine 26 des Abgasturboladers 18 als erste Abgasnachbehandlungskomponente ein motornaher erster Katalysator 28 angeordnet ist. Der ersten Katalysator 28 ist vorzugsweise als Oxidationskatalysator 30 oder als NOx-Speicherkatalysator 32 ausgeführt ist. Stromabwärts des motornahen ersten Katalysators 28 sind ein Partikelfilter 34 mit einer Beschichtung 36 zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden und stromabwärts des Partikelfilters 34, 36 ein SCR-Katalysator 38 angeordnet.The exhaust system 22 includes an exhaust gas duct 24 in which, in the flow direction of an exhaust gas through the exhaust gas duct 24, downstream of the turbine 26 of the exhaust gas turbocharger 18, a first catalytic converter 28 close to the engine is arranged as the first exhaust gas aftertreatment component. The first catalytic converter 28 is preferably designed as an oxidation catalytic converter 30 or as a NOx storage catalytic converter 32 . A particulate filter 34 with a coating 36 for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides and downstream of the particulate filter 34, 36 an SCR catalytic converter 38 are arranged downstream of the first catalytic converter 28 close to the engine.

Stromabwärts des SCR-Katalysators 38 ist ein Ammoniak-Sperrkatalysator 40 angeordnet, um den Austritt von Ammoniak aus einem Endrohr der Abgasanlage 22 zu verhindern. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 ist von dem SCR-Katalysator um mindestens 20 cm beabstandet, sodass der Abgasstrom bei Eintreten in den Ammoniak-Sperrkatalysator 40 kühler als beim Verlassen des SCR-Katalysators 38 ist. Stromabwärts des motornahen ersten Katalysators 28 und stromaufwärts des Partikelfilters 34 ist ein erstes Dosierelement 50 zur Eindosierung eines Reduktionsmittels, insbesondere einer wässrigen Harnstofflösung, in den Abgaskanal 24 der Abgasanlage 22 vorgesehen. Dem ersten Dosierelement 50 ist ein erster Abgasmischer 52 nachgeschaltet, um eine verbesserte Gleichverteilung zwischen dem Abgasstrom und dem eindosiertem Reduktionsmittel vor dem Eintritt in den Partikelfilter 34 mit der SCR-Beschichtung 36 zu erreichen. Stromabwärts des Partikelfilters 34 zweigt an einer Verzweigung 66 eine Abgasrückführungsleitung 76 einer Niederdruck-Abgasrückführung 70 aus dem Abgaskanal 24 der Abgasanlage 22 ab, welche die Abgasanlage 22 mit einem nicht dargestellten Ansaugkanal stromaufwärts eines Verdichters des Abgasturboladers 18 verbindet. In der Abgasrückführungsleitung 76 sind ein Abgasrückführungsventil 74 und ein Abgasrückführungskühler 72 angeordnet.An ammonia slip catalytic converter 40 is arranged downstream of the SCR catalytic converter 38 in order to prevent the escape of ammonia from a tailpipe of the exhaust system 22 . The ammonia slip catalyst 40 is spaced from the SCR catalyst by at least 20 cm such that the exhaust stream entering the ammonia slip catalyst 40 is cooler than exiting the SCR catalyst 38 . A first metering element 50 for metering a reducing agent, in particular an aqueous urea solution, into the exhaust gas duct 24 of the exhaust system 22 is provided downstream of the first catalytic converter 28 close to the engine and upstream of the particle filter 34 . A first exhaust gas mixer 52 is connected downstream of the first dosing element 50 in order to achieve improved equal distribution between the exhaust gas flow and the metered-in reducing agent before entry into the particle filter 34 with the SCR coating 36 . Downstream of particulate filter 34, an exhaust gas recirculation line 76 of a low-pressure exhaust gas recirculation system 70 branches off at a junction 66 from exhaust gas duct 24 of exhaust gas system 22, which connects exhaust gas system 22 to an intake duct, not shown, upstream of a compressor of exhaust gas turbocharger 18. An exhaust gas recirculation valve 74 and an exhaust gas recirculation cooler 72 are arranged in the exhaust gas recirculation line 76 .

Stromabwärts der Verzeigung 66 ist in dem Abgaskanal 24 eine Abgasklappe 68 angeordnet, mit welcher der Abgaskanal 24 zumindest teilweise versperrt werden kann und somit der Abgasgegendruck in dem Abgaskanal 24 erhöht wird, um die Menge des über die Niederdruck-Abgasrückführung 70 zurückgeführten Abgases zu steuern.An exhaust gas flap 68 is arranged in the exhaust gas duct 24 downstream of the junction 66, with which the exhaust gas duct 24 can be at least partially blocked and the exhaust gas back pressure in the exhaust gas duct 24 is thus increased in order to control the quantity of exhaust gas recirculated via the low-pressure exhaust gas recirculation system 70.

Stromabwärts der Verzweigung 66 und stromaufwärts des SCR-Katalysators 38 ist ein zweites Dosierelement 54 vorgesehen, welchem ein zweiter Abgasmischer 56 nachgeschaltet ist, um eine verbesserte Gleichverteilung zwischen dem Abgasstrom und dem eindosiertem Reduktionsmittel vor dem Eintritt in den SCR-Katalysator 38 zu erreichen.A second dosing element 54 is provided downstream of the branch 66 and upstream of the SCR catalytic converter 38, which is followed by a second exhaust gas mixer 56 in order to achieve improved uniform distribution between the exhaust gas flow and the metered-in reducing agent before entering the SCR catalytic converter 38.

Stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters 34 ist ein Differenzdrucksensor 62 angeordnet, um die Druckdifferenz über den Partikelfilter 34 zu ermitteln und somit die Beladung des Partikelfilters 34 abzuschätzen. Ferner ist in der Abgasanlage 22 mindestens ein Temperatursensor 60 vorgesehen, um die Abgastemperatur des Abgasstroms des Verbrennungsmotors 10 zu erfassen. Stromabwärts des Partikelfilters 34 mit der SCR-Beschichtung 36 ist ein NOx-Sensor 64 vorgesehen, um die Wirkung der Abgasnachbehandlungskomponente in Bezug auf die Reduktion von Stickoxiden zu kontrollieren. Stromabwärts des SCR-Katalysators 38 und stromaufwärts des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 kann ein weiteren NOx-Sensor 64 angeordnet sein, um die Stickoxidkonzentration stromabwärts des SCR-Katalysators 38 zu ermitteln und somit die Wirkung des Abgasnachbehandlungssystems 20 zu überprüfen.A differential pressure sensor 62 is arranged upstream and downstream of the particle filter 34 in order to determine the pressure difference across the particle filter 34 and thus to estimate the loading of the particle filter 34 . Furthermore, at least one temperature sensor 60 is provided in the exhaust system 22 in order to detect the exhaust gas temperature of the exhaust gas stream of the internal combustion engine 10 . A NOx sensor 64 is provided downstream of the particulate filter 34 with the SCR coating 36 in order to monitor the effect of the exhaust aftertreatment component with regard to the reduction of nitrogen oxides. A further NOx sensor 64 can be arranged downstream of the SCR catalytic converter 38 and upstream of the ammonia blocking catalytic converter 40 in order to determine the nitrogen oxide concentration downstream of the SCR catalytic converter 38 and thus to check the effect of the exhaust gas aftertreatment system 20 .

Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 kann einen Kühlmittelanschluss 92 und einen Kühlmittelrücklauf 94 zum Anschluss an einen Kühlmittelkreislauf 90 des Verbrennungsmotors 10 aufweisen. Der Kühlmittelkreislauf 90 weist zumindest eine Kühlmittelpumpe 98 auf, mit welcher das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 90 gefördert wird. Der Kühlmittelkreislauf 90 weist ferner mindestens einen Kühler 96 auf, mit welchem die Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf 90 reduziert werden kann.The ammonia slip catalyst 40 can have a coolant connection 92 and a coolant return 94 for connection to a coolant circuit run 90 of the internal combustion engine 10 have. The coolant circuit 90 has at least one coolant pump 98 with which the coolant is conveyed through the coolant circuit 90 . The coolant circuit 90 also has at least one cooler 96 with which the temperature of the coolant in the coolant circuit 90 can be reduced.

In 2 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 10 mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems 20 dargestellt. Die Abgasanlage 22 des Abgasnachbehandlungssystems umfasst einen Abgaskanal 24, in dem in Strömungsrichtung eines Abgases durch den Abgaskanal 24 als erste Abgasnachbehandlungskomponente ein motornaher erster Katalysator 28 angeordnet ist. Der ersten Katalysator 28 ist vorzugsweise als Oxidationskatalysator 30 oder als NOx-Speicherkatalysator 32 ausgeführt ist. Stromabwärts des motornahen ersten Katalysators 28 sind ein Partikelfilter 34 und ein SCR-Katalysator 38 angeordnet. Der Partikelfilter 34 und der SCR-Katalysator 38 können auch in einem Bauteil kombiniert sein, wobei der Partikelfilter 34 in diesem Fall mit einer Beschichtung 36 zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) ausgeführt ist. Stromabwärts des SCR-Katalysators 38 oder des Partikelfilters 34 mit der SCR-Beschichtung 36 ist ein Ammoniak-Sperrkatalysator 40 angeordnet.In 2 a simplified exemplary embodiment of an internal combustion engine 10 with an exhaust gas aftertreatment system 20 according to the invention is shown. The exhaust system 22 of the exhaust gas aftertreatment system comprises an exhaust gas duct 24 in which a first catalytic converter 28 close to the engine is arranged as the first exhaust gas aftertreatment component in the flow direction of an exhaust gas through the exhaust gas duct 24 . The first catalytic converter 28 is preferably designed as an oxidation catalytic converter 30 or as a NOx storage catalytic converter 32 . A particulate filter 34 and an SCR catalytic converter 38 are arranged downstream of the first catalytic converter 28 close to the engine. The particle filter 34 and the SCR catalytic converter 38 can also be combined in one component, in which case the particle filter 34 is designed with a coating 36 for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR coating). An ammonia blocking catalytic converter 40 is arranged downstream of the SCR catalytic converter 38 or the particle filter 34 with the SCR coating 36 .

In 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ammoniak-Sperrkatalysators 40 dargestellt. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 weist ein Gehäuse 48 auf, in welchem in Strömungsrichtung eines Abgasstroms durch das Gehäuse 48 eine Oxidationszone 42, ein Mischraum 86 und ein SCR-Katalysator 46 angeordnet oder ausgebildet sind. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 weist dabei eine doppelte, gelochte Wickelfolie 78, 88, 102 auf. Die doppelte, gelochte Wickelfolie 78, 88, 102 bildet dabei eine Mehrzahl von ersten Kanälen 80 und von zweiten Kanälen 82 auf, welche parallel zueinander verlaufen. Durch einen einseitige Beschichtung der Wickelfolie 78 mit einer Edelmetallbeschichtung 84 in einem einlassseitigen Abschnitt des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 sind die ersten Kanäle 80 dazu eingerichtet, Ammoniak in ein Stickoxid zu oxidieren. Die zweiten Kanäle 82 sind unbeschichtet ausgeführt, sodass das Ammoniak die zweiten Kanäle 82 durchdringt. Durch die Löcher in der gelochten Wickelfolie 102 ist ein Gasaustausch zwischen den beiden Kanälen 80, 82 möglich, sodass ein Mischraum 86 ausgebildet wird. Ein auslassseitiger Abschnitt des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 ist mit einer SCR-Beschichtung 104 versehen, wobei vorzugsweise sowohl die ersten Kanäle 80 als auch die zweiten Kanäle 82 in diesem auslassseitigen Abschnitt mit einer SCR-Beschichtung 104 versehen sind. Auf dem auslassseitigen Abschnitt des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 werden die Stickoxide mit dem Ammoniak umgesetzt und in molekularen Stickstoff und Wasserdampf konvertiert.In 3 A preferred embodiment of an ammonia slip catalyst 40 is shown. The ammonia slip catalytic converter 40 has a housing 48 in which an oxidation zone 42, a mixing chamber 86 and an SCR catalytic converter 46 are arranged or formed in the direction of flow of an exhaust gas flow through the housing 48 . The ammonia barrier catalyst 40 has a double, perforated wrapping film 78, 88, 102. The double, perforated wrapping film 78, 88, 102 forms a plurality of first channels 80 and second channels 82, which run parallel to one another. By coating the wrapping film 78 on one side with a noble metal coating 84 in an inlet-side section of the ammonia blocking catalytic converter 40, the first channels 80 are set up to oxidize ammonia into a nitrogen oxide. The second channels 82 are uncoated so that the ammonia penetrates the second channels 82 . Gas exchange between the two channels 80, 82 is possible through the holes in the perforated wrapping film 102, so that a mixing space 86 is formed. An outlet-side section of the ammonia slip catalyst 40 is provided with an SCR coating 104 , with both the first channels 80 and the second channels 82 preferably being provided with an SCR coating 104 in this outlet-side section. On the outlet-side portion of the ammonia slip catalyst 40, the nitrogen oxides are reacted with the ammonia and converted into molecular nitrogen and water vapor.

In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysators 40 dargestellt. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 weist dabei einen ersten Monolithen 106 und einen zweiten Monolithen 108 auf, welche durch einen Mischraum 86 voneinander beabstandet sind. Der erste Monolith 106 bildet dabei eine Oxidationszone 42 für das Ammoniak. Dazu sind in dem ersten Monolithen 106 eine Vielzahl von ersten Kanälen 80 und parallel zu den ersten Kanälen 80 verlaufenden zweiten Kanälen 82 vorgesehen, wobei das Verhältnis der ersten Kanäle 80 zu den zweiten Kanälen 82 vorzugsweise etwa 1:1 beträgt. Die ersten Kanäle 80 sind mit einer Edelmetallbeschichtung 84, vorzugsweise mit einer Platin-, Palladium- oder Rhodium-Beschichtung versehen, um das in die ersten Kanäle 80 eintretende Ammoniak zu konvertieren. Dabei werden in den Kanälen 80 Stickoxide gebildet. Die zweiten Kanäle 82 sind unbeschichtet ausgeführt und ermöglichen ein Durchströmen des Ammoniaks ohne eine Konvertierung. In dem Mischraum 86 vermischen sich das Ammoniak und die Stickoxide, wobei zur verbesserten Durchmischung in dem Mischraum 86 ein Abgasmischer 58 vorgesehen sein kann. Der zweite Monolith 108 weist eine Beschichtung 104 zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden auf und bildet einen SCR-Katalysator 44 in Form einer SCR-Scheibe 46 aus. Auf dem zweiten Monolithen 108 werden die Stickoxiden durch das Ammoniak zu molekularem Stickstoff und Wasserdampf konvertiert.In 4 An alternative exemplary embodiment of an ammonia slip catalyst 40 according to the invention is shown. The ammonia barrier catalytic converter 40 has a first monolith 106 and a second monolith 108 which are spaced apart from one another by a mixing space 86 . The first monolith 106 forms an oxidation zone 42 for the ammonia. For this purpose, a plurality of first channels 80 and second channels 82 running parallel to the first channels 80 are provided in the first monolith 106, the ratio of the first channels 80 to the second channels 82 preferably being approximately 1:1. The first channels 80 are provided with a precious metal plating 84, preferably platinum, palladium or rhodium plating, to convert the ammonia entering the first channels 80. In the process, nitrogen oxides are formed in the channels 80. The second channels 82 are uncoated and allow the ammonia to flow through without conversion. The ammonia and the nitrogen oxides are mixed in the mixing chamber 86, and an exhaust gas mixer 58 can be provided in the mixing chamber 86 for improved mixing. The second monolith 108 has a coating 104 for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides and forms an SCR catalytic converter 44 in the form of an SCR disk 46 . On the second monolith 108, the nitrogen oxides are converted to molecular nitrogen and water vapor by the ammonia.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ammoniak-Sperrkatalysators 40. Bei einem Aufbau wie zu 3 oder 4 ausgeführt, ist in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Wärmetauscher 110 in das Gehäuse 48 des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 integriert, welches einen Kühlmittelanschluss 92 zum Anschluss an einen Kühlmittelkreislauf 90 des Verbrennungsmotors 10 aufweist. Dadurch kann die Temperatur in dem Ammoniak-Sperrkatalysator 40 verringert werden, was die Bildung von Stickoxiden in der Oxidationszone 42 des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 verringert. 5 shows another embodiment of an ammonia blocking catalyst 40. In a structure as to 3 or 4 executed, a heat exchanger 110 is additionally integrated into the housing 48 of the ammonia blocking catalytic converter 40 in this exemplary embodiment, which has a coolant connection 92 for connection to a coolant circuit 90 of the internal combustion engine 10 . As a result, the temperature in the ammonia slip catalyst 40 can be reduced, which reduces the formation of nitrogen oxides in the oxidation zone 42 of the ammonia slip catalyst 40 .

In 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors 10 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 10 weist mindestens einen Brennraum 12 auf und ist mit seinem Auslass 16 mit einer Abgasanlage 22 verbunden. In der Abgasanlage 22 sind in Strömungsrichtung eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors 10 durch die Abgasanlage 22 ein motornaher erster Katalysator 28, insbesondere ein Oxidationskatalysator 30 oder ein NOx-Speicherkatalysator 32, ein Partikelfilter 34 und mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente 36, 38 zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet. Dabei ist stromabwärts der letzten Abgasnachbehandlungskomponente 36, 38 zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Ammoniak-Sperrkatalysator 40 angeordnet. In einem Verfahrensschritt <100> wird ein Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 durch den Ammoniak-Sperrkatalysator 40 geleitet. In einem Verfahrensschritt <110> wird das in einem ersten Abgasteilstrom enthaltene Ammoniak in einer Oxidationszone 42 des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 zu Stickoxiden (NOx) oxidiert. In einem Verfahrensschritt <120> wird in das einem zweiten Abgasteilstrom enthaltene Ammoniak durch die Oxidationszone 42 geleitet, wobei das Ammoniak die Oxidationszone 42 unverändert durchdringt. In einem Verfahrensschritt <130> vermischen sich der erste Abgasteilstrom und der zweite Abgasteilstrom in einem Mischraum 86 miteinander. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt <140> werden die im ersten Abgasteilstrom enthaltenen Stickoxide mit den im zweiten Abgasteilstrom enthaltenen Ammoniak auf dem SCR-Katalysator 44 des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 in molekularen Stickstoff (N2) und Wasserdampf (H20) konvertiert.In 6 a flowchart for carrying out a method according to the invention for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine 10 is shown. Internal combustion engine 10 has at least one combustion chamber 12 and is connected to an exhaust system 22 by its outlet 16 . In the exhaust system 22 are in the direction of flow of an exhaust gas stream of the internal combustion engine 10 through the exhaust system 22, a first catalytic converter 28 close to the engine, in particular an oxidation catalytic converter 30 or a NOx storage catalytic converter 32, a particle filter 34 and at least one exhaust gas aftertreatment component 36, 38 for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides. An ammonia blocking catalyst 40 is arranged downstream of the last exhaust gas aftertreatment component 36, 38 for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides. In a method step <100>, an exhaust gas flow from the internal combustion engine 10 is passed through the ammonia blocking catalytic converter 40 . In a method step <110>, the ammonia contained in a first partial flow of exhaust gas is oxidized in an oxidation zone 42 of the ammonia blocking catalytic converter 40 to form nitrogen oxides (NOx). In a method step <120>, the ammonia contained in a second exhaust gas partial flow is passed through the oxidation zone 42, with the ammonia penetrating the oxidation zone 42 unchanged. In a method step <130>, the first partial flow of exhaust gas and the second partial flow of exhaust gas mix with one another in a mixing space 86 . In a subsequent method step <140>, the nitrogen oxides contained in the first partial exhaust gas stream are converted into molecular nitrogen (N2) and water vapor (H2O) with the ammonia contained in the second partial exhaust gas stream on the SCR catalytic converter 44 of the ammonia blocking catalytic converter 40 .

In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ammoniak-Sperrkatalysators 40 dargestellt. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 weist ein Gehäuse 48 auf, in welchem in Strömungsrichtung eines Abgasstroms durch das Gehäuse 48 eine Oxidationszone 42, ein Mischraum 86 und ein SCR-Katalysator 46 angeordnet oder ausgebildet sind. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 weist dabei eine Mehrzahl von ersten Kanälen 80 und von zweiten Kanälen 82 auf, welche parallel zueinander verlaufen. Dabei sind die Wände der ersten Kanäle 80 mit einer Edelmetallbeschichtung 84 versehen und dazu eingerichtet, Ammoniak in ein Stickoxid zu oxidieren. Die zweiten Kanäle 82 sind unbeschichtet ausgeführt, sodass das Ammoniak die zweiten Kanäle 82 durchdringt. Der Mischraum 86 ist als freier Mischraum ohne zusätzliche strömungsbeeinflussende Einbauten ausgeführt. Durch die wechselnde Anordnung von ersten Kanälen 80 und zweiten Kanälen 82 ist ein Gasaustausch in dem Mischraum 86 möglich. Ein auslassseitiger Abschnitt des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 ist mit einer SCR-Beschichtung 104 versehen, wobei vorzugsweise sowohl die ersten Kanäle 80 als auch die zweiten Kanäle 82 in diesem auslassseitigen Abschnitt mit einer SCR-Beschichtung 104 versehen sind. Auf dem auslassseitigen Abschnitt des Ammoniak-Sperrkatalysators 40 werden die Stickoxide mit dem Ammoniak umgesetzt und in molekularen Stickstoff und Wasserdampf konvertiert.In 7 Another embodiment of an ammonia slip catalyst 40 is shown. The ammonia slip catalytic converter 40 has a housing 48 in which an oxidation zone 42, a mixing chamber 86 and an SCR catalytic converter 46 are arranged or formed in the direction of flow of an exhaust gas flow through the housing 48 . The ammonia barrier catalytic converter 40 has a plurality of first channels 80 and second channels 82 which run parallel to one another. In this case, the walls of the first channels 80 are provided with a noble metal coating 84 and are set up to oxidize ammonia into a nitrogen oxide. The second channels 82 are uncoated so that the ammonia penetrates the second channels 82 . The mixing space 86 is designed as a free mixing space without additional flow-influencing installations. The alternating arrangement of first channels 80 and second channels 82 enables gas exchange in the mixing chamber 86 . An outlet-side section of the ammonia slip catalyst 40 is provided with an SCR coating 104 , with both the first channels 80 and the second channels 82 preferably being provided with an SCR coating 104 in this outlet-side section. On the outlet-side portion of the ammonia slip catalyst 40, the nitrogen oxides are reacted with the ammonia and converted into molecular nitrogen and water vapor.

In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ammoniak-Sperrkatalysators 40 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichen Aufbau wie zu 7 ausgeführt, weist dieser Ammoniak-Sperrkatalysator 40 im Bereich des Mischraums 86 eine Einschnürung 112 auf, um eine verbesserte Durchmischung von den Stickoxiden und dem Ammoniak vor dem Eintritt in den SCR-Katalysator 46 zu erreichen.In 8th Another embodiment of an ammonia slip catalyst 40 is shown. With essentially the same structure as to 7 embodied, this ammonia blocking catalytic converter 40 has a constriction 112 in the area of the mixing chamber 86 in order to achieve improved mixing of the nitrogen oxides and the ammonia before they enter the SCR catalytic converter 46 .

9 zeigt eine einlassseitige Stirnfläche 114 eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysators 40, wobei der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 als keramischer Katalysator 116 ausgeführt ist. Der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 weist eine Vielzahl von ersten Kanälen 80 und zweiten Kanälen 82 auf, welche nach Art eines Schachbrettmusters abwechseln angeordnet sind. 9 shows an inlet-side end face 114 of an ammonia blocking catalytic converter 40 according to the invention, with the ammonia blocking catalytic converter 40 being designed as a ceramic catalytic converter 116 . The ammonia slip catalytic converter 40 has a multiplicity of first channels 80 and second channels 82 which are arranged alternately in the manner of a checkerboard pattern.

10 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Sperrkatalysators 40, wobei der Ammoniak-Sperrkatalysator 40 als metallischer Wickelkatalysator 118 aus zwei metallischen Folien 78, 88 ausgeführt ist. Dabei bilden die metallischen Folien 78, 88 erste Kanäle 80 und zweite Kanäle 82 aus. Der metallische Wickelkatalysator 118 kann aus zwei metallischen Folien 78, 88 ausgeführt werden, welche jeweils nur einseitig beschichtet sind. Dabei werden die Folien 78, 88 so gewickelt, dass jeweils die Beschichtung der einen Folie 78 an der Beschichtung der anderen Folie 88 anliegt. Alternativ ist es möglich, dass die eine Folie 78 beidseitig beschichtet ist und die andere Folie 88 unbeschichtet ausgeführt ist. 10 shows a preferred embodiment of an ammonia blocking catalyst 40 according to the invention, wherein the ammonia blocking catalyst 40 is designed as a metallic wound catalyst 118 made of two metallic foils 78, 88. The metallic foils 78, 88 form first channels 80 and second channels 82. The metallic wound catalytic converter 118 can be made of two metallic foils 78, 88 which are only coated on one side. The foils 78 , 88 are wound in such a way that the coating on one foil 78 rests against the coating on the other foil 88 . Alternatively, it is possible for one film 78 to be coated on both sides and for the other film 88 to be uncoated.

In 11 ist eine einlassseitige Stirnfläche 114 eines solchen metallischen Wickelkatalysators 118 dargestellt. Dabei werden durch die erste Folie 78 und die zweite Folie 88 bzw. die Zwischenräume erste Kanäle 80 und zweite Kanäle 82 ausgebildet, wobei die ersten Kanäle 80 mit einer Edelmetallbeschichtung 84 versehen sind und die zweiten Kanäle 82 beschichtungsfrei ausgeführt sind.In 11 an inlet-side end face 114 of such a metallic wound catalytic converter 118 is shown. First channels 80 and second channels 82 are formed through the first foil 78 and the second foil 88 or the intermediate spaces, the first channels 80 being provided with a precious metal coating 84 and the second channels 82 being embodied without a coating.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Verbrennungsmotorcombustion engine
1212
Brennraumcombustion chamber
1414
Kraftstoffinjektorfuel injector
1616
Auslassoutlet
1818
Abgasturbolader exhaust gas turbocharger
2020
Abgasnachbehandlungssystemexhaust aftertreatment system
2222
Abgasanlageexhaust system
2424
Abgaskanalexhaust duct
2626
Turbineturbine
2828
erster Katalysator first catalyst
3030
Oxidationskatalysatoroxidation catalyst
3232
NOx-SpeicherkatalysatorNOx storage catalyst
3434
Partikelfilterparticle filter
3636
SCR-BeschichtungSCR coating
3838
SCR-Katalysator SCR catalytic converter
4040
Ammoniak-SperrkatalysatorAmmonia Slip Catalyst
4242
Oxidationszoneoxidation zone
4444
SCR-KatalysatorSCR catalytic converter
4646
SCR-ScheibeSCR disk
4848
Gehäuse Housing
5050
erstes Dosierelementfirst dosing element
5252
erster Abgasmischerfirst exhaust mixer
5454
zweites Dosierelementsecond dosing element
5656
zweiter Abgasmischersecond exhaust mixer
5858
dritter Abgasmischerthird exhaust mixer
6060
Temperatursensortemperature sensor
6262
Differenzdrucksensorendifferential pressure sensors
6464
NOx-SensorNOx sensor
6666
Verzweigungbranch
6868
Abgasklappe exhaust flap
7070
Niederdruck-AbgasrückführungLow-pressure exhaust gas recirculation
7272
Abgasrückführungskühlerexhaust gas recirculation cooler
7474
Abgasrückführungsventilexhaust gas recirculation valve
7676
Abgasrückführungsleitungexhaust gas recirculation line
7878
erste Wickelfolie first wrapping film
8080
erster Kanalfirst channel
8282
zweiter Kanalsecond channel
8484
Edelmetallbeschichtungprecious metal coating
8686
Mischraummixing room
8888
zweite Wickelfolie second wrapping film
9090
Kühlmittelkreislaufcoolant circuit
9292
Kühlmittelanschlusscoolant connection
9494
Kühlmittelrücklaufcoolant return
9696
Kühlercooler
9898
Kühlmittelpumpe coolant pump
100100
Steuergerätcontrol unit
102102
gelochte Wickelfolieperforated wrapping film
104104
SCR-BeschichtungSCR coating
106106
erster Monolithfirst monolith
108108
zweiter Monolith second monolith
110110
Wärmetauscherheat exchanger
112112
Einschnürungconstriction
114114
Stirnflächeface
116116
keramischer Katalysatorceramic catalyst
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Metallkatalysator metal catalyst

Claims (15)

Ammoniak-Sperrkatalysator (40) zur Anordnung in einer Abgasanlage (22) eines Verbrennungsmotors (10), umfassend eine Oxidationszone (42) zur Oxidation von Ammoniak, einen Mischraum (86) zur Vermischung von Ammoniak und einem Oxidationsprodukt des Ammoniaks sowie einen in Strömungsrichtung der Oxidationszone (42) und dem Mischraum (86) nachgeschalteten SCR-Katalysator (44).Ammonia blocking catalytic converter (40) for arrangement in an exhaust system (22) of an internal combustion engine (10), comprising an oxidation zone (42) for oxidizing ammonia, a mixing space (86) for mixing ammonia and an oxidation product of the ammonia and, in the direction of flow of the Oxidation zone (42) and the mixing space (86) downstream SCR catalyst (44). Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationszone (42), der Mischraum (86) und der nachgeschaltete SCR-Katalysator (44) in einem gemeinsamen Gehäuse (48) angeordnet sind.Ammonia barrier catalyst (40) after claim 1 , characterized in that the oxidation zone (42), the mixing chamber (86) and the downstream SCR catalytic converter (44) are arranged in a common housing (48). Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der SCR-Katalysator (44) als SCR-Scheibe (46) ausgebildet ist.Ammonia barrier catalyst (40) after claim 1 or 2 , characterized in that the SCR catalytic converter (44) is designed as an SCR disc (46). Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationszone (42) eine Mehrzahl von ersten Kanälen (80) und eine Mehrzahl von zweiten Kanäle (82) aufweist, wobei die ersten Kanäle (80) mit einer Edelmetallbeschichtung (84) versehen sind und die zweiten Kanäle (82) unbeschichtet ausgeführt sind oder die zweiten Kanäle (82) mit einer Edelmetallbeschichtung (84) versehen sind und die ersten Kanäle (80) unbeschichtet ausgeführt sind.Ammonia barrier catalyst (40) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the oxidation zone (42) has a plurality of first channels (80) and a plurality of second channels (82), the first channels (80) being provided with a precious metal coating (84) and the second channels (82 ) are uncoated or the second channels (82) are provided with a precious metal coating (84) and the first channels (80) are uncoated. Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kanäle (80) und die zweiten Kanäle (82) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.Ammonia barrier catalyst (40) after claim 4 , characterized in that the first channels (80) and the second channels (82) are substantially parallel to each other. Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniak-Sperrkatalysator (40) zumindest im Bereich der Oxidationszone (42) als doppelte Wickelfolie (78, 88) ausgebildet ist, wobei die beiden Wickelfolien (78, 88) die ersten Kanäle (80) und die zweiten Kanäle (82) ausbilden.Ammonia barrier catalyst (40) according to one of Claims 4 or 5 , characterized in that the ammonia barrier catalytic converter (40) is designed as a double wrapping film (78, 88) at least in the region of the oxidation zone (42), the two wrapping films (78, 88) enclosing the first channels (80) and the second channels (82) train. Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelte Wickelfolie (78, 88) als gelochte Wickelfolie (102) ausgebildet ist, welche einen Gasaustausch zwischen den ersten Kanälen (80) und den zweiten Kanälen (82) ermöglicht.Ammonia barrier catalyst (40) after claim 6 , characterized in that the double wrapping foil (78, 88) is designed as a perforated wrapping foil (102) which has a gas outlet Exchange between the first channels (80) and the second channels (82) allows. Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet dass der in Strömungsrichtung stromabwärts der Oxidationszone (42) liegende Bereich der doppelten Wickelfolie (78, 88) mit einer SCR-Beschichtung (104) versehen ist und den SCR-Katalysator (44) ausbildet.Ammonia barrier catalyst (40) according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that the region of the double wrapping foil (78, 88) lying downstream of the oxidation zone (42) in the direction of flow is provided with an SCR coating (104) and forms the SCR catalytic converter (44). Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kanäle (80) und die zweiten Kanäle (82) in den Mischraum (86) münden, wobei der Mischraum (86) eine Vermischung des Oxidationsproduktes mit dem Ammoniak fördert.Ammonia barrier catalyst (40) according to one of Claims 4 until 7 , characterized in that the first channels (80) and the second channels (82) in the mixing space (86) open, wherein the mixing space (86) promotes mixing of the oxidation product with the ammonia. Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mischraum (86) ein Abgasmischer (58) angeordnet ist.Ammonia barrier catalyst (40) after claim 9 , characterized in that an exhaust gas mixer (58) is arranged in the mixing chamber (86). Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (48) ein Kühlmittelanschluss (92) für einen Kühlmittelkreislauf (90) des Verbrennungsmotors (10) ausgebildet ist und das Gehäuse (48) von dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors (10) durchströmt wird.Ammonia barrier catalyst (40) according to one of claims 2 until 10 , characterized in that a coolant connection (92) for a coolant circuit (90) of the internal combustion engine (10) is formed on the housing (48) and the coolant of the internal combustion engine (10) flows through the housing (48). Abgasnachbehandlungssystem (20) für einen Verbrennungsmotor (10), umfassend eine Abgasanlage (22) mit einem Abgaskanal (24), in welcher in Strömungsrichtung eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors (10) durch den Abgaskanal (24) ein motornaher erster Katalysator (28), ein Partikelfilter (34) und mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente (36, 38) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet sind, wobei stromabwärts der letzten Abgasnachbehandlungskomponente (36, 38) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist.Exhaust gas aftertreatment system (20) for an internal combustion engine (10), comprising an exhaust system (22) with an exhaust gas duct (24), in which in the direction of flow of an exhaust gas stream of the internal combustion engine (10) through the exhaust gas duct (24) is a first catalytic converter (28) close to the engine Particulate filter (34) and at least one exhaust gas aftertreatment component (36, 38) for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides are arranged, wherein downstream of the last exhaust gas aftertreatment component (36, 38) for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides, an ammonia blocking catalyst (40) according to one of the Claims 1 until 11 is arranged. Abgasnachbehandlungssystem (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ammoniak-Sperrkatalysator (40) von der in Strömungsrichtung durch die Abgasanlage (22) letzten Abgasnachbehandlungskomponente zur selektiven, katalytischen Reduktion (36, 38) mindestens 20 cm beabstandet ist.Exhaust aftertreatment system (20) after claim 12 , characterized in that the ammonia barrier catalyst (40) from the flow direction through the exhaust system (22) last exhaust gas aftertreatment component for selective catalytic reduction (36, 38) is at least 20 cm away. Abgasnachbehandlungssystem (20) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasanlage (22) stromabwärts des ersten Katalysators (28) ein Partikelfilter (34) mit einer Beschichtung (36) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden und stromabwärts des Partikelfilters (34, 36) ein SCR-Katalysator (38) angeordnet sind, wobei stromabwärts des ersten Katalysators (28) und stromaufwärts des Partikelfilters (34, 36) ein erstes Dosierelement (50) zur Eindosierung von Reduktionsmittel und stromabwärts des Partikelfilters (34, 36) und stromaufwärts des SCR-Katalysators (38) ein zweites Dosierelement (54) zur Eindosierung von Reduktionsmittel angeordnet sind, wobei stromabwärts des Partikelfilters (34, 36) und stromaufwärts des zweiten Dosierelements (54) eine Abgasrückführungsleitung (76) einer Niederdruck-Abgasrückführung (70) aus dem Abgaskanal (24) der Abgasanlage (22) abzweigt.Exhaust aftertreatment system (20) according to one of Claims 12 or 13 , characterized in that in the exhaust system (22) downstream of the first catalytic converter (28) a particle filter (34) with a coating (36) for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides and downstream of the particle filter (34, 36) an SCR catalytic converter ( 38) are arranged, downstream of the first catalytic converter (28) and upstream of the particle filter (34, 36) a first metering element (50) for metering in reducing agent and downstream of the particle filter (34, 36) and upstream of the SCR catalytic converter (38) a second metering element (54) for metering in reducing agent is arranged, with an exhaust gas recirculation line (76) of a low-pressure exhaust gas recirculation (70) from the exhaust gas duct (24) of the exhaust system downstream of the particle filter (34, 36) and upstream of the second metering element (54). (22) branches off. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotor (10) mit mindestens einem Brennraum (12), wobei der Verbrennungsmotor (10) mit seinem Auslass (16) mit einer Abgasanlage (22) verbunden ist, wobei in der Abgasanlage (22) in Strömungsrichtung eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors (10) durch einen Abgaskanal (24) der Abgasanlage (22) ein motornaher erster Katalysator (28), ein Partikelfilter (34) und mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente (36, 38) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden angeordnet sind, wobei stromabwärts der letzten Abgasnachbehandlungskomponente (36, 38) zur selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden ein Ammoniak-Sperrkatalysator (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist, umfassend folgende Schritte: - Durchleiten eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors (10) durch den Ammoniak-Sperrkatalysator (40), wobei - das in einem ersten Abgasteilstrom enthaltene Ammoniak (NH3) in einer Oxidationszone (42) des Ammoniak-Sperrkatalysators (40) zu Stickoxiden (NOx) oxidiert wird, wobei - das in einem zweiten Abgasteilstrom enthaltene Ammoniak (NH3) die Oxidationszone (42) unverändert durchdringt, wobei - sich der erste Abgasteilstrom und der zweite Abgasteilstrom in einem Mischraum (86) miteinander vermischen, und wobei - die im Abgasstrom enthaltenen Stickoxiden (NOx) mit dem Ammoniak (NH3) auf dem SCR-Katalysator (44) des Ammoniak-Sperrkatalysators (40) konvertiert werden.Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (10) with at least one combustion chamber (12), the internal combustion engine (10) having its outlet (16) connected to an exhaust system (22), the exhaust system (22) being in the direction of flow of an exhaust gas flow from the internal combustion engine (10) a first catalytic converter (28) close to the engine, a particle filter (34) and at least one exhaust gas aftertreatment component (36, 38) for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides are arranged through an exhaust gas duct (24) of the exhaust system (22), with downstream of the last Exhaust aftertreatment component (36, 38) for the selective, catalytic reduction of nitrogen oxides, an ammonia blocking catalyst (40) according to one of Claims 1 until 11 is arranged, comprising the following steps: - passing an exhaust gas stream of the internal combustion engine (10) through the ammonia slip catalyst (40), wherein - the ammonia (NH3) contained in a first exhaust gas partial stream in an oxidation zone (42) of the ammonia slip catalyst (40) is oxidized to form nitrogen oxides (NOx), wherein - the ammonia (NH3) contained in a second partial exhaust gas flow penetrates the oxidation zone (42) unchanged, wherein - the first partial exhaust gas flow and the second partial exhaust gas flow mix with one another in a mixing chamber (86), and wherein - the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas flow are converted with the ammonia (NH3) on the SCR catalytic converter (44) of the ammonia blocking catalytic converter (40).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118615862B (en) * 2024-06-20 2024-11-05 茂智智能科技(无锡)有限公司 Nitrogen oxide treatment system for enameled wire or electromagnetic wire equipment

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008025761A1 (en) 2008-05-29 2009-12-10 Oberland Mangold Gmbh Metallic support for catalysts or particle separators and use of this support
DE102008055890A1 (en) 2008-11-05 2010-05-12 Süd-Chemie AG Particulate reduction with combined SCR and NH3 slip catalyst
DE102010050312A1 (en) 2010-11-03 2012-05-03 Süd-Chemie AG Ammonia oxidation catalyst with low N2O by-product formation
DE102014221322A1 (en) 2014-10-21 2016-04-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust treatment device for an exhaust system of an internal combustion engine
DE102016111147A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Johnson Matthey Public Limited Company An exhaust system without a DOC having an ASC acting as a DOC in a system with an SCR catalyst before the ASC
DE102016111148A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia blocking catalyst designed to be the first in an SCR system
DE112015002186T5 (en) 2014-05-09 2017-01-19 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia barrier catalyst with platinum impregnated on highly porous substrates
EP3636890A1 (en) 2017-06-23 2020-04-15 Mazda Motor Corporation Exhaust gas purification system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008025761A1 (en) 2008-05-29 2009-12-10 Oberland Mangold Gmbh Metallic support for catalysts or particle separators and use of this support
DE102008055890A1 (en) 2008-11-05 2010-05-12 Süd-Chemie AG Particulate reduction with combined SCR and NH3 slip catalyst
DE102010050312A1 (en) 2010-11-03 2012-05-03 Süd-Chemie AG Ammonia oxidation catalyst with low N2O by-product formation
DE112015002186T5 (en) 2014-05-09 2017-01-19 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia barrier catalyst with platinum impregnated on highly porous substrates
DE102014221322A1 (en) 2014-10-21 2016-04-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust treatment device for an exhaust system of an internal combustion engine
DE102016111147A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Johnson Matthey Public Limited Company An exhaust system without a DOC having an ASC acting as a DOC in a system with an SCR catalyst before the ASC
DE102016111148A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia blocking catalyst designed to be the first in an SCR system
EP3636890A1 (en) 2017-06-23 2020-04-15 Mazda Motor Corporation Exhaust gas purification system

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