AT521743A1 - Verfahren und Ottomotoranordnung mit einem verbesserten SCR-System - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung und eine Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (2) einen Hauptkatalysator (3) und einen dem Hauptkatalysator (3) nachgeordneten SCR-Katalysator (15) umfasst, und wobei in einer Normalbetriebsphase im Ottomotor (1) Treibstoff und Luft zu einem Abgas umgesetzt werden, wobei im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators (15) dem SCR-Katalysator (15) zur Reduktion der Stickoxide über eine in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) Sauerstoff und insbesondere Luft zugeführt wird, wobei der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator (3) durchströmenden Abgases im Reduktionsbetrieb kleiner als 5 Vol.- % oder im Wesentlichen null ist und/oder wobei die in dem Reduktionsbetrieb den Hauptkatalysator (3) durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases so gering gehalten wird, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators (3) unbeeinflusst ist.

Description

Verfahren und Ottomotoranordnung mit einem verbesserten SCR-System
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ottomotoranordnung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine bekannt.
Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen die von einem Dieselmotor emittierten Stickoxide an oder in einem SCR-Katalysator selektiv reduziert werden. Solche SCR-Katalysatoren können aus Titandioxid, Vanadiumpentoxid, Wolframdioxid, Zeolithen, insbesondere Kupfer- und Eisen-Zeolithen, oder Aktivkohle gebildet sein.
Der überstöchiometrische Normalbetrieb des Dieselmotors erfordert diese magere Abgasnachbehandlung, deren Funktion in den für den Dieselmotor typisch im Vergleich zum Ottomotor niedrigen Abgastemperaturbereichen gegeben ist. In der Regel ist es vorgesehen, dass dem SCR-Katalysator das für die Reaktionen notwendige Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak NH3, übereine Dosiervorrichtung zugeführt wird.
Das Reduktionsmittel ist gegebenenfalls zumindest temporär im SCR-Katalysator speicherbar und/oder gespeichert. Gegebenenfalls lagert sich das Ammoniak an den aktiven Zentren des SCR-Katalysators an. Das zumindest temporär gespeicherte Reduktionsmittel, insbesondere das Ammoniak NH3, kann anschließend Stickoxide NOx, wie insbesondere Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO2, reduzieren. Als für diese Reaktion nach Stand der Technik im ottomotorischen Kontext nicht vorteilhaft erweist sich jedoch der durch den stöchiometrischen Ottomotornormalbetrieb hervorgerufene Mangel an Sauerstoff in Kombination mit dem hohen Abgastemperaturniveau.
Ferner sind Verfahren zum Betreiben eines Diesel- oder Ottomotors bekannt, bei denen das partikelbeladene Abgas bei der Durchdringung einer porösen Filterwand eines
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Abgasfilters gefiltert wird. Während des Filtrationsvorganges werden Partikel vom Filtermedium des Abgasfilters zurückgehalten und lagern sich auf diesem ab.
Die Filterwände des Abgasfilters können aus unterschiedlichen porösen Werkstoffen bestehen und beispielweise aus Fasern oder Pulver aufgebaut sein. Die Fasern oder das Pulver selbst bestehen insbesondere aus Keramiken oder aus Metallen. Klassische Keramiken sind Mullit, Cordierit, Siliziumcarbid (SiC) und Aluminiumtitanat.
Durch die Ablagerung der Partikel an der Oberfläche bzw. im Inneren der Filterwand bildet sich eine die Filtration beeinflussende Partikelschicht - ein sogenannter Filterkuchen - aus, was einerseits dazu führt, dass sich die vorzugsweise bereits beladungsfrei bestmögliche Filtrationseffizienz noch weiter verbessert, andererseits steigt der Strömungswiderstand und somit auch der durch den Abgasvolumenstrom erzeugte Differenzdruck am Abgasfilter an.
Auch in der Ottomotoranordnung ist, wie bereits aus herkömmlichen Dieselanordnungen bekannt, eine Regeneration des Abgasfilters bei einer entsprechend hohen Rußbeladung erforderlich, um einen zu hohen Gegendruck bzw. ungewollte bauteilgefährdende Temperaturspitzen im Abbrandfall des Rußes im Partikelfilter vermindern oder verhindern zu können. Da eine Ottomotoranordnung im Vergleich zu einer Dieselanordnung ein deutlich niedrigeres Partikelrohemissionsniveau (Partikelmasse) in Kombination mit einem deutlich höheren Abgastemperaturniveau aufweist, ist eine Regeneration bei der Ottomotoranordnung seltener notwendig.
Nachfolgend ist eine Nutzung von Synergien zwischen einem Ottomotor und einem Dieselmotor beschrieben. Im Gegensatz zu einem Dieselmotor ist bei einem Ottomotor kein NO2 als Regenerationsmittel im Partikelfilter (hier Ottopartikelfilter) vorhanden. Wenngleich die übliche Begrifflichkeit beim Dieselmotor eine Regeneration mit Sauerstoff aktive Regeneration und eine Regeneration mit NO2 als passive Regeneration bezeichnet, werden die Begriffe im Rahmen der Erfindung, sprich für einen Ottomotor wie folgt verwendet: Jede Regeneration mit Sauerstoff wird im Rahmen der Erfindung als aktive Regeneration bezeichnet, auch wenn dabei nicht zwangsläufig ein aktiver Motoreingriff zu Rußpartikelvemngerung vorgesehen ist. In weiterer Folge
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AVL List GmbH wird eine Regeneration mit NO2 auch im ottomotorischen Zusammenhang als passive Regeneration bezeichnet.
Bei herkömmlichen Ottomotoranordnungen ist im Vergleich zu herkömmlichen Dieselanordnungen einerseits die Abgastemperatur höher, wodurch eine thermisch oxidative Regeneration, eine sogenannte aktive Regeneration, des Ottomotorpartikelfilters, also eine Oxidation des Kohlenstoffs durch die Einbringung von Sauerstoff, einfacher möglich ist. Andererseits entsteht im Vergleich zu herkömmlichen Dieselanordnungen bei herkömmlichen Ottomotoranordnungen durch den stöchiometrischen Normalbetrieb weniger Sauerstoff, wodurch deutlich weniger Sauerstoff für eine aktive Regeneration des Ottomotorpartikelfilters zur Verfügung steht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung und eine solche Ottomotoranordnung zu schaffen, um das bereits niedrige Stickoxidniveau nach dem mindestens einen Hauptkatalysator, insbesondere dem 3-Wege-Katalysator, weiter größtmöglich, insbesondere in Richtung von Immissions-Umgebungsluftgrenzwerten, zu reduzieren bzw. zu senken. Überdies ist es Aufgabe der Erfindung, Neben- und Zwischenprodukt katalytischer Reaktionen, wie beispielsweise gegebenenfalls entstehendes NH3, in den Katalysatoren zu speichern oder umzusetzen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, der sogenannten Vision der „Zero Impact Emission“ näherzukommen, um dem Endkunden einerseits eine im Treibstoffverbrauch sparsame Ottomotoranordnung zur Verfügung zu stellen und andererseits die Umwelt durch größtmögliche Unterschreitung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoff-Emissionsgesetze zu schonen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage
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AVL List GmbH zumindest einen Hauptkatalysator und einen dem Hauptkatalysator nachgeordneten SCR-Katalysator umfasst, wobei in einer Normalbetriebsphase im Ottomotor Treibstoff und Luft zu einem Abgas umgesetzt werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators dem SCR-Katalysator zur Reduktion der Stickoxide über eine in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise Umgebungsluft, gegebenenfalls gefiltert oder verdichtet, zugeführt wird, wobei der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator durchströmenden Abgases im Reduktionsbetrieb kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null ist, und/oder wobei die in dem Reduktionsbetrieb den Hauptkatalysator durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases so gering gehalten wird, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators weitgehend unbeeinflusst ist.
Die Ottomotoranordnung kann die Ottomotoranordnung einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Ottomotoranordnung eines Kraftfahrzeugs, sein.
Gegebenenfalls ist der SCR-Katalysator an einer Position in der Abgasnachbehandlungsanlage positioniert, in welcher die Abgastemperatur beim Eintritt in den SCR-Katalysator eine niedrigere Temperatur aufweist als beim Austritt aus dem Ottomotor.
Ferner kann die Abgasnachbehandlungsanlage den/die Hauptkatalysator/en und den SCR-Katalysator und gegebenenfalls einen oder mehrere Vorkatalysator/en und/oder einen oder mehrere Nebenkatalysator/en, insbesondere einen oder mehrere Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einen oder mehrere Heizkatalysator/en und/oder einen oder mehrere, insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten/te, Ottomotorpartikelfilter/n und/oder einen oder mehrere NOx-Speicherkatalysator/en und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOxSpeicherkatalysator-Beschichtung umfassen, und/oder ein oder mehrere SCR5/48
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System/e und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfassen, und/oder eine Sekundärlufteindüsung umfassen.
Ferner kann die Abgasnachbehandlungsanlage aus dem/den Hauptkatalysator/en und den SCR-Katalysator und gegebenenfalls einem oder mehreren Vorkatalysator/en und/oder einem oder mehreren Nebenkatalysator/en, insbesondere einem oder mehreren Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren Heizkatalysator/en und/oder einem, insbesondere einem oder mehreren gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten, Ottomotorpartikelfilter/η und/oder einem oder mehreren NOxSpeicherkatalysator/en und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOx-SpeicherkatalysatorBeschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren SCR-System/en und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCRBeschichtung umfasst/en, und/oder einer Sekundärlufteindüsung gebildet sein.
Insbesondere strömt das im Ottomotor erzeugte Abgas durch den Hauptkatalysator und dann durch den SCR-Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage.
Im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators wird dem SCR-Katalysator über eine Zuführungsleitung Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise Umgebungsluft, gegebenenfalls gefiltert oder verdichtet, zugeführt. Vorzugsweise mündet die Zuführungsleitung nach dem Hauptkatalysator und vor dem SCR-Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage.
Durch die Zuführung von Sauerstoff, insbesondere von Luft, kann der SCR-Katalysator die vom Ottomotor emittierten Stickoxide zu Stickstoff und Wasser umsetzen, wenn der SCR-Katalysator oder das durch den SCR-Katalysator strömende Abgas eine Temperatur aufweist, welche größer als eine Reduktionstemperatur, insbesondere größer als die der Technologie entsprechenden NOx Light off Temperaturen, vorzugsweise größer als 170°C, ist.
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Die Reduktion von Stickstoffmonoxid NO läuft bei einer Reduktionstemperatur von über 250 °C im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:
4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O
Ferner ist es möglich, dass, wenn sowohl Stickstoffmonoxid NO als auch Stickstoffdioxid NO2 im Abgas vorhanden ist und die Reduktionstemperatur im Bereich von 170 °C bis 300 °C liegt, eine sogenannte „schnelle SCR-Reaktion“ ablaufen kann. Die schnelle SCR-Reaktion läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:
NO + 2NH3 + NO2 -► 2N2 + 3H2O
Die Reduktion von Stickstoffdioxid NO2 läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:
8NH3 + 6NO2 -► 7N2 + 12H2O
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem SCR-Katalysator das für die Reaktionen notwendige Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak NH3, übereine Dosiervorrichtung, in sogenannter aktiver Form, oder im Rahmen des ottomotorischen Normalbetriebs und/oder durch eine Veränderung der Betriebsweise des Ottomotors, in sogenannter passiver Form, eingebracht wird.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ist es nicht notwendig, den Ottomotor periodisch mager, also mit Luftüberschuss, zu betreiben. Es ist nun ein SCRKatalysator vorgesehen, welchem über die Zuführungsleitung Sauerstoff und insbesondere Luft zugeführt wird. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kann es auch möglich sein, den Ottomotor, insbesondere immer, in einem Lambdafenster um λ = 1 zu betreiben und/oder zu regeln. Dadurch kann es möglich sein, dem 3-Wege-Katalysator und den anderen als 3-Wege-Katalysator wirkenden Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems immer ein im Wesentlichen sauerstofffreies oder sauerstoffarmes Abgas zuzuführen.
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Während des Reduktionsbetriebs des SCR-Katalysators kann der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator durchströmenden Abgases oder des im Hauptkatalysator und/oder den gegebenenfalls vorhandenen Vor- oder Neben- oder Heizkatalysatoren befindlichen Abgases kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null sein.
Während des Reduktionsbetriebs des SCR-Katalysators kann die den Hauptkatalysator durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases oder die Sauerstoffmenge des im Hauptkatalysator und/oder gegebenenfalls Vor- oder Neben- oder Heizkatalysator befindlichen Abgases so gering gehalten werden, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators und/oder gegebenenfalls des Vor- oder Neben- oder Heizkatalysators weitgehend unbeeinflusst und unabhängig vom Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators ist, sodass zu jeder Zeit ein ausreichend hoher, vorzugsweise größtmöglicher, Schadstoffemissionskonvertierungsgrad der Abgasnachbehandlungskomponenten in Summe sichergestellt ist.
Insbesondere weist/en der Hauptkatalysator, die Hauptkatalysatoren oder der/die Hauptkatalysator/en und die weiteren Abgasnachbehandlungskomponenten vor der Einmündung der Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage im Normalwie auch im Reduktionsbetrieb einen hohen, vorzugsweise bestmöglichen, Wirkungsgrad auf.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass nur der SCR-Katalysator und ein gegebenenfalls vorgesehener Ottopartikelfilter im Reduktionsbetrieb mit sauerstoffhaltigem Gas, insbesondere Luft, vorzugsweise Umgebungsluft, gegebenenfalls gefiltert oder verdichtet, durchströmt wird oder werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter dem zumindest einem Hauptkatalysator oder dem Hauptkatalysator ein oder mehrere Katalysator/en, insbesondere mehrere Hauptkatalysatoren, zu verstehen, welche im Wesentlichen die gleiche Wirkung und/oder Funktion aufweisen. Gegebenenfalls umfasst der zumindest eine Hauptkatalysator einen oder mehrere Katalysator/en, insbesondere einen oder mehrere Vor- oder Nebenkatalysator/en und/oder einen oder mehrere Heizkatalysator/en. Gegebenenfalls ist der zumindest eine Hauptkatalysator aus einem
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AVL List GmbH oder mehreren Hauptkatalysator/en, insbesondere aus einem oder mehreren Vorund/oder Nebenkatalysator/en und/oder aus einem oder mehreren Heizkatalysator/en gebildet. Bevorzugt ist zumindest einer der oben genannten Katalysatoren mit einer 3Wege-Beschichtung beschichtet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verfahren automatisiert, insbesondere in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs und/oder durch ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt, ausgeführt wird.
Gegebenenfalls wird der Reduktionsbetrieb nach der vollständigen oder zumindest teilweisen Umsetzung der im Abgas enthaltenen Stickoxide durch den SCR-Katalysator beendet.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass in der Normalbetriebsphase das Abgas des Ottomotors dem Hauptkatalysator und dem SCR-Katalysator zugeführt wird, dass der Hauptkatalysator als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt und dass der Ottomotor in seiner Normalbetriebsphase in einem Lambdafenster um λ = 1 betrieben oder geregelt wird.
In der Normalbetriebsphase, welche im Wesentlichen dem regulären Betriebsmodus der Ottomotoranordnung bzw. des Ottomotors entspricht, werden Treibstoff und Luft in den Brennraum mindestens eines Zylinders des Ottomotors eingebracht und durch Verbrennung zu Abgas umgesetzt.
Der Ottomotor kann in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um λ = 1 betrieben und/oder geregelt werden. Das heißt, dass der Ottomotor gegebenenfalls um einen Lambdawert λ von 1,0 pendelnd betrieben wird und insbesondere mit einem Lambdawert λ im Bereich von 0,9 bis 1,1, vorzugsweise von 0,95 bis 1,05, betrieben und/oder geregelt wird. Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotor in seiner Normalbetriebsphase phasenweise oder dauerhaft unter- oder überstöchiometrisch bzw. fett oder mager betrieben und/oder geregelt wird, vorausgesetzt die Abgasnachbehandlungskomponenten der Ottomotoranordnung
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AVL List GmbH erlauben unter diesen Bedingungen eine ausreichend hohe, insbesondere bestmögliche, Rohemissionskonvertierung.
Das heißt gegebenenfalls, dass sowohl in der Normalbetriebsphase als auch im Reduktionsbetrieb ein ausreichender, vorzugsweise größtmöglicher, Konvertierungsgrad der Schadstoffe durch die Abgasnachbehandlungskomponenten in Summe sichergestellt sein soll. Dadurch kann eine ausreichend hohe Schadstoffreduktion in beiden Betriebsphasen ermöglicht werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schadstoffemissionskonvertierungsgrad der Abgasnachbehandlungsanlage zu keiner Zeit einen Schadstoffemissionskonvertierungsgrad-Schwellenwert unterschreitet, bei dessen Unterschreitung eine ausreichend hohe Schadstoffemissionsreduktion nicht mehr gegeben ist. Gegebenenfalls ist es vorgesehen, dass der Schadstoffemissionskonvertierungsgrad-Schwellenwert größtmöglich ist, insbesondere in einem Bereich möglichst nahe von 100 %.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das von dem Ottomotor erzeugte Abgas in der Normalbetriebsphase im Wesentlichen sauerstofffrei ist und allenfalls nur geringe Mengen an Sauerstoff enthält.
Es kann vorgesehen sein, den Ottomotor im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators wie in der Normalbetriebsphase zu betreiben.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im Reduktionsbetrieb von dem SCR-Katalysator Stickstoffmonoxid NO zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgesetzt wird, wobei diese Umsetzung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift abläuft:
4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O und/oder dass im Reduktionsbetrieb von dem SCR-Katalysator Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO2 zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgesetzt werden, wobei diese Umsetzung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift abläuft:
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NO + 2NH3 + NO2 -► 2N2 + 3H2O und/oder dass im Reduktionsbetrieb von dem SCR-Katalysator Stickstoffdioxid NO2 zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgesetzt wird, wobei diese Umsetzung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift abläuft:
8NH3 + 6NO2 -► 7N2 + 12H2O
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der durch die Zuführungsleitung dem SCRKatalysator, insbesondere unidirektional, zugeführte Sauerstoffvolumenstrom oder Luftvolumenstrom, insbesondere über ein Zuführventil, gesteuert oder geregelt wird.
Ferner kann eine die Lufteinbringung regelnde oder verhindernde Vorrichtung, insbesondere ein Zuführventil, vorgesehen sein, mit welcher die Sauerstoffzuführung, insbesondere die Luftzufuhr, durch die Zuführungsleitung gesteuert und/oder geregelt werden kann.
Insbesondere muss sichergestellt sein, dass die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage eine Sicherheitsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Rückschlagventil oder eine Membran, enthält, um mögliches Ausströmen des Abgases durch die Zuführungsleitung in die Umgebung in jedem Fall zu verhindern.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein Betriebsstoff, insbesondere sogenanntes AdBlue®, von einer Dosiervomchtung vor dem SCR-Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht wird, wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion enthält oder in ein Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion umsetzbar ist, und/oder dass ein Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion, insbesondere Ammoniak NH3, durch den Hauptkatalysator, insbesondere durch den 3-Wege-Katalysator, im Rahmen des ottomotorischen Normalbetriebs und/oder durch gegebenenfalls temporäre Verstellung der Ottomotorbetriebsparameter vom Ottomotor, insbesondere, indem der Ottomotor unterstöchiometrisch betrieben wird, erzeugt wird.
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Durch die temporäre Verstellung der Ottomotorbetriebsparameter, insbesondere der unterstöchiometrische Betrieb des Ottomotors, kann es möglich sein, solange zu jeder Zeit ein ausreichend hoher, vorzugsweise größtmöglicher, Schadstoffemissionskonvertierungsgrad der Abgasnachbehandlungskomponenten in Summe sichergestellt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im Betrieb, insbesondere im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators, ein zur selektiven katalytischen Reduktion geeigneter Betriebsstoff, wie insbesondere ein harnstoffhaltiges Gemisch, eine Harnstofflösung oder AdBlue®, vor dem SCR-Katalysator, auf sogenanntem aktiven Wege, eindosiert wird. Der Betriebsstoff kann ein Reduktionsmittel, wie insbesondere Ammoniak NH3, enthalten oder in ein Reduktionsmittel, wie insbesondere NH3, umsetzbar sein. Bevorzugt wird als Betriebsstoff ein harnstoffhaltiges Gemisch, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, wie beispielsweise AdBlue®, verwendet, wobei der Betriebsstoff gegebenenfalls durch nachfolgend dargestellte Reaktionen in das Reduktionsmittel, insbesondere NH3, umgewandelt wird:
Thermolyse: (W2)2CO -+ NH3 + HNCO
Hydrolyse: HNCO + H20 NH3 + C02
In einem ersten Schritt kann bei der Thermolyse-Reaktion der Harnstoff (NH2)2CO in Ammoniak NH3 und Isocyansäure HNCO umgewandelt werden. In einem zweiten Schritt kann bei der Hydrolyse-Reaktion die Isocyansäure HNCO mit Wasser H2O in Ammoniak NH3 und Kohlendioxid CO2 umgewandelt werden.
Das Reduktionsmittel, insbesondere NH3, ist gegebenenfalls zumindest temporär im SCR-Katalysator speicherbar und/oder gespeichert. Gegebenenfalls lagert sich das Ammoniak an den aktiven Zentren des SCR-Katalysators an. Das zumindest temporär gespeicherte Reduktionsmittel, insbesondere das Ammoniak NH3, kann anschließend Stickoxide NOx, wie insbesondere Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO2, reduzieren.
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Die Dosierung des Betriebsstoffes kann über eine Dosiervorrichtung, wie insbesondere über einen Injektor oder über eine Einspritzdüse, erfolgen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotor derart betrieben wird, dass er ein Reduktionsmittel, insbesondere Wasserstoff H2, erzeugt. Der erzeugte Wasserstoff H2 kann mit dem erzeugten Stickstoffmonoxid NO im Hauptkatalysator, insbesondere in einem 3-Wege-Katalysator, zu Ammoniak NH3 und Wasser H2O im Wesentlichen nach folgender Vorschrift umgesetzt werden:
2N0 + SH2 -+ 2NH3 + 2H2O
Dadurch kann es möglich sein, das für die SCR-Reaktionen notwendige Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion, insbesondere Ammoniak NH3, ohne eine Dosiervorrichtung, auf sogenannten passivem Wege, nur durch den Ottomotor und den Hauptkatalysator zu erzeugen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage den/die Hauptkatalysator/en und den SCR-Katalysator und gegebenenfalls einen oder mehrere Vorkatalysator/en und/oder einen oder mehrere Nebenkatalysator/en, insbesondere einen oder mehrere Oxidationskatalysator/en, welche/r eine OxidationskatalysatorBeschichtung umfasst/en, und/oder einen oder mehrere Heizkatalysator/en und/oder einen oder mehrere, insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten/te, Ottomotorpartikelfilter und/oder einen oder mehrere NOxSpeicherkatalysator/en und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOx-SpeicherkatalysatorBeschichtung umfasst/en, und/oder ein oder mehrere SCR-System/e und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfassen, und/oder eine Sekundärlufteindüsung umfasst oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage aus dem/den Hauptkatalysator/en und den SCRKatalysator und gegebenenfalls einem oder mehreren Vorkatalysator/en und/oder einem oder mehreren Nebenkatalysator/en, insbesondere einem oder mehreren Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren Heizkatalysator/en und/oder einem oder
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AVL List GmbH mehreren insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten, Ottomotorpartikelfilter/n und/oder einem oder mehreren NOx-Speicherkatalysator/en und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOx-Speicherkatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren SCR-System/en und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfasst/en, und/oder einer Sekundärlufteindüsung gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft dem SCR-Katalysator in seinem Reduktionsbetrieb über die nach dem Hauptkatalysator, insbesondere nach einem 3-Wege-Katalysator, und vor dem SCR-Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung zugeführt wird, oder dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft dem SCR-Katalysator in seinem Reduktionsbetrieb über die vor einem Ottomotorpartikelfilter und vor dem SCRKatalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung zugeführt wird, oder dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft dem SCRKatalysator in seinem Reduktionsbetrieb über die nach einem Ottomotorpartikelfilter und vor dem SCR-Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung zugeführt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Luft gefilterte und/oder verdichtete Umgebungsluft ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem SCR-Katalysator im Reduktionsbetrieb Umgebungsluft zugeführt wird und dass die Umgebungsluft aus der Umgebung in die Zuführungsleitung, insbesondere unidirektional, eintritt. Ferner kann die Umgebungsluft vor dem SCR-Katalysator und nach dem Hauptkatalysator nach dem Ottomotorpartikelfilter aus der Zuführungsleitung, oder vor dem Ottomotorpartikelfilter und vor dem SCR-Katalysator und nach dem Hauptkatalysator aus der Zuführungsleitung austreten.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem SCR-Katalysator im Reduktionsbetrieb Umgebungsluft zugeführt wird, dass die Umgebungsluft aus der Umgebung,
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AVL List GmbH insbesondere unidirektional, in die Zuführungsleitung eintritt, wobei die Umgebungsluft vor dem SCR-Katalysator und nach dem Hauptkatalysator und/oder nach dem Ottomotorpartikelfilter aus der Zuführungsleitung austritt, oder wobei die Luft vor dem Ottomotorpartikelfilter und vor dem SCR-Katalysator und nach dem Hauptkatalysator aus der Zuführungsleitung austritt.
Das heißt, dass im Reduktionsbetrieb Umgebungsluft durch die Zuführungsleitung und anschließend durch den SCR-Katalysator strömen kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass unverdichtete Luft, insbesondere unverdichtete Umgebungsluft, in die Zuführungsleitung eintritt und vor dem SCR-Katalysator, insbesondere nach dem Hauptkatalysator, aus der Zuführungsleitung austritt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Umgebungsluft selbsttätig durch die in der Abgasnachbehandlungsanlage vorliegende Abgasströmung angesaugt wird und dass die Umgebungsluft über eine Venturi-Düse in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das eine Ende der Zuführungsleitung in die Umgebung, insbesondere außerhalb der Abgasnachbehandlungsanlage, und das andere Ende in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet.
Ferner kann ein Unterdrück in der Abgasnachbehandlungsanlage vorliegen oder entstehen, wenn die Abgasnachbehandlungsanlage mit Abgas durchströmt wird. Es kann somit möglich sein, dass durch diesen Unterdrück Luft aus der Umgebung in die Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere vor den SCR-Katalysator, durch die Zuführungsleitung, insbesondere automatisch, gesaugt wird.
Insbesondere kann die Umgebungsluft über eine Venturi-Düse in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht werden. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage in dem Bereich, in welchem die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet, als eine Venturi-Düse ausgebildet ist.
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Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem SCR-Katalysator im Reduktionsbetrieb Luft, insbesondere durch einen Turbolader des Ottomotors verdichtete Luft, zugeführt wird, dass die Luft zwischen einem Verdichter und einem Ladeluftkühler des Turboladers oder zwischen einem Ladeluftkühler des Turboladers und dem Ottomotor in die Zuführungsleitung eintritt, wobei die Luft nach dem Hauptkatalysator und/oder gegebenenfalls nach dem Ottomotorpartikelfilter und vor dem SCR-Katalysator aus der Zuführungsleitung austritt, oder wobei die Luft nach dem Hauptkatalysator und gegebenenfalls vor dem Ottomotorpartikelfilter und vor dem SCR-Katalysator und aus der Zuführungsleitung austritt.
Das heißt, dass im Reduktionsbetrieb Luft aus der Umgebung durch den Verdichter des Turboladers, durch die Zuführungsleitung und anschließend durch den SCR-Katalysator strömen kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass vom Verdichter des Turboladers verdichtete Luft nach dem Verdichter des Turboladers in die Zuführungsleitung eintritt und vor dem SCR-Katalysator, insbesondere nach dem Hauptkatalysator, aus der Zuführungsleitung austritt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abgas und/oder die im Reduktionsbetrieb zugeführte Luft durch ein Heizelement beheizt werden, dass die beheizte Luft durch den SCR-Katalysator und dann durch den SCR-Katalysator strömt und dass das Heizelement vor dem SCR-Katalysator vorgesehen ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass nach dem Ottomotor und vor dem SCRKatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des SCR-Katalysators, ein Heizelement zur Beheizung des SCR-Katalysators vorgesehen ist und/oder dass nach dem Ottomotor und vor dem Ottomotorpartikelfilter, insbesondere im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters, ein Heizelement zur Beheizung des Ottomotorpartikelfilters vorgesehen ist und/oder dass nach dem Ottomotor und vor dem Hauptkatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Hauptkatalysators, ein Heizelement zur Beheizung des Hauptkatalysators vorgesehen ist und/oder dass nach
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AVL List GmbH dem Ottomotor und vor dem Nebenkatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Nebenkatalysators, ein Heizelement zur Beheizung des Nebenkatalysators vorgesehen ist wobei das jeweilige Heizelement vorzugsweise selbst katalytisch aktiv beschichtet ist.
Das Heizelement oder die Heizelemente kann/können durch das Bordnetz gespeist werden, welches insbesondere eine Nennspannung von 12 Volt oder 48 Volt aufweist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass vor jeder Abgasnachbehandlungskomponente der Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere im vorderen Bereich jeder Abgasnachbehandlungskomponente, mindestens ein Heizelement vorgesehen ist. Beispielsweise können die jeweiligen Katalysatoren durch die Heizelemente die für ihre effiziente Funktion notwendige Temperatur (light-off temperature) früher erreichen.
Insbesondere ist vorgesehen, vor dem SCR Katalysator ein Heizelement vorzusehen, um gerade bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine den SCR-Katalysator schnell auf seine Funktionstemperatur erwärmen zu können und somit den Ausstoß von NOx-Emissionen zu verringern oder zu verhindern. Da der SCR-Katalysator für seine Funktion in der Regel eine wesentlich geringere Temperatur benötigt als der 3-WegeKatalysator, können die vom Ottomotor emittierten NOx-Emissionen bei einem Kaltstart vom SCR-Katalysator aufgenommen werden
Ferner können die Heizelemente und die dadurch ermöglichte Erwärmung der einzelnen Katalysatoren für deren Entschwefelung verwendet werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung in einer Betriebsphase, die Normalbetriebsphase, gegebenenfalls eine Schubbetriebsphase und den Regenerationsbetrieb, umfasst, dass der Ottomotor in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um λ=1 betrieben und/oder geregelt wird, dass die Schubbetriebsphase durch mindestens eine unbefeuerte Schubbetriebsphase und/oder mindestens eine befeuerte Schubbetriebsphase gebildet wird, dass in der befeuerten Schubbetriebsphase das den Hauptkatalysator durchströmende Gas sauerstoffarm, insbesondere im Wesentlichen sauerstofffrei, ist und insbesondere das Abgas einer stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen, insbesondere
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AVL List GmbH phasenweise unterstöchiometrischen, Verbrennung ist, wobei dem Ottomotor in der unbefeuerten Schubbetriebsphase jenes Abgas über eine Abgasrückführleitung zugeführt wird, das vor oder bei dem Übergang von der Normalbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor erzeugt wurde, oder wobei dem Ottomotor in der unbefeuerten Schubbetriebsphase jenes Abgas über eine Abgasrückführleitung zugeführt wird, das vor oder bei dem Übergang von einer befeuerten Schubbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor erzeugt wurde.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Sauerstoffgehalt des im Hauptkatalysator befindlichen Abgases oder dass der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator durchströmenden Abgases in der unbefeuerten Schubbetriebsphase im Wesentlichen dem Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator durchströmenden Abgases in der Normalbetriebsphase oder in der befeuerten Schubbetriebsphase entspricht.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage den Hauptkatalysator, gegebenenfalls einen Ottomotorpartikelfilter, den SCR-Katalysator und gegebenenfalls einen dem SCR-Katalysator nachgeordneten NOxSpeicherkatalysator umfasst, wobei im Regenerationsbetrieb des Ottomotorpartikelfilters dem Ottomotorpartikelfilter über eine oder die in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte und/oder verdichtete Umgebungsluft, zugeführt wird, und/oder wobei im Speicherbetrieb des NOx-Speicherkatalysators dem NOx-Speicherkatalysator über eine oder die in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte und/oder verdichtete Umgebungsluft, zugeführt wird.
Insbesondere ist vorgesehen, den durch die Zuführungsleitung eingebrachten Sauerstoff kombiniert zu nutzen, und mit diesem Sauerstoff den Ottomotorpartikelfilter in seinem Regenerationsbetrieb, den SCR-Katalysator in seinem Reduktionsbetrieb und/oder den NOx-Speicherkatalysator in seinem Speicherbetrieb zu betreiben.
Dadurch kann es möglich sein, eine vor dem NOx-Speicherkatalysator positionierten Ottomotorpartikelfilters in Betriebsbereichen der Ottomotoranordnung zu regenerieren,
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AVL List GmbH in welchen eine Regeneration bisher aufgrund von Sauerstoffmangel nicht stattfinden konnte.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die dem Ottomotorpartikelfilter, dem SCRKatalysator und dem NOx-Speicherkatalysator Sauerstoff zubringende Zuführungsleitung vor dem Ottomotorpartikelfilter und nach dem Hauptkatalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet.
Gegebenenfalls wird die aktive Einleitung der Regeneration des Ottomotorpartikelfilters bei der Ottomotoranordnung aber auch spätestens notwendig, wenn durch die Partikelbeladung der Abgasgegendruck einen Abgasgegendruck-Schwellenwert überschreitet, bei welchem der Abgasausstoß stark behindert und insbesondere potentiell nachhaltig schädigungsrelevante Bauteilgrenzwerte des Motors oder der Abgasnachbehandlungsanlage überschritten werden.
Die Überwachung des Beladungszustandes sowie die Einleitung und die Steuerung der Regeneration des Ottomotorpartikelfilters können durch die Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere durch das Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine, durchgeführt werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem Ottomotorpartikelfilter, dem Oxidationskatalysator, dem NOx-Speicherkatalysator und/oder dem SCR-Katalysator über eine Zuführungsleitung Sauerstoff, insbesondere Umgebungsluft, zugeführt wird.
Alternativ ist vorgesehen, dass dem Ottomotorpartikelfilter, dem Oxidationskatalysator, dem NOx-Speicherkatalysator und/oder dem SCR-Katalysator über eine eigene Zuführungsleitung Sauerstoff, insbesondere Umgebungsluft, zugeführt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass wenn Sauerstoff, insbesondere Luft in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht wird, der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator durchströmenden Abgases oder des im Hauptkatalysator befindlichen Abgases kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null ist, und/oder dass wenn Sauerstoff, insbesondere Luft in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht wird, die den Hauptkatalysator durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases oder die
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Sauerstoffmenge des im Hauptkatalysator befindlichen Abgases so gering gehalten wird, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators unbeeinflusst ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Betriebsstoff über die Dosiervorrichtung nach dem Oxidationskatalysator und vor dem SCR-Katalysator eingebracht wird.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage einen Hauptkatalysator und einen dem Hauptkatalysator nachgeordneten SCR-Katalysator umfasst, wobei in einer Normalbetriebsphase im Ottomotor Treibstoff und Luft zu einem Abgas umgesetzt werden, wobei die Ottomotoranordnung eine in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende, insbesondere unidirektional durchströmbare, Zuführungsleitung umfasst und wobei die Ottomotoranordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotor als in einem Lambdafenster um λ = 1 vor der Abgasnachbehandlungsanlage geregelter Ottomotor ausgebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zuführungsleitung vor dem SCR-Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet, wobei die Zuführungsleitung zwischen einem Verdichter und einem Ladeluftkühler eines Turboladers des Ottomotors abzweigt, oder wobei die Zuführungsleitung zwischen einem Ladeluftkühler eines Turboladers des Ottomotors und dem Ottomotor abzweigt, oder wobei die Zuführungsleitung zwischen dem Luftfilter und einem Verdichter eines Turboladers des Ottomotors abzweigt, oder wobei die Zuführungsleitung zur Einbringung von Luft aus der Umgebung außerhalb der Ottomotoranordnung zur Umgebungsluft geöffnet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zuführungsleitung vor dem SCR- Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet, wobei die Zuführungsleitung ein Gebläse umfasst, welches aus Ansaugtrakt und/oder Umgebungsluft gespeist ist, und/oder
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AVL List GmbH wobei die Zuführungsleitung einen Druckspeicher, insbesondere einen Druckluftspeicher, umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein steuerbares und/oder regelbares Gebläse zur Förderung des Sauerstoffs, insbesondere zur Förderung der Luft, entlang der Zuführungsleitung vorgesehen ist. Insbesondere kann das Gebläse als Sekundärluftpumpe, als elektrischer Verdichter oder mechanischer Verdichter ausgebildet sein.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zuführungsleitung vor dem SCR-Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet, und/oder dass die Zuführungsleitung zur Einbringung von Luft aus der Umgebung außerhalb der Ottomotoranordnung zur Umgebungsluft, insbesondere unidirektional, in Richtung der Abgasnachbehandlungsanlage geöffnet ist, und/oder dass die Umgebungsluft selbsttätig durch die in der Abgasnachbehandlungsanlage vorliegende Abgasströmung in die Abgasnachbehandlungsanlage angesaugt wird und/oder dass die Umgebungsluft über eine Venturi-Düse in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein steuerbares und/oder regelbares Gebläse und/oder ein Druckspeicher entlang der Zuführungsleitung vorgesehen ist/sind.
Gegebenenfalls kann durch das Gebläse der Druckspeicher, kontinuierlich oder diskontinuierlich, befüllt werden, der wiederum als Sauerstoffspeicher, insbesondere Luftspeicher, dient. Der Druckspeicher kann in der Zuführungsleitung zwischen dem Gebläse und der Einmündung der Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage angeordnet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, Luft aus dem mit Luft gefüllten Druckspeicher über die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage einzubringen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter unbeschichtet oder als 2-Wege-Katalysator oder als 3-Wege-Katalysator oder als 4-Wege-Katalysator ausgebildet ist, oder dass der Ottomotorpartikelfilter keinen Katalysator oder einen 221/48
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Wege-Katalysator oder einen 3-Wege-Katalysator oder einen 4-Wege-Katalysator umfasst.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotorpartikelfilter in seiner Ausgestaltungsform unbeschichtet ist und ausschließlich dazu eingerichtet ist, Partikel zu filtern.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotorpartikelfilter dazu eingerichtet ist, Partikel zu filtern und zusätzlich wahlweise oder in Kombination Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide umzusetzen und/oder zu speichern. Dadurch ist der Ottomotorpartikelfilter je nach Beschichtung als 2-, 3-, oder 4-Wege-Katalysator ausgebildet.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter den SCR-Katalysator umfasst, wobei der SCR-Katalysator im hinteren Bereich des Ottomotorpartikelfilters angeordnet ist, und/oder dass an dem Ottomotorpartikelfilter eine als SCR-Katalysator wirkende Beschichtung, wie insbesondere Vanadium, ein Eisen-Zeolith oder ein KupferZeolith, vorgesehen ist, wobei die als SCR-Katalysator wirkende Beschichtung vorzugsweise in Flussrichtung des Abgases von der Rückseite des Ottomotorpartikelfilters aufgebracht wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zwischen dem Hauptkatalysator und dem Ottomotorpartikelfilter ein mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter Oxidationskatalysator vorgesehen ist, oder dass der Ottomotorpartikelfilter zumindest in seinem vorderen Bereich mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung versehen ist, wobei die Oxidationskatalysator-Beschichtung dazu eingerichtet ist, NO mit O2 zu NO2 umzusetzen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass nach dem Ottomotor und vor dem Hauptkatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Hauptkatalysators, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement zur Beheizung des Hauptkatalysators vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor, insbesondere nach dem Hauptkatalysator, und vor dem Oxidationskatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Oxidationskatalysators, ein, insbesondere katalytisch
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AVL List GmbH beschichtetes, Heizelement zur Beheizung des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor, insbesondere nach dem Oxidationskatalysator, und vor dem Ottomotorpartikelfilter, insbesondere im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes Heizelement, zur Beheizung des Ottomotorpartikelfilters vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor, insbesondere nach dem Ottomotorpartikelfilter, und vor einem NOxSpeicherkatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement zur Beheizung des NOxSpeicherkatalysators vorgesehen ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage mit zumindest dem Hauptkatalysator, dem Ottomotorpartikelfilter und einem NOx-Speicherkatalysator umfasst, dass der Hauptkatalysator als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt, dass dem Hauptkatalysator der Ottomotorpartikelfilter, welcher gegebenenfalls als 4-WegeKatalysator wirkt, nachgeordnet ist, dass dem Ottomotorpartikelfilter der NOxSpeicherkatalysator nachgeordnet ist, und dass gegebenenfalls ein oder der Oxidationskatalysator vor dem NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der NOx-Speicherkatalysator in Strömungsrichtung des Abgases der letzte Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem vorderen Bereich einer Abgasnachbehandlungskomponente der Bereich zu verstehen, welcher in Strömungsrichtung des Abgases in der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente vom Abgas früher durchströmt wird. Insbesondere kann dies jener Bereich sein, durch welchen das Abgas in die jeweilige Abgasnachbehandlungskomponente eintritt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem hinteren Bereich einer Abgasnachbehandlungskomponente der Bereich zu verstehen, welcher in Strömungsrichtung des Abgases in der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente
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AVL List GmbH vom Abgas später durchströmt wird. Insbesondere kann dies jener Bereich sein, durch welchen das Abgas aus der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente austritt.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich gegebenenfalls aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren.
Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher und/oder nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
Fig. 1a, 1b, 1c, 1 d, 1 e, 1f, 1g und 1h zeigen eine schematische grafische Darstellung unterschiedlicher Varianten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung,
Fig. 2a, 2b, 2c und 2d zeigen eine schematische grafische Darstellung unterschiedlicher Varianten einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung,
Fig. 3 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, und
Fig. 4a und 4b zeigen eine schematische grafische Darstellung unterschiedlicher Varianten einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung.
Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten:
Ottomotor 1, Abgasnachbehandlungsanlage 2, Hauptkatalysator 3,
Ottomotorpartikelfilter 4, Turbolader 5, Drosselklappe 6, Verdichter 7, Turbine 8,
Abgasrückführleitung 9, NOx-Speicherkatalysator 10, Venturi-Düse 11, Zuführventil 12, Ladeluftkühler 13, Zuführungsleitung 14, SCR-Katalysator 15, weiterer Hauptkatalysator 16, Dosiervorrichtung 17, Heizelement 18, Filtervomchtung 19, Sicherheitsvomchtung 20, Druckspeicher 21 und Gebläse 22.
Fig. 1a, 1b, 1c, 1 d, 1 e, 1f, 1g und 1h zeigen schematische grafische Darstellungen von unterschiedlichen Varianten einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist.
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In dieser Ausführungsform umfasst die Ottomotoranordnung einen Ottomotor 1 und eine Abgasnachbehandlungsanlage 2. Die Abgasnachbehandlungsanlage 2 umfasst einen Hauptkatalysator 3 und einen dem Hauptkatalysator 3 nachgeordneten SCRKatalysator 15. In dieser Ausführungsform ist der Hauptkatalysator 3 als 3-WegeKatalysator ausgebildet und direkt im Anschluss an die Turbine 8 des Turboladers 5, insbesondere motornahe, angeordnet.
Alternativ umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einen Hauptkatalysator 3, einen dem Hauptkatalysator 3 nachgeordneten Ottomotorpartikelfilter 4, einen dem Ottomotorpartikelfilter 4 nachgeordneten SCR-Katalysator 15 und gegebenenfalls einen dem SCR-Katalysator 15 nachgeordneten NOx-Speicherkatalysator 10.
Ferner umfasst die Ottomotoranordnung der Figuren 1a, 1b, 1c, 1 d, 1 e, 1f, 1g und 1h einen Turbolader 5 und eine Drosselklappe 6. Der Turbolader 5 umfasst einen Verdichter 7 und eine Turbine 8. Gemäß der Fig. 1b umfasst die Ottomotoranordnung gegenüber der Ottomotoranordnung der Fig. 1a zusätzlich eine Abgasrückführleitung 9, nämlich eine Hochdruck-AGR-Leitung eines Hochdruck-AGR-Systems.
In der Normalbetriebsphase, welche dem regulären Betrieb der Ottomotoranordnung entspricht, wird dem Ottomotor 1 Treibstoff zugeführt. Der Treibstoff wird in der Normalbetriebsphase mit Luft zu einem Abgas umgesetzt.
In der Normalbetriebsphase wird der Ottomotor 1 in einem Lambdafenster um λ = 1 betrieben und/oder geregelt. Das heißt, dass der Ottomotor 1 um einen Lambdawert λ von 1,0 pendelnd betrieben wird und insbesondere im Bereich von λ = 0,9 bis 1,1, vorzugsweise von λ = 0,95 bis 1,05, betrieben und/oder geregelt wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Ottomotor 1 in seiner Normalbetriebsphase phasenweise oder dauerhaft fett oder mager betrieben und/oder geregelt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das in der Normalbetriebsphase vom Ottomotor 1 ausgestoßen Abgas im Wesentlichen sauerstofffrei. Gemäß dieser Ausführungsform wird im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 der Ottomotor 1 im Wesentlichen
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AVL List GmbH gleich betrieben wie in der Normalbetriebsphase. Das heißt, dass auch im Reduktionsbetrieb das vom Ottomotor 1 ausgestoßene Abgas im Wesentlichen sauerstofffrei ist.
In allen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die im Reduktionsbetrieb des SCRKatalysators 15 den Hauptkatalysator 3 durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases oder die Sauerstoffmenge des im Hauptkatalysator 3 befindlichen Abgases so gering ist, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators 3 im Wesentlichen unbeeinflusst ist. Dadurch ist die Effektivität, insbesondere der Wirkungsgrad, des Hauptkatalysators 3, insbesondere des 3-Wege-Katalysators, vor und nach dem Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 im Wesentlichen gleich.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator 3 durchströmenden Abgases oder des im Hauptkatalysator 3 befindlichen Abgases während des Reduktionsbetriebs des SCR-Katalysators 15 kleiner als 5 Vol.-% ist oder im Wesentlichen null ist.
Dadurch ist es möglich, den zuvor genannten Zielkonflikt zu lösen und ein Verfahren und eine Ottomotoranordnung zu schaffen, welche einen geringen Treibstoffverbrauch und geringe Schadstoffemissionen ermöglicht.
Damit verbleibt selbst im Reduktionsbetrieb vergleichsweise heißes Motorabgas im Wesentlichen ohne freien Sauerstoff im Hauptkatalysator 3. Es kann dadurch eine gegebenenfalls erfolgende Einspeicherung von Sauerstoff in den Hauptkatalysator 3 und der dadurch gegebenenfalls anschließend erforderliche Fettbetrieb des Ottomotors 1 vermieden werden.
Im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 wird gemäß dieser Ausführungsform dem SCR-Katalysator 15 durch eine Zuführungsleitung 14 Sauerstoff, insbesondere Luft, zugeführt.
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Gemäß dieser Ausführungsform mündet die Zuführungsleitung 14 vor dem SCRKatalysator 15 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 und zweigt zwischen dem Verdichter 7 und dem Ladeluftkühler 13 des Turboladers 5 ab.
Das heißt, dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 durch einen Turbolader 5 des Ottomotors 1 verdichtete Luft ist. Ferner tritt die verdichtete Luft nach dem Verdichter 7 und vor dem Ladeluftkühler 13 des Turboladers 5 in die Zuführungsleitung 14 ein und nach dem Hauptkatalysator 3 und vor dem SCR-Katalysator 15 aus der Zuführungsleitung 14 aus.
Gemäß dieser Ausführungsform ist in der Zuführungsleitung 14 eine die Lufteinbringung regelnde oder verhindernde Vorrichtung, nämlich ein Zuführventil 12, vorgesehen, mit welcher die Sauerstoffzufuhr, insbesondere die Luftzufuhr, durch die Zuführungsleitung 14 gesteuert und/oder geregelt wird.
Der Ottomotor 1 erzeugt sowohl in der Normalbetriebsphase als auch im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 durch die Umsetzung von Treibstoff ein Abgas. Dieses Abgas durchströmt zuerst die Turbine 8 des Turboladers 5 und dann die Abgasnachbehandlungskomponenten der Abgasnachbehandlungsanlage 2 bevor es in die Umgebung austritt.
Im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 werden die im Abgas enthaltenen Stickoxide partiell oder vollständig im oder am SCR-Katalysator 15 zu Wasser und Stickstoff umgesetzt.
Gemäß den Figuren 1a, 1b, 1 d, 1 e, 1f, 1g und 1h wird das Reduktionsmittel, das Ammoniak, für die Reduktion der Stickoxide im SCR-Katalysator 15 durch den 3-WegeKatalysator erzeugt. Dafür wird der Ottomotor 1 derart betrieben, dass der Ottomotor 1 beispielsweise Wasserstoff erzeugt. Der erzeugte Wasserstoff wird dann im 3-WegeKatalysator mit Stickstoffmonoxid zu Ammoniak umgesetzt. Alternativ kann in diesem Varianten eine Dosiervorrichtung 17 zur Eindosierung des Betriebsstoffs vorgesehen sein.
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Gemäß der Fig. 1c wird der Betriebsstoff über eine Dosiervorrichtung 17 vor dem SCRKatalysator 15 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht.
Gemäß der Fig. 1d mündet die Zuführungsleitung 14 vor dem Ottomotorpartikelfilter 4, welcher den SCR-Katalysator 15 umfasst, in die Abgasnachbehandlungsanlage 2. Gemäß dieser Figur ist der SCR-Katalysator 15 im hinteren Bereich des Ottomotorpartikelfilters 4 angeordnet. Hierbei ist die als SCR-Katalysator 15 wirkende Beschichtung in Flussrichtung des Abgases von der Rückseite des Ottomotorpartikelfilters 4 aufgebracht.
Gemäß der Fig. 1e ist zusätzlich nach dem SCR-Katalysator 15 oder dem Ottomotorpartikelfilter 4, welcher den SCR-Katalysator 15 umfasst, ein NOxSpeicherkatalysator 10 angeordnet.
Gemäß der in Fig. 1f dargestellte Variante ist zusätzlich zu der in Fig. 1a dargestellten Variante zwischen dem Hauptkatalysator 3 und dem SCR-Katalysator 15 ein weiterer Hauptkatalysator 16 und ein Ottomotorpartikelfilter 4 angeordnet.
Gemäß der in Fig. 1g dargestellten Variante ist zusätzlich zu der in Fig. 1f dargestellten Variante vor dem Hauptkatalysator 3 ein Heizelement 18 angeordnet.
Gemäß der in Fig. 1h dargestellten Variante ist zusätzlich zu der in Fig. 1g dargestellten Variante vor dem SCR-Katalysator 15 ein Heizelement 18 angeordnet.
Fig. 2a, 2b, 2c und 2d zeigen schematische Darstellungen von unterschiedlichen Varianten einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß den Figuren 2a, 2b, 2c und 2d können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1 d, 1 e, 1 f, 1g und 1 h entsprechen.
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Im Unterschied zu den Varianten der ersten Ausführungsform wird der für den Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators 15 notwendige Sauerstoff, insbesondere die Luft, durch eine Venturi-Düse 11 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht.
Ferner ist an der Zuführungsleitung 14 ein Zuführventil 12 angeordnet, welches zur Regelung der dem SCR-Katalysator 15 zugeführten Sauerstoffmenge und insbesondere der Luft eingerichtet ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß der Figur 3 können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1 d, 1 e, 1 f, 1g, 1 h, 2a, 2b, 2c und 2d entsprechen.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einen Hauptkatalysator 3, einen Ottomotorpartikelfilter 4 und einen SCR-Katalysator 15.
Die durch eine Filtervorrichtung 19 gefilterte Umgebungsluft wird über eine VenturiDüse 11 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht. Ferner sind an der Zuführungsleitung 14 ein Zuführventil 12 und eine Sicherheitsvorrichtung 20 vorgesehen.
Fig. 4a und 4b zeigen schematische Darstellungen von unterschiedlichen Varianten einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und/oder eingerichtet ist. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß den Figuren 4a und 4b können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1 d, 1e, 1f, 1g, 1h, 2a, 2b, 2c, 2d und 3 entsprechen.
Die Abgasnachbehandlungsanlage 2 umfasst einen Hauptkatalysator 3, einen weiteren Hauptkatalysator 16, einen Ottomotorpartikelfilter 4 und einen SCR-Katalysator 15.
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Gemäß Fig. 4a wird die gefilterte Umgebungsluft durch ein Gebläse 22, welches in dieser Ausführungsform als elektrischer Verdichter 7 ausgebildet ist, wahlweise in einen Druckspeicher 21 oder direkt in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht. Ferner kann die gespeicherte Umgebungsluft aus dem Druckspeicher 21 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht werden.
Gemäß der in Fig. 4b dargestellten Variante wird im Gegensatz zu der in Fig. 4a dargestellten Variante die Umgebungsluft aus dem Ansaugtrakt der Ottomotoranordnung vom Gebläse 22 angesaugt. Das heißt, dass das Gebläse 22 vor dem Verdichter 7 des Turboladers 5 der Ottomotoranordnung Luft abzweigt.
Durch diese beispielhafte Konfiguration können die erfindungsgemäßen Effekte erzielt werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern umfasst jegliches Verfahren und jegliche Ottomotoranordnung gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims (27)

1. Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (2) zumindest einen Hauptkatalysator (3) und einen dem Hauptkatalysator (3) nachgeordneten SCR-Katalysator (15) umfasst, und wobei in einer Normalbetriebsphase im Ottomotor (1) Treibstoff und Luft zu einem Abgas umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Reduktionsbetrieb des SCR-Katalysators (15) dem SCR-Katalysator (15) zur Reduktion der Stickoxide über eine in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise Umgebungsluft, gegebenenfalls gefiltert oder verdichtet, zugeführt wird, wobei der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator (3) durchströmenden Abgases im Reduktionsbetrieb kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null ist, und/oder wobei die in dem Reduktionsbetrieb den Hauptkatalysator (3) durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases so gering gehalten wird, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators (3) unbeeinflusst ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Normalbetriebsphase das Abgas des Ottomotors (1) dem Hauptkatalysator (3) und dem SCR-Katalysator (15) zugeführt wird, dass der Hauptkatalysator (3) als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt und dass der Ottomotor (1) in seiner Normalbetriebsphase in einem Lambdafenster um λ = 1 betrieben oder geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
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AVL List GmbH dass im Reduktionsbetrieb von dem SCR-Katalysator (15) Stickstoffmonoxid NO zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgesetzt wird, wobei diese Umsetzung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift abläuft:
4N0 + 4NH3 + 02 4N2 + 6H2O und/oder dass im Reduktionsbetrieb von dem SCR-Katalysator (15) Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NO2 zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgesetzt werden, wobei diese Umsetzung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift abläuft:
NO + 2NH3 + N02 -► 2N2 + 3H2O und/oder dass im Reduktionsbetrieb von dem SCR-Katalysator (15) Stickstoffdioxid NO2 zu Stickstoff N2 und Wasser H2O umgesetzt wird, wobei diese Umsetzung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift abläuft:
8NH3 + 6NO2 -+ 7N2 + 12H2O
4. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Zuführungsleitung (14) dem SCR-Katalysator (15), insbesondere unidirektional, zugeführte Sauerstoffvolumenstrom oder Luftvolumenstrom, insbesondere über ein Zuführventil (12), gesteuert oder geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsstoff, insbesondere sogenanntes AdBlue®, von einer Dosiervorrichtung (17) vor dem SCR-Katalysator (15) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) eingebracht wird, wobei der Betriebsstoff ein Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion enthält oder in ein Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion umsetzbar ist, und/oder dass ein Reduktionsmittel zur Stickoxidreduktion, insbesondere Ammoniak NH3, durch den Hauptkatalysator (3), insbesondere durch den 332/48
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Wege-Katalysator, im Rahmen des ottomotorischen Normalbetriebs und/oder durch gegebenenfalls temporäre Verstellung der Ottomotorbetriebsparameter vom Ottomotor (1), insbesondere, indem der Ottomotor (1) unterstöchiometrisch betrieben wird, erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsanlage (2) den/die Hauptkatalysator/en (3) und den SCR-Katalysator (15) und gegebenenfalls einen oder mehrere Vorkatalysator/en und/oder einen oder mehrere Nebenkatalysator/en, insbesondere einen oder mehrere Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einen oder mehrere Heizkatalysator/en und/oder einen oder mehrere, insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten/te, Ottomotorpartikelfilter (4) und/oder einen oder mehrere NOx-Speicherkatalysator/en (10) und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOxSpeicherkatalysator Beschichtung umfasst/en, und/oder ein oder mehrere SCR-System/e und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfassen, und/oder eine Sekundärlufteindüsung umfasst, oder dass die Abgasnachbehandlungsanlage (2) aus dem/den Hauptkatalysator/en (3) und den SCR-Katalysator (15) und gegebenenfalls einem oder mehreren Vorkatalysator/en und/oder einem oder mehreren Nebenkatalysator/en, insbesondere einem oder mehreren Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren Heizkatalysator/en und/oder einem oder mehreren, insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten, Ottomotorpartikelfilter/n (4) und/oder einem oder mehreren NOx-Speicherkatalysator/en (10) und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOx-Speicherkatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren SCR-System/en und/oder einer oder mehreren
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Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfasst/en, und/oder einer Sekundärlufteindüsung gebildet ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft dem SCR-Katalysator (15) in seinem Reduktionsbetrieb über die nach dem Hauptkatalysator (3), insbesondere nach einem 3-Wege-Katalysator, und vor dem SCR-Katalysator (15) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) zugeführt wird, oder dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft dem SCR-Katalysator (15) in seinem Reduktionsbetrieb über die vor einem Ottomotorpartikelfilter (4) und vor dem SCR-Katalysator (15) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) zugeführt wird, oder dass der Sauerstoff und insbesondere die Luft dem SCR-Katalysator (15) in seinem Reduktionsbetrieb über die nach einem Ottomotorpartikelfilter (4) und vor dem SCR-Katalysator (15) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem SCR-Katalysator (15) im Reduktionsbetrieb Umgebungsluft zugeführt wird, dass die Umgebungsluft aus der Umgebung, insbesondere unidirektional, in die Zuführungsleitung (14) eintritt, wobei die Umgebungsluft vor dem SCR-Katalysator (15) und nach dem Hauptkatalysator (3) und/oder nach dem Ottomotorpartikelfilter (4) aus der Zuführungsleitung (14) austritt, oder wobei die Luft vor dem Ottomotorpartikelfilter (4) und vor dem SCRKatalysator (15) und nach dem Hauptkatalysator (3) aus der Zuführungsleitung (14) austritt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
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AVL List GmbH dass die Umgebungsluft selbsttätig durch die in der Abgasnachbehandlungsanlage (2) vorliegende Abgasströmung angesaugt wird, und dass die Umgebungsluft über eine Venturi-Düse (11) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) eingebracht wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem SCR-Katalysator (15) im Reduktionsbetrieb Luft, insbesondere durch einen Turbolader (5) des Ottomotors (1) verdichtete Luft, zugeführt wird, dass die Luft zwischen einem Verdichter (7) und einem Ladeluftkühler (13) des Turboladers (5) oder zwischen einem Ladeluftkühler (13) des Turboladers (5) und dem Ottomotor (1) in die Zuführungsleitung (14) eintritt, wobei die Luft nach dem Hauptkatalysator (3) und/oder gegebenenfalls nach dem Ottomotorpartikelfilter (4) und vor dem SCR-Katalysator (15) aus der Zuführungsleitung (14) austritt, oder wobei die Luft nach dem Hauptkatalysator (3) und gegebenenfalls vor dem Ottomotorpartikelfilter (4) und vor dem SCR-Katalysator (15) und aus der Zuführungsleitung (14) austritt.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ottomotor (1) und vor dem SCR-Katalysator (15), insbesondere im vorderen Bereich des SCR-Katalysators (15), ein Heizelement (18) zur Beheizung des SCR-Katalysators (15) vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor (1) und vor dem Ottomotorpartikelfilter (4), insbesondere im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters (4), ein Heizelement (18) zur Beheizung des Ottomotorpartikelfilters (4) vorgesehen ist und/oder dass nach dem Ottomotor (1) und vor dem Hauptkatalysator (3), insbesondere im vorderen Bereich des Hauptkatalysators (3), ein Heizelement (18) zur Beheizung des Hauptkatalysators (3) vorgesehen ist,
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AVL List GmbH und/oder dass nach dem Ottomotor (1) und vor dem Nebenkatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Nebenkatalysators, ein Heizelement (18) zur Beheizung des Nebenkatalysators vorgesehen ist, wobei das jeweilige Heizelement (18) vorzugsweise selbst katalytisch aktiv beschichtet ist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ottomotoranordnung in einer Betriebsphase, die Normalbetriebsphase, gegebenenfalls eine Schubbetriebsphase und den Regenerationsbetrieb, umfasst, dass der Ottomotor (1) in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um λ=1 betrieben und/oder geregelt wird, dass die Schubbetriebsphase durch mindestens eine unbefeuerte Schubbetriebsphase und/oder mindestens eine befeuerte Schubbetriebsphase gebildet wird, dass in der befeuerten Schubbetriebsphase das den Hauptkatalysator (3) durchströmende Gas sauerstoffarm, insbesondere im Wesentlichen sauerstofffrei, ist und insbesondere das Abgas einer stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen, insbesondere phasenweise unterstöchiometrischen, Verbrennung ist, wobei dem Ottomotor (1) in der unbefeuerten Schubbetriebsphase jenes Abgas über eine Abgasrückführleitung (9) zugeführt wird, das vor oder bei dem Übergang von der Normalbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor (1) erzeugt wurde, oder wobei dem Ottomotor (1) in der unbefeuerten Schubbetriebsphase jenes Abgas über eine Abgasrückführleitung (9) zugeführt wird, das vor oder bei dem Übergang von einer befeuerten Schubbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor (1) erzeugt wurde.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt des im Hauptkatalysator (3) befindlichen Abgases oder dass der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator (3)
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AVL List GmbH durchströmenden Abgases in der unbefeuerten Schubbetriebsphase im Wesentlichen dem Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator (3) durchströmenden Abgases in der Normalbetriebsphase oder in der befeuerten Schubbetriebsphase entspricht.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsanlage (2) den Hauptkatalysator (3), gegebenenfalls einen Ottomotorpartikelfilter (4), den SCR-Katalysator (15) und gegebenenfalls einen dem SCR-Katalysator (15) nachgeordneten NOxSpeicherkatalysator (10) umfasst, wobei im Regenerationsbetrieb des Ottomotorpartikelfilters (4) dem Ottomotorpartikelfilter (4) über eine oder die in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte und/oder verdichtete Umgebungsluft, zugeführt wird, und/oder wobei im Speicherbetrieb des NOx-Speicherkatalysators (10) dem NOx-Speicherkatalysator (10) über eine oder die in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte und/oder verdichtete Umgebungsluft, zugeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenn Sauerstoff, insbesondere Luft in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) eingebracht wird, der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator (3) durchströmenden Abgases oder des im Hauptkatalysator (3) befindlichen Abgases kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null ist, und/oder dass wenn Sauerstoff, insbesondere Luft in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) eingebracht wird, die den Hauptkatalysator (3) durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases oder die Sauerstoffmenge
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AVL List GmbH des im Hauptkatalysator (3) befindlichen Abgases so gering gehalten wird, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators (3) unbeeinflusst ist.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstoff über die Dosiervomchtung (17) nach dem Oxidationskatalysator und vor dem SCR-Katalysator (15) eingebracht wird.
17. Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) umfasst, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage (2) einen Hauptkatalysator (3) und einen dem Hauptkatalysator (3) nachgeordneten SCR-Katalysator (15) umfasst, wobei in einer Normalbetriebsphase im Ottomotor (1) Treibstoff und Luft zu einem Abgas umgesetzt werden, wobei die Ottomotoranordnung eine in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende, insbesondere unidirektional durchströmbare, Zuführungsleitung (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ottomotoranordnung zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 eingerichtet ist.
18. Ottomotoranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ottomotor (1) als in einem Lambdafenster um λ = 1 geregelter Ottomotor (1) vor der Abgasnachbehandlungsanlage (2) ausgebildet ist.
19. Ottomotoranordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (14) vor dem SCR-Katalysator (15) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündet, wobei die Zuführungsleitung (14) zwischen einem Verdichter (7) und einem Ladeluftkühler (13) eines Turboladers (5) des Ottomotors (1) abzweigt, oder wobei die Zuführungsleitung (14) zwischen einem Ladeluftkühler (13) eines Turboladers (5) des Ottomotors (1) und dem Ottomotor (1) abzweigt,
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AVL List GmbH oder wobei die Zuführungsleitung (14) zwischen dem Luftfilter und einem Verdichter (7) eines Turboladers (5) des Ottomotors (1) abzweigt.
oder wobei die Zuführungsleitung (14) zur Einbringung von Luft aus der Umgebung außerhalb der Ottomotoranordnung zur Umgebungsluft geöffnet ist.
20. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (14) vor dem SCR- Katalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündet, wobei die Zuführungsleitung (14) ein Gebläse (22) umfasst, welches aus Ansaugtrakt und/oder Umgebungsluft gespeist ist, und/oder wobei die Zuführungsleitung (14) einen Druckspeicher (21), insbesondere einen Druckluftspeicher, umfasst.
21. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (14) vor dem SCR-Katalysator (15) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündet, und/oder dass die Zuführungsleitung (14) zur Einbringung von Luft aus der Umgebung außerhalb der Ottomotoranordnung zur Umgebungsluft, insbesondere unidirektional, in Richtung der Abgasnachbehandlungsanlage (2) geöffnet ist, und/oder dass die Umgebungsluft selbsttätig durch die in der Abgasnachbehandlungsanlage (2) vorliegende Abgasströmung in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) angesaugt wird, und/oder dass die Umgebungsluft über eine Venturi-Düse (11) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) eingebracht wird.
22. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
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AVL List GmbH dass der Ottomotorpartikelfilter (4) unbeschichtet oder als 2-WegeKatalysator, oder als 3-Wege-Katalysator, oder als 4-Wege-Katalysator ausgebildet ist, oder dass der Ottomotorpartikelfilter (4) keinen Katalysator, oder einen 2Wege-Katalysator, oder einen 3-Wege-Katalysator oder einen 4-WegeKatalysator umfasst.
23. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Ottomotorpartikelfilter (4) den SCR-Katalysator (15) umfasst, wobei der SCR-Katalysator (15) im hinteren Bereich des Ottomotorpartikelfilters (4) angeordnet ist, und/oder dass an dem Ottomotorpartikelfilter (4) eine als SCR-Katalysator (15) wirkende Beschichtung, wie insbesondere Vanadium, ein Eisen-Zeolith oder ein Kupfer-Zeolith, vorgesehen ist, wobei die als SCR-Katalysator (15) wirkende Beschichtung vorzugsweise in Flussrichtung des Abgases von der Rückseite des Ottomotorpartikelfilters (4) aufgebracht wird.
24. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hauptkatalysator (3) und dem Ottomotorpartikelfilter (4) ein mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter Oxidationskatalysator vorgesehen ist, oder dass der Ottomotorpartikelfilter (4) zumindest in seinem vorderen Bereich mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung versehen ist, wobei die Oxidationskatalysator-Beschichtung dazu eingerichtet ist, NO mit O2 zu NO2 umzusetzen.
25. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ottomotor (1) und vor dem Hauptkatalysator (3), insbesondere im vorderen Bereich des Hauptkatalysators (3), ein, insbesondere katalytisch
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AVL List GmbH beschichtetes, Heizelement (18) zur Beheizung des Hauptkatalysators (3) vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor (1), insbesondere nach dem Hauptkatalysator (3), und vor dem Oxidationskatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Oxidationskatalysators, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement (18) zur Beheizung des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor (1), insbesondere nach dem Oxidationskatalysator, und vor dem Ottomotorpartikelfilter (4), insbesondere im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters (4), ein, insbesondere katalytisch beschichtetes Heizelement (18), zur Beheizung des Ottomotorpartikelfilters (4) vorgesehen ist, und/oder dass nach dem Ottomotor, insbesondere nach dem Ottomotorpartikelfilter (4), und vor einem NOx-Speicherkatalysator (10), insbesondere im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators (10), ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement (18) zur Beheizung des NOx-Speicherkatalysators (10) vorgesehen ist.
26. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) mit zumindest dem Hauptkatalysator (3), dem Ottomotorpartikelfilter (4) und einem NOx-Speicherkatalysator (10) umfasst, dass der Hauptkatalysator (3) als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt, dass dem Hauptkatalysator (3) der Ottomotorpartikelfilter (4), welcher gegebenenfalls als 4-Wege-Katalysator wirkt, nachgeordnet ist, dass dem Ottomotorpartikelfilter (4) der NOx-Speicherkatalysator (10) nachgeordnet ist, und dass gegebenenfalls ein oder der Oxidationskatalysator vor dem NOxSpeicherkatalysator (10) angeordnet ist.
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27. Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der NOx-Speicherkatalysator (10) in Strömungsrichtung des Abgases der letzte Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage (2) ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007113677A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
DE102014201709A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
EP3115566A1 (de) * 2015-07-09 2017-01-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur abgasnachbehandlung einer brennkraftmaschine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007113677A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
DE102014201709A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
EP3115566A1 (de) * 2015-07-09 2017-01-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur abgasnachbehandlung einer brennkraftmaschine

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