DE102022004159A1

DE102022004159A1 - Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftwagen mit einer solchen Abgasanlage

Info

Publication number: DE102022004159A1
Application number: DE102022004159.6A
Authority: DE
Inventors: Ortwin Balthes; Berthold Keppeler; Detlef Scharr
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2024-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten, von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren SCR-Katalysator (20) zum Entsticken des Abgases, mit einem in Strömungsrichtung des die Abgasanlage (10) durchströmenden Abgases stromab des ersten SCR-Katalysators (20) angeordneten, von dem ersten SCR-Katalysator (20) beabstandeten und von dem Abgas durchströmbaren zweiten Abgasnachbehandlungselement (22), welches einen zweiten SCR-Katalysator (24) zum Entsticken des Abgases aufweist, und mit einer Dosiereinrichtung (26), mittels welcher an einer stromauf des ersten SCR-Katalysators (20) angeordneten Stelle (S1) ein zum Bereitstellen von Ammoniak zum Entsticken des Abgases ausgebildetes Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist, wobei das zweite Abgasnachbehandlungselement (22) einen Stickoxid-Speicherkatalysator (28) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen mit einer solchen Abgasanlage.
Die DE 10 2016 202 235 A1 offenbart ein Verfahren zum Eindosieren eines Reduktionsmittels in einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren ist der DE 10 2017 009 612 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs als bekannt zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abgasanlage zu schaffen, sodass sich eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 sowie durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als Abgastrakt bezeichnete Abgasanlage für eine vorzugsweise als Hubkolbenmaschine bzw. Hubkolbenmotor ausgebildete und auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. In ihrem befeuerten Betrieb stellt die Verbrennungskraftmaschine Abgas bereit, welches in dem befeuerten Betrieb aus in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens an einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, ablaufenden Verbrennungsvorgängen resultiert. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, welches Luft und einen insbesondere flüssigen Kraftstoff umfasst.
Die von dem Abgas durchströmbare Abgasanlage weist einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren, ersten SCR-Katalysator zum Entsticken des Abgases auf. Der erste SCR-Katalysator ist ein erstes Abgasnachbehandlungselement beziehungsweise wird auch als erstes Abgasnachbehandlungselement der Abgasanlage bezeichnet. Unter dem Entsticken des Abgases ist zu verstehen, dass im Abgas enthaltene Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden, insbesondere durch eine selektive katalytische Reduktion (SCR), in deren Rahmen im Abgas enthaltene Stickoxide (NOx) mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser reagieren. Dabei ist der erste SCR-Katalysator für die selektive katalytische Reduktion katalytisch aktiv beziehungsweise wirksam. Dies bedeutet, dass der erste SCR-Katalysator die beispielsweise in dem ersten SCR-Katalysator ablaufende selektive katalytische Reduktion, durch welche das Abgas entstickt wird, katalytisch bewirkt und/oder unterstützt.
Die Abgasanlage weist außerdem ein in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases stromab des ersten SCR-Katalysator angeordnetes, von dem ersten SCR-Katalysator beabstandetes und von dem Abgas durchströmbares, zweites Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases auf. Unter dem Merkmal, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement von dem ersten SCR-Katalysator beabstandet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmende Abgases zwischen dem ersten SCR-Katalysator und dem zweiten Abgasnachbehandlungselement zumindest ein von dem Abgas durchströmbarer Längenbereich der Abgasanlage angeordnet ist, wobei der Längenbereich vollständig frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Abgasanlage frei von einem von dem ersten SCR-Katalysator und von dem zweiten Abgasnachbehandlungselement beabstandeten und stromab des ersten SCR-Katalysators und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements angeordneten SCR-Katalysator ist, sodass vorzugsweise zwischen dem ersten SCR-Katalysator und dem zweiten Abgasnachbehandlungselement, das heißt stromab des ersten SCR-Katalysators und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements kein SCR-Katalysator angeordnet ist, welcher von dem ersten SCR-Katalysator und von dem zweiten Abgasnachbehandlungselement beabstandet ist.
Das zweite Abgasnachbehandlungselement weist einen zweiten SCR-Katalysator zum Entsticken des Abgases auf. Wie bereits zuvor bezüglich des ersten SCR-Katalysators beschrieben, ist auch der zweite SCR-Katalysator für eine beziehungsweise die selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch aktiv beziehungsweise wirksam, in deren Rahmen im Abgas enthaltene Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser reagieren.
Die Abgasanlage weist ferner, insbesondere genau, eine Dosiereinrichtung auf, mittels welcher an einer stromauf des ersten SCR-Katalysators angeordneten Stelle ein zum Bereitstellen von Ammoniak im Abgas zum Entsticken des Abgases ausgebildetes, insbesondere flüssiges, Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Insbesondere kann die Dosiereinrichtung das Reduktionsmittel in das Abgas eindosieren. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels der Dosiereinrichtung eine Menge des in das Abgas einzubringenden Reduktionsmittels einstellbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reduktionsmittel um eine wässrige Harnstofflösung, welche auch als AdBlue bezeichnet wird. Das Reduktionsmittel ist dazu ausgebildet, das Ammoniak im Abgas bereitzustellen, welches bei der selektiven katalytischen Reduktion mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden im SCR-Katalysator zu Stickstoff und Wasser reagiert. Bekanntermaßen entsteht Ammoniak (NH₃) aus der in das Abgas eingespritzten wässrige, Harnstofflösung mittels Thermolyse und Hydrolyse.
Um nun eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung und somit einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement einen Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK - NOx-Speicher-Katalysator) aufweist.
In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs weist dieses einen vorzugsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau auf, durch welchen ein auch als Fahrgastraum oder Fahrgastzelle bezeichneter Innenraum des Kraftfahrzeugs gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Dabei können sich während einer jeweiligen Fahrt des Kraftfahrzeugs Personen wie beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs im Innenraum aufhalten. Der Innenraum ist in Fahrzeughochrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch einen Boden des Aufbaus, insbesondere der selbsttragenden Karosserie, begrenzt, wobei der Boden auch als Unterboden bezeichnet wird. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand einen Motorraum auf, in welchem die Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, angeordnet ist. Beispielsweise ist der Motorraum in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten durch eine Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Motorraum und dem Innenraum angeordnete Trennwand getrennt, wobei die auch als Stirnwand oder Spritzwand bezeichnete Trennwand ein Bestandteil des Aufbaus, insbesondere der selbsttragenden Karosserie, sein kann. Beispielsweise erstreckt sich die Trennwand in Fahrzeugquerrichtung zwischen zwei in Fahrzeugquerrichtung beidseitig an die Trennwand anschließenden und beispielsweise als A-Säulen ausgebildeten Fahrzeugsäulen des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Aufbaus und ganz insbesondere der selbsttragenden Karosserie.
Da der erste SCR-Katalysator in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements und somit stromauf des zweiten SCR-Katalysators und stromauf des Stickoxid-Speicherkatalysators angeordnet ist, ist der erste SCR-Katalysator vorzugsweise ein motornaher SCR-Katalysator, mithin ein motornahes Abgasnachbehandlungselement. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste SCR-Katalysator zumindest teilweise, insbesondere oder zumindest überwiegend vollständig, in dem Motorraum angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement und somit der zweite SCR-Katalysator und der Stickoxid-Speicherkatalysator, welcher im Folgenden einfach auch als Speicherkatalysator bezeichnet wird, vorzugsweise vollständig, außerhalb des Motorraums und dabei in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Bodens (Unterboden) angeordnet sind, insbesondere derart, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement in Fahrzeughochrichtung nach oben hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte und ganz vorzugsweise vollständig, durch den Boden überdeckt ist. Das zweite Abgasnachbehandlungselement ist somit beispielsweise ein Unterboden-Abgasnachbehandlungselement (UB-Abgasnachbehandlungselement), und beispielsweise ist oder bildet das Unterboden-Abgasnachbehandlungselement ein Unterboden-Abgasnachbehandlungssystem (UB-Abgasnachbehandlungssystem), oder das zweite Abgasnachbehandlungselement ist Bestandteil eines solchen Unterboden-Abgasnachbehandlungssystems. Ferner ist es denkbar, dass der erste SCR-Katalysator und die Dosiereinrichtung ein motornahes Abgasnachbehandlungssystem, insbesondere ein motornahes SCR-System, bilden oder Bestandteile eines solchen, motornahen SCR-Systems sind. Da das zweite Abgasnachbehandlungselement den zweiten SCR-Katalysator aufweist, kann das Unterboden-Abgasnachbehandlungssystem ein Unterboden-SCR-System sein, bilden oder aufweisen.
Die Erfindung basiert insbesondere auf folgenden Erkenntnissen und Überlegungen: Bekannte SCR-Systeme zum Entsticken von Abgas, das heißt zur Stickoxid-Entfernung aus dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine können ein motornahes SCR-System und ein motorfernes Unterboden-SCR-System aufweisen, welches stromab des motornahen SCR-Systems angeordnet und von dem motornahen SCR-System beabstandet ist. Während üblicherweise das motornahe SCR-System im Motorraum angeordnet ist, ist das motorferne Unterboden-SCR-System außerhalb des Motorraums und dabei unter dem Unterboden angeordnet. Das motornahe SCR-System kann - wie zuvor beschrieben - den ersten SCR-Katalysator und die Dosiereinrichtung aufweisen. Es ist denkbar, dass in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmenden Abgases stromauf des ersten SCR-Katalysators ein Partikelfilter, insbesondere ein Dieselpartikelfilter (DPF), angeordnet ist, mittels welchem Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden können. Der Partikelfilter kann Bestandteil des motornahen SCR-Systems sein. Dabei ist es denkbar, dass der Partikelfilter eine für die selektive katalytische Reduktion katalytisch wirksame beziehungsweise aktive Beschichtung aufweist, sodass dann der beispielsweise als Dieselpartikelfilter ausgebildete Partikelfilter auch als SDPF bezeichnet wird. Somit ist insbesondere denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine als ein Dieselmotor ausgebildet ist.
Üblicherweise umfasst das Unterboden-SCR-System eine zweite Eindosierung, das heißt eine zweite Dosiereinrichtung, mittels welcher an einer zweiten Einbringstelle das beziehungsweise ein Reduktionsmittel zum Bereitstellen von Ammoniak zum Entsticken des Abgases in das Abgas einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Die zweite Einbringstelle ist dabei üblicherweise in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmende Abgases stromab des ersten SCR-Katalysators und stromauf des zweiten SCR-Katalysators angeordnet. Dabei ist eine hinreichend hohe, auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases vorteilhaft, um beispielsweise aus dem in das die Abgastemperatur aufweisende Abgas eingebrachte Reduktionsmittel mit dem Abgas mittels Thermolyse und Hydrolyse Ammoniak zu bilden, wodurch das Reduktionsmittel den Ammoniak im Abgas für die selektive katalytische Reduktion im SCR-Katalysator bereitstellt. Da jedoch die normalen Abgastemperaturen im Bereich des Unterbodens für ein Einbringen des Reduktionsmittels zumindest weitestgehend zu gering ausfallen, da sie üblicherweise weniger als 170 Grad Celsius (°C) betragen, erfolgt ein hauptsächlicher Stickoxid-Umsatz am beziehungsweise im motornahen SCR-System. Unter dem Stickoxid-Umsatz beziehungsweise unter dem hauptsächlichen Stickoxid-Umsatz ist zu verstehen, dass das Abgas entstickt wird, wobei bezogen auf das motornahe SCR-System und das motorferne Unterboden-SCR-System das motornahe SCR-System wesentlich effektiver und/oder innerhalb einer Zeitspanne eine größere Menge an Stickoxiden aus dem Abgas entfernt als das Unterboden-SCR-System. In besonderen Zuständen wie beispielsweise bei einer Regeneration des Partikelfilters, bei starken Beschleunigungen und bei einem Dauer-Hochlast-Motorbetrieb der Verbrennungskraftmaschine und mit vor allem dann, wenn die Abgastemperatur an beziehungsweise im motornahen SCR-System und/oder eine Temperatur des motornahen SCR-Systems selbst auf mehr als 500 Grad Celsius ansteigt und Raumgeschwindigkeiten stark zunehmen, kann das motorferne Unterboden-SCR-System aktiviert werden. Unter der Aktivierung des motorfernen Unterboden-SCR-System ist insbesondere zu verstehen, dass an der zweiten Eindringstelle mittels der zweiten Dosiereinrichtung das Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht wird, sofern eine ausreichende Temperatur des Abgases erreicht wird. Unterbleibt ein Einbringen des Reduktionsmittels an der zweiten Einbringstelle, so ist das Unterboden-SCR-System deaktiviert, das heißt insbesondere im Hinblick auf das Entsticken des Abgases inaktiv.
Eine Abgasanlage mit den zwei aufeinanderfolgenden SCR-Katalysatoren, das heißt beispielsweise mit dem zuvor beschriebenen, motornahen SCR-System und mit dem zuvor beschriebenen Unterboden-SCR-System sowie mit den beiden Dosiereinrichtungen, der ersten Einbringstelle und der zweiten Einbringstelle sowie ohne stromab des ersten SCR-Katalysators angeordnetem Stickoxid-Speicherkatalysator, mag zwar einen hinreichend hohen Stickoxidumsatz in allen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen, kann jedoch auch einige Nachteile aufweisen. Eine erster der Nachteile ist, dass die beispielsweise unter dem Unterboden angeordnete und beispielsweise auch als Unterboden-Einspritzinjektor bezeichnete, zweite Dosiereinrichtung aufgrund sehr seltener Aktivierung des Unterboden-SCR-Systems und somit der zweiten Dosiereinrichtung ein hohes Risiko zur Verklebung beziehungsweise Verstopfung mit Harnstoff beziehungsweise Harnstofffolgeprodukten hat. Ein zweiter der Nachteile ist, dass eine regelmäßige, notwendige Befüllung und Entleerung, insbesondere des Unterboden-SCR-Systems, nicht immer sicher gewährleistet werden kann. Ein dritter der Nachteile ist, dass bei großen Stickoxid-Rohemissionsspitzen, zum Beispiel im Zuge von starken Beschleunigungsgradienten, die Temperatur des Abgases im Bereich des Unterbodens beziehungsweise die Temperatur des Unterboden-SCR-Systems geringer als 170 Grad Celsius betragen kann, sodass dann ein Einbringen des Reduktionsmittels an der zweiten Einbringstelle nicht möglich ist. Ein vierter der Nachteile ist, dass ein Steuerungs-und/oder Regelungsaufwand für die zusätzlich zu der ersten Dosiereinrichtung vorgesehene, zweite Dosiereinrichtung inklusive einer dann vorteilhaften und gegebenenfalls erforderlichen An-Bord-Diagnose-Überwachung erforderlich ist, und es kann wenigstens eine beheizte, von Reduktionsmittel durchströmbaren Medienleitung zum Führen des Reduktionsmittels nötig und hochkomplex sein, was Zusatzkosten verursacht. Ein fünfter der Nachteile ist, dass aufgrund der zuvor beschriebenen Verklebungs- und Verstopfungsproblematik der zweiten Dosiereinrichtung sowie im Falle von lokal auftretenden hohen Temperaturen von beispielsweise mehr als 250° Celsius an der zweiten Dosiereinrichtung am beziehungsweise im Unterboden regelmäßig oder im Bedarfsfall eine Mindestmenge des Reduktionsmittels auch ohne Stickoxid-bedingte Anforderungen, das heißt auch dann an der zweiten Einbringstelle in der Abgas eingebracht wird beziehungsweise eingebracht werden muss, wenn dies eigentlich zur Entstickung des Abgases nicht erforderlich wäre. Dieses Einbringen des Reduktionsmittels wird auch als Bauteilschutzdosierung bezeichnet, da hierdurch zwar Bauteile der Abgasanlage vor übermäßigem Verschleiß und/oder Schäden und/oder einem Ausfall geschützt werden können, jedoch könnte dies zu unerwünschtem Ammoniak beziehungsweise, nach dessen Oxidation in oder an einem üblicherweise vorgesehenen Ammoniak-Schlupfkatalysator (ASC), zu einem unerwünschten Stickoxidschlupf in die Umgebungsluft führen. Ein sechster der Nachteile ist, dass eine hinreichende Aufbereitung des beispielsweise als wässrige Harnstofflösung ausgebildeten Reduktionsmittels in Bereich des Unterbodens, das heißt unter dem Unterboden ein komplexes Mischungs- und Verdampfungssystem im Abgasanlagen erforderlich machen kann. Dies erhöht den Druckverlust der Abgasanlage beziehungsweise dies erhöht einen durch die Abgasanlage ohnehin verursachten Druckverlust des Abgases, was zu einer Verringerung der Spitzenleistung und zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine führen kann.
Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch die Erfindung vermieden werden. Hierzu wird, insbesondere anstelle eines Ammoniak-Schlupfkatalysators des zweiten Abgasnachbehandlungselements in bekannten Abgasanlagen, der Stickoxid-Speicherkatalysator verwendet, welcher vorzugsweise unter dem Unterboden und außerhalb des Motorraums angeordnet ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das zweite Abgasnachbehandlungselement, insbesondere die Abgasanlage insgesamt und ganz insbesondere das Kraftfahrzeug insgesamt, frei von einem Ammoniak-Schlupfkatalysator (ASC) ist.
Vorzugsweise liegt ein Stickoxid-Einspeicherfenster des Speicherkatalysators in einem Temperaturbereich von einschließlich 150° Celsius bis einschließlich 600° Celsius. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass in dem genannten Temperaturbereich Stickoxide aus dem Abgas in dem beziehungsweise durch den Speicherkatalysator gespeichert werden können. Der Stickoxid-Speicherkatalysator weist, insbesondere katalytisch, aktive Bestandteile, insbesondere Edelmetallbestandteile, auf, mittels welchen Stickoxide aus dem Abgas gespeichert werden können. Dabei ist es denkbar, dass aufgrund der insbesondere für die Speicherung von Stickoxiden aus dem Abgas, insbesondere katalytisch, aktiven Bestandteile des Speicherkatalysators der Speicherkatalysator, insbesondere mittels der Bestandteile, ebenfalls Ammoniak oxidieren und somit einen etwaigen Ammoniak-Schlupf oxidativ aus dem Abgas entfernen kann. Unter dem Ammoniak-Schlupf ist insbesondere zu verstehen, dass in das Abgas eingebrachtes Reduktionsmittel beziehungsweise von dem in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittel bereitgestelltes Ammoniak ungenutzt den zweiten SCR-Katalysator durchströmt und verlässt, das heißt in dem zweiten SCR-Katalysator nicht umgesetzt wird, das heißt nicht mit Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert, und somit zum Beispiel stromab des zweiten SCR-Katalysators noch in elementarer Form vorliegt.
Dabei ist es denkbar, dass stromauf des ersten SCR-Katalysators, insbesondere stromauf des Partikelfilters, ein zweiter Stickoxid-Speicherkatalysator angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen einen Stickoxid-Speicherkatalysator (NSK), der schon bei relativ tiefen Temperaturen Stockoxide (NOx) des Abgases einspeichern kann. Solche Stickoxid-Speicherkatalysatoren sind auch als NSKlight bekannt. Vorteilhafterweis kann so bereits bei tiefen Temperaturen, beispielsweise bei einem Kaltstart, schädliche Stickoxide aus dem Abgas zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden bevor das SCR-System seine Betriebstemperatur erreicht hat. Vorzugsweise ist der zweite Stickoxid-Speicherkatalysator von dem ersten SCR-Katalysator, insbesondere von dem Partikelfilter, beabstandet. Somit ist vorzugsweise zwischen dem zweiten Stickoxid-Speicherkatalysator und dem SCR-Katalysator, insbesondere zwischen dem zweiten Stickoxid-Speicherkatalysator und dem Partikelfilter, ein weiterer Längenbereich der Abgasanlage angeordnet, deren weiterer Längenbereich vollständig frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass auf Brennverfahren zum Regenerieren beziehungsweise Entschwefeln des zweiten Stickoxid-Speicherkatalysators rückgegriffen werden kann, um beispielsweise auch den ersten Stickoxid-Speicherkatalysator entsprechend zu regenerieren beziehungsweise zu entschwefeln. Diese sogenannte Desulfatisierung (Schwefelregenerierung) des Katalysators muss in bestimmten Abständen erfolgen, da Schwefel die Funktion des Stickoxid-Speicherkatalysator Stickoxide (NOx) aufzunehmen einschränkt. Zur Desulfatisierung wird das Abgas kurzzeitig auf mehr als 650° Celsius erhitzt und die Verbrennungskraftmaschine mit einem fetten Gemisch betrieben (Lambda < 1), um möglichst wenig Sauerstoff (O₂) im Abgas bereit zu stellen. Vorzugsweise ist der zweite Stickoxid-Speicherkatalysator motornah angeordnet beziehungsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Motorraum angeordnet.
Durch die Erfindung können insbesondere die folgenden Vorteile realisiert werden: Entsteht beispielsweise am motornahen SCR-System, insbesondere am ersten SCR-Katalysator, ein Stickoxid-Schlupf (NOx-Schlupf), beispielsweise wegen zu hohen lokalen Temperaturen im Rahmen einer Regeneration des Partikelfilters beziehungsweise im Rahmen einer starken Beschleunigung, so kann dieser Stickoxid-Schlupf, das heißt den Stickoxid-Schlupf bildende Stickoxide, die nicht mittels des ersten SCR-Katalysators und beispielsweise auch nicht mittels des zweiten SCR-Katalysators aus dem Abgas entfernt wurden, in den ersten Stickoxid-Speicherkatalysator eingespeichert, mithin in dem ersten Stickoxid-Speicherkatalysator gespeichert werden. Wenn im Vorigen und im Folgenden die Rede von dem Stickoxid-Speicherkatalysator ist, so ist darunter - falls nicht anderes angegeben ist - der erste Stickoxid-Speicherkatalysator des zweiten Abgasnachbehandlungselements zu verstehen. Da das zweite Abgasnachbehandlungselement den Stickoxid-Speicherkatalysator aufweist, und da beispielsweise das zweite Abgasnachbehandlungselement ein Unterboden-Abgasnachbehandlungselement ist, mithin unter dem Unterboden angeordnet ist, ist beispielsweise der Stickoxid-Speicherkatalysator ein Unterboden-Speicherkatalysator (UB-NSK), welcher unter dem Unterboden angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Verschwefelung des Stickoxid-Speicherkatalysators beispielsweise dann, wenn der zweite, motornahe Stickoxid-Speicherkatalysator verwendet wird, der die komplette Schwefelbeladung einspeichert und daher regelmäßig regeneriert werden sollte, so gut wie nicht stattfindet. Daher kann eine regelmäßige Entschwefelung (Desulfatisierung) des ersten Stickoxid-Speicherkatalysators des zweiten Abgasnachbehandlungselements vermieden werden. Darüber hinaus kann gegebenenfalls auf die Verwendung der zuvor beschriebenen, zweiten Einbringstelle und somit auf die Verwendung der zweiten Dosiereinrichtung stromab des ersten SCR-Katalysators und stromauf des zweiten SCR-Katalysators verzichtet werden. Sofern entsprechende Voraussetzungen vorliegen, insbesondere eine ausreichende hohe Abgastemperatur vor dem zweiten SCR-Katalysator, kann mittels der vorgesehenen ersten Dosiereinrichtung eine entsprechende Menge an wässriger Harnstofflösung eingespritzt werden, so dass eine zur Entstickung der Stickoxide vor dem zweite SCR-Katalysator im zweiten SCR-Katalysator eine ausreichende Menge an Ammoniak vorliegt. Somit können auch alle notwendigen Maßnahmen in Verbindung mit der zweiten Dosiereinrichtung und der zweiten Einbringstelle wie Mischungs- und Aufbereitungs-Bauteile vermieden werden. Dadurch entfallen auch die oben beschriebenen Einschränkungen in Bezug auf Spitzenleistung und Kraftstoffverbrauch.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Stickoxid-Speicherkatalysator stromab des zweiten SCR-Katalysators angeordnet. Dadurch können ein übermäßiger Stickoxid-Schlupf und ein übermäßiger Ammoniak-Schlupf effektiv und effizient vermieden werden.
Um einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite SCR-Katalysator durch einen SCR-Katalysatorbereich, insbesondere des zweiten Abgasnachbehandlungselements, gebildet ist, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der zweite SCR-Katalysator beziehungsweise der SCR-Katalysatorbereich frei von einem Stickoxid-Speicherkatalysator, das heißt frei von als Stickoxid-Speicherkatalysator wirkenden, katalytisch aktiven Substanzen ist. Dadurch kann das Abgas besonders vorteilhaft nachbehandelt werden, und ein übermäßiger Stickoxid-Schlupf kann effektiv und effizient vermieden werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in Strömungsrichtung des Abgases stromab des SCR-Katalysatorbereiches ein den Stickoxid-Speicherkatalysator bildender Speicherbereich angeordnet ist, welcher sich vorzugsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an den SCR-Katalysatorbereich anschließt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass in Strömungsrichtung des Abgases zwischen dem SCR-Katalysatorbereich und dem Speicherbereich kein anderer, weiterer, katalytisch aktiver beziehungsweise wirksamer Bereich angeordnet ist. Hierdurch kann das Abgas auf besonders bauraumgünstige Weise vorteilhaft nachbehandelt werden.
Der Speicherbereich kann frei von einem SCR-Katalysator, das heißt frei von für die SCR katalytisch wirksamen Substanzen sein, sodass mittels des Speicherbereiches auf bauraumgünstige Weise effektiv und effizient eine große Menge an Stickoxiden aus dem Abgas gespeichert werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn der Speicherbereich des ersten Stickoxid-Speicherkatalysators wenigstens eine als der Stickoxid-Speicherkatalysator wirkende erste Beschichtung und wenigstens eine auch im SCR-Katalysatorbereich angeordnete und dadurch als der zweite SCR-Katalysator wirkende, von der ersten Beschichtung getrennte, zweite Beschichtung aufweist. Unter dem Merkmal, dass die zweite Beschichtung von der ersten Beschichtung getrennt ist beziehungsweise umgekehrt, ist zu verstehen, dass die Beschichtungen nicht miteinander gemischt, sondern räumlich beziehungsweise örtlich voneinander getrennt sind und daher nebeneinander und/oder aufeinander angeordnet sind. Somit ist vorzugsweise eine Zonierung der Beschichtungen vorgesehen, sodass beispielsweise die erste Beschichtung eine zonierte NSK-Beschichtung ist, die beispielsweise in einem Auslassbereich des SCR-Katalysators angeordnet ist und sich in Strömungsrichtung des Abgases an den SCR-Katalysatorbereich anschließt, in welchem die auch als SCR-Beschichtung bezeichnet, zweite Beschichtung angeordnet ist, wobei jedoch der SCR-Katalysatorbereich frei von der ersten Beschichtung und frei von einem Stickoxid-Speicherkatalysator ist. Die zonierte NSK-Beschichtung kann, ins als Zonierung beziehungsweise als Schicht beispielsweise entweder auf oder unter der SCR-Beschichtung angeordnet beziehungsweise aufgebracht sein. Dadurch kann auf bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Nachbehandlung des Abgases dargestellt werden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Speicherbereich wenigstens eine Beschichtung aufweist, welche auch als gemischte Beschichtung oder gemischter Washcoat bezeichnet wird und als ein Gemisch aus ersten, als der Stickoxid-Speicherkatalysator wirkenden, katalytisch aktiven Substanzen und zweiten, auch im SCR-Katalysatorbereich vorgesehenen und im SCR-Katalysatorbereich als der zweite SCR-Katalysator wirkenden, katalytisch aktiven Substanzen ausgebildet ist. Die jeweilige Beschichtung ist beispielsweise auf einem Träger angeordnet durch den Träger getragen. Durch Verwendung des gemischten Washcoats kann auf bauraumgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung dargestellt werden.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abgasanlage, insbesondere mit Ausnahme des Stickoxid-Speicherkatalysators des zweiten Abgasnachbehandlungselements, frei von einem stromab des ersten SCR-Katalysators angeordneten Ammoniak Schlupf-Katalysator (SCR). Vorzugsweise ist die gesamte Abgasanlage, insbesondere das gesamte Kraftfahrzeug, insbesondere mit Ausnahme des Stickoxid-Speicherkatalysators des zweiten Abgasnachbehandlungselements, frei von einem Ammoniak Schlupf-Katalysator (SCR).
Hierdurch kann auf Gewichts-, bauraumgünstige Weise das Abgas besonders vorteilhaft nachbehandelt werden.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Abgasanlage frei von einer stromab des ersten SCR-Katalysators und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements angeordneten Einbringstelle, an welcher ein zum Bereitstellen von Ammoniak ausgebildetes Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist. Dadurch können die zuvor beschriebenen Verklebungs- und Verstopfungsprobleme sowie ein zusätzlicher Regel- und/oder Steueraufwand vermieden werden, sodass das Abgas auf besonders vorteilhafte und kostengünstige Weise nachbehandelt werden kann.
Alternativ ist es vorgesehen, dass zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Abgasnachbehandlung eine beziehungsweise die zweite Dosiereinrichtung aufweist, mittels welcher an einer stromab des ersten Abgasnachbehandlungselements (erster SCR-Katalysator) und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements angeordneten, zweiten Stelle ein zum Bereitstellen von Ammoniak zum Entsticken des Abgases ausgebildetes Reduktionsmittel, insbesondere das zuvor genannte Reduktionsmittel, in das Abgas einbringbar ist. Die zweite Stelle ist vorzugsweise die zuvor genannte, zweite Einbringstelle.
Weiterhin denkbar ist es, den Stickoxid-Speicherkatalysator besonders motorfern anzuordnen, insbesondere derart, dass in Strömungsrichtung des die Abgasanlage durchströmendes Abgases zwischen dem zweiten SCR-Katalysator und dem stromab des zweiten SCR-Katalysators angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysator wenigstens ein dritter Längenbereich der Abgasanlage angeordnet ist, wobei der dritte Längenbereich vollständig frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases ist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der Stickoxid-Speicherkatalysator des zweiten Abgasnachbehandlungselements in einen Endtopf oder Endschalltopf der Abgasanlage integriert ist. Dadurch verschiebt sich ein Temperaturfenster hin zu niedrigeren Temperaturen am Stickoxid-Speicherkatalysator.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen, welcher eine beziehungsweise die zuvor genannte Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftwagens aufweist. Außerdem umfasst der Kraftwagen eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Abgasanlage gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine auch als Abgastrakt bezeichnete Abgasanlage 10 für eine Verbrennungskraftmaschine 12 eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Dies bedeutet, dass der Kraftwagen in seinem vollständig hergestellten Zustand die Abgasanlage 10 und die Verbrennungskraftmaschine 12 aufweist und mittels der auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine 12 antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 ist als eine Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist Zylinder 14 auf, welche jeweilige Brennräume 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 teilweise begrenzen. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 laufen in den Brennräumen 16 Verbrennungsvorgänge ab, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 resultiert. Die Verbrennungskraftmaschine 12 kann das Abgas bereitstellen. Mit anderen Worten kann das Abgas aus den Brennräumen 16 abgeführt und - wie in der Fig. durch einen Pfeil 18 veranschaulicht ist - in die Abgasanlage 10 eingeleitet werden. Somit ist die Abgasanlage 10 von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 durchströmbar. Die Abgasanlage 10 weist ein von dem Abgas durchströmbares, erstes Abgasnachbehandlungselement in Form eines ersten SCR-Katalysators 20 zum Entsticken und somit zum Nachbehandeln des Abgases auf. Die Abgasanlage 10 umfasst ferner ein in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases stromab des ersten SCR-Katalysators 20 angeordnetes und von dem Abgas durchströmbares, zweites Abgasnachbehandlungselement 22, welches beispielsweise an sich, das heißt für sich alleine betrachtet ein selbstständig zusammengebautes Modul, mithin eine Einheit oder Baueinheit sein kann. Das zweite Abgasnachbehandlungselement 22 weist einen zweiten SCR-Katalysator 24 zum Entsticken des Abgases auf. Das zweite Abgasnachbehandlungselement 22 und somit der zweite SCR-Katalysator 24 sind von dem ersten SCR-Katalysator 20 beabstandet. Dies bedeutet, dass die Abgasanlage 10 in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 10 des strömenden Abgases zwischen dem SCR-Katalysator 20 und dem Abgasnachbehandlungselement 22 und somit dem SCR-Katalysator 24 wenigstens einen Längenbereich L1 aufweist, welcher vollständig frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum, insbesondere aktiven, Nachbehandeln des Abgases ist. Insbesondere ist es denkbar, dass in dem Längenbereich L1 lediglich ein von dem Abgas durchströmbares Abgasrohr angeordnet ist, durch welches das Abgas hindurchströmt ohne nachbehandelt zu werden.
Die Abgasanlage 10 umfasst ferner eine Dosiereinrichtung 26, mittels welcher an einer stromauf des SCR-Katalysators 20 angeordneten und auch als Einbringstelle bezeichnenden Stelle S1 ein insbesondere flüssiges Reduktionsmittel in das Abgas eindringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Das Reduktionsmittel ist beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung und zum Bereitstellen von Ammoniak im Abgas ausgebildet, welches bei einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert. Die selektive katalytische Reduktion kann in dem jeweiligen SCR-Katalysator 20 bzw. 24 ablaufen und wird insbesondere durch den jeweiligen SCR-Katalysator 20 bzw. 24 katalytisch unterstützt und/oder bewirkt. Dadurch, dass im Rahmen der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) das Ammoniak aus dem Reduktionsmittel mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert, werden die mit dem Ammoniak aus dem Reduktionsmittel zu Stickstoff und Wasser reagierenden Stickoxide aus dem Abgas entfernt. Dies bedeutet, dass das Abgas entstickt wird.
Um nun das Abgas besonders vorteilhaft nachbehandeln und in der Folge einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, weist das zweite Abgasnachbehandlungselement 22 einen Stickoxid-Speicherkatalysator 28 auf. Der Stickoxid-Speicherkatalysator 28 wird auch als NSK (NOx-Speicher-Katalysator) bezeichnet.
Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stickoxid-Speicherkatalysator 28 stromab des zweiten SCR-Katalysators 24 angeordnet, wobei es denkbar ist, dass der SCR-Katalysator 24 und der Stickoxid-Speicherkatalysator 28 die zuvor genannte Baueinheit bilden beziehungsweise Bestandteil der Baueinheit sind. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der SCR-Katalysator 24 und der Stickoxid-Speicherkatalysator 28 in einem gemeinsamen Gehäuse des zweiten Abgasnachbehandlungselements 22 angeordnet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass der Stickoxid-Speicherkatalysator 28 unmittelbar beziehungsweise direkt an den zweiten SCR-Katalysator 24 anschließt, sodass zwischen dem Stickoxid-Speicherkatalysator 28 und dem SCR-Katalysator 24 kein anderes, weiteres Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet ist, und vorzugsweise ist zwischen dem SCR-Katalysator 24 und dem Stickoxid-Speicherkatalysator 28 auch kein Längenbereich angeordnet, welcher frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases ist.
Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Abgasanlage 10 frei von einem stromab des zweiten SCR-Katalysators 24, insbesondere stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators 28, angeordneten Ammoniakschlupf-Katalysator ist. Ferner ist es vorliegend vorgesehen, dass die Abgasanlage 10, insbesondere bis auf den Stickoxid-Speicherkatalysator 28, frei von einem stromab des ersten SCR-Katalysators 20 angeordneten Ammoniakschlupf-Katalysator ist. Darüber hinaus ist die Abgasanlage 10 frei von einer stromab des ersten SCR-Katalysators 20 und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements 22 angeordneten Einbringstelle, an welcher ein zum Bereitstellen von Ammoniak ausgebildetes Reduktionsmittel in das Abgas eindringbar ist.
Die Abgasanlage 10 weist gemäß dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel einen Partikelfilter 30 auf, der stromauf des ersten SCR-Katalysators in der Abgasanlage 10 angeordnet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 kann als Dieselmotor ausgebildet sein, sodass der Partikelfilter 30 beispielsweise als Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet ist. Mittels des Partikelfilters 30 können Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden. Vorzugsweise weist der Partikelfilter 30 eine für die selektive katalytische Reduktion katalytisch wirksame beziehungsweise aktive Beschichtung auf, sodass der Partikelfilter 30 vorzugsweise als SDPF ausgebildet sein kann. Beispielsweise bilden der SCR-Katalysator 20 und der Partikelfilter 30 eine an sich beziehungsweise für sich alleine betrachtet selbstständige, zusammengebaute, weitere Baueinheit. Dabei ist es denkbar, dass der Partikelfilter 30 und der SCR-Katalysator 20 in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere der weiteren Baueinheit, angeordnet sind.
Die Abgasanlage 10 umfasst außerdem einen zweiten Stickoxid-Speicherkatalysator 32, welcher stromauf des SCR-Katalysators 20 und dabei stromauf des Partikelfilters 30 und insbesondere stromauf der Stelle S1 angeordnet ist. Dabei ist der zweite Stickoxid-Speicherkatalysator 32 von dem Partikelfilter 30 derart beabstandet, dass zwischen dem Partikelfilter 30 und dem zweiten Stickoxid-Speicherkatalysator 32 ein zweiter Längenbereich L2 der Abgasanlage 10 angeordnet. Der zweite Längenbereich L2 kann, insbesondere bis auf die Stelle S1 beziehungsweise die Dosiereinrichtung 26, frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases sein. Insbesondere kann zumindest ein Teil des zweiten Längenbereichs L2 vollständig frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases sein. Der SCR-Katalysator 20, der Partikelfilter 30 und der zweite Stickoxid-Speicherkatalysator 32 sind vorzugsweise motornahe Komponenten, die in einem Motorraum des Kraftwagens angeordnet sind. Dabei ist auch die Verbrennungskraftmaschine 12 in dem Motorraum angeordnet. Dabei ist beispielsweise auch die Dosiereinrichtung 26 in dem Motorraum angeordnet, sodass auch die Stelle S1 in dem Motorraum angeordnet ist. Das Abgasnachbehandlungselement 22 und somit der zweite SCR-Katalysator 24 und der erste Stickoxid-Katalysator 28 sind motorferne Komponenten, die beispielsweise unterhalb eines Unterbodens einer selbsttragenden Karosserie des Kraftwagens angeordnet sind. Dabei sind die motorfernen Komponenten vollständig außerhalb des Motorraums angeordnet.
Als Alternative zu dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Stickoxid-Speicherkatalysator 28 derart motorfern und somit derart weit weg von der Verbrennungskraftmaschine 12 und insbesondere von dem SCR-Katalysator 24 anzuordnen, dass beispielsweise in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases zwischen dem zweiten SCR-Katalysator 24 und dem stromab des zweiten SCR-Katalysators 24 angeordneten Stickoxid-Speicherkatalysator 28 ein dritter Längenbereich der Abgasanlage 10 angeordnet ist, wobei der dritte Längenbereich vollständig frei von einem Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases ist. Ferner ist es denkbar, dass in dem dritten Längenbereich lediglich ein von dem Abgas durchströmbares Abgasrohr der Abgasanlage 10 angeordnet ist. Somit ist der Stickoxid-Speicherkatalysator 28 von dem SCR-Katalysator 24 beabstandet. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Abgasanlage 10 frei von einem in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases zwischen dem SCR-Katalysator 24 und dem Stickoxid-Speicherkatalysator 28 angeordneten Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases ist.
Des Weiteren ist eine in der Fig. ausschnittsweise erkennbare Abgasrückführeinrichtung 34 vorgesehen, mittels welcher eine Abgasrückführung, insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-ADR), durchgeführt werden kann. Die an sich bekannte Niederdruck-Abgasrückführung (ND-ADR) ist auf einer Niederdruckseite eines (in der Fig. nicht näher gezeigten) Abgasturboladers der Verbrennungskraftmaschine 12 vorgesehen und damit stromab eines Verdichters des Abgasturboladers und stromauf einer Turbine des Abgasturboladers. Neben der Niederdruck-Abgasrückführung (ND-ADR) kann auch eine an sich bekannte Hochdruck-Abgasrückführung (HD-ADR) vorgesehen werden. Die Niederdruck-Abgasrückführeinrichtung 34 umfasst eine Rückführleitung 36, welche an einer Abzweigstelle A fluidisch mit der Abgasanlage 10 verbunden ist. Des Weiteren ist die Rückführleitung 36 fluidisch mit einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 12 verbunden. Der Ansaugtrakt ist von Luft durchströmbar, die mittels des Ansaugtrakts zu dem und in den jeweiligen Brennraum 16 geführt wird. An der Abzweigstelle A kann mittels der Rückführleitung 36 zumindest ein Teil des die Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases aus der Abgasanlage 10 abgezweigt und in die Rückführleitung 36 eingeleitet werden. Das in die Rückführleitung 36 eingeleitete Abgas kann die Rückführleitung 36 durchströmen und wird mittels der Rückführleitung 36 zu dem Ansaugtrakt rückgeführt und in den Ansaugtrakt eingeleitet. Dabei umfasst die Abgasrückführeinrichtung 34 ein beispielsweise in der Rückführleitung 36 angeordnetes und auch als AGR-Ventil bezeichnetes Ventilelement 38, welches beispielsweise vorliegend als verschwenkbare Klappe ausgebildet ist. Mittels des Ventilelements 38 kann eine Menge des rückzuführenden Abgases eingestellt werden. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Abzweigstelle A in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 10 durchströmenden Abgases stromab des SCR-Katalysators 20 und stromauf des Abgasnachbehandlungselements 22 und somit stromauf des zweiten SCR-Katalysators 24 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

10: Abgasanlage
12: Verbrennungskraftmaschine
14: Zylinder
16: Brennraum
18: Pfeil
20: SCR-Katalysator
22: zweites Nachbehandlungselement
24: zweiter SCR-Katalysator
26: Dosiereinrichtung
28: Stickoxid-Speicherkatalysator
30: Partikelfilter
32: zweiter Stickoxid-Speicherkatalysator
34: Abgasrückführeinrichtung
36: Rückführeinleitung
38: Ventilelement
A: Abzweigstelle
L1: Längenbereich
L2: Längenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016202235 A1 [0002]
DE 102017009612 A1 [0002]

Claims

Abgasanlage (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten, von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren SCR-Katalysator (20) zum Entsticken des Abgases, mit einem in Strömungsrichtung des die Abgasanlage (10) durchströmenden Abgases stromab des ersten SCR-Katalysators (20) angeordneten, von dem ersten SCR-Katalysator (20) beabstandeten und von dem Abgas durchströmbaren zweiten Abgasnachbehandlungselement (22), welches einen zweiten SCR-Katalysator (24) zum Entsticken des Abgases aufweist, und mit einer Dosiereinrichtung (26), mittels welcher an einer stromauf des ersten SCR-Katalysators (20) angeordneten Stelle (S1) ein zum Bereitstellen von Ammoniak zum Entsticken des Abgases ausgebildetes Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement (22) einen Stickoxid-Speicherkatalysator (28) aufweist.
Abgasanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickoxid-Speicherkatalysator (28) stromab des zweiten SCR-Katalysators (24) angeordnet ist.
Abgasanlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite SCR-Katalysator (24) durch einen SCR-Katalysatorbereich gebildet ist, welcher frei von einem Stickoxid-Speicherkatalysator ist.
Abgasanlage (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Abgases stromab des SCR-Katalysatorbereiches ein den Stickoxid-Speicherkatalysator (28) bildender Speicherbereich angeordnet ist.
Abgasanlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbereich frei von einem SCR-Katalysator ist.
Abgasanlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbereich wenigstens eine als der Stickoxid-Speicherkatalysator (28) wirkende erste Beschichtung und wenigstens eine auch im SCR-Katalysatorbereich angeordnete und dadurch als der zweite SCR-Katalysator (24) wirkende, von der ersten Beschichtung getrennte, zweite Beschichtung aufweist.
Abgasanlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbereich wenigstens eine Beschichtung aufweist, welche als ein Gemisch aus ersten, als der Stickoxid-Speicherkatalysator (28) wirkenden, katalytisch aktiven Substanzen und zweiten, im SCR-Katalysatorbereich als der zweite SCR-Katalysator (24) wirkenden, katalytisch aktiven zweiten Substanzen ausgebildet ist.
Abgasanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasanlage (10) frei von einem stromab des ersten SCR-Katalysators (20) angeordneten Ammoniakschlupf-Katalysator ist.
Abgasanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: - die Abgasanlage (10) frei von einer stromab des ersten SCR-Katalysators (20) und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements (22) angeordneten Einbringstelle ist, an welcher ein zum Bereitstellen von Ammoniak ausgebildetes Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist, oder - eine zweite Dosiereinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher an einer stromab des ersten SCR-Katalysators (20) und stromauf des zweiten Abgasnachbehandlungselements (22) angeordneten, zweiten Stelle ein zum Bereitstellen von Ammoniak zum Entsticken des Abgases ausgebildetes Reduktionsmittel in das Abgas einbringbar ist.
Kraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine (12), mittels welcher der Kraftwagen antreibbar ist, und mit einer von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren Abgasanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.