DE102021118801A1

DE102021118801A1 - Abgasreinigungssystem zur Reinigung von Abgasen von Benzinmotoren

Info

Publication number: DE102021118801A1
Application number: DE102021118801.6A
Authority: DE
Inventors: Jan Schoenhaber; Joerg-Michael Richter; Carolin Braun; Tim Palm
Original assignee: Umicore AG and Co KG
Current assignee: Umicore AG and Co KG
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2023-01-26
Also published as: EP4373613A1; US20240318587A1; WO2023001617A1; CN117751012A; WO2023001617A9; US12247505B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Reinigung von Abgasen eines überwiegend mit stöchiometrischem Kraftstoffgemisch betriebenen Verbrennungsmotors. Das Abgassystem weist insbesondere 4 Reinigungsfunktionen in einer bestimmten Reihenfolge auf. Ein motornaher TWC1 (Dreiwegkatalysator) wird gefolgt von einem GPF (Benzinpartikelfilter) und einem dahinter angeordneten weiteren TWC2. Das System weist zusätzlich eine stickoxidspeichernde Funktionalität auf.

Description

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Reinigung von Abgasen eines überwiegend mit stöchiometrischem Kraftstoffgemisch betriebenen Verbrennungsmotors. Das Abgassystem weist insbesondere 4 Reinigungsfunktionen in einer bestimmten Reihenfolge auf. Ein motornaher TWC1 (Drei-Wege-Katalysator) wird gefolgt von einem GPF (Benzinpartikelfilter) und einem dahinter angeordneten weiteren TWC2. Das System weist zusätzlich eine stickoxidspeichernde Funktionalität auf.
Abgase von mit überwiegend (>50% der Betriebszeit) stöchiometrischem Luft/KraftstoffGemisch betriebenen Verbrennungsmotoren, also z. B. mit Benzin oder Erdgas betriebene Ottomotoren, werden in herkömmlichen Verfahren mit Hilfe von Drei-Wege-Katalysatoren (three-way-catalyst; TWC) gereinigt. Diese sind in der Lage, die drei wesentlichen gasförmigen Schadstoffe des Motors, nämlich Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide, gleichzeitig zu unschädlichen Komponenten umzusetzen. Stöchiometrisch heißt, dass im Mittel genau so viel Luft zur Verbrennung des im Zylinder vorhandenen Kraftstoffs zur Verfügung steht, wie für eine vollständige Verbrennung benötigt wird. Das Verbrennungsluftverhältnis λ (A/F-Verhältnis; Luft/Kraftstoffverhältnis) setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse m_L,tats ins Verhältnis zur stöchiometrischen Luftmasse m_L,st: $λ = \frac{m_{L . tats}}{m_{L . st}}$
Ist λ < 1 (z. B. 0,9) bedeutet dies „Luftmangel“, man spricht von einem fetten Abgasgemisch, λ > 1 (z. B. 1,1) bedeutet „Luftüberschuss“ und das Abgasgemisch wird als mager bezeichnet. Die Aussage λ = 1,1 bedeutet, dass 10% mehr Luft vorhanden ist, als zur stöchiometrischen Reaktion notwendig wäre.
Als katalytisch aktive Materialien werden in den Drei-Wege-Katalysatoren in der Regel Platingruppenmetalle, insbesondere Platin, Palladium und Rhodium eingesetzt, die beispielsweise auf γ-Aluminiumoxid als Trägermaterial vorliegen. Daneben enthalten Dreiwege-Katalysatoren Sauerstoffspeichermaterialien, beispielsweise Cer/Zirkonium-Mischoxide. In letzteren stellt Ceroxid, ein Seltenerdmetalloxid, die für die Sauerstoffspeicherung grundlegende Komponente dar. Neben Zirkoniumoxid und Ceroxid können diese Materialien zusätzliche Bestandteile wie weitere Seltenerdmetalloxide oder Erdalkalimetalloxide enthalten. Sauerstoffspeichermaterialien werden durch Aufbringen von katalytisch aktiven Materialien wie Platingruppenmetallen aktiviert und dienen somit auch als Trägermaterial für die Platingruppenmetalle.
Derartige katalytisch aktive Materialien samt Inhaltsstoffen werden durch einen Beschichtungsprozess auf z.B. Durchflusssubstrate aufgebracht. Nach dem Trocknen und Kalzinieren der Substrate können diese in das Abgassystem eingebaut werden. Durchflusssubstrate sind aus keramischen Materialien, wie z.B. Siliciumcarbid, Aluminiumtitanat und Cordierit aufgebaut und seit längerem bewährt. Sie sind aus einer Vielzahl von parallelen Kanälen aufgebaut, die durch poröse Wände gebildet werden. Die Kanäle sind an beiden Enden des Durchflusssubstrats offen. Das Abgas fließt so vom Einlassbereich zum Auslassbereich und kontaktiert dabei das auf den Wänden aufgebrachte katalytisch aktive Material.
Neben den gasförmigen Schadstoffen enthält das Abgas von derartigen Verbrennungsmotoren aber auch feinste Partikel (PM), die aus der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs resultieren und im Wesentlichen aus Ruß bestehen. Im Unterschied zur Partikelemission von Dieselmotoren sind die Partikel im Abgas stöchiometrisch betriebener Verbrennungsmotoren, wie Ottomotoren, sehr klein und weisen eine durchschnittliche Partikelgröße kleiner 1 µm auf. Typische Partikelgrößen liegen im Bereich von 10 nm bis 200 nm. Des Weiteren ist die emittierte Partikelmenge sehr gering und bewegt sich im Bereich von 2 mg/km bis 4 mg/km.
Im Bereich der Reinigung von Abgas von mager betriebenen Motoren, also insbesondere von Dieselmotoren, haben sich Partikelfilter aus keramischen Materialien, wie z.B. Siliciumcarbid, Aluminiumtitanat und Cordierit seit längerem bewährt. Diese sind aus einer Vielzahl von parallelen Kanälen aufgebaut, die durch poröse Wände gebildet werden. Die Kanäle sind wechselseitig an einem der beiden Enden des Filters verschlossen, so dass Kanäle A gebildet werden, die an der ersten Seite des Filters offen und auf der zweiten Seite des Filters verschlossen sind, sowie Kanäle B, die an der ersten Seite des Filters verschlossen und auf der zweiten Seite des Filters offen sind. Das beispielsweise in die Kanäle A einströmende Abgas kann den Filter nur über die Kanäle B wieder verlassen, und muss zu diesem Zweck durch die porösen Wände zwischen den Kanälen A und B durchfließen. Beim Durchtritt des Abgases durch die Wand werden die Partikel zurückgehalten und das Abgas gereinigt. Bei derartigen Aggregaten spricht man von Wandflussfiltern.
Die so zurückgehaltenen Partikel müssen nachfolgend abgebrannt bzw. oxidiert werden, um ein Verstopfen des Filters bzw. einen inakzeptablen Anstieg des Gegendrucks des Abgassystems zu verhindern. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das Wandflussfilter mit katalytisch aktiven Beschichtungen versehen werden, die die Zündtemperatur von Ruß herabsetzen. Es ist bereits bekannt, solche Beschichtungen auf die porösen Wände zwischen den Kanälen aufzubringen (sogenannte auf-Wand-Beschichtung) oder in die porösen Wände einzubringen (sogenannte in-Wand-Beschichtung). Die EP1657410A2 beschreibt auch bereits eine Kombination beider Beschichtungsarten, d. h. ein Teil des katalytisch aktiven Materials liegt in den porösen Wänden und ein anderer Teil auf den porösen Wänden vor.
Das Konzept, Partikel mittels Wandflussfiltern aus dem Abgas zu entfernen, ist bereits auf die Reinigung von Abgas von mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Gemisch betriebenen Verbrennungsmotoren übertragen worden, siehe zum Beispiel die EP2042226A2 (gasoline particle filter; GPF). Gemäß deren Lehre trägt ein Wandflussfilter zwei übereinander angeordnete Schichten, wobei eine in der porösen Wand und die andere auf der porösen Wand angeordnet sein kann.
Die europäische Abgasgesetzgebung sieht seit Inkrafttreten der Stufe Euro 6c ab September 2017 Abgasmessungen unter realen Bedingungen auf der Straße vor (Real Driving Emissions; RDE). Je nach Fahrbedingungen können dadurch deutlich höhere Anforderungen an den Katalysator entstehen, insbesondere im Hinblick auf die dynamische Umsetzung von Kohlenmonoxid und Stickoxiden. In den momentan gültigen Abgasnormen müssen die Schadstoffe wie HC, CO, NOx und Partikel die Grenzwerte der Euro 6d-Norm unter RDE-Bedingungen auch für alle Neufahrzeuge einhalten. Hinzu kommt, dass ein gewisser CO₂-Flottengrenzwert nicht überschritten werden sollte. Insbesondere auch im Hinblick auf die Sekundäremissionen wie N₂O und NH₃ werde zukünftige Abgasnormen in Europa und der Welt werden sicherlich noch anspruchsvollere Anforderungen an die Verbrennungsmotoren und deren Abgasaufbereitung stellen.
Es ist davon auszugehen, dass für derartige Normen einfache Katalysatoren und/oder Filter nicht mehr ausreichend sind. Daher werden auch im Bereich der überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotoren komplexere Abgassysteme Einzug halten müssen. Exemplarisch sei auf die EP3639919A1 verwiesen, in der ein Abgassystem bestehend aus einem ersten TWC gefolgt von einem GPF und einem weiteren TWC abstromseitig vom GPF vorgeschlagen wurde. Mittels dieser Systeme muss es dann gewährleistet werden, eine ausreichende katalytische Aktivität und Filtrationseffizienz mit einem möglichst geringen Abgasgegendruck zu kombinieren. Insbesondere der Abgasgegendruck eines entsprechenden Systems führt zu einem erhöhten Verbrauch an Kraftstoff, was sich negativ auf die CO₂-Performance auswirkt.
Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an Abgasreinigungssystemen für überwiegend mit stöchiometrischen Kraftstoffgemischen betriebenen Verbrennungsmotoren, die im Stande sind, alle erforderlichen schädlichen Bestandteile des Abgases dieser Motoren in höchst möglicher Weise zu beseitigen und dabei einen möglichst geringen Mehrverbrauch an Kraftstoff bedingen.
Diese und weitere sich aus dem Stand der Technik für den Fachmann ergebenden Aufgaben werden von einem Abgassystem gemäß vorliegender Erfindung gelöst. Dadurch, dass man ein Abgasreinigungssystem zur Reinigung von Abgasen eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotors aufweisend einen motornahen TWC1 auf einem Durchflusssubstrat, einen abstromseitig zum TWC1 angebrachten GPF als Wandflussfilter und abstromseitig zum GPF einen weiteren TWC2 auf einem Durchflusssubstrat angibt, und das System zusätzlich Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden in einer separaten Beschichtung aufweist, wobei dieses zusätzliche Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus K₂O, Na₂O, CaO, BaO, MgO, SrO, CeO₂, ZrO₂, Cer-Mischoxide, Zeolithe oder deren Mischungen, wobei dieses Material zu mehr als 50 Gew.-% in der Beschichtung vorhanden ist, gelangt man äußerst überraschend und vorteilhaft zur Lösung der gestellten Aufgaben.
Die Etablierung einer separaten Stickoxidspeicherfunktion in dem oben dargestellten System stellt eine optimale Kombination von vier funktionalen Abgasreinigungskomponenten dar, die zukünftige Abgasgrenzwerte einzuhalten erlaubt und darüber hinaus die Möglichkeit eröffnet, ein hohes Maß an Gesamtedelmetallreduktion im System zu realisieren. Durch die zusätzliche Stickoxidspeicheroxidfunktion können Stickoxide temporär gespeichert werden, wenn eine Umsetzung der Stickoxide über die Dreiwege-Katalysatoren im jeweiligen Betriebspunkt nicht sichergestellt werden kann, beispielsweise bei zu geringer Betriebstemperatur oder zu wenig Reduktionsmittel. Diese temporär gespeicherten Stickoxide können dann während geeigneter Betriebszustände, also wenn eine ausreichende Temperatur und ausreichend Reduktionsmittel gewährleistet werden, freigesetzt und umgesetzt werden. Dadurch können insbesondere Kaltstartemissionen von NOx wirkungsvoll verringert werden.
Die Speicherfähigkeit der eingesetzten Materialien für Stickoxide kann nach Maßgabe der im experimentellen Teil erwähnten Vorgehensweise bestimmt werden. Die im Rahmen dieser Erfindung angesprochene Stickoxidspeicherfähigkeit bzw. -kapazität wird als Quotient aus gespeicherter Masse Stickoxid pro Liter verbautem Substratvolumen angegeben.
Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden sind solche, die im Stande sind, mindestens 25 mg NO_x pro L Substratvolumen, vorzugsweise 50 mg NO_x pro L Substratvolumen und ganz bevorzugt 75 mg NO_x pro L Substratvolumen temporär zu speichern. Diese werden dem System in einer separaten Beschichtung zugefügt. Materialien, welche schon in den vorhandenen Katalysatoren im System eingesetzt sind, und auch in der Lage sind, Stickoxide temporär zu speichern, sollen diesbezüglich nicht berücksichtigt werden. Sie sind von der anspruchsgemäßen Definition (Stickoxide temporär speichernde Materialien) ausgeschlossen. Z.B. werden in den TWCs auch Cer- oder Cer-Zirkonmischoxide verwendet, die ebenfalls im Stande sind, Stickoxide temporär zu speichern. Allerdings sind diese Stoffe z.B. aufgrund der Struktur oder der näheren Zusammensetzung dazu nur untergeordnet in der Lage. Es können durch diese Stoffe regelmäßig weniger als die oben angegebenen Mengen an Stickoxiden eingespeichert werden. Durch den oben definierten Grenzwert wird eine Abgrenzung zu einem herkömmlichen System aufweisend einen TWC1 - GPF- TWC2 ausreichend sichergestellt, so dass der erfindungsgemäße Anspruch sich ausschließlich auf ein entsprechendes System aufweisend TWC1 - GPF- TWC2 bezieht, dem zusätzlich zu den schon in den Katalysatoren des Systems vorhandenen Materialien noch Stickoxide temporär speicherndes Material in einer separaten Beschichtung zugefügt wurde.
Unter dem Begriff „temporär“ wird erfindungsgemäß verstanden, dass das speicherfähige Material in bestimmten Betriebszuständen des Abgassystems Stickoxide einspeichern kann und unter anderen diese wieder abgibt bzw. keine mehr aufnimmt. Dies ist in klassischen Stickoxidspeicherkatalysatoren (nitrogen storage catalyst; NSC) der Fall, welche in einem bestimmten Temperaturbereich Stickoxide zu speichern im Stande sind und anschließend durch kurzzeitige Regeneration mit einer reduzierend wirkenden Umgebung die Stickoxide desorbieren und zu Stickstoff reduzieren. Bzgl. der Wirkungsweise und den vorzugsweise einzusetzenden Materialien wird auf die einschlägige Literatur verwiesen ( WO2020058265A1 ; EP3695902A1 ; WO2018069199A1 ).
Bei den Stickoxide temporär speichernden Materialen kann es sich aber auch vorzugsweise um solche handeln, die bei einer bestimmten Temperatur die Stickoxide einspeichern und bei erhöhten Temperaturen ohne Reduktion z.B. als NO₂ wieder abgeben. Diese werden als passive Stickoxidabsorber bezeichnet (passive NOx absorber; PNA). Ersteres erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich von 25 - 150 °C, mehr bevorzugt 25 - 175 °C und ganz bevorzugt 25 - 200 °C. Die Abgabe der Stickoxide (es wird netto mehr abgegeben als eingespeichert) erfolgt vorzugsweise oberhalb einer Temperatur von 300 °C, mehr bevorzugt 350 °C und ganz bevorzugt 400 °C. Derartige Materialien sind dem Fachmann hinlänglich bekannt ( US2019120109 AA; US2018318763 AA; US2015266002 AA; WO2019134958A1 ; US2021162382 AA).
Sowohl bei den NSCs als auch bei den PNAs ist es bevorzugt, wenn die Speichermaterialien mit NO₂ in Kontakt kommen. Dieses kann leichter eingespeichert werden, z.B. in Form der Nitrate, als beispielsweise NO. Demzufolge ist es von Vorteil, wenn die Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden ebenfalls Katalysatoren zur Oxidation von NO zu NO₂ aufweist. Hier kommen für den Fachmann verschiedene Ausführungsformen in Betracht. In der Regel werden die Speichermaterialien mit der Oxidation von NO zu NO₂ katalysierende Edelmetallen vergesellschaftet. Dies sind insbesondere die Edelmetalle Pt und/oder Pd, die einzeln oder zusammen in einem bestimmten Gewichtsverhältnis von 1:10 - 10:1, mehr bevorzugt 1:8 - 8:1 und ganz bevorzugt 1:6 - 6:1 in den Stickoxidspeichermaterialien vorhanden sind.
Die eigentlichen, die Stickoxide temporär speichernden Materialen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Vorliegend kommen solche zum Einsatz, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus K₂O, Na₂O, CaO, BaO, MgO, SrO, CeO₂, ZrO₂, CerMischoxide (insbesondere mit Al₂O₃ oder Zirkonoxid), Zeolithe oder deren Mischungen. Bevorzugt sind Erdalkalimetalloxide, wie BaO, CaO, SrO und/oder Ceroxid und/oder Cermischoxide, insbesondere Cerzirkonmischoxide, in diesem Zusammenhang zu nennen. Ganz besonders bevorzugt sind CeO₂ und/oder BaO. Viele dieser Materialien besitzen eine entsprechend gute Bindung für Nitrat (NO₃ ^-). Sie sind im Stande, den genannten oben angegebenen Minimalwert für die Stickoxidspeicherung bei nicht über die Maßen großer Beladung zu bewerkstelligen. Vorzugsweise werden Stickoxide temporär speichernde Materialen eingesetzt, welche mehr als 0,05, weiter bevorzugt mehr als 0,1 und ganz bevorzugt mehr als 0,15 mg Stickoxide gerechnet als NO₂ pro g Material zu speichern im Stande sind (Bestimmung siehe hinten). Diese, die Stickoxide temporär speichernden Materialen sind in einer ausreichenden Menge im Abgassystem vorhanden. Als bevorzugte Menge für die Beschichtung, die die speichernden Materialien enthält, hat sich ein Wert von 100 - 500 g/L, vorzugsweise 125 - 450 g/L und ganz bevorzugt 150 - 400 g/L Substratvolumen erwiesen.
Das die Stickoxide temporär speichernde Material kann im Abgasreinigungssystem auf einem oder den schon vorhandenen Aggregaten verteilt werden. Hierbei kann das entsprechende Material im Verhältnis zu den ggf. schon vorhandenen katalytisch aktiven Materialien in Zonen oder Schichten getrennt zu diesen auf einem oder mehreren Substraten vorliegen. Als solches bietet es sich an, das die Stickoxide temporär speichernde Material überwiegend auf den ersten TWC1 zu verorten. Die evt. vom TWC1 freigesetzten Stickoxide können den Rußabbrand im abstromseitigen GPF unterstützen (sogenannte CRT^®-Reaktion). Gleichfalls kann bei Einsatz von klassischen Stickoxidspeicherkatalysatormaterialien eine Regeneration des Stickoxidspeichers durch motorseitiges Anfetten des Abgas leicht vorgenommen werden. Hierdurch kann der TWC1 mit der Funktionalität eines NSC und der abstromseitige GPF durch Anheben der Abgastemperatur evt. zusammen regeneriert werden, z.B. kann der NSC entschwefelt und der GPF vom Ruß befreit werden (siehe DE10023439A1 ).
Alternativ aber bevorzugt kann das die Stickoxide temporär speichernde Material jedoch auch auf einem separaten Durchflusssubstrat angeordnet sein. Hierbei kann dieses Durchflusssubstrat (KAT) nach dem Fachmann bekannten Gesichtspunkten im Abgasreinigungssystem angeordnet werden (siehe 1 - 3). Bevorzugt ist eine Anordnung, bei der KAT hinter dem TWC1 und vorzugsweise vor dem GPF angeordnet ist. Die Vorteile sind die gleichen wie oben für die Verortung des entsprechenden Materials auf den TWC1 genannten. Insbesondere scheint es von Vorteil zu sein, wenn der KAT in einer Entfernung von 30 - 150 cm, vorzugsweise 30 - 100 cm und ganz bevorzugt 30 - 50 cm abstromseitig zum Ausgang des TWC1 angeordnet ist.
Der KAT weist eine relativ hohe Washcoatbeladung in g/L auf, die von 100 - 500 g/L, bevorzugt 125 - 450 g/L und ganz bevorzugt 150 - 400 g/L reicht. Generell hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die einzelnen Substrate des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems (TWC1, GPF, TWC2, KAT) hinsichtlich der Größe des Volumens, dass sie einnehmen, in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. So ist von Vorteil, wenn der TWC1 einen Anteil des Volumens am Gesamtsystem einnimmt, welcher zwischen 20 und 50 Vol.-%, bevorzugt 30 - 40 Vol.-% liegt. Das GPF sollte einen Volumenanteil von 20 - 60 Vol.-%, bevorzugt 25 - 55 Vol.-% bezogen auf das Gesamtsystem aufweisen. Gleichfalls sollte der Anteil von TWC2 am Gesamtsystem 10 - 40 Vol.-%, bevorzugt 15 - 35 Vol.-% betragen. Der KAT aufweisend das Material zum temporären Speichern von Stickoxiden besitzt einen Anteil von vorzugsweise 5 - 30 Vol.-%, mehr bevorzugt 10 - 30 Vol.-% an dem Gesamtvolumen der Substrate im Abgasreinigungssystem. Unter Gesamtsystem wird hier die Summe der Volumina berechnet aus den Außenmaßen der Substrate von TWC1, GPF, TWC2 und KAT verstanden.
Es kann ebenfalls von Vorteil sein, wenn den Stickoxide temporär speichernden Materialien auch solche zugefügt werden, die befähigt sind, Sauerstoff zu speichern. Letzteres sind die in den TWCs in der Regel eingesetzten Sauerstoffspeichermaterialien. Diese bewirken die Bereitstellung einer sauerstoffreicheren Umgebung, die für die Oxidation von NO zu NO₂ vorteilhaft ist. Entsprechende Materialien sind u.a. in der EP2007682A1 , EP1921044A2 US6468941B1 , US6585944B1 und US20050282698A1 beschrieben. Vorzugsweise kommen diesbezüglich Ceroxide, Cer-Zirkonmischoxide oder mit La, Y, Pr, Nd dotierte Cer bzw. Cer-Zirkonmischoxide in Betracht. Die Menge an Sauerstoff speicherndem Material kann vom Fachmann bemessen werden, sollte aber nicht unter 0,2 g/g, vorzugsweise 0,3 g/g bezogen auf das Gesamtgewicht der Stickoxide temporär speichernden Materialien eingesetzt werden.
TWC1 und TWC2 sind moderne Drei-Wege-Katalysatoren. Der Fachmann weiß, welche er für den vorliegenden Zweck einsetzen würde (siehe z.B. WO2019121994A1 , WO2019121995A1 , WO9535152A1 , WO2008000449A2 , EP0885650A2 , EP1046423A2 , EP1726359A1 , EP1541220A1 , EP1900416B1 , EP3045226A1 , WO2009012348A1 und EP1974809B1 ). Drei-Wege-Katalysatoren bestehen im Wesentlichen aus den Komponenten Edelmetall, hochoberflächiges Trägeroxid und Sauerstoffspeichermaterial. Die Sauerstoffspeichermaterialien sind insbesondere solche, in denen Cer/Zirkonium/Seltenerdmetall-Mischoxiden vorkommen. Als Seltenerdmetalloxid kommen beispielsweise Lanthanoxid, Yttriumoxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Samariumoxid und Mischungen von einem oder mehreren dieser Metalloxide in Betracht. Bevorzugt sind Lanthanoxid, Yttriumoxid, Neodymoxid und Mischungen von einem oder mehreren dieser Metalloxide. Besonders bevorzugt sind Lanthanoxid, Yttriumoxid und ganz besonders bevorzugt ist eine Mischung von Lanthanoxid und Yttriumoxid in diesem Zusammenhang. Als Trägeroxid kommen für den Fachmann hochoberflächige, temperaturstabile Oxide in Betracht. In der Regel sind dies Aluminiumoxide, Siliziumoxide, Zirkonoxide oder Titanoxide oder Mischungen derselben. Insbesondere aktives Aluminiumoxid ist dem Fachmann in diesem Zusammenhang bekannt. Es bezeichnet insbesondere γ-Aiuminiumoxid mit einer Oberfläche von 100 bis 200 m²/g. Aktives Aluminiumoxid ist in der Literatur vielfach beschrieben und am Markt erhältlich. Es enthält in der Regel Siliziumoxid oder Lanthanoxid als Stabilisator in einer Menge von bis zu 10 Gew.-% bezogen auf das Aluminiumoxid. Drei-Wege-Katalysatoren enthalten als katalytisch aktive Komponenten zumeist Metalle der Platingruppe, wie Pt, Pd und Rh, wobei Pd und Rh besonders bevorzugt sind. Die katalytisch aktiven Metalle sind häufig hochdispers auf den hochoberflächigen Oxiden und/oder den Sauerstoffspeichermaterialien abgeschieden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Edelmetalle auf dem Sauerstoffspeichermaterial vorfixiert werden, bevor dieses mit den übrigen Bestandteilen in die Beschichtungsmischung vermengt wird. Bei den TWCs sind gezonte oder geschichtete Ausführungsformen mittlerweile der Normalfall. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt zumindest der TWC1 einen 2-Schichtaufbau, vorzugsweise wie in EP3247493A1 beschrieben.
Die Drei-Wege-Katalysatoren werden durch einen dem Fachmann geläufigen Beschichtungsschritt vorzugsweise auf ein Durchflusssubstrat aufgebracht. Durchflusssubstrate sind im Stand der Technik übliche Katalysatorträger, die aus Metall (corrugated carrier, z.B. WO17153239A1 , WO16057285A1 , WO15121910A1 und darin zitierte Literatur) oder keramischen Materialien bestehen können. Bevorzugt werden feuerfeste Keramiken wie zum Beispiel Cordierit, Siliziumcarbit oder Aluminiumtitanat etc. eingesetzt. Die Anzahl der Kanäle pro Fläche wird durch die Zelldichte charakterisiert, welche üblicher Weise zwischen 300 und 900 Zellen pro Quadrat inch (cells per square inch, cpsi) liegt. Die Wanddicke der Kanalwände beträgt bei Keramiken zwischen 0,5 - 0,05 mm.
Der TWC1 ist erfindungsgemäß vorzugsweise motornah verbaut. Dies bedeutet, dass zwischen dem Turbolader und der einlassseitigen Stirnfläche des TWC1 lediglich 1-40 cm Entfernung liegen. Bevorzugt ist der Katalysator TWC1 2 - 30 cm und ganz bevorzugt 3 - 20 cm vom Turbolader entfernt verbaut. Der GPF kann in einigem Abstand vom TWC1, z.B. im Unterboden des Fahrzeugs verbaut werden. Bevorzugt ist jedoch Ausführungsform, in der der GPF recht nahe am auslassseitigen Ende des TWC1 verbaut wird. Bevorzugt ist der Abstand zwischen auslassseitiger Stirnfläche des TWC1 und GPF 1 - 60 cm, mehr bevorzugt 2 - 50 cm und ganz bevorzugt 3 - 40 cm. Der TWC2 ist entweder direkt nach dem Filter in einer motornahen Position verbaut, oder kommt im Unterboden des Fahrzeugs im Abgassystem zum Einsatz. Dadurch ist die Temperaturbelastung dieses TWCs eine andere als die des TWC1. Aus diesem Grund können sich die beiden TWCs in einigen Charakteristika voneinander unterscheiden. Bevorzugt weist der TWC2 eine geringere Washcoatbeladung als der TWC1 auf. Bevorzugt besteht der TWC1 aus mindestens 2-4 verschiedenen Drei-Wege-Katalysatorschichten oder Zonen, während der TWC2 bevorzugt aus mindestens 1-2 Drei-Wege-Katalysatorschichten oder Zonen besteht. Die TWCs weisen eine übliche Washcoatbeladung auf. Diese liegt vorzugsweise bei 100 - 400 g/L, mehr bevorzugt 125 - 375 g/L und ganz bevorzugt 150 - 325 g/L. In einer weiteren Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Washcoatbeladung in g/L des TWC1 größer ist als die des TWC2, insbesondere um einen Faktor zwischen 1,25 - 4, mehr bevorzugt 1,5 - 3. Zudem ist die Edelmetallkonzentration in g/L auf dem TWC1 bevorzugt größer als auf dem TWC2, insbesondere um einen Faktor 1,25 - 20, mehr bevorzugt 1,5 - 10.
Der GPF hat die Form eines Wandflussfilters. Als Wandflussfilter können alle im Stand der Technik üblichen keramischen Materialien eingesetzt werden. Bevorzugt werden poröse Wandflussfiltersubstrate aus Cordierit, Siliziumcarbid oder Aluminiumtitanat eingesetzt. Diese Wandflussfiltersubstrate weisen An- und Abströmkanäle auf, wobei jeweils die abströmseitigen Enden der Anströmkanäle und die anströmseitigen Enden der Abströmkanäle gegeneinander versetzt mit gasdichten „Stopfen“ verschlossen sind. Hierbei wird das zu reinigende Abgas, das das Filtersubstrat durchströmt, zum Durchtritt durch die poröse Wand zwischen An- und Abströmkanal gezwungen, was eine exzellente Partikelfilterwirkung bedingt. Durch die Porosität, Poren-/Radienverteilung, und Dicke der Wand kann die Filtrationseigenschaft für Partikel ausgelegt werden. Das Katalysatormaterial kann in Form der erfindungsgemäßen Beschichtungssuspension auf die porösen Wände der An- und Abströmkanäle aufgetragen werden. Die Porosität der Wandflussfilter beträgt in der Regel mehr als 40%, generell von 40% bis 75%, besonders von 45% bis 70% [gemessen nach DIN 66133 - neueste Fassung am Anmeldetag]. Die durchschnittliche Porengröße (Durchmesser) beträgt wenigstens 3 µm, z.B. von 3 µm bis 34 µm, bevorzugt mehr als 5 µm, insbesondere von 5 µm bis 28 µm oder von 7 µm bis 22 µm [gemessen nach DIN 66134 neueste Fassung am Anmeldetag].
Der GPF kann unbeschichtet, mit einer trockenen Pulverbeschichtung oder mit einer ggf. zusätzlichen, naßtechnisch hergestellten Beschichtung versehen im erfindungsgemäßen System zum Einsatz kommen ( EP3595796A1 , WO2020200394A1 , WO2020200397A1 ). Entsprechende naßtechnisch hergestellte Filter mit verbesserter Filterwirkung werden in der WO2019121375A1 bzw. WO2020200398A1 vorgestellt. Alternativ oder kumulativ kommt ebenfalls die Beschichtung mit einem trockenen Pulver in Betracht (siehe hierzu z.B. DE102018108346A1 , US8277880B2 ). In erster Linie wird hierdurch ebenfalls die Filtrationseffizienz des Filters verbessert, ohne den Abgasgegendruck des Filters über die Maßen zu verschlechtern. Der GPF kann jedoch auch eine katalytische Beschichtung beherbergen. In der Regel wird es sich dabei vorliegend um eine Beschichtung mit einem Drei-Wege-Katalysator handeln. Die Zusammensetzung entspricht den oben erfolgten Ausführungen. Somit können alle Aggregate im erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem katalytisch aktive Edelmetalle der oben angegebenen Provenienz aufweisen. In einer vorteilhafte Ausführungsform hat der GPF dabei eine höhere Edelmetallkonzentration in g/L Substratvolumen als der TWC2. Sofern vorhanden besitzt auch der KAT eine höhere Edelmetallkonzentration in g/L Substratvolumen als der TWC2. Beide genannten Ausführungsformen können je nach Anwendungsfall jedoch auch reziprok gesehen vorkommen. In einem besonderen Fall kann der TWC2 so ausgebildet sein, dass er lediglich Rhodium als Edelmetall aufweist.
Sofern der GPF mit einer Beschichtung versehen ist, so liegt die Washcoatbeladung bei 10 - 200 g/L, vorzugsweise 20 - 175 g/L und ganz bevorzugt 25 - 150 g/L. Damit übertrifft die Washcoatbeladung g/L des KAT vorzugsweise diejenige des GPFs. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Funktion zum temporären Speichern von Stickoxiden untergebracht auf einem separaten Durchflusssubstrat (KAT) eine größere Washcoatbeladung in g/L aufweist als der GPF.
„Electrically heated catalyst“ (EHC) sind spezielle Katalysatorkörper, die durch das Anlegen einer Stromquelle erwärmt werden können. Der Vorteil derartiger Systeme liegt darin, dass Betriebszustände des Abgasreinigungssystems vermieden werden, in denen die Katalysatoren aufgrund niedriger Temperaturen nicht oder nicht mehr ausreichend aktiv sind. Solche Betriebszustände existieren im Wesentlichen, wenn das Fahrzeug erst kürzlich gestartet wurde. Durch schnelles elektrisches Aufheizen der Katalysatorsubstrate, können die darauf befindlichen Katalysatoren auf Umsetzungstemperatur gebracht werden und so der Ausstoß unumgesetzter Schadstoffe verringert werden. Vorliegend ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest eines der im System vorhandenen Katalysatorsubstrate (TWC1, GPF, TWC2 oder KAT) ein elektrisch beheizbares Substrat ist. Ganz bevorzugt ist, wenn dies der TWC1 ist. Dieser ist aufgrund seiner Positionierung im System als erstes auf Arbeitstemperatur. Daher ist der Einsatzes von Strom hier am geringsten, was gerade im Hinblick auf hybride Anwendung äußerst bevorzugt ist, da die Batterie geschont werden kann. Entsprechende EHC-Systeme in Hybridvehikeln sind dem Fachmann bekannt ( US8776500 BB).
Um die Schadstoffe, welche in den Kaltlaufbedingungen vom Fahrzeug emittiert werde, weiter zu reduzieren, kann sich im erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem eine sogenannte Kohlenwasserstofffalle (hydrocarbon trap; HCT) befinden. Die HCT nimmt aus dem Abgas die emittierten Kohlenwasserstoffe bei niedrigen Temperaturen von weniger als 200°C, vorzugsweise weniger als 250°C auf (Nettoaufnahme). Die HCT kann mit einem Oxidationskatalysator vergesellschaftet sein. Als solches kommen Platin und/oder Palladium und/oder Rhodium in Frage. Als Ausgestaltungen und Materialien für die HCT kommen insbesondere solche aus der US20190351397 AA, US20190351398 AA oder US20190351393 AA in Frage. Als Speichermaterial werden äußerst vorzugsweise Zeolithe wie Beta, die mit einem Übergangsmetall wie Eisen oder Kupfer ausgetauscht sind, verwendet.
Ebenfalls vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßes System, welches zusätzlich einen Katalysator zur Verminderung der Emissionen von NH₃ aufweist (ammonia slip catalyst; ASC). Dieser kommt vorzugsweise im hinteren Teil des erfindungsgemäßen Systems, besonders bevorzugt auf dem TWC2 zum Einsatz. Dieser hat die Aufgabe, Ammoniak, welches bei der Überreduktion von Stickoxiden gebildet wird, zu vermindern. Mit Oxidationsmitteln, wie z.B. Sauerstoff oder weiteren Stickoxiden, kann Ammoniak über diesem Katalysator in unschädlichen Stickstoff umgewandelt werden. Derartige Katalysatoren sind dem Fachmann hinlänglich bekannt ( EP3484602B1 ). Der ASC kann auch auf dem Filter beheimatet sein ( EP3298252A1 ).
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotors, bei dem das Abgas über ein Abgasreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche geleitet wird. Die für das System benannten bevorzugten und alternativen Ausführungsformen gelten mutatis mutandis auch für das Verfahren.
Mit dem Abgassystem und dem vorgestellten Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist es möglich, die Abgasgrenzwerte zukünftiger noch strengerer Abgasnormen einhalten zu können. Neben den Standardwerten wie HC, CO, NOx und Ruß erlaubt das erfindungsgemäße System auch die Reduzierung sogenannter sekundärer Schadstoffe, wie z.B. NH₃, N₂O und andere. Im Speziellen die motornahe Anordnung des TWC1 ermöglicht sehr hohe Umsatzraten für die emissionsrelevanten Schadstoffe CO, HC und NOx. Der zusätzliche TWC2 kann ggf. unterstützend wirken und vor allen in Betriebspunkten mit hoher Last und Abgasmassenströmen helfen, die hohen Konversionsraten von CO, HC und NOx sicherzustellen. Die Verwendung des Partikelfilters hingegen, führt zu signifikanten Abscheideraten von Ruß, sodass die gegebenen Emissionsgrenzwerte sicher eingehalten werden können. Dem Fachmann ist hinlänglich bekannt, dass klassische Dreiwegekatalysatoren in den entsprechenden Temperaturregimen und Motorbetriebspunkten Stickoxide nicht vollständig reduzieren können. Schließlich wird durch Verwendung von Stickoxide temporär speichernden Materialien, z.B. in einem separaten Katalysatorsubstrat (KAT) sichergestellt, dass vor allem im Kaltstart gebildete Stickoxide zusätzlich signifikant reduziert werden können. Damit ist ein solches System prädestiniert dafür in Automobilen eingesetzt zu werden, die zukünftige strenge Abgasgrenzwerte für eine Zulassung einhalten müssen.
Figurenliste

1: Zeigt ein erfindungsgemäßes mit KAT in der finalen Position.
2: Zeigt ein erfindungsgemäßes mit KAT in der Position vor dem TWC2.
3: Zeigt ein erfindungsgemäßes mit KAT in der motornahen Position.
4: Bestimmung der Stickoxidspeicherfähigkeit.
5: Gemittelte Beutelemissionen für THC/NMHC/CO/NOx der beiden Abgasnachbehandlungssysteme TWC-GPF-TWC und TWC-GPF-TWC+KAT im Vergleich.

Beispiele:
Bestimmung der Stickoxidspeicherfähigkeit:
Die Stickoxidspeicherfähigkeit/-kapazität wird experimentell in einem Strömungsrohrreaktor bestimmt. Aus dem Bereich des Katalysatorsubstrats, dessen Stickoxidspeicherkapazität bestimmt werden soll, wird ein Bohrkern als Prüfling entnommen. Bevorzugt wird ein Bohrkern mit 1 Zoll Durchmesser und 3 Zoll Länge als Prüfling entnommen. Der Bohrkern wird in den Strömungsrohrreaktor eingesetzt und bei einer Temperatur von 650 °C Fett-/Magerzyklen von jeweils 10 Sekunden mit in einer Gasatmosphäre aus 500 ppm Stickstoffmonoxid, 7 Vol-% Sauerstoff, 10 Vol.-% Wasser, 10 Vol-% Kohlenstoffdioxid, 50 ppm Kohlenwasserstoffe (Propan/Propen 17/33) und Rest Stickstoff in den Magerphasen und einer Gasatmosphäre aus 500 ppm Stickstoffmonoxid, 55000 ppm Kohlenstoffmonooxid, 1 Vol-% Sauerstoff, 10 Vol.-% Wasser, 10 Vol-% Kohlenstoffdioxid, 50 ppm Kohlenwasserstoffe (Propan/Propen 17/33) und Rest Stickstoff in den Fettphasen mit einer Raumgeschwindigkeit von 50000 h^-1 für 15 Minuten konditioniert. Anschließend folgen 10 Fett-Magerzyklen von jeweils 10 Sekunden bei 650°C mit einer Raumgeschwindigkeit von 30000 h^-1 und einer Gasatmosphäre aus 0 ppm Stickstoffmonoxid, 1 Vol-% Sauerstoff, 0 Vol.-% Wasser, 0 Vol-% Kohlenstoffdioxid, 0 ppm Kohlenwasserstoffe und Rest Stickstoff in den Magerphasen und einer Gasatmosphäre aus 0 ppm Stickstoffmonoxid, 20000 ppm Kohlenstoffmonooxid, 0 Vol-% Sauerstoff, 0 Vol.- % Wasser, 0 Vol-% Kohlenstoffdioxid, 0 ppm Kohlenwasserstoffe (Propan/Propen 17/33) und Rest Stickstoff in den Fettphasen. Anschließend wird unter Stickstoff bei einer Raumgeschwindigkeit von 50000 h^-1 auf eine Temperatur von 350°C abgekühlt. Anschließend folgt eine Konditionierung von 3 Fett-Magerzyklen von jeweils 20 Sekunden bei 350°C mit einer Raumgeschwindigkeit von 35000 h^-1 und einer Gasatmosphäre aus 0 ppm Stickstoffmonoxid, 1 Vol-% Sauerstoff, 0 Vol.-% Wasser, 0 Vol-% Kohlenstoffdioxid, 0 ppm Kohlenwasserstoffe und Rest Stickstoff in den Magerphasen und einer Gasatmosphäre aus 0 ppm Stickstoffmonoxid, 20000 ppm Kohlenstoffmonooxid, 0 Vol-% Sauerstoff, 0 Vol.-% Wasser, 0 Vol-% Kohlenstoffdioxid, 0 ppm Kohlenwasserstoffe (Propan/Propen 17/33) und Rest Stickstoff in den Fettphasen. Anschließend wird unter Stickstoff bei einer Raumgeschwindigkeit von 50000 h^-1 auf eine Temperatur von 250°C abgekühlt und nach Stabilisierung der Temperatur die Stickoxidspeicherfähigkeit durch Aufschalten eines Gasgemisches aus 500 ppm Stickstoffmonooxid, 8 vol.-% Sauerstoff, 10 Vol.-% Wasser und 10 Vol-% Kohlenstoffdioxid bei einer Raumgeschwindigkeit von 30000 h^-1 bestimmt. Dieses Gasgemisch bleibt so lange aufgeschaltet, bis der NOx-Umsatz über den Prüfling kleiner als 10% beträgt. Diese Sequenz ist auch in 4 abgebildet. Der so bestimmte Wert stellt die maximale Speichermenge des Stickstoffspeicherkatalysators dar. Sie wird mit dem Gesamtsubstratvolumen im anvisierten System in Relation gesetzt.
Experimentelle Daten:
Ein Euro 6 Benzinfahrzeug mit 1,5L DI Motor wurde mit einem künstlich auf End-of-Life-gealterten Abgassystem bestehend aus einem ersten motornahen TWC mit 1,26L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 118,4mmx114,3mm) und einer konventionellen Dreiwege-Beschichtung mit 1,77 g/L Edelmetall (0/92/8 Pt/Pd/Rh), einem abströmseitig angeordneten, unbeschichteten GPF mit 1,39L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 132,1mmx101,6mm) und einem im Unterboden angeordneten, zweiten TWC mit 1,26L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 118,4mmx114,3mm) und einer konventionellen Dreiwege-Beschichtung mit 0,83 g/L Edelmetall (0/80/20 Pt/Pd/Rh) und auf einem Rollenprüfstand in einem RTS aggressiven Fahrzyklus gefahren. Dieses System wird als TWC-GPF-TWC Referenzsystem bezeichnet und hat ein Gesamtsubstratvolumen von 3,9L. Dabei wurden die Emissionen THC, NMHC, CO, NOx, NH₃ und N₂O gemessen, die dafür zu verwendende Messtechnik ist dem Fachmann bekannt. Dargestellt ist jeweils der Mittelwert aus mehreren Messungen.
Dem gegenüber gestellt wurde ein System nach den hier genannten Patentansprüchen. Dazu wurde dasselbe Euro 6 Benzinfahrzeug mit 1,5L DI Motor mit einem künstlich auf End-of-Life-gealterten Abgassystem bestehend aus einem ersten motornahen TWC mit 1,26L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 118,4mmx114,3mm) und einer konventionellen Dreiwege-Beschichtung mit 1,77 g/L Edelmetall (0/92/8 Pt/Pd/Rh), einem abströmseitig angeordneten, unbeschichteten GPF mit 1,39L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 132,1mmx101,6mm), einem im Unterboden angeordneten zweiten TWC mit 0,63L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 118,4mmx57,2mm) und einer konventionellen Dreiwege-Beschichtung mit 0,83 g/L Edelmetall (0/80/20 Pt/Pd/Rh) und einem abströmseitig davon angeordneten KAT mit 0,50L Katalysatorvolumen (Substratdimensionen 105,7mmx57,2mm) und einer Beschichtung, die zusätzlich temporär Stickoxide speichern kann, mit 1,34 g/L Edelmetall (79/8/13 Pt/Pd/Rh) und auf einem Rollenprüfstand in einem RTS aggressive Fahrzyklus gefahren. TWC-GPF-TWC+KAT Systems verglichen mit dem des TWC-GPF-TWC Referenzsystems. Bei gleichem Volumen des TWC2 bzw. TWC2/KAT in beiden Systemen ergibt sich ein Vorteil hinsichtlich der Stickoxidumsetzung und überraschender Weise auch der Kohlenwasserstoffemissionen für das erfindungsgemäße System.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1657410 A2 [0008]
EP 2042226 A2 [0009]
EP 3639919 A1 [0011]
WO 2020058265 A1 [0017]
EP 3695902 A1 [0017]
WO 2018069199 A1 [0017]
US 2019120109 [0018]
US 2018318763 [0018]
US 2015266002 [0018]
WO 2019134958 A1 [0018]
US 2021162382 [0018]
DE 10023439 A1 [0021]
EP 2007682 A1 [0024]
EP 1921044 A2 [0024]
US 6468941 B1 [0024]
US 6585944 B1 [0024]
US 20050282698 A1 [0024]
WO 2019121994 A1 [0025]
WO 2019121995 A1 [0025]
WO 9535152 A1 [0025]
WO 2008000449 A2 [0025]
EP 0885650 A2 [0025]
EP 1046423 A2 [0025]
EP 1726359 A1 [0025]
EP 1541220 A1 [0025]
EP 1900416 B1 [0025]
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WO 2009012348 A1 [0025]
EP 1974809 B1 [0025]
EP 3247493 A1 [0025]
WO 17153239 A1 [0026]
WO 16057285 A1 [0026]
WO 15121910 A1 [0026]
EP 3595796 A1 [0029]
WO 2020200394 A1 [0029]
WO 2020200397 A1 [0029]
WO 2019121375 A1 [0029]
WO 2020200398 A1 [0029]
DE 102018108346 A1 [0029]
US 8277880 B2 [0029]
US 8776500 [0031]
US 20190351397 [0032]
US 20190351398 [0032]
US 20190351393 [0032]
EP 3484602 B1 [0033]
EP 3298252 A1 [0033]

Claims

Abgasreinigungssystem zur Reinigung von Abgasen eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotors aufweisend einen motornahen TWC1 auf einem Durchflusssubstrat, einen abstromseitig zum TWC1 angebrachten GPF und abstromseitig zum GPF einen weiteren TWC2 auf einem Durchflusssubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass das System zusätzlich Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden in einer separaten Beschichtung aufweist, wobei dieses zusätzliche Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus K₂O, Na₂O, CaO, BaO, MgO, SrO, CeO₂, ZrO₂, Cer-Mischoxide Zeolithe oder deren Mischungen, wobei dieses Material zu mehr als 50 Gew.-% in der Beschichtung vorhanden ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden ebenfalls Katalysatoren zur Oxidation von NO zu NO₂ aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung, die die Stickoxid speichernden Materialien enthält in einer Menge von 100 - 500 g/L Substratvolumen vorhanden ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden auf einem separaten Durchflusssubstrat angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit den Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden eine Anteil von 5 - 30 Vol.-% an dem Gesamtvolumen der Substrate im Abgasreinigungssystem ausmacht.
System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit den Materialien zum temporären Speichern von Stickoxiden eine größere Washcoatbeladung in g/L aufweist als der GPF.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Washcoatbeladung in g/L des TWC1 größer ist als die des TWC2.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallkonzentration in g/L des TWC1 größer ist als die des TWC2.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Substrat elektrisch beheizbar ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der GPF eine filtrationssteigernde Beschichtung aufweist.
Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines überwiegend stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotors, bei dem das Abgas über ein Abgasreinigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche geleitet wird.