[go: up one dir, main page]

WO2009059679A1 - Brennkraftmaschine mit abgassystem - Google Patents

Brennkraftmaschine mit abgassystem Download PDF

Info

Publication number
WO2009059679A1
WO2009059679A1 PCT/EP2008/008615 EP2008008615W WO2009059679A1 WO 2009059679 A1 WO2009059679 A1 WO 2009059679A1 EP 2008008615 W EP2008008615 W EP 2008008615W WO 2009059679 A1 WO2009059679 A1 WO 2009059679A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
exhaust
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/008615
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Brigitte Bandl-Konrad
Andreas Hertzberg
Bernd Krutzsch
Norbert Waldbuesser
Michel Weibel
Guenter Wenninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2009059679A1 publication Critical patent/WO2009059679A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/0205—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/14—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/04—Combinations of different methods of purification afterburning and catalytic conversion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with an exhaust system according to the preamble of claim 1.
  • an internal combustion engine with an exhaust system which comprises a formed as a diesel particulate filter exhaust gas purification unit, which is arranged in an exhaust pipe connected to the internal combustion engine.
  • the exhaust system further comprises a hot gas ⁇ generator, which can feed a hot gas at an upstream of the diesel particulate filter feed point into the exhaust pipe, so that mixed with the hot gas correspondingly heated exhaust gas of the internal combustion engine can be supplied to the diesel particulate filter.
  • the diesel particulate filter can be brought to a temperature required for thermal soot regeneration.
  • the object of the invention is to provide an internal combustion engine with a reliably operable exhaust system and improved thermal efficiency.
  • the inventive internal combustion engine comprises an exhaust system, which comprises a hot gas generator, wherein a hot ⁇ gas can feed at an upstream of the exhaust gas cleaning unit arranged feed point in the exhaust pipe, so that mixed with the hot gas exhaust of the internal combustion engine, the exhaust gas purification unit can be supplied.
  • a heat exchanger which can be flowed through by engine exhaust gas is provided, by means of which heat can be withdrawn from the exhaust gas of the internal combustion engine mixed with the hot gas and transferred to exhaust gas of the internal combustion engine upstream of the feed point.
  • the exhaust gas cleaning unit due to the supplied hot gas to a required for their safe operation, usually lying above the normal exhaust gas temperature operating temperature can be brought.
  • the exhaust gas at the hot gas supply point has an elevated temperature due to a previous heat absorption, and improved hot gas processing is enabled, which is particularly advantageous in hot gas generation by partial combustion of liquid fuel.
  • any unit can be used which is able to deliver a gas which exceeds a temperature usually prevailing on the input side of the exhaust gas purification unit and thus can raise the total exhaust gas temperature.
  • the delivered hot gas may be chemically inert or chemically heat-displaceable constituents.
  • the exhaust gas purification unit is preferably a unit for catalytic and / or filter technically effective emission control, which at least at times requires an operating temperature, which exceeds the normal exhaust gas temperature at the respective mounting location in the exhaust system over ⁇ .
  • the invention is particularly advantageously used for thermal management of a motor remote, arranged for example in the underbody area of the corresponding motor vehicle exhaust purification unit to operate them safely at a temperature level, which is not achieved due to the existing low exhaust gas temperatures without additional measures.
  • heat exchanger each suitable for the corresponding function component can be provided.
  • gas-gas heat exchangers in tube bundle, plate or foil construction, preferably according to the countercurrent principle, can be used.
  • the use of a heat pipe (heat-pipe) is also possible.
  • the exhaust gas emitted from the exhaust gas purification unit can be deprived of heat and transferred to exhaust gas flowing into the exhaust gas purification unit.
  • energy introduced into the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification unit can be at least partially kept in the exhaust system, whereby the thermal efficiency is improved.
  • the internal combustion engine is designed as an internal combustion engine operated with a fuel consisting predominantly of methane and the exhaust gas purification unit is designed as an oxidation catalyst for the catalytic methane oxidation.
  • the exhaust gas purification unit is designed as an oxidation catalyst for the catalytic methane oxidation.
  • the removal of unburned methane residues in the exhaust gas occurs special importance. Due to the chemical stability of methane, catalytically assisted methane oxidation also requires comparatively high catalyst or exhaust gas temperatures. For a high conversion temperatures of over 350 0 C, typically even higher values of about 400 0 C are required.
  • the internal combustion engine according to the invention can be operated largely without methane emissions without appreciable efficiency losses.
  • the hot gas generator is designed for leaning of the engine exhaust gas. Under a leaning is understood here as usual an increase in the ratio of free oxygen to oxidizable constituents.
  • the hot gas generator supplies a hot gas with an excess of oxygen so that after mixing with the engine exhaust gas, an overall oxidizing exhaust gas composition results. In this way the efficiency of a catalytically assisted oxidation of constituents contained in the exhaust gas, in particular methane, is improved.
  • the exhaust gas cleaning unit is designed as a nitrogen oxide storage catalyst or as a particle filter and the hot gas generator is designed to enrich the engine exhaust gas.
  • a nitrogen oxide storage catalyst In a further embodiment of the invention, the exhaust gas cleaning unit is designed as a nitrogen oxide storage catalyst or as a particle filter and the hot gas generator is designed to enrich the engine exhaust gas.
  • the hot gas generator is designed to enrich the engine exhaust gas.
  • Such an embodiment is particularly advantageous for an internal combustion engine, in which the removal of nitrogen oxides or particles contained in the exhaust gas is of particular importance. This is the case in particular with diesel engines.
  • a nitrogen oxide storage catalyst With a nitrogen oxide storage catalyst, a reduction of nitrogen oxides can be particularly effective. However, especially for an occasionally necessary elimination of sulfur poisoning (desulfation) an increased operating temperature is required. The firing This engine makes this possible without significant loss of efficiency.
  • the invention provided enrichment of the engine exhaust gas by the hot gas generator is particularly advantageous.
  • the exhaust gas is enriched in its entirety with reducing constituents and a particularly effective desulfurization is made possible.
  • the enrichment by the hot gas generator can also be provided in such a way that overall an oxidizing effective exhaust gas is obtained, which, however, enriched with combustible constituents.
  • a heat exchanger downstream particle filter can be heated to a temperature required for Rußabbrand temperature.
  • the heat exchanger is designed as a countercurrent heat exchanger. This embodiment enables a particularly efficient heat exchange.
  • the heat exchanger of exhaust gas anströmbare catalytically active surface areas can additionally assume a catalytic function. It is advantageous to provide walls of gas-carrying channels of the heat exchanger with a catalytic coating which may be formed, for example, as an oxidation-catalytically active coating or as a coating with nitrogen oxide storage function. The coating may be provided in sections, for example on the inlet side and / or outlet side.
  • the heat exchanger itself can function as a catalytic converter therefore result catalytically coated surfaces anströmbarer ⁇ areas.
  • the heat exchanger for filtering particles from the exhaust gas is formed.
  • Gas leading channels of the heat exchanger for example, a contain porous material through which gas flowing into the heat exchanger is forced, whereby a filtering out of particles takes place.
  • the filter function can also be provided only partially, to keep pressure losses small.
  • the hot gas generator is designed as a burner for the at least partial combustion of a fuel used for internal combustion engine operation.
  • the combustion does not necessarily have to be associated with a flame phenomenon. Rather, a burner is to be understood as meaning any component which can convert a fuel under heat release and hot gas generation.
  • a lean or rich burner a catalytic or non-catalytic reactor designed to carry out a partial oxidation (POX reactor), a reformer for producing a fuel reformate and the like can be used to advantage.
  • POX reactor partial oxidation
  • FIG. 2b shows a detail of the heat exchanger according to Fig. 2a
  • Fig. 3 shows a second advantageous embodiment of an internal combustion engine with exhaust system according to the invention
  • Fig. 4 shows an advantageous embodiment of a part of the internal combustion engine exhaust system according to the invention.
  • 1 denotes an internal combustion engine to which an exhaust pipe 2 is connected, in which a first exhaust gas purification unit 5, a heat exchanger 7 and a second exhaust gas purification unit 6 are arranged in succession.
  • the units are in the operation of the internal combustion engine according to the direction of the arrow 10 of exhaust gas of the internal combustion engine 1 flows through.
  • a hot gas generator 3 is provided, which is designed such that it can generate a hot gas from a fuel and combustion air as required and feed it into the exhaust gas line 2 at a feed point 4 arranged upstream of the second exhaust gas purification unit 6.
  • Fuel and combustion air can be supplied to the hot gas generator 3 via supply lines 8 and 9 in adjustable amounts.
  • CNG compressed natural gas
  • This type of internal combustion engine is characterized by particular economy and low pollutant emissions, in particular low CO 2 emissions.
  • the removal of methane residues from the exhaust may be problematic.
  • the catalytic oxidation of methane requires high temperatures of typically more than 350 ° C. An at least temporary oxygen excess in the exhaust gas is advantageous.
  • a weak reducing set-gas may be provided in a composition ⁇ -range of typically 0.95 to 0.999 for catalytic oxidation of methane, wherein a proportion of free oxygen is advantageous.
  • Anord ⁇ voltage as shown in FIG. 1 an effective removal of hydrocarbons, in particular methane residues from the exhaust gas is made possible in a particularly advantageous manner, in particular in the said Bedin ⁇ conditions, as explained in more detail below.
  • the first exhaust gas cleaning unit 5 in the Formed like a conventional three-way catalyst.
  • the pollutants carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOx) by means of the first exhaust gas cleaning unit 5 can be effectively converted to harmless carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ).
  • the second exhaust gas purification unit 6 is designed as an optimized oxidation catalyst, especially with regard to a methane oxidation.
  • a catalytic coating containing more than 100 g / ft 3 of platinum group noble metals.
  • a noble metal coating in the range of about 200 g / ft 3 to 300 g / ft 3 , in particular in a preferably used under lean conditions Oxidationskataly- for methane.
  • a rhodium-free coating has proved to be advantageous.
  • a high palladium content of more than 250 g / ft 3 is preferred. Trains t. It is particularly preferred if at the same time a low proportion of platinum and / or rhodium is used in relation to palladium. A ratio of platinum and / or rhodium to palladium of from 1:20 to 1:35 is advantageous. The use of a platinum-free methane oxidation catalyst with a high palladium content is likewise advantageous.
  • lambda probes can be provided on the input side and / or output side of the exhaust gas purification units 5 and 6 or before and / or after the feed point 4, with the aid of which an air-fuel ratio for operating the internal combustion engine and / or an exhaust gas ⁇ can be adjusted.
  • an effective oxidation of methane residues by the second exhaust gas cleaning unit 6 it is particularly advantageous to set an exhaust gas composition or an exhaust gas ⁇ such that an occupancy of the catalytically active centers of the catalytic coating with oxygen is avoided.
  • an adsorption of oxygen at the catalytic centers, in particular the noble metal centers inhibits the oxidation of methane.
  • the intensity of the inhibition is temperature-dependent with decreasing tendency as the temperature increases.
  • the setting is preferably carried out with the aid of an input side of the exhaust gas purification unit 6 arranged lambda probe.
  • the adjustment of the exhaust gas ⁇ for exhaust gas flowing into the second exhaust gas purification unit can be achieved by a corresponding control of the engine combustion and / or the operation of the hot gas generator 3 can be achieved.
  • the setting of the exhaust gas ⁇ is preferably carried out as a function of the temperature of the second exhaust gas purification unit 6 or the exhaust gas inlet temperature, for which purpose expediently arranged temperature sensors are provided. It is preferable, at least in a temperature range from a light-off temperature for the methane oxidation to a catalyst-specifiable specifiable upper limit temperature, to set a weakly reducing exhaust gas ⁇ in the range from 0.96 to 0.999 at the beginning of the second exhaust gas purification unit 6. An exhaust ⁇ in the range of 0.97 to 0.98 is particularly preferred. In this case, a ⁇ oscillation approximately between 0.9 to 1.02 can be carried out with a time average in the range mentioned. It is particularly preferred to set an increasing ⁇ value with increasing temperature.
  • Typical values for the light-off temperature or the upper limit temperature are about 350 ° C. or about 450 ° C.
  • an oxygen desorption temperature of about 500 ° C. no adsorption of oxygen occurs in the case of the preferably used catalyst materials.
  • a purely oxidizing exhaust gas composition can be set at the beginning of the second exhaust gas purification unit 6.
  • An oxygen content of 1% to 5% is advantageous.
  • second exhaust gas purification unit 6 instead of a designed as a methane oxidation catalyst second exhaust gas purification unit 6 with a high palladium content and one having a comparatively low content of palladium, typically 100 g / ft J or less or be used to rhodium and / or palladium free methane oxidation catalyst.
  • a purely oxidizing exhaust gas composition with an exhaust gas ⁇ of more than 1.1, in particular more than 1.5, can be set.
  • temperatures typically more than 500 ° C.
  • An effective and economical temperature management is advantageous, especially with regard to low fuel consumption. Preferred measures for this will be discussed in more detail below.
  • the first exhaust gas cleaning unit 5 is formed in the manner of a nitrogen oxide storage catalyst.
  • the other components can be designed and operated analogously to the above explanations.
  • the nitrogen oxide storage catalyst removes the lean, i. oxidizing exhaust gas nitrogen oxides by storage.
  • a rich, i. Stored nitrogen oxides are released on the input side of the nitrogen oxide storage catalytic converter and largely converted to harmless nitrogen, as a result of which the nitrogen oxide storage catalytic converter is regenerated and is able to store nitrogen oxides again.
  • the adjustment of the rich exhaust gas composition required for regeneration can be achieved by a rich air-fueled engine operation.
  • An enrichment of the exhaust gas of the still lean operated internal combustion engine by supplying a reducing agent in the exhaust pipe 2 is also possible.
  • an unillustrated fuel injector can be provided upstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter.
  • a supply of reducing hot gas by the hot gas generator 3 is also possible.
  • the second exhaust gas purification unit 6 As explained above, it is generally, but in particular in an engine designed as a CNG engine 1, to operate the second exhaust gas purification unit 6 above a temperature at which it can convert reducing exhaust gas constituents, in particular methane. reasonable
  • the aim is generally a rapid increase and a maintenance of temperatures above 350 0 C, in particular more than 450 0 C.
  • For rapid exhaust gas heating for example, after a cold start or in conjunction with a warm-up of the engine 1 and to increase a warm-running internal combustion engine low exhaust gas temperature level and / or to maintain an elevated exhaust gas temperature level is provided to feed from the hot gas generator 3 by fuel combustion produced hot gas at the feed point 4 in the exhaust pipe 2. This is preferably done in adjustable amounts for the fuel or air supply of the hot gas generator 3.
  • the hot gas generator can be put out of operation, if the internal combustion engine 1 exhaust gas is supplied above a predetermined temperature threshold, or a self-sufficient operation of the exhaust gas cleaning unit 6 above a temperature threshold applicable for this purpose is possible.
  • the hot gas generator 3 usually used for raising exhaust gas temperature can also be used for exhaust gas temperature reduction, if this is desired, for example, in high-load engine operation. In such a case, it is provided that only ambient air is fed into the exhaust pipe 2 from the hot gas generator 3. In this way, a comprehensive temperature management for the exhaust gas purification unit 6 is made possible, in which this can be operated in the desired target temperature range. Overheating over a predeterminable limit temperature or cooling below a lower limit temperature can thereby be avoided.
  • the hot gas generator 3 is operated with the provided for the operation of the internal combustion engine 1 fuel. Depending on whether in connection with an exhaust gas heating an enrichment of the exhaust gas is provided with reducing agent or with oxygen, the hot gas generator 3 is substoichiometric, ie with air shortage, or more than stoichiometrically, ie operated with excess air. A corresponding control or regulation is expediently carried out via volume regulating means in the supply lines 8, 9. These can be controlled by signals from sensors arranged in the exhaust line 2 for temperature and / or oxygen. For this purpose, a control unit is expediently provided, which is not shown in detail in Fig. 1. Preferably, the hot gas generator 3 is designed as a catalytic burner.
  • the efficiency of the arrangement shown in FIG. 1 is improved in particular by the fact that the hot exhaust gas emerging from the second exhaust gas purification unit 6 is at least partially supplied to the heat exchanger 7.
  • the preferably constructed according to the counterflow principle heat exchanger 7 withdraws from the second exhaust gas cleaning unit 6 effluent exhaust heat energy Q and transmits it to the exhaust gas supplied to it. In this way, the extent of the temperature increase to be applied by the hot gas generator 3 or the amount of heat to be supplied by the hot gas generator 3 decreases.
  • the heat exchanger 7 may be formed as a purely passive-acting, only heat-transmitting component. However, it may also be provided to additionally integrate in the heat exchanger 7 catalytically and / or filter technology effective means. For example, heat exchanger surfaces can be provided with a catalytic coating and / or a filter-effective section can be provided. In this case, an embodiment as a so-called autothermal reactor, in which balanced heat balance both heat-generating, exothermic and heat-consuming, endothermic chemical reactions can proceed, is particularly preferred. In the following, such an embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2a and 2b. It goes without saying that on one or several of the exhaust gas cleaning functions of the heat exchanger 7 described below can also be dispensed with. It is also understood that the exhaust system variants discussed in connection with FIG. 1 and explained below are not limited to a specific embodiment of the heat exchanger.
  • the heat exchanger 7 shown schematically in Fig. 2a as a whole is designed as a counter-flow heat exchanger in plate design with heat exchanger surfaces serving as plates 71, which is shown in more detail in the Fig. 2b showing a detail.
  • the plates need not necessarily be flat, but may be wavy or otherwise shaped or folded.
  • a hot gas generator 3 is arranged, the hot gas according to the above explanations the engine exhaust gas at the arranged in the deflection region 78 feeding point 4 can perform.
  • the hot gas generator 3 is supplied via the supply line 8 with liquid fuel, for example with diesel fuel.
  • liquid fuel for example with diesel fuel.
  • the supplied fuel can be evaporated.
  • a catalytically assisted oxidation can take place.
  • the oxygen required for this purpose can be supplied to the hot gas generator 3 in the form of air or lean engine exhaust gas via the direction indicated here by the arrow 9 Feeding be supplied.
  • POX partial oxidation
  • the plates are at least partially provided with a catalytically active coating.
  • a catalytically active coating This can be arranged in the inflow passages 72 and / or in the outflow passages 73 and optionally differently, for example as an oxidation catalytic converter, nitrogen oxide storage catalytic converter, SCR catalytic converter or Denox catalytic converter.
  • a filter-effective region 74 is provided for filtering out particulate exhaust gas constituents. This can be arranged as shown in the inlet channels 72 at the end. An arrangement in the outflow channels 73 is also possible. It is preferred to arrange an oxidation-catalytically active region 77 upstream of the filter-effective region 74.
  • nitrogen monoxide contained in the exhaust gas can be oxidized to nitrogen dioxide, which enables oxidation of soot particles filtered out in the region 74 even at comparatively low temperatures of about 350 ° C.
  • nitrogen monoxide can be removed by a arranged in the outflow channels 73 coating 76 with a nitrogen oxide storage catalyst from the exhaust gas.
  • a further improvement of the nitrogen oxide reduction function can be achieved by a downstream coating 75 with an SCR catalyst, which in a reduction of ammonia formed in the nitrogen oxide storage catalyst 76 can be used for further reduction of nitrogen oxide.
  • FIGS. 2a and 2b A heat exchanger designed in accordance with FIGS. 2a and 2b is preferably used in an alternative arrangement shown schematically in FIG.
  • the arrangement according to FIG. 3 essentially corresponds to the arrangement shown in FIG. 1, so that only the essential differences are discussed.
  • FIG. 4 a further advantageous embodiment for a part of the engine exhaust system according to the invention is shown, wherein the internal combustion engine has not been included in the drawing.
  • the arrangement shown in Fig. 4 is preferably provided for installation in the engine exhaust system in the underfloor region of the corresponding vehicle.
  • the arrangement is characterized by a particularly compact design and a particularly high thermal look efficiency. This is achieved, in particular, by arranging the exhaust gas inlet and exhaust gas outlet connection of the second exhaust gas purification unit 6 closely adjacent to one and the same end thereof and in each case via a short line guide to the heat exchanger 7.
  • the feed point 4 for hot gas supplied by the hot gas generator 3 is arranged in an exhaust pipe part connecting the heat exchanger 7 to the second exhaust gas purification unit 6, via which exhaust gas to be cleaned is supplied to the second exhaust gas purification unit 6.
  • the second exhaust gas purification unit 6 has a catalyst or particle filter body 63, preferably in honeycomb construction, arranged in a housing 64.
  • the catalyst body may be formed as an oxidation three-way or nitrogen oxide storage catalyst. Exhaust gas flowing into the second exhaust gas purification unit 6 flows through the catalyst or particle filter body 63, is then deflected in a deflection region 61 in the housing 64 by 18o degrees and flows via an annular gap 62 surrounding the catalyst or particle filter body 63 to the exhaust gas outlet opening of the housing 64.
  • the exhaust systems discussed with reference to FIGS. 1 to 4 are advantageously usable in conjunction with an internal combustion engine which is operated predominantly lean with Otto, Diesel or CNG fuel. As explained, however, their use in stoichiometrically operated internal combustion engines of the type mentioned is also possible.
  • the exhaust gas purification units 5 and 6 and / or by a special design of the heat exchanger 7 an optimal adaptation to the respective type of internal combustion engine and application can be achieved. It is also possible and advantageous, in addition or alternatively more to provide exhaust gas purification components such as a particle ⁇ filter unit or an SCR catalyst, which may be upstream or downstream of the heat exchanger.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem. Das Abgassystem umfasst eine Abgasreinigungseinheit (6) und einen Heißgaserzeuger (3), welcher ein Heißgas an einer stromauf der Abgasreinigungseinheit (6) angeordneten Einspeisestelle (4) in eine Abgasleitung (2) des Abgassystems einspeisen kann, so dass mit dem Heißgas vermischtes Abgas der Brennkraftmaschine (1) der Abgasreinigungseinheit (6) zugeführt werden kann. Erfindungsgemäß ist ein Wärmetauscher (7) vorgesehen, durch welchen dem mit dem Heißgas vermischten Abgas Wärme entzogen und stromauf der Einspeisestelle (4) auf Abgas der Brennkraftmaschine (1) übertragen werden kann. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar für Kraftfahrzeuge mit CNG-Motoren.

Description

Brennkraftmaschine mit Abgassystem
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 103 55 664 Al ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem bekannt, welches eine als Dieselpartikelfilter ausgebildete Abgasreinigungseinheit umfasst, die in einer an die Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasleitung angeordnet ist. Das Abgassystem weist ferner einen Heißgas¬ erzeuger auf, welcher ein Heißgas an einer stromauf des Dieselpartikelfilters angeordneten Einspeisestelle in die Abgasleitung einspeisen kann, so dass mit dem Heißgas vermischtes entsprechend aufgeheiztes Abgas der Brennkraftmaschine dem Dieselpartikelfilter zugeführt werden kann. Dadurch kann der Dieselpartikelfilter auf eine zur thermischen Rußregeneration erforderliche Temperatur gebracht werden. Um ein stromab des Dieselpartikelfilters angeordnetes NOx-Absorbersystem vor erhöhten Temperaturen zu schützen, ist zwischen dem Dieselpartikelfilter und dem NOx-Absorbersystem ein Wärmetauscher vorgesehen, mit welchem dem Abgas Wärme entzogen werden kann. Durch diese Ausgestaltung ist ein Wärmemanagement des Abgassystems ermöglicht, so dass die entsprechenden Abgasreinigungseinheiten zuverlässig betrieben werden können. Nachteilig ist jedoch ein unbefriedigender thermischer Wirkungsgrad des Abgassystems. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem zuverlässig betreibbaren Abgassystem und verbessertem thermischen Wirkungsgrad anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist ein Abgassystem auf, welches einen Heißgaserzeuger umfasst, welcher ein Hei߬ gas an einer stromauf der Abgasreinigungseinheit angeordneten Einspeisestelle in die Abgasleitung einspeisen kann, so dass mit dem Heißgas vermischtes Abgas der Brennkraftmaschine der Abgasreinigungseinheit zugeführt werden kann. Charakteristischerweise ist ein von Brennkraftmaschinenabgas durchströmbarer Wärmetauscher vorgesehen, durch welchen dem mit dem Heißgas vermischten Abgas der Brennkraftmaschine Wärme entzogen und stromauf der Einspeisestelle auf Abgas der Brennkraftmaschine übertragen werden kann. Dadurch kann einerseits die Abgasreinigungseinheit infolge des zugeführten Heißgases auf eine für ihren sicheren Betrieb erforderliche, meist über der normalen Abgastemperatur liegende Betriebstemperatur gebracht werden. Andererseits weist das Abgas an der Einspeisestelle für das Heißgas infolge einer vorherigen Wärmeaufnahme eine erhöhte Temperatur auf und es ist eine verbesserte Heißgasaufbereitung ermöglicht, was insbesondere bei einer Heißgaserzeugung durch Teilverbrennung von flüssigem Kraftstoff von Vorteil ist.
Als Heißgaserzeuger kann prinzipiell jede Einheit eingesetzt werden, welche in der Lage ist ein Gas zu liefern, welches eine üblicherweise eingangsseitig der Abgasreinigungseinheit vorherrschende Temperatur überschreitet und somit die Abgastemperatur insgesamt anheben kann. Das gelieferte Heißgas kann chemisch inert sein oder chemisch unter Wärmefreisetzung umsetzbare Bestandteile aufweisen. Bei der Abgasreinigungseinheit handelt es sich vorzugsweise um eine Einheit zur katalytisch und/oder filtertechnisch wirksamen Abgasreinigung, die zumindest zeitweise eine Betriebstemperatur erfordert, welche die normale Abgastemperatur an der betreffenden Einbaustelle im Abgassystem über¬ schreitet. Die Erfindung ist insbesondere mit Vorteil zum Wärmemanagement einer motorfern, beispielsweise im Unterbodenbereich des entsprechenden Kraftfahrzeugs angeordneten Abgasreinigungseinheit einsetzbar, um diese sicher auf einem Temperaturniveau betreiben zu können, welches aufgrund dort vorhandener niedriger Abgastemperaturen ohne Zusatzmaßnahmen nicht erreicht wird.
Als Wärmetauscher kann jedes für die entsprechende Funktion geeignete Bauteil vorgesehen sein. Insbesondere sind Gas-Gas- Wärmetauscher in Rohrbündel-, Platten- oder Folienbauweise, bevorzugt nach dem Gegenstromprinzip, einsetzbar. Der Einsatz eines Wärmerohrs (heat-pipe) ist ebenfalls möglich.
In Ausgestaltung der Erfindung kann dem aus der Abgasreinigungseinheit ausgeströmten Abgas Wärme entzogen und auf in die Abgasreinigungseinheit einströmendes Abgas übertragen werden. Dadurch kann stromauf der Abgasreinigungseinheit ins Abgas eingebrachte Energie zumindest teilweise im Abgassystem gehalten werden, wodurch der thermische Wirkungsgrad verbessert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Brennkraftmaschine als eine mit einem überwiegend aus Methan bestehenden Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine ausgebildet und die Abgasreinigungseinheit ist als Oxidationskatalysator zur katalytischen Methanoxidation ausgebildet. Bei mit methanhaltigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen kommt der Entfernung von unverbrannten Methanresten im Abgas besondere Bedeutung zu. Aufgrund der chemischen Stabilität von Methan erfordert auch eine katalytisch unterstützte Methanoxidation vergleichsweise hohe Katalysator- bzw. Abgastemperaturen. Für einen hohen Umsatz sind Temperaturen von über 350 0C, typischerweise sogar noch höhere Werte von über 400 0C erforderlich. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine lässt sich ohne nennenswerte Wirkungsgradeinbußen weitgehend frei von Methanemissionen betreiben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Heißgaserzeuger zur Abmagerung des Brennkraftmaschinenabgases ausgelegt. Unter einer Abmagerung wird hier wie üblich eine Erhöhung des Verhältnisses von freiem Sauerstoff zu oxidier- baren Bestandteilen verstanden. Vorzugsweise liefert der Heißgaserzeuger ein Heißgas mit einem Sauerstoffüberschuss derart, dass nach Vermischung mit dem Brennkraftmaschinenabgas insgesamt eine oxidierende Abgaszusammensetzung resultiert. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad einer katalytisch unterstützten Oxidation von im Abgas enthaltenen Bestandteilen, insbesondere von Methan verbessert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Abgasreinigungseinheit als Stickoxid-Speicherkatalysator oder als Partikelfilter ausgebildet und der Heißgaserzeuger ist zur Anfettung des Brennkraftmaschinenabgases ausgelegt. Eine solche Ausführung ist insbesondere für eine Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei welcher der Entfernung von im Abgas enthaltenen Stickoxiden bzw. Partikeln besondere Bedeutung zukommt. Dies ist insbesondere bei Dieselmotoren der Fall. Mit einem Stickoxid-Speicherkatalysator kann eine Stickoxidverminderung besonders wirkungsvoll erfolgen. Allerdings ist insbesondere für eine gelegentlich notwendige Beseitigung einer Schwefelvergiftung (Desulfatisierung) eine erhöhte Betriebstemperatur erforderlich. Die erfindungsgemäße Brenn- kraftmaschine ermöglicht dies ohne nennenswerte Wirkungsgradverluste. Dabei ist die erfindungsgemäß vorgesehene Anfettung des Brennkraftmaschinenabgases durch den Heißgaserzeuger besonders vorteilhaft. Durch den Heißgaserzeuger wird das Abgas insgesamt mit reduzierenden Bestandteilen angereichert und es ist eine besonders wirkungsvolle Desulfa- tisierung ermöglicht. Die Anfettung durch den Heißgaserzeuger kann auch derart vorgesehen sein, dass insgesamt ein oxidie- rend wirkendes Abgas erhalten wird, welches jedoch mit brennbaren Bestandteilen angereichert ist. Durch deren exotherme Verbrennung kann ein dem Wärmetauscher nachgeschalteter Partikelfilter auf eine für einen Rußabbrand erforderliche Temperatur aufgeheizt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet. Diese Ausführungsform ermöglicht einen besonders effizienten Wärmetausch.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Wärmetauscher von Abgas anströmbare katalytisch wirksame Flächenbereiche auf. Durch diese Ausführungsform kann der Wärmetauscher zusätzlich eine katalytische Funktion übernehmen. Vorteilhaft ist es, Wände von Gas führenden Kanälen des Wärmetauschers mit einer katalytischen Beschichtung zu versehen, die beispielsweise als oxidationskatalytisch wirksame Beschichtung oder als eine Beschichtung mit Stickoxid- Speicherfunktion ausgebildet sein kann. Die Beschichtung kann dabei abschnittsweise, beispielsweise einlassseitig und/oder auslassseitig vorgesehen sein. Der Wärmetauscher kann somit infolge katalytisch beschichteter anströmbarer Flächen¬ bereiche selbst als katalytischer Konverter fungieren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Ausfilterung von Partikeln aus dem Abgas ausgebildet. Gas führende Kanäle des Wärmetauschers können beispielsweise ein poröses Material enthalten, durch welches in den Wärmetauscher einströmendes Gas gezwungen wird, wobei eine Ausfilterung von Partikeln erfolgt. Die Filterfunktion kann dabei auch lediglich bereichsweise vorgesehen sein, um Druckverluste klein zu halten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Heißgaserzeuger als Brenner zur zumindest teilweisen Verbrennung eines für einen Brennkraftmaschinenbetrieb eingesetzten Kraftstoffs ausgelegt. Die Verbrennung muss dabei nicht zwangsläufig mit einer Flammenerscheinung verbunden sein. Vielmehr ist unter einem Brenner jedes Bauteil zu verstehen, welches einen Brennstoff unter Wärmefreisetzung und Heißgaserzeugung umsetzen kann. Mit Vorteil einsetzbar sind beispielsweise ein mager oder fett betriebener Brenner, ein zur Durchführung einer partiellen Oxidation ausgebildeter katalytischer oder nichtkatalytischer Reaktor (POX-Reaktor) , ein Reformer zur Erzeugung eines Kraftstoffreformats und dergleichen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit Abgassystem gemäß der Erfindung,
Fig. 2a eine vorteilhafte Ausführungsform eines Wärmetauschers für das erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen-Abgassystem,
Fig. 2b eine Einzelheit des Wärmetauschers gemäß Fig. 2a, Fig. 3 eine zweite vorteilhafte Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit Abgassystem gemäß der Erfindung und
Fig. 4 eine vorteilhafte Ausführungsform für einen Teil das erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen- Abgassystems.
In dem in Fig. 1 schematisch dargestellten System von Brennkraftmaschine mit Abgassystem bezeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, an die eine Abgasleitung 2 angeschlossen ist, in welcher hintereinander eine erste Abgasreinigungseinheit 5, ein Wärmetauscher 7 und eine zweite Abgasreinigungseinheit 6 angeordnet sind. Die Baueinheiten sind dabei beim Betrieb der Brennkraftmaschine entsprechend der Richtung des Pfeils 10 von Abgas der Brennkraftmaschine 1 durchströmt. Erfindungsgemäß ist ein Heißgaserzeuger 3 vorgesehen, der so ausgelegt ist, dass er bedarfsweise ein Heißgas aus einem Brennstoff und Verbrennungsluft erzeugen und an einer stromauf der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 angeordneten Einspeisestelle 4 in die Abgasleitung 2 einspeisen kann. Brennstoff und Verbrennungsluft können dem Heißgaserzeuger 3 über Zuführleitungen 8 und 9 in einstellbaren Mengen zugeführt werden.
Obschon die Erfindung für Otto- und Dieselmotoren mit Vorteil angewendet werden kann, wird nachfolgend davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine 1 der in Fig. 1 dargestellten Anordnung als so genannter CNG-Motor (CNG = compressed natural gas) ausgebildet ist, der mit einem überwiegend aus Methan bestehenden Kraftstoff betrieben wird. Diese Art von Brennkraftmaschine zeichnet sich durch besondere Wirtschaftlichkeit und niedrige Schadstoffemissionen, insbesondere niedrige Cθ2-Emissionen aus. Allerdings kann aufgrund der chemischen Stabilität von Methan die Entfernung von Methanresten aus dem Abgas problematisch sein. Insbesondere erfordert die katalytische Oxidation von Methan hohe Temperaturen von typischerweise mehr als 350 0C. Ein zumindest zeitweiser Sauerstoffüberschuss im Abgas ist vorteilhaft. Je nach Aus¬ führung der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 kann für eine katalytische Methanoxidation auch eine schwach reduzierend eingestellte Abgas Zusammensetzung in einem λ-Bereich von typischerweise 0,95 bis 0,999 vorgesehen sein, wobei ein Anteil von freiem Sauerstoff vorteilhaft ist. Mit der Anord¬ nung gemäß Fig. 1 ist insbesondere bei den genannten Bedin¬ gungen eine wirkungsvolle Entfernung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Methanresten aus dem Abgas in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht, wie nachfolgend näher erläutert ist.
In einer ersten Variante der in Fig. 1 dargestellten Anord¬ nung, mit einer Brennkraftmaschine 1, die vorwiegend mit einem in einem engen Bereich um λ = 1,0 insbesondere mit einem oszillierenden Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben wird, ist die erste Abgasreinigungseinheit 5 in der Art eines üblichen Drei-Wege-Katalysators ausgebildet. Dadurch können die Schadstoffe Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxid (NOx) mittels der ersten Abgasreinigungseinheit 5 wirkungsvoll zu unschädlichem Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2) umgesetzt werden.
Die zweite Abgasreinigungseinheit 6 ist als ein insbesondere mit Blick auf eine Methanoxidation optimierter Oxidations- katalysator ausgelegt. Für diese Funktion ist es bevorzugt, eine katalytische Beschichtung mit einem Gehalt von mehr als 100 g/ft3 an Edelmetallen der Platingruppe vorzusehen. Besonders bevorzugt ist eine Edelmetallbeschichtung im Bereich von etwa 200 g/ft3 bis 300 g/ft3, insbesondere bei einem vorzugsweise bei mageren Bedingungen eingesetzten Oxidationskataly- sator für Methan. Dabei hat sich eine an Rhodium freie Beschichtung als vorteilhaft erwiesen. Weiterhin ist insbesondere für Methan-Oxidationskatalysatoren, die vorwiegend bei annähernd stöchiometrischen Bedingungen eingesetzt werden, ein hoher Palladiumanteil von über 250 g/ft3 bevor- zugt. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn gleichzeitig ein im Verhältnis zu Palladium gesehen niedriger Anteil von Platin und/oder Rhodium eingesetzt wird. Vorteilhaft ist ein Verhältnis von Platin und/oder Rhodium zu Palladium von 1 : 20 bis 1 : 35. Der Einsatz eines an Platin freien Methan- Oxidationskatalysators mit hohem Palladiumgehalt ist ebenfalls vorteilhaft.
Zur Regelung des Brennkraftmaschinenbetriebs, beispielsweise um λ = 1, ist es bevorzugt, Lambdasonden im Abgassystem vorzusehen, was nicht näher dargestellt ist. Insbesondere können Lambdasonden eingangsseitig und/oder ausgangsseitig der Abgasreinigungseinheiten 5 und 6 bzw. vor und/oder nach der Einspeisestelle 4 vorgesehen sein, mit deren Hilfe ein Luft-Kraftstoffverhältnis zum Betrieb der Brennkraftmaschine und/oder ein Abgas-λ eingestellt werden können.
Für eine wirkungsvolle Oxidation von Methanresten durch die zweite Abgasreinigungseinheit 6 ist es besonders vorteilhaft, eine Abgaszusammensetzung bzw. ein Abgas-λ derart einzustellen, dass eine Belegung der katalytisch aktiven Zentren der katalytischen Beschichtung mit Sauerstoff vermieden ist. Überraschend konnte festgestellt werden, dass eine Adsorption von Sauerstoff an den katalytischen Zentren, insbesondere den Edelmetall-Zentren, die Oxidation von Methan hemmt. Dabei ist die Stärke der Hemmung temperaturabhängig mit bei zunehmender Temperatur abnehmender Tendenz. Für einen möglichst hohen Methanumsatz hat es sich daher als vorteilhaft erwiesen, eingangsseitig der insbesondere als Methan-Oxidationskatalysator mit hohem Palladiumgehalt ausgelegten zweiten Abgasreinigungseinheit 6 eine schwach reduzierend wirkende Abgaszusammensetzung einzustellen. Die Einstellung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer eingangsseitig der Abgasreinigungseinheit 6 angeordneten Lambdasonde. Die Einstellung des Abgas-λ für in die zweite Abgasreinigungseinheit einströmendes Abgas kann durch eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der motorischen Verbrennung und/oder des Betriebs des Heißgaserzeugers 3 erzielt werden. Für den zweitgenannten Fall ist es vorteilhaft, eine Lambdasonde vorzusehen, die eingangsseitig der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 und hinter der Einspeisestelle 4 angeordnet ist.
Die Einstellung des Abgas-λ erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 bzw. der Abgaseingangstemperatur, wozu zweckmäßig entsprechend angeordneten Temperaturfühler vorgesehen sind. Es ist bevorzugt, zumindest in einem Temperaturbereich von einer Anspringtemperatur für die Methanoxidation bis zu einer katalysatorspezifisch vorgebbaren oberen Grenztemperatur ein schwach reduzierendes Abgas-λ im Bereich von 0,96 bis 0,999 eingangs der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 einzustellen. Ein Abgas-λ im Bereich von 0,97 bis 0,98 ist besonders bevorzugt. Dabei kann eine λ-Oszillation etwa zwischen 0,9 bis 1,02 mit einem zeitlichen Mittelwert im genannten Bereich erfolgen. Besonders bevorzugt ist es, mit zunehmender Temperatur einen zunehmenden λ-Wert einzustellen. Typische Werte für die Anspringtemperatur bzw. die obere Grenztemperatur sind etwa 350 0C bzw. etwa 450 0C. Oberhalb einer Sauerstoff- desorptionstemperatur von etwa 500 0C erfolgt bei den vorzugsweise eingesetzten Katalysatormaterialien keine Adsorption von Sauerstoff mehr. Aus diesem Grund kann oberhalb der Sauerstoffdesorptionstemperatur eine rein oxidierend wirkende Abgaszusammensetzung eingangs der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 eingestellt werden. Dabei ist ein Sauerstoff-Gehalt von 1 % bis 5 % vorteilhaft.
Anstelle einer als Methan-Oxidationskatalysator ausgelegten zweiten Abgasreinigungseinheit 6 mit hohem Palladiumgehalt kann auch ein solcher mit vergleichsweise niedrigem Palladiumgehalt, typischerweise 100 g/ftJ oder weniger oder ein an Rhodium und/oder an Palladium freier Methan-Oxidationskatalysator eingesetzt werden. Bei diesen Katalysatortypen kann eine rein oxidierende Abgaszusammensetzung mit einem Abgas-λ von über 1,1, insbesondere von über 1,5 eingestellt werden. Allerdings sind für einen hohen Methanumsatz nochmals höhere Temperaturen, typischerweise mehr als 500 0C erforderlich. Ein effektives und ökonomisches Temperaturmanagement ist dabei insbesondere mit Blick auf niedrigen Kraftstoffverbrauch vorteilhaft. Auf bevorzugte Maßnahmen hierfür wird weiter unten näher eingegangen.
In einer zweiten Variante der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, mit einer Brennkraftmaschine 1, die vorwiegend mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben wird, ist die erste Abgasreinigungseinheit 5 in der Art eines Stickoxid-Speicherkatalysators ausgebildet. Die anderen Komponenten können analog den obigen Erläuterungen ausgebildet sein und betrieben werden. Der Stickoxid-Speicherkatalysator entzieht dem mageren, d.h. oxidierend wirkenden Abgas Stickoxide durch Einspeicherung. Durch kurzzeitiges Einstellen einer fetten, d.h. reduzierenden Abgaszusammensetzung eingangs- seitig des Stickoxid-Speicherkatalysators werden eingespeicherte Stickoxide freigesetzt und größtenteils zu unschädlichem Stickstoff umgewandelt, wodurch der Stickoxid- Speicherkatalysator regeneriert wird und in der Lage ist, erneut Stickoxide einzuspeichern. Die Einstellung der zur Regeneration erforderlichen fetten Abgaszusammensetzung kann durch einen fetten Brennkraftmaschinenbetrieb mit Luftmangel erreicht werden. Eine Anfettung des Abgases der weiterhin mager betriebenen Brennkraftmaschine durch Zufuhr eines Reduktionsmittels in die Abgasleitung 2 ist ebenfalls möglich. Hierfür kann ein nicht dargestellter Kraftstoff- injektor stromauf des Stickoxid-Speicherkatalysators vorgesehen sein. Eine Zufuhr von reduzierendem Heißgas durch den Heißgaserzeuger 3 ist ebenfalls möglich.
Wie oben erläutert, ist es generell, jedoch insbesondere bei einer als CNG-Motor ausgebildeten Brennkraftmaschine 1 vorgesehen, die zweite Abgasreinigungseinheit 6 oberhalb einer Temperatur zu betreiben, bei welcher diese reduzierende Abgasbestandteile, insbesondere Methan umsetzen kann. Ange- strebt wird allgemein ein rascher Anstieg auf und eine Aufrechterhaltung von Temperaturen über 350 0C, insbesondere von mehr als 450 0C. Zur raschen Abgasaufheizung beispielsweise nach einem Kaltstart bzw. in Verbindung mit einem Warmlauf der Brennkraftmaschine 1 sowie zu Anhebung eines auch bei warmgelaufener Brennkraftmaschine niedrigen Abgastemperaturniveaus und/oder zur Aufrechterhaltung eines erhöhten Abgastemperaturniveaus ist vorgesehen, vom Heißgaserzeuger 3 durch KraftstoffVerbrennung erzeugtes Heißgas an der Einspeisestelle 4 in die Abgasleitung 2 einzuspeisen. Dies geschieht vorzugsweise in einstellbaren Mengen für die Kraftstoff- bzw. Luftversorgung des Heißgaserzeugers 3. Bevorzugt ist dabei ein temperaturgeregelter Betrieb des Heißgaserzeugers 3 über einen oder mehrere Temperatursensoren, welche stromauf und/oder stromab der Einspeisestelle 4 vorgesehen sein können. Der Heißgaserzeuger kann außer Betrieb gesetzt werden, wenn von der Brennkraftmaschine 1 Abgas oberhalb einer vorgebbaren Temperaturschwelle geliefert wird, bzw. ein autarker Betrieb der Abgasreinigungseinheit 6 oberhalb einer hierfür maßgebenden Temperaturschwelle möglich ist.
Es versteht sich, dass der üblicherweise zur Abgastemperatur- anhebung eingesetzte Heißgaserzeuger 3 auch zur Abgastemperaturabsenkung eingesetzt werden kann, wenn dies beispielsweise bei einem Brennkraftmaschinenbetrieb mit hoher Last gewünscht ist. In einem solchen Fall ist vorgesehen, dass vom Heißgaserzeuger 3 lediglich Umgebungsluft in die Abgasleitung 2 eingespeist wird. Auf diese Weise ist ein umfassendes Temperaturmanagement für die Abgasreinigungseinheit 6 ermöglicht, bei welcher diese im angestrebten vorgebbaren Temperaturbereich betrieben werden kann. Überhitzungen über eine vorgebbare Grenztemperatur oder Abkühlungen unter eine untere Grenztemperatur lassen sich dadurch vermeiden.
Vorzugsweise wird der Heißgaserzeuger 3 mit dem auch für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehenen Kraftstoff betrieben. Je nachdem ob in Verbindung mit einer Abgasauf- heizung eine Anreicherung des Abgases mit Reduktionsmittel oder mit Sauerstoff vorgesehen ist, wird der Heißgaserzeuger 3 unterstöchiometrisch, d.h. mit Luftmangel, oder überstöchi- ometrisch, d.h. mit Luftüberschuss betrieben. Eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung erfolgt zweckmäßig über Mengenreguliermittel in den Zuführleitungen 8, 9. Diese können durch Signale von in der Abgasleitung 2 angeordneten Sensoren für Temperatur und/oder Sauerstoff angesteuert werden. Hierfür ist zweckmäßigerweise eine Steuereinheit vorgesehen, was im Einzelnen in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Vorzugsweise ist der Heißgaserzeuger 3 als katalytischer Brenner ausgeführt.
Der Wirkungsgrad der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird insbesondere dadurch verbessert, dass das aus der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 austretende heiße Abgas zumindest teilweise dem Wärmetauscher 7 zugeführt wird. Der vorzugsweise nach dem Gegenstromprinzip aufgebaute Wärmetauscher 7 entzieht aus der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 ausströmendem Abgas Wärmeenergie Q und überträgt sie auf das ihr zugeführte Abgas. Auf diese Weise vermindert sich das Ausmaß der durch den Heißgaserzeuger 3 aufzubringenden Temperaturerhöhung bzw. die vom Heißgaserzeuger 3 bereitzustellende Wärmemenge .
Der Wärmetauscher 7 kann als rein passiv wirkendes, lediglich Wärme übertragendes Bauteil ausgebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, in den Wärmetauscher 7 zusätzlich katalytisch und/oder filtertechnisch wirksame Mittel zu integrieren. Beispielsweise können Wärmetauscherflächen mit einer katalytischen Beschichtung versehen und/oder es kann ein filterwirksamer Abschnitt vorgesehen sein. Dabei ist eine Ausführung als so genannter autothermer Reaktor, in dem bei ausgeglichener Wärmebilanz sowohl Wärme erzeugende, exotherme als auch Wärme verzehrende, endotherme chemische Umsetzungen ablaufen können, besonders bevorzugt. Nachfolgend wird unter Bezug auf die Figuren 2a und 2b eine solche Ausführungsform näher beschrieben. Dabei versteht es sich, dass auf eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Abgasreinigungsfunktionen des Wärmetauschers 7 auch verzichtet werden kann. Ebenso versteht es sich, dass die im Zusammenhang mit Fig. 1 diskutierten und nachfolgend noch erläuterten Abgassystemvarianten nicht auf eine spezielle Ausführung des Wärmetauschers beschränkt sind.
Der in Fig. 2a als Ganzes schematisch dargestellte Wärmetauscher 7 ist als Gegenstromwärmetauscher in Plattenbauweise mit als Wärmetauscherflächen dienenden Platten 71 ausgeführt, was in der eine Einzelheit zeigende Fig. 2b detaillierter dargestellt ist. Selbstverständlich müssen die Platten nicht notwendigerweise eben ausgebildet sein, sondern können Wellenform aufweisen oder anderweitig geformt oder gefaltet sein.
Durch jeweils zwei benachbarte Platten 71 werden Einströmkanäle 72 bzw. Ausströmkanäle 73 gebildet. Im unteren Bereich des Wärmetauschers 7 entsprechend dem Pfeil 10 einströmendes Brennkraftmaschinenabgas wird in einem am anderen Ende des Wärmetauschers 7 angeordneten Umlenkbereich 78 um 180 Grad umgelenkt und strömt im unteren Bereich seitlich oder senkrecht zur Zeichenebene wieder aus.
Am oberen Ende des Wärmetauschers 7 ist ein Heißgaserzeuger 3 angeordnet, der Heißgas entsprechend der obigen Erläuterungen dem Brennkraftmaschinenabgas an der im Umlenkbereich 78 angeordneten Einspeisestelle 4 zuführen kann. Betrachtet wird beispielhaft der Fall, dass der Heißgaserzeuger 3 über die Zuführleitung 8 mit flüssigem Kraftstoff, beispielsweise mit Dieselkraftstoff versorgt wird. An einem gegebenenfalls elektrisch beheizbaren Verdampferbauteil 32 kann der zugeführte Kraftstoff verdampft werden. Am nachgeschalteten Katalysator 31 kann eine katalytisch unterstützte Oxidation erfolgen. Der hierfür notwendige Sauerstoff kann dem Heißgaserzeuger 3 in Form von Luft oder magerem Brennkraftmaschinenabgas über die hier durch den Pfeil 9 angedeutete Zuführleitung zugeführt werden. Vorzugsweise ist der Katalysator 31 als POX-Katalysator (POX = partielle Oxidation) oder als Reformerkatalysator ausgeführt. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Erzeugung eines heißen, reduzierend wirkenden Gases, welches partiell oxidierten oder reformierten Kraftstoff enthält. Eine vollständige Kraftstoffoxidation mit Erzeugung eines Heißgases mit Sauerstoffüberschuss ist ebenfalls möglich. Mit dem Heißgas vermischtes und entsprechend aufgeheiztes Brennkraftmaschinenabgas kann somit Wärme über die Platten 71 auf einströmendes Brennkraftmaschinenabgas abgeben.
Vorteilhaft ist es, wenn wie in Fig. 2b näher dargestellt die Platten zumindest abschnittsweise mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen sind. Diese kann in den Einströmkanälen 72 und/oder in den Ausströmkanälen 73 angeordnet sein und gegebenenfalls unterschiedlich, beispielsweise als Oxidationskatalysator, Stickoxid-Speicherkatalysator, SCR- Katalysator oder Denox-Katalysator ausgebildet sein. Weiter ist es vorteilhaft, wenn ein filterwirksamer Bereich 74 zur Ausfilterung von partikelförmigen Abgasbestandteilen vorgesehen ist. Dieser kann wie dargestellt endseitig in den Einströmkanälen 72 angeordnet sein. Eine Anordnung in den Ausströmkanälen 73 ist ebenfalls möglich. Es ist bevorzugt, stromauf des filterwirksamen Bereichs 74 einen oxidations- katalytisch wirksamen Bereich 77 anzuordnen. Dadurch kann im Abgas enthaltenes Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid oxidiert werden, was eine Oxidation von im Bereich 74 ausgefilterten Rußpartikeln auch bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 350 0C ermöglicht. Bei der Rußoxidation zurückgebildetes Stickstoffmonoxid kann durch eine in den Ausströmkanälen 73 angeordnete Beschichtung 76 mit einem Stickoxid-Speicherkatalysor aus dem Abgas entfernt werden. Eine weitere Verbesserung der Stickoxidverminderungsfunktion kann durch eine nachgeschaltete Beschichtung 75 mit einem SCR-Katalysator erzielt werden, welcher bei einer Reduktion von im Stickoxid-Speicherkatalysator 76 gebildeten Ammoniak zur weiteren Stickoxidverminderung nutzen kann.
Ein entsprechend den in den Figuren 2a und 2b ausgeführter Wärmetauscher wird bevorzugt in einer in Fig. 3 schematisch dargestellten alternativen Anordnung eingesetzt. Dabei entspricht die Anordnung gemäß Fig. 3 im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, so dass nur auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen wird.
Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird in der Anordnung nach Fig. 3 dem mit dem Heißgas vermischten Brennkraftmaschinenabgas durch den Wärmetauscher 7 unmittelbar hinter der Heißgaseinspeisestelle 4 Wärme entzogen. Der Wärmeentzug erfolgt somit vor Zufuhr des mit dem Heißgas vermischten Brennkraftmaschinenabgases zu einer dem Wärmetauscher 7 nachgeschalteten Abgasreinigungseinheit. Somit ist eine Aufteilung der über das Heißgas zugeführten Energie in eine in Bezug auf die Abgasströmung stromaufwärtige und in eine stromabwärtige Richtung ermöglicht. Somit können sowohl im Wärmetauscher integrierte abgasreinigungswirksame Bauteile als auch die zweite Abgasreinigungseinheit 6 simultan temperiert werden. Die Einspeisestelle 4 für Heißgas kann wie in Fig. 3 dargestellt, außerhalb des Wärmetauschers 7 angeordnet sein. Bevorzugt erfolgt die Einspeisung von Hessgas jedoch wie in Fig. 2a gezeigt in den Umlenkbereich 78 des Wärmetauschers 7.
In Fig. 4 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für einen Teil des erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen-Abgassystems dargestellt, wobei die Brennkraftmaschine nicht in die Zeichnung aufgenommen wurde. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung ist bevorzugt für einen Einbau in das Brennkraftmaschinen-Abgassystem im Unterbodenbereich des entsprechenden Fahrzeugs vorgesehen. Die Anordnung zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauweise und einen besonders hohen thermi- sehen Wirkungsgrad aus. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass Abgaseintritts- und Abgasaustrittsanschluss der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 eng benachbart an ein und demselben Ende derselben angeordnet sind und jeweils über eine kurze Leitungsführung mit dem Wärmetauscher 7 verbunden sind. Die Einspeisestelle 4 für vom Heißgaserzeuger 3 geliefertes Heißgas ist in einem den Wärmetauscher 7 mit der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 verbindenden Abgasleitungsteil angeordnet, über welches zu reinigendes Abgas der zweiten Abgasreinigungseinheit 6 zugeführt wird.
Die zweite Abgasreinigungseinheit 6 weist einen in einem Gehäuse 64 angeordneten Katalysator- oder Partikelfilterkörper 63, vorzugsweise in Wabenkörperbauform auf. Der Katalysatorkörper kann als Oxidations- Drei-Wege- oder Stickoxid- Speicherkatalysator ausgebildet sein. In die zweite Abgasreinigungseinheit 6 einströmendes Abgas durchströmt den Katalysator- oder Partikelfilterkörper 63, wird anschließend in einem Umlenkbereich 61 im Gehäuse 64 um 18o Grad umgelenkt und strömt über einen den Katalysator- oder Partikelfilterkörper 63 umgebenden Ringspalt 62 zur Abgasaustrittsöffnung des Gehäuses 64.
Die in anhand von Fig. 1 bis 4 diskutierten Abgassysteme sind mit Vorteil in Verbindung mit einer überwiegend mager mit Otto-, Diesel- oder CNG-Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine einsetzbar. Wie erläutert ist jedoch deren Einsatz in stöchiometrisch betriebenen Brennkraftmaschinen vom genannten Typ ebenfalls möglich. Dabei kann durch geeignete Auswahl insbesondere der Abgasreinigungseinheiten 5 und 6 und/oder durch eine spezielle Ausführung des Wärmetauschers 7 eine optimale Anpassung an den jeweiligen Brennkraftmaschinentyp und Einsatzfall erzielt werden. Ebenfalls möglich und vorteilhaft ist es, zusätzlich oder alternativ weitere Abgasreinigungskomponenten wie beispielsweise eine Partikel¬ filtereinheit oder einen SCR-Katalysator vorzusehen, welche dem Wärmetauscher vor- oder nachgeschaltet sein können.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem umfassend eine Abgasreinigungseinheit (6), die in einer an die Brennkraftmaschine (1) angeschlossenen Abgasleitung (2) angeordnet ist und
- einen Heißgaserzeuger (3) , welcher ein Heißgas an einer stromauf der Abgasreinigungseinheit (6) angeordneten Einspeisestelle (4) in die Abgasleitung (2) einspeisen kann, so dass mit dem Heißgas vermischtes Abgas der Brennkraftmaschine (1) der Abgasreinigungseinheit (6) zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein von Abgas der Brennkraftmaschine (1) durchströmbarer Wärmetauscher (7) vorgesehen ist, durch welchen dem mit dem Heißgas vermischten Abgas der Brennkraftmaschine (1) Wärme entzogen und stromauf der Einspeisestelle (4) auf Abgas der Brennkraftmaschine (1) übertragen werden kann.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem aus der Abgasreinigungseinheit (6) ausgeströmten Abgas Wärme entzogen und auf in die Abgasreinigungseinheit (6) einströmendes Abgas übertragen werden kann.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) als eine mit einem überwiegend aus Methan bestehenden Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine ausgebildet ist und die Abgasreinigungseinheit (6) als Oxidationskatalysator zur katalytischen Methanoxidation ausgebildet ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgaserzeuger (3) zur Abmagerung des Brennkraft¬ maschinenabgases ausgelegt ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (6) als Stickoxid-Speicherkatalysator oder als Partikelfilter ausgebildet und der Heißgaserzeuger (3) zur Anfettung des Brennkraftmaschinenabgases ausgelegt ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) von Abgas anströmbare katalytisch wirksame Flächenbereiche aufweist.
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) zur Ausfilterung von Partikeln aus dem Abgas ausgebildet ist.
9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgaserzeuger (3) als Brenner zur zumindest teilweisen Verbrennung eines für einen Brennkraftmaschinenbetrieb eingesetzten Kraftstoffs ausgelegt ist
PCT/EP2008/008615 2007-11-08 2008-10-11 Brennkraftmaschine mit abgassystem Ceased WO2009059679A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007053130A DE102007053130A1 (de) 2007-11-08 2007-11-08 Brennkraftmaschine mit Abgassystem
DE102007053130.5 2007-11-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009059679A1 true WO2009059679A1 (de) 2009-05-14

Family

ID=40156894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/008615 Ceased WO2009059679A1 (de) 2007-11-08 2008-10-11 Brennkraftmaschine mit abgassystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007053130A1 (de)
WO (1) WO2009059679A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8475754B2 (en) 2011-08-09 2013-07-02 Universitaet Stuttgart Institut fuer Chemische Apparatus and method for purifying exhaust gases for combustion engines
JP2017187035A (ja) * 2016-03-31 2017-10-12 マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー 排気ガス後処理システム及び内燃機関

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055548A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Deutz Ag Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
EP2722503B1 (de) * 2012-10-19 2021-10-13 Dinex Finland Oy Abgaswärmeverstärker
DE102012022712A1 (de) 2012-11-21 2014-05-22 Deutz Aktiengesellschaft Dieselpartikelfilter und Verfahren zur Regeneration desselben
EP3161287B1 (de) * 2014-06-27 2018-05-23 Volvo Truck Corporation Wärmetauschersystem zur reinigung eines abgasstroms in einem abgasnachbehandlungsystem
DE102015001495A1 (de) * 2015-02-05 2016-08-11 Man Diesel & Turbo Se Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102016012457A1 (de) 2016-10-19 2017-04-27 Daimler Ag Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Abgasmodul für eine Verbrennungskraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinrichtung
DE102021134472A1 (de) 2021-12-23 2023-06-29 Tenneco Gmbh Vorrichtung zum Behandeln von Abgas II
WO2023117462A1 (de) 2021-12-23 2023-06-29 Tenneco Gmbh Vorrichtung zum behandeln von abgas ii

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1215852B (de) * 1965-01-27 1966-05-05 Schilde Maschb Ag Einrichtung zum Reinigen von Abgasen durch katalytische Nachverbrennung
DE1594710A1 (de) * 1965-10-28 1970-07-09 Von Linde Dipl Ing Robert Verfahren zur katalytischen Abgasbehandlung
DE2001933A1 (de) * 1970-01-16 1971-07-22 Uop Kavag Ges Fuer Luftreinhal Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen
DE19503989A1 (de) * 1994-02-12 1995-08-17 Volkswagen Ag Abgasreinigungseinrichtung
EP0668437A1 (de) * 1994-02-17 1995-08-23 Firma J. Eberspächer Verfahren und Vorrichtung zur brennerthermischen Motorabgas-Nachbehandlung
DE10105185A1 (de) * 2001-02-06 2002-08-14 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040112046A1 (en) 2002-12-13 2004-06-17 Prasad Tumati Thermal management of integrated emission reduction system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1215852B (de) * 1965-01-27 1966-05-05 Schilde Maschb Ag Einrichtung zum Reinigen von Abgasen durch katalytische Nachverbrennung
DE1594710A1 (de) * 1965-10-28 1970-07-09 Von Linde Dipl Ing Robert Verfahren zur katalytischen Abgasbehandlung
DE2001933A1 (de) * 1970-01-16 1971-07-22 Uop Kavag Ges Fuer Luftreinhal Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen
DE19503989A1 (de) * 1994-02-12 1995-08-17 Volkswagen Ag Abgasreinigungseinrichtung
EP0668437A1 (de) * 1994-02-17 1995-08-23 Firma J. Eberspächer Verfahren und Vorrichtung zur brennerthermischen Motorabgas-Nachbehandlung
DE10105185A1 (de) * 2001-02-06 2002-08-14 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8475754B2 (en) 2011-08-09 2013-07-02 Universitaet Stuttgart Institut fuer Chemische Apparatus and method for purifying exhaust gases for combustion engines
JP2017187035A (ja) * 2016-03-31 2017-10-12 マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー 排気ガス後処理システム及び内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007053130A1 (de) 2009-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009059679A1 (de) Brennkraftmaschine mit abgassystem
EP1625285B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur reinigung von abgasen
EP1395351B1 (de) Abgasreinigungsanlage mit reduktionsmittelversorgung
DE10315593B4 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
DE102007060623B4 (de) Entstickung von Dieselmotorenabgasen unter Verwendung eines temperierten Vorkatalysators zur bedarfsgerechten NO2-Bereitstellung
DE60308728T2 (de) VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR REGELUNG DER NOx-EMISSIONEN AUS KOHLENSTOFFHALTIGEN BRENNSTOFFBETRIEBENEN KESSELN OHNE BENUTZUNG EINES EXTERNEN REAGENTEN
EP0944428B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einen NOx-Adsorber
WO2004022936A1 (de) Brennkraftmaschine mit reduktionsmittelerzeugungseinheit und betriebsverfahren hierfür
DE102004029235A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffreformers zur Regenerierung einer DPNR-Vorrichtung
DE102005005663A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung mit Partikelfilter
DE10135646A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung von Stichoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine
DE102006043100A1 (de) Verfahren zur Reduktionsmittelsteuerung in einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE10130872A1 (de) Verfahren zur Reinigung von Abgasen
DE102004018393A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102014202291A1 (de) Abgasreinigungseinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102006043104A1 (de) Abgasreinigungsanlage für ein Kraftfahrzeug
EP2028710B1 (de) Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Brennstoffzellensystem
WO2007054572A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur temperaturführung in einer abgasnachbehandlungsanlage
DE102004024370A1 (de) Verbrennungsmotor mit Hilfsenergieeinheit
DE102006043083A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturführung in einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE102006043151A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters
DE102006043081A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung des Startens einer Abgasnachbehandlungsanlage
DE102005038187A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben
DE10210367A1 (de) Abgasreinigungsanlage und Abgasreinigungsverfahren zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine
EP1951997B1 (de) Abgasnachbehandlungsanlage und verfahren zum betrieb einer abgasnachbehandlungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08802867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08802867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1