DE102005036712A1 - Device and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10) mit einer ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom und einer zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zur selektiven katalytischen Redunktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom weist zur Funktionsoptimierung der Abgasnachbehandlung weiter eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe (18) zum Anheben der Temperatur des Abgasstromes, die stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) vorgesehen ist, und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe (20) zum Konvertieren von NO zu NO¶2¶, die stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) vorgesehen ist, auf.A device for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine (10) with a first exhaust aftertreatment stage (14) for retaining soot particles from the exhaust stream and a second exhaust aftertreatment stage (16) downstream of the first exhaust aftertreatment stage (14) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust gas stream for optimizing the function of Aftertreatment further comprises a third exhaust aftertreatment stage (18) for raising the temperature of the exhaust stream provided upstream of the first exhaust aftertreatment stage (14) and a fourth exhaust aftertreatment stage (20) for converting NO to NO¶2¶ downstream of the first exhaust aftertreatment stage (14 ) and upstream of the second exhaust aftertreatment stage (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.The The invention relates to a device for exhaust gas aftertreatment Internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a A method for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine after the preamble of claim 7.

Ein derartiges Abgasnachbehandlungssystem enthält eine erste Abgasnachbehandlungsstufe zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom, wie beispielsweise einen Partikelfilter, und eine zweite Abgasnachbehandlungsstufe stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom, wie beispielsweise einen SCR-Katalysator. Wie zum Beispiel aus der DE 196 18 397 A1 oder der WO-A-99/39809 bekannt, ist üblicherweise zusätzlich stromauf des Partikelfilters ein Oxidationskatalysator vorgesehen, der einerseits die Temperatur des Abgasstroms für den Partikelfilter anheben und andererseits eine Oxidation von NO zu NO2 für den SCR-Katalysator bewirken soll.Such an exhaust aftertreatment system includes a first exhaust aftertreatment step for retaining soot particles from the exhaust stream, such as a particulate filter, and a second exhaust aftertreatment step downstream of the first exhaust aftertreatment step for selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust stream, such as an SCR catalyst. Such as from the DE 196 18 397 A1 or WO-A-99/39809, an oxidation catalyst is usually additionally provided upstream of the particulate filter, which on the one hand raise the temperature of the exhaust gas flow for the particulate filter and on the other hand should cause an oxidation of NO to NO 2 for the SCR catalyst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, deren Abgasnachbehandlungsfunktionen weiter optimiert sind.Of the present invention is based on the object, a device and a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine to provide their exhaust aftertreatment functions further optimized are.

Diese Aufgabe wird durch ein Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.These Task is by a device for exhaust aftertreatment with the Features of claim 1 and a method for exhaust aftertreatment solved with the features of claim 7. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the subject of the respective dependent Claims.

Die Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors der Erfindung weist neben einer ersten Abgasnachbehandlungsstufe zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom und einer zweiten Abgasnachbehandlungsstufe stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom ferner eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe zum Anheben der Temperatur des Abgasstroms zu Regenerationszwecken der ersten Abgasnachbehandlungsstufe, die stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe vorgesehen ist, und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe zum Konvertieren von NO zu NO2, die stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe vorgesehen ist, auf.The exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine of the invention further includes, in addition to a first exhaust aftertreatment step for retaining soot particles from the exhaust stream and a second exhaust aftertreatment step downstream of the first exhaust aftertreatment step for selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust stream, a third exhaust aftertreatment step for raising the temperature of the exhaust stream for regeneration purposes first exhaust aftertreatment stage provided upstream of the first exhaust aftertreatment stage and a fourth exhaust aftertreatment stage for converting NO to NO 2 provided downstream of the first exhaust aftertreatment stage and upstream of the second exhaust aftertreatment stage.

Während in dem einleitend beschriebenen Stand der Technik üblicherweise ein Oxidationskatalysator der ersten und der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe vorgeschaltet ist, sind erfindungsgemäß eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe der ersten Abgasnachbehandlungsstufe vorgeschaltet und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe vorgeschaltet. Hierdurch ist gegenüber den herkömmlichen Systemen mit nur einem vorgeschalteten Oxidationskatalysator, der beide Funktionalitäten vereint und daher einen Kompromiss darstellt, eine Funktionsoptimierung sowohl bezüglich des Anhabens der Temperatur des Abgasstroms in der dritten Abgasnachbehandlungsstufe als auch bezüglich der Konvertierung von NO zu NO2 in der vierten Abgasnachbehandlungsstufe möglich, was insgesamt zu einer besseren Abgasnachbehandlung des Verbrennungsmotors führt.While an oxidation catalytic converter of the first and second exhaust aftertreatment stage is usually connected upstream in the introductory state of the art, according to the invention a third exhaust aftertreatment stage precedes the first exhaust aftertreatment stage and a fourth exhaust aftertreatment stage precedes the second exhaust aftertreatment stage. This is compared to the conventional systems with only one upstream oxidation catalyst, which combines both functionalities and therefore represents a compromise, a function optimization both with respect to the application of the temperature of the exhaust gas stream in the third exhaust aftertreatment stage and with respect to the conversion of NO to NO 2 in the fourth exhaust aftertreatment stage possible, which leads to a better overall exhaust aftertreatment of the internal combustion engine.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die dritte Abgasnachbehandlungsstufe eine HC-Einleitungsvorrichtung zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom und einen Oxidationskatalysator zum Oxidieren der eingebrachten Kohlenwasserstoffe, um die Temperatur des Abgasstroms anzuheben, und die vierte Abgasnachbehandlungsstufe enthält einen Oxidationskatalysator zum Oxidieren von NO zu NO2.In a preferred embodiment of the invention, the third exhaust aftertreatment stage includes an HC introduction device for introducing hydrocarbons into the exhaust flow and an oxidation catalyst for oxidizing the introduced hydrocarbons to raise the temperature of the exhaust flow, and the fourth exhaust aftertreatment step includes an oxidation catalyst for oxidizing NO to NO 2 .

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält die erste Abgasnachbehandlungsstufe einen (Ruß-)Partikelfilter.In In a further embodiment of the invention, the first exhaust aftertreatment stage contains a (Soot) particle filter.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält die zweite Abgasnachbehandlungsstufe einen SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden mit einer diesem vorgeschalteten Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung zum Einbringen eines Reduktionsmittels wie zum Beispiel einer Harnstoff-Wasser-Lösung für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im SCR-Katalysator in den Abgasstrom.In a still further embodiment of the invention contains the second Exhaust aftertreatment stage an SCR catalyst for selective catalytic Reduction of nitrogen oxides with a reducing agent inlet device upstream of this for introducing a reducing agent such as a urea-water solution for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the SCR catalyst in the Exhaust gas flow.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung besser verständlich. Darin zeigt die einzige 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.The above and other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of a preferred, non-limiting embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings. In it shows the only one 1 a schematic representation of the structure of an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine according to the present invention.

In 1 ist stark vereinfacht der Aufbau eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines direkteinspritzenden Dieselmotors gemäß der Erfindung veranschaulicht.In 1 is greatly simplified the construction of an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, in particular a direct-injection diesel engine according to the invention illustrated.

In 1 ist dem Verbrennungsmotor die Bezugsziffer 10 zugeordnet, und dem Abgaskanal ist die Bezugsziffer 12 zugeordnet. In dem Abgaskanal 12 sind zur Abgasnachbehandlung zur Reduzierung von Schadstoffemissionen eine erste Abgasnachbehandlungsstufe 14 und eine zweite Abgasnachbehandlungsstufe 16 in dieser Reihenfolge im Abgasstrom angeordnet. Die erste Abgasnachbehandlungsstufe 14 enthält zum Beispiel einen Partikelfilter 26 zum Rückhalten von Rußpartikeln im Abgasstrom, und die zweite Abgasnachbehandlungsstufe 16 enthält zum Beispiel einen SCR-Katalysator 32 zur selektiven katalytischen Reduktion der Stickoxide im Abgasstrom. Dem SCR-Katalysator 32 vorgeschaltet ist eine Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung 30, wie beispielsweise ein Injektor, zum Einbringen eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom. Das Reduktionsmittel kann entweder mit Unterstützung von Druckluft oder unverdünnt in flüssiger Form eingebracht werden. Als Reduktionsmittel wird bevorzugt eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) verwendet, welche bei Anwesenheit von Wasser verdampft und zu Ammoniak hydrolysiert, welches zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NOx) zu Stickstoff und Wasser im SCR-Katalysator 32 benötigt wird.In 1 is the reference number for the internal combustion engine 10 assigned, and the exhaust duct is the reference numeral 12 assigned. In the exhaust duct 12 For exhaust aftertreatment to reduce pollutant emissions are a first exhaust aftertreatment stage 14 and a second exhaust aftertreatment step 16 arranged in this order in the exhaust stream. The first exhaust aftertreatment stage 14 contains for example a particle filter 26 for retaining soot particles in the exhaust stream, and the second exhaust aftertreatment stage 16 contains, for example, an SCR catalyst 32 for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas stream. The SCR catalyst 32 upstream is a reducing agent introduction device 30 , such as an injector, for introducing a reducing agent into the exhaust stream. The reducing agent can be introduced either with the aid of compressed air or undiluted in liquid form. As a reducing agent, a urea-water solution (HWL) is preferably used, which evaporates in the presence of water and hydrolyzed to ammonia, which for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (NO x ) to nitrogen and water in the SCR catalyst 32 is needed.

Als Partikelfilter 26 kann jedes zur Zurückhaltung von Partikeln geeignete Abgasreinigungsbauteil eingesetzt werden. Bevorzugt sind jedoch Sintermetall-Filter oder so genannte wallflow-Filter mit einer Vielzahl von langgestreckten Gaskanälen, welche durch durchlässige Wände aus Kordierit- oder Siliziumkarbid-Keramik. Hinsichtlich der Speicherfähigkeit für Ruß und Asche sind insbesondere Sintermetallfilter mit Sintermetalltaschen oder Sintermetallplatten vorteilhaft. Ebenfalls möglich sind jedoch schaumartig ausgeführte Tiefenfilter oder so genannte offene Filterkörper mit einer Vielzahl von Gasumlenkungsstellen. Besonders bevorzugt sind katalytisch beschichtete Partikelfilter. Dabei kann die katalytische Beschichtung hinsichtlich der Förderung einer Russoxidation und/oder einer Stickoxidoxidation ausgelegt sein.As a particle filter 26 For example, any exhaust gas purification component suitable for retaining particles may be used. However, preference is given to sintered metal filters or so-called wallflow filters having a multiplicity of elongated gas ducts which pass through permeable walls made of cordierite or silicon carbide ceramic. With regard to the storage capacity for soot and ash, in particular sintered metal filters with sintered metal pockets or sintered metal plates are advantageous. However, foam-like depth filters or so-called open filter bodies with a plurality of gas deflection points are also possible. Particularly preferred are catalytically coated particle filters. In this case, the catalytic coating can be designed with regard to promoting soot oxidation and / or nitrogen oxide oxidation.

Der SCR-Katalysator 32 ist vorzugsweise als Wabenkörper in Monolithform ausgeführt. Dabei kann es sich um einen so genannten Vollkatalysator oder um einen beschichteten Katalysator handeln. Als Vollkatalysator kommen vorzugsweise aus dem entsprechenden katalytischen Material extrudierte Wabenkörper auf Vanadium- Titan- und Wolframbasis zum Einsatz. Vorteilhafte Ausführungen beschichteter Katalysatoren weisen eine auf einem Keramikträger aufgebrachte Edelmetall-haltige Beschichtung auf Zeolithbasis auf, welche sich durch eine besondere Temperaturstabilität auszeichnen.The SCR catalyst 32 is preferably designed as a honeycomb body in monolithic form. This may be a so-called full catalyst or a coated catalyst. The full catalyst used is preferably vanadium-titanium and tungsten-based honeycombs extruded from the corresponding catalytic material. Advantageous embodiments of coated catalysts have a zeolite-based noble metal-containing coating applied to a ceramic carrier, which is distinguished by a particular temperature stability.

Stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 14 ist im Abgaskanal 12 ferner eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe 18 vorgesehen. Diese dritte Abgasnachbehandlungsstufe 18 enthält zum Beispiel eine HC-Einleitungsvorrichtung 22, wie beispielsweise einen Injektor, zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen (HC) in den Abgasstrom sowie einen Oxidationskatalysator 24 zur Oxidation der eingebrachten Kohlenwasserstoffe. Die aus dieser Oxidation resultierende Wärmetönung, d.h. Anhebung der Temperatur des Abgasstroms kann zur aktiven, geregelten Regeneration des nachfolgenden Partikelfilters 26 der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 14 genutzt werden. Ohne das invasive Einbringen der Kohlenwasserstoffe durch den Injektor 22 würden durch den Oxidationskatalysator 24 nur die im Abgasstrom enthaltenen Komponenten HC und CO oxidiert werden.Upstream of the first exhaust aftertreatment stage 14 is in the exhaust duct 12 Furthermore, a third exhaust aftertreatment stage 18 intended. This third exhaust aftertreatment stage 18 contains, for example, an HC introduction device 22 , such as an injector, for introducing hydrocarbons (HC) into the exhaust stream and an oxidation catalyst 24 for the oxidation of the introduced hydrocarbons. The heat of reaction resulting from this oxidation, ie raising the temperature of the exhaust gas stream can for active, controlled regeneration of the subsequent particulate filter 26 the first exhaust aftertreatment stage 14 be used. Without the invasive introduction of hydrocarbons through the injector 22 would be through the oxidation catalyst 24 only the components HC and CO contained in the exhaust stream are oxidized.

Weiter ist in dem Abgaskanal 12 stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 14 und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe 16 eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe 20 vorgesehen. Diese vierte Abgasnachbehandlungsstufe 20 dient der Abgaskonditionierung für eine optimale Konvertierung der Stickoxide in der nachfolgenden zweiten Abgasnachbehandlungsstufe 16. Hierzu weist die vierte Abgasnachbehandlungsstufe 20 zum Beispiel einen Oxidationskatalysator 28 auf, der die erforderliche Konzentration an NO2 im Abgasstrom einstellt. Außerdem kann der Oxidationskatalysator 28 zur Oxidation der während eines Betriebs der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 18 durch deren Oxidationskatalysator 24 nicht vollständig oxidierten Komponenten genutzt werden.Next is in the exhaust duct 12 downstream of the first exhaust aftertreatment stage 14 and upstream of the second exhaust aftertreatment stage 16 a fourth exhaust aftertreatment stage 20 intended. This fourth exhaust aftertreatment stage 20 The exhaust conditioning is used for optimal conversion of nitrogen oxides in the subsequent second exhaust aftertreatment stage 16 , For this purpose, the fourth exhaust aftertreatment stage 20 for example, an oxidation catalyst 28 on, which sets the required concentration of NO 2 in the exhaust stream. In addition, the oxidation catalyst 28 for oxidation during operation of the first exhaust aftertreatment step 18 by their oxidation catalyst 24 not fully oxidized components are used.

Das oben beschriebene Abgasnachbehandlungssystem unterscheidet sich von den herkömmlichen Systemen insbesondere durch die Verwendung der zwei Oxidationskatalysatoren 24 und 28 in der dritten bzw. der vierten Abgasnachbehandlungsstufe 18, 20. Zwischen den beiden Oxidationskatalysatoren 24, 28 besteht dabei ein funktionaler Unterschied für das Gesamtsystem.The exhaust aftertreatment system described above differs from the conventional systems in particular by the use of the two oxidation catalysts 24 and 28 in the third and the fourth exhaust aftertreatment stage 18 . 20 , Between the two oxidation catalysts 24 . 28 There is a functional difference for the overall system.

Während der Oxidationskatalysator 24 der ersten Abgasnachbehandlungsstufe 18 auf Temperaturbeständigkeit und HC-Oxidation in funktionalem Zusammenhang mit der aktiven Abgastemperaturanhebung optimiert ist, ist der Oxidationskatalysator 28 der vierten Abgasnachbehandlungsstufe 20 auf eine Konvertierung von NO zu NO2 in funktionalem Zusammenhang mit der anschließenden selektiven katalytischen Reduktion (SCR) der Stickoxide optimiert. Obschon jeder der Oxidationskatalysatoren 24, 28 generell sowohl die Oxidation von Kohlenwasserstoffen als auch die Oxidation von Stickoxid katalysieren kann, ist es möglich und bevorzugt, wenn der Oxidationskatalysator 24 insbesondere zur HC-Oxidation und der Oxidationskatalysator 28 insbesondere zur NO-Oxidation ausgelegt ist.While the oxidation catalyst 24 the first exhaust aftertreatment stage 18 optimized for temperature stability and HC oxidation in functional connection with the active exhaust gas temperature elevation is the oxidation catalyst 28 the fourth exhaust aftertreatment stage 20 optimized to a conversion of NO to NO 2 in functional relation with the subsequent selective catalytic reduction (SCR) of the nitrogen oxides. Although each of the oxidation catalysts 24 . 28 In general, both the oxidation of hydrocarbons and the oxidation of nitrogen oxide can catalyze, it is possible and preferred if the oxidation catalyst 24 in particular for HC oxidation and the oxidation catalyst 28 is designed in particular for NO oxidation.

Zur Optimierung der HC-Oxidationsfunktion ist es beispielsweise vorteilhaft, für den Oxidationskatalysator 24 eine besonders hohe Edelmetallbeladung vorzusehen. Insbesondere kann dabei ein hoher Platinanteil vorteilhaft sein. Zu Steigerung der Temperaturstabilität kann es vorteilhaft sein, die Beschichtung des Oxidationskatalysators im Wesentlichen frei von Sauerstoff speichernden Bestandteilen wie beispielsweise Ceroxid auszuführen.To optimize the HC oxidation function, it is advantageous, for example, for the oxidation catalyst 24 to provide a particularly high precious metal loading. In particular, a high platinum content may be advantageous. To increase the temperature stability, it may be advantageous to carry out the coating of the oxidation catalyst substantially free of oxygen-storing constituents such as, for example, cerium oxide.

Zur Optimierung der NO-Oxidationsfunktion ist es beispielsweise vorteilhaft, für den Oxidationskatalysator 28 eine im Vergleich zum Oxidationskatalysator 24 vergrößerte Kontaktfläche vorzusehen. Dies kann beispielsweise bei gleicher Zelldichte durch ein vergrößertes Volumen, vorzugsweise um etwa 20% bis 50%, erreicht werden. Eine vergrößerte Kontaktfläche kann jedoch auch bei etwa gleichem Katalysatorvolumen durch eine höhere Zelldichte erreicht werden. Ebenfalls vorteilhaft ist es mit Blick auf die NO-Oxidationsfähigkeit einen im Vergleich zum Oxidationskatalysator 24 höheren Palladium- und/oder Rhodiumgehalt bei gegebenenfalls gleichzeitig vermindertem Platinanteil vorzusehen. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Oxidationskatalysator 28 eine die NO-Oxidation fördernde Beschichtung mit einem Metalloxid, wie beispielsweise Manganoxid, Ceroxid, Kupferoxid, Chromoxid, Eisenoxid und/oder Kobaltoxid aufweist.To optimize the NO oxidation function, it is advantageous, for example, for the oxidation catalyst 28 one compared to the oxidation catalyst 24 provide enlarged contact surface. This can be achieved for example with the same cell density by an increased volume, preferably by about 20% to 50%. However, an increased contact area can be achieved even with approximately the same catalyst volume by a higher cell density. It is also advantageous in view of the NO oxidation ability compared to the oxidation catalyst 24 provide higher palladium and / or rhodium content with possibly simultaneously reduced platinum content. It is likewise advantageous if the oxidation catalyst 28 a NO oxidation promoting coating with a metal oxide such as manganese oxide, cerium oxide, copper oxide, chromium oxide, iron oxide and / or cobalt oxide.

Die beiden Oxidationskatalysatoren 24, 28 unterscheiden sich folglich in Art und Menge ihrer Beschichtung sowie ihrer erforderlichen Dimensionierung. Bisher bekannte Abgasnachbehandlungssysteme verwenden nur einen Oxidationskatalysator stromauf des Partikelfilters 26, der die beiden Funktionen der HC-Oxidation und der Konvertierung von NO zu NO2 vereint und daher bezüglich der Funktionsoptimierung immer nur einen Kompromiss darstellen kann.The two oxidation catalysts 24 . 28 Consequently, they differ in the type and amount of their coating and their required dimensioning. Previously known exhaust aftertreatment systems use only one oxidation catalyst upstream of the particulate filter 26 , which combines the two functions of HC oxidation and the conversion of NO to NO 2 and therefore can only represent a compromise in terms of functional optimization.

Obwohl in 1 nicht dargestellt, kann auch das Abgasnachbehandlungssystem der Erfindung natürlich mit einem bekannten Abgasrückleitungssystem (AGR) versehen sein.Although in 1 Of course, not shown, the exhaust aftertreatment system of the invention may of course be provided with a known exhaust gas recirculation (EGR) system.

Ebenfalls nicht dargestellt, jedoch insbesondere für Nutzfahrzeuge bevorzugt ist es, wenn die Abgasreinigungsstufen 14, 16, 18, 20 in teilweise gemeinsamen Gehäusen zusammengefasst sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Abgasreinigungsstufen 14, 16 in einem ersten Gehäuse und die Abgasreinigungsstufen 18, 20 in einem zweiten Gehäuse anzuordnen. Eine Unterbringung von Oxidationskatalysator 24, Partikelfilter 26, Oxidationskatalysator 28 und SCR-Katalysator 32 in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse, vorzugsweise mit gleichzeitiger Schalldämpfungsfunktion, kann ebenfalls vorgesehen sein. Generell kann es außerdem vorgesehen sein, wenn eine jeweilige Reinigungsstufe 14, 16, 18, 20 mehr als einen einzigen Katalysatorkörper bzw. Partikelfilterkörper aufweist. Vielmehr ist es vorzugsweise vorgesehen, beispielswiese mehrere SCR-Katalysatoren 32 parallelgeschaltet in einer Kammer eines entsprechenden Gehäuses anzuordnen. Für die jeweiligen Gehäuse können entsprechende rohrförmige Leitungsteile als Verbindung vorgesehen sein. Die Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung 30 und/oder die HC-Einleitungsvorrichtung 22 können dabei sowohl einem jeweiligen Leitungsteil zugeordnet sein und in dieses Leitungsteil Reduktionsmittel bzw. HC einbringen. Bevorzugt ist jedoch eine Zuordnung von Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung 30 und/oder HC-Einleitungsvorrichtung 22 zu einem jeweiligen Gehäuse, so dass Reduktionsmittel bzw. HC direkt in das jeweilige Gehäuse eingebracht werden kann.Also not shown, but in particular for commercial vehicles, it is preferred if the emission control stages 14 . 16 . 18 . 20 are combined in partially common housings. In particular, it is advantageous to the exhaust gas purification stages 14 . 16 in a first housing and the emission control stages 18 . 20 to arrange in a second housing. A housing of oxidation catalyst 24 , Particle filter 26 , Oxidation catalyst 28 and SCR catalyst 32 in a single common housing, preferably with simultaneous sound damping function, may also be provided. In general, it can also be provided if a respective cleaning stage 14 . 16 . 18 . 20 has more than a single catalyst body or particulate filter body. Rather, it is preferably provided, for example, several SCR catalysts 32 to be arranged in parallel in a chamber of a corresponding housing. For the respective housing corresponding tubular conduit parts may be provided as a connection. The reducing agent introduction device 30 and / or the HC introduction device 22 can be both assigned to a respective line part and bring in this line part reducing agent or HC. However, an assignment of reducing agent introduction device is preferred 30 and / or HC introduction device 22 to a respective housing, so that reducing agent or HC can be introduced directly into the respective housing.

Claims (9)

Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10), mit einer ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom; und einer zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom, gekennzeichnet durch eine dritte Abgasnachbehandlungsstufe (18) zum Anheben der Temperatur des Abgasstromes, die stromauf der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) vorgesehen ist; und eine vierte Abgasnachbehandlungsstufe (20) zum Konvertieren von NO zu NO2, die stromab der ersten Abgasnachbehandlungsstufe (14) und stromauf der zweiten Abgasnachbehandlungsstufe (16) vorgesehen ist.Device for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine ( 10 ), with a first exhaust aftertreatment stage ( 14 ) for retaining soot particles from the exhaust stream; and a second exhaust aftertreatment stage ( 16 ) downstream of the first exhaust aftertreatment stage ( 14 ) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust gas stream, characterized by a third exhaust aftertreatment stage ( 18 ) for raising the temperature of the exhaust gas flow upstream of the first exhaust aftertreatment stage ( 14 ) is provided; and a fourth exhaust aftertreatment stage ( 20 ) for converting NO to NO 2 downstream of the first exhaust aftertreatment stage ( 14 ) and upstream of the second exhaust aftertreatment stage ( 16 ) is provided. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Abgasnachbehandlungsstufe (18) eine HC-Einleitungsvorrichtung (22) zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom und einen Oxidationskatalysator (24) zum Oxidieren der eingebrachten Kohlenwasserstoffe enthält.Device for exhaust gas aftertreatment according to claim 1, characterized in that the third exhaust aftertreatment stage ( 18 ) an HC introduction device ( 22 ) for introducing hydrocarbons into the exhaust stream and an oxidation catalyst ( 24 ) for oxidizing the introduced hydrocarbons. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Abgasnachbehandlungsstufe (20) einen Oxidationskatalysator (28) zum Oxidieren von NO zu NO2 enthält.Device for exhaust gas aftertreatment according to claim 1 or 2, characterized in that the fourth exhaust aftertreatment stage ( 20 ) an oxidation catalyst ( 28 ) for oxidizing NO to NO 2 . Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasnachbehandlungsstufe (14) einen Partikelfilter (26) enthält.Device for exhaust gas aftertreatment according to one of the preceding claims, characterized in that the first exhaust aftertreatment stage ( 14 ) a particle filter ( 26 ) contains. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasnachbehandlungsstufe (16) einen SCR-Katalysator (32) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden enthält.Device for exhaust aftertreatment according to one of the preceding claims, characterized in that the second exhaust aftertreatment stage ( 16 ) an SCR catalyst ( 32 ) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasnachbehandlungsstufe (16) ferner stromauf des SCR-Katalysators (32) eine Reduktionsmittel-Einleitungsvorrichtung (30) zum Einbringen eines Reduktionsmittels für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im SCR-Katalysator (32) in den Abgasstrom enthält.Device for exhaust gas aftertreatment according to claim 5, characterized in that the second exhaust aftertreatment stage ( 16 ) further upstream of the SCR catalyst ( 32 ) a reducing agent introduction device ( 30 ) for introducing a reducing agent for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the SCR catalyst ( 32 ) in the exhaust gas stream. Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors (10), mit einem ersten Schritt (14) des Rückhaltens von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom; und einem zweiten Schritt (16) des selektiven katalytischen Reduzierens von Stickoxiden aus dem Abgasstrom nach dem ersten Schritt (14), gekennzeichnet durch einen dritten Schritt (18) des Anhebens der Temperatur des Abgasstromes vor dem ersten Schritt (14) zu Regenerationszwecken; und einen vierten Schritt (20) des Konvertierens von NO zu NO2 zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt (14, 16).Method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine ( 10 ), with a first step ( 14 ) the retention of soot particles from the exhaust stream; and a second step ( 16 ) of the selective catalytic reduction of nitrogen oxides from the exhaust gas stream after the first step ( 14 ), characterized by a third step ( 18 ) raising the temperature of the exhaust stream before the first step ( 14 ) for regeneration purposes; and a fourth step ( 20 ) of converting NO to NO 2 between the first and second steps ( 14 . 16 ). Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt (18) Kohlenwasserstoffe in den Abgasstrom eingebracht und anschließend oxidiert werden.A method for exhaust gas aftertreatment according to claim 7, characterized in that in the third step ( 18 ) Hydrocarbons are introduced into the exhaust stream and then oxidized. Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt (16) ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingebracht wird und anschließend die Stickoxide im Abgasstrom selektiv katalytisch reduziert werden.A method for exhaust aftertreatment according to claim 7 or 8, characterized in that in the second step ( 16 ) a reducing agent is introduced into the exhaust gas stream and then the nitrogen oxides in the exhaust gas stream are selectively reduced catalytically.
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