DE102021105395A1 - Purification device and method for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß eine Reinigungsvorrichtung (15) zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors (20), wobei die Reinigungsvorrichtung (15) einen Dieseloxidationskatalysator (30) zum Verringern des Sauerstoffgehalts in den Abgasen und einen Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Wasserstoff umfasst, wobei der Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators (30) angeordnet ist.According to the invention, the technology disclosed here relates to a cleaning device (15) for removing substances from exhaust gases of an internal combustion engine (20), the cleaning device (15) having a diesel oxidation catalyst (30) for reducing the oxygen content in the exhaust gases and a hydrogen SCR catalyst (40 ) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases by means of hydrogen, wherein the hydrogen SCR catalytic converter (40) is arranged downstream of the diesel oxidation catalytic converter (30).

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors.The technology disclosed herein relates to a purification device for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine and a method for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine.

Die Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen eines Verbrennungsmotors mittels eines Harnstoff-SCR-Katalysators, der Harnstoff bzw. eine wässrige Harnstofflösung (AdBlue®) verwendet ist bekannt. Ein Problem hierbei ist, dass die wässrige Harnstofflösung bei Temperaturen unterhalb von ca. -11°C einfriert. Somit können bei kalten Außentemperaturen direkt nach dem Starten des Kraftfahrzeugs keine Stickoxide mittels des Harnstoff-SCR-Katalysators aus den Abgasen des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs entfernt werden. Auch der Harnstoff-SCR-Katalysator braucht in der Regel eine relativ hohe Temperatur, bis die Stickoxide in den Abgasen verringert werden könne. Erst wenn durch die Abwärme des Verbrennungsmotors und/oder eine zusätzliche elektrische Heizung die Temperatur der Harnstofflösung und/oder des Harnstoff-SCR-Katalysators erhöht wurde, können Stickoxide mittels des Harnstoff-SCR-Katalysators aus den Abgasen des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs entfernt werden.The removal of nitrogen oxides from the exhaust gases of an internal combustion engine by means of a urea SCR catalytic converter that uses urea or an aqueous urea solution ( AdBlue® ) is known. A problem here is that the aqueous urea solution freezes at temperatures below approx. -11°C. Thus, when the outside temperatures are cold, no nitrogen oxides can be removed from the exhaust gases of the internal combustion engine of the motor vehicle by means of the urea SCR catalytic converter immediately after the motor vehicle has been started. The urea SCR catalytic converter also usually needs a relatively high temperature before the nitrogen oxides in the exhaust gases can be reduced. Only when the temperature of the urea solution and/or the urea SCR catalytic converter has been increased by the waste heat from the internal combustion engine and/or an additional electric heater can nitrogen oxides be removed from the exhaust gases of the motor vehicle's internal combustion engine by means of the urea SCR catalytic converter.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie eine Reinigungsvorrichtung bzw. ein Verfahren aufzuzeigen, mittels der bzw. bei dem bereits bei niedrigen Temperaturen Stoffe, insbesondere Stickoxide, aus den Abgasen des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs entfernt werden können. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 bzw. durch den Gegenstand des Patentanspruchs 12 der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to mitigate or obviate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. In particular, a preferred object of the technology disclosed here is to provide a cleaning device or a method by means of which substances, in particular nitrogen oxides, can be removed from the exhaust gases of the internal combustion engine of a motor vehicle even at low temperatures. Other preferred objects may arise from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object(s) is/are solved by the subject matter of patent claim 1 or by the subject matter of patent claim 12 of the independent patent claims. The dependent claims represent preferred embodiments.

Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors gelöst, wobei die Reinigungsvorrichtung einen Dieseloxidationskatalysator zum Verringern des Sauerstoffgehalts in den Abgasen und einen Wasserstoff-SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Wasserstoff umfasst, wobei der Wasserstoff-SCR-Katalysator stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators angeordnet ist.In particular, the object is achieved by a cleaning device for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine, the cleaning device comprising a diesel oxidation catalyst for reducing the oxygen content in the exhaust gases and a hydrogen SCR catalyst for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases by means of hydrogen, the hydrogen -SCR catalyst is arranged downstream of the diesel oxidation catalyst.

Ein Vorteil hiervon ist, dass auch bei niedrigen Temperaturen, die oftmals nach dem Start des Kraftfahrzeugs bzw. des Verbrennungsmotors vorhanden sind, ungewünschte Stoffe, insbesondere für die Umwelt schädliche Stoffe, z.B. Stickoxide, mittels des Wasserstoffs aus den Abgasen des Verbrennungsmotors (teilweise) entfernt werden können. Somit können für die Umwelt schädliche Abgase bereits unmittelbar bzw. kurz nach dem Starten des Motors aus den Abgasen entfernt werden. Hierdurch kann eine Vielzahl gesetzlicher Normen erfüllt werden. Durch die Anordnung des Wasserstoff-SCR-Katalysators nach dem Dieseloxidationskatalysator ist sichergestellt, dass der Anteil an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in den Abgasen, wenn sie den Wasserstoff-SCR-Katalysator erreichen, niedrig ist, so dass der Wasserstoff besonders effektiv zur Reduktion von Stickoxiden eingesetzt werden kann. Die Reinigungsvorrichtung kann zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein.One advantage of this is that even at low temperatures, which are often present after starting the motor vehicle or the internal combustion engine, unwanted substances, in particular substances that are harmful to the environment, e.g. nitrogen oxides, are (partially) removed from the exhaust gases of the internal combustion engine using the hydrogen can become. Exhaust gases that are harmful to the environment can thus be removed from the exhaust gases immediately or shortly after the engine is started. As a result, a large number of legal standards can be met. The arrangement of the hydrogen SCR catalytic converter after the diesel oxidation catalytic converter ensures that the proportion of carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gases is low when they reach the hydrogen SCR catalytic converter, so that the hydrogen is used particularly effectively to reduce nitrogen oxides can be. The cleaning device can be designed to be arranged in a motor vehicle.

Die Aufgabe wird auch durch ein Kraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen Reinigungsvorrichtung gelöst.The object is also achieved by a motor vehicle with a cleaning device as described above.

Insbesondere wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Führen der Abgase durch einen Dieseloxidationskatalysator zum Verringern des Sauerstoffgehalts in den Abgasen; Führen der Abgase, nachdem die Abgase durch den Dieseloxidationskatalysator geführt wurden, durch einen ersten Harnstoff-SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff und/oder einen Wasserstoff-SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Wasserstoff.In particular, the object is also achieved by a method for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine, the method comprising the following steps: passing the exhaust gases through a diesel oxidation catalyst to reduce the oxygen content in the exhaust gases; After the exhaust gases have been passed through the diesel oxidation catalyst, conducting the exhaust gases through a first urea SCR catalyst for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases using urea and/or a hydrogen SCR catalyst for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases using hydrogen.

Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass bei niedrigen Temperaturen der Reinigungsvorrichtung, die nach dem Start des Verbrennungsmotors bzw. des Kraftfahrzeugs vorhanden sein können, unerwünschte Stoff, vorzugsweise umweltschädliche Stoffe, z.B. Stickoxide, aus den Abgasen entfernt werden bzw. entfernt werden können. Bei diesem Verfahren kann mittels des Wasserstoffs auch bei niedrigen Temperaturen diese Stoffe aus den Abgasen (zumindest teilweise) entfernt werden. Folglich ist es durch dieses Verfahren möglich, bereits direkt oder kurz nach dem Start des Verbrennungsmotors bzw. des Kraftfahrzeugs Stoffen aus den Abgasen, z.B. Stickoxide, zuverlässig zu entfernen. Somit können durch dieses Verfahren eine Vielzahl von vorgeschriebenen Normen und/oder aktuellen und/oder zukünftigen Abgas-Richtlinien erfüllt werden. Durch das Führen der Abgase zunächst durch den Dieseloxidationskatalysator ist sichergestellt, dass der Anteil an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in den Abgasen, wenn sie den Wasserstoff-SCR-Katalysator erreichen, niedrig ist, so dass der Wasserstoff besonders effektiv zur Reduktion von Stickoxiden eingesetzt wird. Durch die Reduktion mittels Wasserstoff und/oder Harnstoff kann jeweils das Katalysatormittel bzw. das Reduktionsmittel gewählt werden, das besonders effektiv die Stickoxide reduziert.The advantage of this method is that at low temperatures of the cleaning device, which can be present after starting the internal combustion engine or the motor vehicle, undesirable substances, preferably environmentally harmful substances such as nitrogen oxides, are or can be removed from the exhaust gases. In this process, these substances can be (at least partially) removed from the exhaust gases by means of the hydrogen even at low temperatures. Consequently, this method makes it possible to reliably remove substances from the exhaust gases, for example nitrogen oxides, directly or shortly after starting the internal combustion engine or the motor vehicle. A large number of prescribed standards and/or current and/or future exhaust gas guidelines can thus be met by this method. Passing the exhaust gases first through the diesel oxidation catalyst ensures that the proportion of carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gases when they pass the hydrogen SCR Reach catalyst is low, so that the hydrogen is used particularly effectively for the reduction of nitrogen oxides. Through the reduction by means of hydrogen and/or urea, the catalytic converter or the reducing agent can be selected in each case which reduces the nitrogen oxides particularly effectively.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfasst die Reinigungsvorrichtung ferner einen ersten Harnstoff-SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff. Vorteilhaft hieran ist, dass zusätzlich zu der Reduktion von Stickoxiden mittels Wasserstoff eine Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff möglich ist. Die Reduktion von Stickoxiden mittels Harnstoff bzw. AdBlue® ist, insbesondere bei höheren Temperaturen des Harnstoff-SCR-Katalysators, besonders effektiv.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device also includes a first urea SCR catalytic converter for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases by means of urea. The advantage here is that, in addition to the reduction of nitrogen oxides by means of hydrogen, a reduction of nitrogen oxides in the exhaust gases by means of urea is possible. The reduction of nitrogen oxides using urea or AdBlue ® is particularly effective, especially at higher temperatures of the urea SCR catalytic converter.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung ist die Reinigungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass wahlweise Stickoxide aus den Abgasen mittels des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators und/oder Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators entfernt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass technisch einfach auf die Entfernung von Stoffen aus den Abgasen mittels Harnstoff bzw. AdBlue® umgeschaltet bzw. gewechselt werden kann. Somit kann stets der Katalysatorstoff bzw. das Reduktionsmittel (Wasserstoff oder Harnstoff) eingesetzt werden, der bzw. das in der jeweiligen Situation am effektivsten ist.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device is designed in such a way that nitrogen oxides are optionally removed from the exhaust gases by means of the first urea SCR catalytic converter and/or nitrogen oxides from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter. One advantage of this is that it is technically easy to switch to removing substances from the exhaust gases using urea or AdBlue ® . This means that the catalyst or reducing agent (hydrogen or urea) that is most effective in the respective situation can always be used.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung ferner einer Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung derart zwischen dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator und dem Wasserstoff-SCR-Katalysator umschaltet, dass unterhalb einer vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators zunächst Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators entfernt werden und bei Erreichen und/oder Überschreiten der vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder der Umgebung des Verbrennungsmotors und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators entfernt werden. Vorteilhaft hieran ist, dass, wenn der Harnstoff wieder flüssig ist und der erste Harnstoff-SCR-Katalysator eine vorgegebene Mindesttemperatur erreicht oder überschritten hat, von der Reduktion mittels Wasserstoff auf eine Reduktion mittels Harnstoff umgeschaltet werden kann, so dass möglichst eine geringe Menge an Wasserstoff verbraucht wird. Die vorgegebene Temperatur kann beispielsweise ca. 100°C oder ca. 160°C betragen. Ab einer Temperatur des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators von ca. 160°C wird die Reduktion mittels Harnstoff typischerweise besonders effektiv.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device also has a control device, wherein the control device switches between the first urea SCR catalytic converter and the hydrogen SCR catalytic converter such that below a predetermined temperature of the exhaust gases and/or the urea and/or the first urea SCR catalytic converter, nitrogen oxides are first removed from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter and when the specified temperature of the exhaust gases and/or the environment of the internal combustion engine and/or the environment of the internal combustion engine and/or the urea and/or the first urea is reached and/or exceeded -SCR catalytic converter Nitrogen oxides are removed from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter. The advantage here is that when the urea is liquid again and the first urea SCR catalytic converter has reached or exceeded a predetermined minimum temperature, it is possible to switch from reduction using hydrogen to reduction using urea, so that the smallest possible amount of hydrogen is consumed. The predetermined temperature can be approximately 100°C or approximately 160°C, for example. From a temperature of the first urea SCR catalytic converter of approx. 160° C., the reduction using urea is typically particularly effective.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung sind der erste Harnstoff-SCR-Katalysator und der Wasserstoff-SCR-Katalysator Teile eines gemeinsamen Katalysators. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Reinigungsvorrichtung besonders kompakt bzw. volumensparend ausgebildet sein kann.According to one embodiment of the purification device, the first urea SCR catalytic converter and the hydrogen SCR catalytic converter are parts of a common catalytic converter. One advantage of this is that the cleaning device can be designed to be particularly compact or space-saving.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfasst die Reinigungsvorrichtung ferner eine bewegliche Klappe, wobei die Klappe zwischen einer ersten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator und im Wesentlichen nicht in den Wasserstoff-SCR-Katalysator geleitet werden, und einer zweiten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor in den Wasserstoff-SCR-Katalysator und im Wesentlichen nicht in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator geleitet werden, reversibel bewegbar ist. Vorteilhaft hieran ist, dass technisch einfach und zuverlässig zwischen der SCR-Katalyse mittels Wasserstoff und mittels Harnstoff bzw. AdBlue® umgeschaltet werden kann. Zudem weist eine Klappe eine besonders hohe Lebensdauer auf. Darüber hinaus ist eine Klappe besonders kostengünstig.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device further comprises a moveable flap, the flap being switched between a first position in which the exhaust gases from the internal combustion engine are directed into the first urea SCR catalyst and essentially not into the hydrogen SCR catalyst. and a second position in which the exhaust gases from the internal combustion engine are directed into the hydrogen SCR catalyst and substantially not into the first urea SCR catalyst is reversibly moveable. The advantage of this is that it is technically easy and reliable to switch between SCR catalysis using hydrogen and using urea or AdBlue® . In addition, a flap has a particularly long service life. In addition, a flap is particularly inexpensive.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfasst die Reinigungsvorrichtung ferner einen Druckbehälter zum Speichern des Wasserstoffs. Vorteilhaft hieran ist, dass in der Reinigungsvorrichtung besonders viel Wasserstoff in einem kleinen Volumen gespeichert werden kann. Hierdurch kann der Wasserstoff-SCR-Katalysator besonders lange betrieben werden. Somit sind Tankvorgänge zum Auffüllen des Wasserstoffs der Reinigungsvorrichtung nur selten vorzunehmen.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device further comprises a pressure vessel for storing the hydrogen. The advantage of this is that a particularly large amount of hydrogen can be stored in a small volume in the cleaning device. As a result, the hydrogen SCR catalytic converter can be operated for a particularly long time. This means that refueling operations to fill up the hydrogen in the cleaning device only have to be carried out infrequently.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfasst die Reinigungsvorrichtung ferner einen zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator, wobei der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff ausgebildet ist, wobei der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator stromabwärts des Wasserstoff-SCR-Katalysator angeordnet ist, insbesondere stromabwärts des ersten Harnstoff-SCR-Katalysator und stromabwärts des Wasserstoff-SCR-Katalysator angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Stickoxide aus den Abgasen auch dann entfernt werden können, wenn der erste Harnstoff-SCR-Katalysator eine sehr hohe Temperatur aufweist (z.B. durch sehr sportliches Fahren und/oder durch eine große Belastung des Verbrennungsmotors) und die Reduktion von Stickoxiden in dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator wenig effektiv ist. Die Temperatur des zweiten Harnstoff-SCR-Katalysators ist typischerweise geringer als die Temperatur des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device further comprises a second urea SCR catalyst, the second urea SCR catalyst being designed to reduce nitrogen oxides in the exhaust gases by means of urea, the second urea SCR catalyst downstream of the hydrogen SCR -Katalysator is arranged, in particular downstream of the first urea SCR catalyst and downstream of the hydrogen SCR catalyst is arranged. An advantage of this is that the nitrogen oxides can also be removed from the exhaust gases when the first urea SCR catalytic converter has a very high temperature (e.g. due to very sporty driving and/or due to a high load on the internal combustion engine) and the reduction of Nitrogen oxides in the first urea SCR catalyst is not very effective. The second urea SCR catalyst temperature is more typical way lower than the temperature of the first urea SCR catalyst.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfasst der erste Harnstoff-SCR-Katalysator einen Partikelfilter. Vorteilhaft hieran ist, dass durch die Integration des Partikelfilters besonders wenig Volumen benötigt wird bzw. die Reinigungsvorrichtung inklusive Partikelfilter sehr kompakt sein kann.According to one embodiment of the cleaning device, the first urea SCR catalytic converter includes a particle filter. The advantage here is that due to the integration of the particle filter, a particularly small volume is required and the cleaning device including the particle filter can be very compact.

Gemäß einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfasst die Reinigungsvorrichtung ferner einen zweiten Wasserstoff-SCR-Katalysator, wobei der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator als zweiter Wasserstoff-SCR-Katalysator fungieren kann. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei einem Ausfall des ersten Wasserstoff-SCR-Katalysators weiterhin Wasserstoff zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen verwendet werden kann. Zudem ist es bei einem Nicht-Funktionieren des Einbringens von Harnstoff (z.B. da kein Harnstoff mehr in dem Harnstoffbehälter oder da eine Leitung verstopft ist) möglich, Stickoxide an der Position des zweiten Harnstoff-SCR-Katalysators mittels Wasserstoff zu entfernen. Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn der (erste) Wasserstoff-SCR-Katalysators eine sehr hohe Temperatur aufweist und eine Reduktion in dem (ersten) Wasserstoff-SCR-Katalysator nicht effektiv ist.According to one embodiment of the cleaning device, the cleaning device further comprises a second hydrogen SCR catalyst, wherein the second urea SCR catalyst can function as a second hydrogen SCR catalyst. An advantage of this is that if the first hydrogen SCR catalytic converter fails, hydrogen can continue to be used to reduce nitrogen oxides in the exhaust gases. In addition, if the introduction of urea does not work (e.g. because there is no more urea in the urea tank or because a pipe is clogged), it is possible to remove nitrogen oxides at the position of the second urea SCR catalyst using hydrogen. This makes sense, for example, when the (first) hydrogen SCR catalytic converter has a very high temperature and a reduction in the (first) hydrogen SCR catalytic converter is not effective.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden unterhalb einer vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators zunächst Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators entfernt und bei einer Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators werden Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators entfernt. Folglich wird von der Reduktion von Stickoxiden mittels Wasserstoff auf eine Reduktion mittels Harnstoff gewechselt, sobald eine Reduktion mittels Harnstoff möglich und effektiv ist. Durch dieses Verfahren wird der Verbrauch an Wasserstoff minimiert, so dass wenig Wasserstoff in der Reinigungsvorrichtung gespeichert werden muss.According to one embodiment of the method, below a predetermined temperature of the exhaust gases and/or the urea and/or the first urea SCR catalyst, nitrogen oxides are first removed from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalyst and when the predetermined temperature is reached or exceeded Exhaust gases and/or the urea and/or the first urea SCR catalyst, nitrogen oxides are removed from the exhaust gases using the hydrogen SCR catalyst. Consequently, the reduction of nitrogen oxides using hydrogen will be switched to a reduction using urea as soon as a reduction using urea is possible and effective. This process minimizes the consumption of hydrogen, so that little hydrogen has to be stored in the cleaning device.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird mittels reversiblen Bewegens einer Klappe zwischen einer ersten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator geleitet werden, und einer zweiten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor in den Wasserstoff-SCR-Katalysator geleitet werden, zwischen der Reduktion der Stickoxide mittels Wasserstoffs oder mittels Harnstoff gewechselt. Hierdurch wird zuverlässig und technisch einfach zwischen einer SCR-Katalyse mittels Wasserstoff und mittels Harnstoff bzw. AdBlue® gewechselt bzw. umgeschaltet. Somit kann zuverlässig jeweils der Katalysatorstoff verwendet werden kann, mittels dem besonders effektiv Stoffe aus den Abgasen entfernt werden können.According to one embodiment of the method, by reversibly moving a flap between a first position in which the exhaust gases from the internal combustion engine are directed into the first urea SCR catalytic converter and a second position in which the exhaust gases from the internal combustion engine are directed into the hydrogen SCR catalyst are routed, switched between the reduction of nitrogen oxides by means of hydrogen or urea. In this way, it is possible to change or switch over reliably and technically easily between an SCR catalysis using hydrogen and using urea or AdBlue ® . Thus, the catalyst material can be used reliably in each case, by means of which substances can be removed particularly effectively from the exhaust gases.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgenden Schritt: Führen der Abgase, nachdem diese durch den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator oder den Wasserstoff-SCR-Katalysator geführt wurden, durch einen zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff. Vorteilhaft hieran ist, dass Wasserstoff zur Entfernung von Stoffen aus den Abgasen auch dann verwendet werden kann, wenn der (erste) Wasserstoff-SCR-Katalysator nicht funktioniert. Auch ist es möglich, wenn das Einbringen von Harnstoff, beispielsweise aufgrund einer Verstopfung oder aufgrund des Nichtmehrvorhandenseins von Harnstoff in dem Harnstoffbehälter, Stoffe aus den Abgasen an der Position des zweiten Harnstoff-SCR-Katalysators mittels Wasserstoff zu entfernen. Letzteres ist z.B. vorteilhaft, wenn aufgrund einer zu hohen Temperaturen des (ersten) Wasserstoff-SCR-Katalysators ein Entfernen von Stoffen aus den Abgasen mittels diesen nicht effektiv ist.According to one embodiment of the method, the method further comprises the following step: conducting the exhaust gases, after they have been conducted through the first urea SCR catalyst or the hydrogen SCR catalyst, through a second urea SCR catalyst to reduce nitrogen oxides in the Exhaust gases using urea. The advantage of this is that hydrogen can also be used to remove substances from the exhaust gases when the (first) hydrogen SCR catalytic converter is not working. It is also possible, when the introduction of urea, for example due to a blockage or due to the lack of urea in the urea tank, to remove substances from the exhaust gases at the position of the second urea SCR catalyst using hydrogen. The latter is advantageous, for example, if the temperatures of the (first) hydrogen SCR catalytic converter are too high and the removal of substances from the exhaust gases by means of these is not effective.

Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter oder ein Hochdruckgasbehälter sein.The pressure vessel can be, for example, a cryogenic pressure vessel or a high-pressure gas vessel.

Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich (z.B. mehr als 50 Kelvin oder mehr als 100 Kelvin) unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.High-pressure gas tanks are designed to permanently store fuel at ambient temperatures at a nominal operating pressure (also known as nominal working pressure or NWP) of at least 350 bar overpressure (= excess pressure compared to atmospheric pressure) or at least 700 bar overpressure. A cryogenic pressure vessel is suitable for storing the fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures that are significantly (e.g. more than 50 Kelvin or more than 100 Kelvin) below the operating temperature of the motor vehicle.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge), umfassend das hier offenbarte System.The technology disclosed herein relates to a motor vehicle (e.g. passenger car, motorcycle, commercial vehicle) comprising the system disclosed here.

Der Harnstoff kann insbesondere auch eine wässrige Harnstofflösung sein. Der Harnstoff kann beispielsweise eine ca. 32%-ige bzw. ca. 31,8%-ige bis ca. 33,2%-ige Harnstofflösung mit demineralisiertem Wasser sein. Der Harnstoff kann insbesondere AdBlue® sein.The urea can in particular also be an aqueous urea solution. The urea can be, for example, an approximately 32% or approximately 31.8% to approximately 33.2% urea solution with demineralized water. The urea can in particular be AdBlue® .

Die Abkürzung SCR kann insbesondere für selektive katalytische Reaktion (engl. selective catalyst reaction) stehen.The abbreviation SCR can in particular stand for selective catalyst reaction.

Ein Wasserstoff-SCR-Katalysator kann insbesondere eine Vorrichtung sein, die eine SCR-Beschichtung aufweist und in die Wasserstoff (H2) als Katalysatormittel bzw. als Reduktionsmittel bzw. als Mittel für die selektive katalytische Reaktion der Abgase eingebracht wird.A hydrogen SCR catalytic converter can in particular be a device which has an SCR coating and into which hydrogen (H 2 ) is introduced as a catalytic converter or as a reducing agent or as a medium for the selective catalytic reaction of the exhaust gases.

Ein Harnstoff-SCR-Katalysator kann insbesondere eine Vorrichtung sein, die eine SCR-Beschichtung aufweist und in die Harnstoff bzw. mittels Thermolyse und Hydrolyse aus dem Harnstoff erzeugter Ammoniak als Katalysatormittel bzw. als Reduktionsmittel bzw. als Mittel für die selektive katalytische Reaktion der Abgase eingebracht wird.A urea SCR catalyst can in particular be a device that has an SCR coating and into which urea or ammonia generated from the urea by means of thermolysis and hydrolysis as a catalyst agent or as a reducing agent or as an agent for the selective catalytic reaction of the exhaust gases is introduced.

Es ist vorstellbar, dass der erste Wasserstoff-SCR-Katalysator und der erste Harnstoff-SCR-Katalysator eine Vorrichtung ist, in die einmal Wasserstoff als Katalysatormittel bzw. als Reduktionsmittel und einmal mittels Thermolyse und Hydrolyse aus dem Harnstoff erzeugter Ammoniak als Katalysatormittel bzw. als Reduktionsmittel eingebracht wird. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein einziger erster Katalysator vorhanden ist, der einmal als Wasserstoff-SCR-Katalysator und einmal als Harnstoff-SCR-Katalysator fungiert bzw. funktioniert. Gleiches kann entsprechend für den zweiten Wasserstoff-SCR-Katalysator und den zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator gelten.It is conceivable that the first hydrogen SCR catalyst and the first urea SCR catalyst is a device in which hydrogen as a catalyst or as a reducing agent and once by means of thermolysis and hydrolysis from the urea generated ammonia as a catalyst or as Reducing agent is introduced. This can mean in particular that a single first catalytic converter is present, which functions or functions as a hydrogen SCR catalytic converter and as a urea SCR catalytic converter. The same can apply correspondingly to the second hydrogen SCR catalytic converter and the second urea SCR catalytic converter.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Reinigungsvorrichtung bzw. ein Verfahren zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors, bei der bzw. bei dem mittels Wasserstoff Stoffe aus den Abgasen, insbesondere Stickoxide, entfernt werden können. Da die Reduktion von Stickoxiden nach dem Dieseloxidationskatalysator stattfindet, ist die Reduktion von Stickoxiden mittels Wasserstoff besonders effektiv.In other words, the technology disclosed here relates to a cleaning device or a method for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine, in which or in which substances, in particular nitrogen oxides, can be removed from the exhaust gases using hydrogen. Since the reduction of nitrogen oxides takes place after the diesel oxidation catalytic converter, the reduction of nitrogen oxides using hydrogen is particularly effective.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Reinigungsvorrichtung gemäß der hier offenbarten Technologie, wobei sich eine Klappe in einer ersten Position befindet;
  • 2 eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs mit der Reinigungsvorrichtung aus 1, wobei sich eine Klappe in einer zweiten Position befindet; und
  • 3 eine schematische Ansicht eines weiteren Kraftfahrzeugs mit einer weiteren Reinigungsvorrichtung gemäß der hier offenbarten Technologie, wobei sich eine Klappe in einer ersten Position befindet.
The technology disclosed here will now be explained with reference to the figures. Show it:
  • 1 a schematic view of a motor vehicle with a cleaning device according to the technology disclosed herein, wherein a flap is in a first position;
  • 2 a schematic view of the motor vehicle with the cleaning device 1 wherein a flap is in a second position; and
  • 3 a schematic view of another motor vehicle with another cleaning device according to the technology disclosed herein, wherein a flap is in a first position.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Reinigungsvorrichtung 15 gemäß der hier offenbarten Technologie, wobei sich eine Klappe 38 in einer ersten Position befindet. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs 10 mit der Reinigungsvorrichtung 15 aus 1, wobei sich eine Klappe 38 in einer zweiten Position befindet. 1 FIG. 12 shows a schematic view of a motor vehicle 10 with a cleaning device 15 according to the technology disclosed herein, with a flap 38 in a first position. 2 FIG. 1 shows a schematic view of the motor vehicle 10 with the cleaning device 15 1 , with a flap 38 in a second position.

Die Reinigungsvorrichtung 15 ist in einem Kraftfahrzeug 10 angeordnet. Die Reinigungsvorrichtung 15 ist zum Entfernen von Stoffen aus den Abgasen eines Verbrennungsmotors 20 des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildet. Der Verbrennungsmotor 20 treibt üblicherweise das Kraftfahrzeug 10 an. Der Verbrennungsmotor 20 kann beispielsweise ein Dieselmotor oder ein Benzinmotor sein.The cleaning device 15 is arranged in a motor vehicle 10 . The cleaning device 15 is designed to remove substances from the exhaust gases of an internal combustion engine 20 of the motor vehicle 10 . The internal combustion engine 20 typically drives the motor vehicle 10 . The internal combustion engine 20 can be a diesel engine or a gasoline engine, for example.

Die Reinigungsvorrichtung 15 umfasst entlang der Strömungsrichtung der Abgase von dem Verbrennungsmotor 20 ausgehend zunächst einen Dieseloxidationskatalysator 30, dann einen Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 sowie einen ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50, dann einen zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 und anschließend einen Endschalldämpfer 99.The cleaning device 15 comprises, along the flow direction of the exhaust gases from the internal combustion engine 20, first a diesel oxidation catalytic converter 30, then a hydrogen SCR catalytic converter 40 and a first urea SCR catalytic converter 50, then a second urea SCR catalytic converter 90 and then a rear silencer 99

Die Abgase des Verbrennungsmotors 20 werden von dem Verbrennungsmotor 20 über eine Leitung 25 durch einen Dieseloxidationskatalysator 30 (englisch Diesel oxidation catalysator; DOC) geführt bzw. geleitet. Im Dieseloxidationskatalysator 30 werden Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid teilweise entfernt bzw. ihr Anteil vermindert. Insbesondere wird auch der Sauerstoffanteil (O2) in den Abgasen reduziert.The exhaust gases of the internal combustion engine 20 are guided or guided by the internal combustion engine 20 via a line 25 through a diesel oxidation catalytic converter 30 (English diesel oxidation catalytic converter; DOC). In the diesel oxidation catalytic converter 30, hydrocarbons and carbon monoxide are partially removed or their proportion reduced. In particular, the proportion of oxygen (O 2 ) in the exhaust gases is also reduced.

Anschließend werden die Abgase aus dem Dieseloxidationskatalysator 30 zu wahlweise dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 oder dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 geführt bzw. durch diesen geleitet.Thereafter, the exhaust gases from the diesel oxidation catalyst 30 are routed to and through either the hydrogen SCR catalyst 40 or the first urea SCR catalyst 50 .

In der Leitung 35 zwischen dem Dieseloxidationskatalysator 30 und dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 bzw. dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 ist ein erster Harnstoffinjektor 75 zum Einbringen von Harnstoff bzw. einer wässrigen Harnstofflösung bzw. AdBlue® in die Abgase angeordnet. In der genannten Leitung 35 ist zudem ein erster Wasserstoffinjektor 65 zum Einbringen von Wasserstoff (H2) in die Abgase angeordnet.A first urea injector 75 for introducing urea or an aqueous urea solution or AdBlue® into the exhaust gases is arranged in the line 35 between the diesel oxidation catalytic converter 30 and the hydrogen SCR catalytic converter 40 or the first urea SCR catalytic converter 50 . A first hydrogen injector 65 for introducing hydrogen (H 2 ) into the exhaust gases is also arranged in said line 35 .

Der Harnstoff wird als wässrige Harnstofflösung in einem Harnstoffbehälter 70 gespeichert. Der Harnstoffbehälter 70 weist eine Pumpe (nicht gezeigt) zum Fördern des Harnstoffs aus dem Harnstoffbehälter 70 auf. Zudem kann Harnstoff von außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 über ein Harnstoffeinfüllrohr (nicht gezeigt) in den Harnstoffbehälter 70 eingefüllt werden. Beispielsweise kann in dem Harnstoffbehälter 70 ca. 15 kg bis ca. 20 kg an wässriger Harnstofflösung gespeichert werden. Der Harnstoff wird von dem Harnstoffbehälter 70 über eine erste Zufuhrleitung 72 zu dem ersten Harnstoffinjektor 75 und über eine zweite Zufuhrleitung 73 zu dem zweiten Harnstoffinjektor 77 geführt.The urea is stored in a urea tank 70 as an aqueous urea solution. The urea tank 70 has a pump (not shown) for pumping the urea out of the urine cloth container 70 on. In addition, urea may be filled into the urea tank 70 from outside of the motor vehicle 10 via a urea filling pipe (not shown). For example, about 15 kg to about 20 kg of aqueous urea solution can be stored in the urea tank 70 . The urea is fed from the urea tank 70 via a first feed line 72 to the first urea injector 75 and via a second feed line 73 to the second urea injector 77 .

Der Wasserstoff wird in einem Wasserstoffbehälter gespeichert. Der Wasserstoffbehälter kann ein Druckbehälter 60 sein. Beispielsweise kann der Druckbehälter 60 ein kryogener Druckbehälter sein. Der Systemdruck in dem Druckbehälter 60 kann beispielsweise 350 bar aufweisen. Der Druckbehälter 60 weist ein Tankventil und einen Druckregler auf (nicht gezeigt). Ebenso kann über ein Wasserstoffeinfüllrohr (nicht gezeigt) Wasserstoff von außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 in den Druckbehälter 60 zum Speichern des Wasserstoffs eingeführt werden. Der Druckbehälter 60 kann beispielsweise ca. 0,5 kg bis ca. 1 kg Wasserstoff speichern. Der Wasserstoff wird von dem Druckbehälter 60 über eine erste Zufuhrleitung 62 zu dem ersten Wasserstoffinjektor 65 und über eine zweite Zufuhrleitung 63 zu dem zweiten Wasserstoffinjektor 67 geführt.The hydrogen is stored in a hydrogen tank. The hydrogen tank can be a pressure tank 60 . For example, the pressure vessel 60 may be a cryogenic pressure vessel. The system pressure in the pressure vessel 60 can be 350 bar, for example. The pressure vessel 60 has a tank valve and a pressure regulator (not shown). Likewise, hydrogen can be introduced into the pressure vessel 60 for storing the hydrogen from outside the motor vehicle 10 via a hydrogen filling pipe (not shown). The pressure vessel 60 can store, for example, approximately 0.5 kg to approximately 1 kg of hydrogen. The hydrogen is fed from the pressure vessel 60 via a first feed line 62 to the first hydrogen injector 65 and via a second feed line 63 to the second hydrogen injector 67 .

Der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 kann handelsüblicher SCR-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden (NO, NO2, NOx) mittels Harnstoff sein. Der erste und der zweite Harnstoff-Katalysator wandeln jeweils die Stickoxide hauptsächlich in H2O und Stickstoff (N2) um.The first urea SCR catalytic converter 50 can be a commercially available SCR catalytic converter for reducing nitrogen oxides (NO, NO 2 , NO x ) using urea. The first and second urea catalysts each convert the nitrogen oxides mainly into H 2 O and nitrogen (N 2 ).

Der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 wandelt mittels Wasserstoff Stickoxide in Wasser (H2O) und Stickstoff (N2) um. Der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 kann z.B. Platin und/oder Palladium aufweisen, um die Umwandlung besonders effektiv durchzuführen.The hydrogen SCR catalyst 40 converts nitrogen oxides into water (H 2 O) and nitrogen (N 2 ) using hydrogen. The hydrogen SCR catalyst 40 may include platinum and/or palladium, for example, in order to most effectively perform the conversion.

Der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 ist stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators 30 angeordnet. Hierdurch wird der Sauerstoffgehalt verringert, so dass der Wasserstoff in dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 mit Stickoxiden in den Abgasen und nicht mit dem elementaren Sauerstoff (O2) reagiert.The hydrogen SCR catalyst 40 is arranged downstream of the diesel oxidation catalyst 30 . This reduces the oxygen content so that the hydrogen in the hydrogen SCR catalyst 40 reacts with nitrogen oxides in the exhaust gases and not with the elemental oxygen (O 2 ).

Die Reinigungsvorrichtung 15 weist eine Klappe 38 bzw. Umschaltklappe auf, durch deren jeweilige Position festgelegt wird, ob die Abgase aus der Leitung 35, insbesondere unmittelbar, nach dem Dieseloxidationskatalysator 30 (hauptsächlich oder vollständig) zu dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 oder zu dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 gelangen bzw. durch diesen strömen. Die Klappe 38 weist ein Scharnier auf, um die die Klappe 38 reversibel zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegt werden kann.The cleaning device 15 has a flap 38 or switching flap, is determined by the respective position, whether the exhaust gases from the line 35, in particular immediately after the diesel oxidation catalyst 30 (mainly or completely) to the hydrogen SCR catalyst 40 or to the get first urea SCR catalyst 50 or flow through this. The flap 38 has a hinge about which the flap 38 can be reversibly moved between a first position and a second position.

In der ersten Position der Klappe 38, die in 1 gezeigt ist, gelangen die Abgase in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50, d.h. die Klappe 38 versperrt den Weg in den Wasserstoff-SCR-Katalysator 40. Wenn die Klappe 38 in der ersten Position ist, wird Harnstoff durch den ersten HarnstoffInjektor vor dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 (und nach dem Dieseloxidationskatalysator 30)in die Abgase eingespritzt, so dass der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 seine Funktion erfüllt, nämlich u.a. Stickoxide aus den Abgasen entfernt.In the first position of the flap 38, which is in 1 is shown, the exhaust gases enter the first urea SCR catalyst 50, ie the flap 38 blocks the way into the hydrogen SCR catalyst 40. When the flap 38 is in the first position, urea through the first urea injector before first urea SCR catalyst 50 (and after the diesel oxidation catalyst 30) is injected into the exhaust gases, so that the first urea SCR catalyst 50 fulfills its function, namely, inter alia, removing nitrogen oxides from the exhaust gases.

In der zweiten Position der Klappe 38, die in 2 gezeigt ist, gelangen die Abgase in den (ersten) Wasserstoff-SCR-Katalysator 40, d.h. die Klappe 38 versperrt den Weg in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50. Wenn die Klappe 38 in der zweiten Position ist, wird Wasserstoff durch den ersten Wasserstoffinjektor 65 in die Abgase vor dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 (und nach dem Dieseloxidationskatalysator 30) eingebracht, so dass der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 seine Funktion erfüllt.In the second position of the flap 38, which is in 2 shown, the exhaust gases enter the (first) hydrogen SCR catalyst 40, ie the flap 38 blocks the path into the first urea SCR catalyst 50. When the flap 38 is in the second position, hydrogen is through the first Hydrogen injector 65 introduced into the exhaust gases before the hydrogen SCR catalyst 40 (and after the diesel oxidation catalyst 30), so that the hydrogen SCR catalyst 40 fulfills its function.

Der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 und der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 können zwei Teile eines einzigen Katalysators sein, die beispielsweise lediglich durch eine Trennwand voneinander getrennt sind.The hydrogen SCR catalyst 40 and the first urea SCR catalyst 50 can be two parts of a single catalyst, which are only separated from one another by a partition wall, for example.

Vorstellbar ist auch, dass Schichten des Wasserstoff-SCR-Katalysators 40 und Schichten des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators 50 sich in einem gemeinsamen Katalysator regelmäßig oder unregelmäßig abwechseln. In diesem Fall braucht es keine Klappe 38, sondern der einzige Unterschied zwischen dem Betreiben des Wasserstoff-SCR-Katalysators 40 und des ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 ist, ob Wasserstoff durch den ersten Wasserstoffinjektor 65 in die Abgase eingebracht wird oder ob Harnstoff durch den ersten Harnstoffinjektor 75 in die Abgase eingebracht wird. Denkbar ist auch, dass Schichten sowohl Teil des Wasserstoff-SCR-Katalysators 40 als auch des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators 50 sind, d.h. dass dieselbe Schicht als Reaktionsfläche für beide katalytischen Reaktionen verwendet wird. Auch hierbei legt das Einbringen von Harnstoff oder Wasserstoff fest, ob der Katalysator als erster Harnstoff-SCR-Katalysator 50 (beim Einbringen von Harnstoff) oder als Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 (beim Einbringen von Wasserstoff) betrieben wird.It is also conceivable that layers of the hydrogen SCR catalytic converter 40 and layers of the first urea SCR catalytic converter 50 alternate regularly or irregularly in a common catalytic converter. In this case, there is no need for flap 38, but the only difference between operating the hydrogen SCR catalyst 40 and the first urea SCR catalyst 50 is whether hydrogen is introduced into the exhaust gases through the first hydrogen injector 65 or urea through the first urea injector 75 is introduced into the exhaust gases. It is also conceivable that layers are part of both the hydrogen SCR catalyst 40 and the first urea SCR catalyst 50, i.e. the same layer is used as a reaction surface for both catalytic reactions. Here too, the introduction of urea or hydrogen determines whether the catalyst is operated as a first urea SCR catalyst 50 (when urea is introduced) or as a hydrogen SCR catalyst 40 (when hydrogen is introduced).

Zwischen dem Dieseloxidationskatalysator 30 und dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 bzw. dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 ist ein erster Temperatursensor 81 zum Erfassen der Temperatur der Abgase an dieser Stelle angeordnet.Between the diesel oxidation catalyst 30 and the hydrogen SCR catalyst 40 or the first urea SCR catalyst 50 is a first ter temperature sensor 81 for detecting the temperature of the exhaust gases arranged at this point.

Nach dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 bzw. dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 gelangen die Abgase, unabhängig davon ob sie durch den Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 oder durch den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 geführt wurden, in eine Leitung 55 zu dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90. In der genannten Leitung 55 ist ein zweiter Harnstoffinjektor 77 zum Einbringen von Harnstoff in die Abgase angeordnet. In der genannten Leitung 55 ist ein zweiter Wasserstoffinjektor 67 zum Einbringen von Wasserstoff in die Abgase angeordnet.After the hydrogen SCR catalytic converter 40 or the first urea SCR catalytic converter 50, the exhaust gases reach a line, regardless of whether they were conducted through the hydrogen SCR catalytic converter 40 or through the first urea SCR catalytic converter 50 55 to the second urea SCR catalytic converter 90. A second urea injector 77 for introducing urea into the exhaust gases is arranged in said line 55. A second hydrogen injector 67 for introducing hydrogen into the exhaust gases is arranged in said line 55 .

Der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator 90 ist ein sogenannter Unterflurkatalysator, d.h. er ist oftmals im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet.The second urea SCR catalytic converter 90 is what is known as an underfloor catalytic converter, i.e. it is often arranged in the underfloor area of the motor vehicle 10 .

Denkbar ist auch, dass kein zweiter Wasserstoffinjektor 67 angeordnet ist.It is also conceivable that no second hydrogen injector 67 is arranged.

In der Leitung 55 zwischen dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 bzw. dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 und dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 ist ein zweiter Temperatursensor 82 zum Erfassen der Temperatur der Abgase nach dem Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 bzw. dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 angeordnet.In the line 55 between the hydrogen SCR catalytic converter 40 or the first urea SCR catalytic converter 50 and the second urea SCR catalytic converter 90 there is a second temperature sensor 82 for detecting the temperature of the exhaust gases after the hydrogen SCR catalytic converter 40 and the first urea SCR catalyst 50 is arranged.

Der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator 90 dient ebenfalls zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen. Nach dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 ist ein dritter Temperatursensor 83 zum Erfassen der Temperatur der Abgase angeordnet. Durch eine Leitung 95 gelangen die Abgase von dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 in den Endschalldämpfer 99. Anschließend werden die Abgase an die Umgebung abgegeben.The second urea SCR catalytic converter 90 is also used to reduce nitrogen oxides in the exhaust gases. A third temperature sensor 83 for detecting the temperature of the exhaust gases is arranged after the second urea SCR catalytic converter 90 . The exhaust gases from the second urea SCR catalytic converter 90 reach the rear silencer 99 through a line 95. The exhaust gases are then released into the environment.

Wenn Wasserstoff durch den zweiten Wasserstoffinjektor 67 eingebracht wird, wird der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator 90 als Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 betrieben bzw. ist ein Wasserstoff-SCR-Katalysator 40. When hydrogen is introduced through the second hydrogen injector 67, the second urea SCR catalyst 90 is operated as a hydrogen SCR catalyst 40 or is a hydrogen SCR catalyst 40.

Zusätzlich zu der Temperatur der Abgase an den drei genannten Stellen kann die Temperatur des Harnstoffs in dem Harnstoffbehälter 70 erfasst werden.In addition to the temperature of the exhaust gases at the three points mentioned, the temperature of the urea in the urea tank 70 can be recorded.

Die Reinigungsvorrichtung 15 umfasst eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann die Temperaturen von den Temperatursensoren 81, 82, 83 sowie die Temperatur des Harnstoffs im Harnstoffbehälter 70 erfassen. Abhängig von der Temperatur der Abgase, durch die auf die Temperatur der verschiedenen Katalysatoren geschlossen werden kann, werden mittels des Harnstoffs in dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 oder in dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 Stickoxide in Stickstoff und Wasser umgewandelt. Wenn der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 zu heiß ist bzw. die Abgase, die zu ihm gelangen, so wird über den zweiten Harnstoffinjektor 77 Harnstoff abgegeben und der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator 90 zum Reduzieren von Stickoxiden verwendet. Wenn die Temperatur in dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 zu niedrig ist, befindet sich üblicherweise der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 bei einer Temperatur, bei der mittels Harnstoff die Stickoxide reduziert werden können. Wenn beide Harnstoff-SCR-Katalysatoren 50, 90 zu kalt sind, wird die Reduktion von Stickoxiden mittels Wasserstoff, vorzugsweise im Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 oder hilfsweise im zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90, der als Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 betrieben wird, durchgeführt.The cleaning device 15 includes a control device. The control device can detect the temperatures from the temperature sensors 81 , 82 , 83 and the temperature of the urea in the urea tank 70 . Depending on the temperature of the exhaust gases, from which the temperature of the various catalytic converters can be inferred, nitrogen oxides are converted into nitrogen and water by means of the urea in the first urea SCR catalytic converter 50 or in the second urea SCR catalytic converter 90 . If the first urea SCR catalyst 50 is too hot or the exhaust gases that reach it, then urea is released via the second urea injector 77 and the second urea SCR catalyst 90 is used to reduce nitrogen oxides. If the temperature in the second urea SCR catalyst 90 is too low, the first urea SCR catalyst 50 is usually at a temperature at which the nitrogen oxides can be reduced by means of urea. If both urea SCR catalytic converters 50, 90 are too cold, the reduction of nitrogen oxides by means of hydrogen, preferably in the hydrogen SCR catalytic converter 40 or alternatively in the second urea SCR catalytic converter 90, which is operated as a hydrogen SCR catalytic converter 40 is carried out.

Nach dem Starten des Kraftfahrzeugs 10 bei kalten Umgebungstemperaturen, kann der Harnstoff bzw. die wässrige Harnstofflösung bzw. AdBlue® gefroren sein oder keiner der beiden Harnstoff-SCR-Katalysator 50, 90 eine ausreichend hohe Temperaturen aufweisen, bei der die Entfernung von Stickoxiden aus den Abgasen mittels Harnstoffs effektiv durchgeführt werden kann. Durch Abwärme des Verbrennungsmotors 20 bzw. die Wärme der Abgase werden der Harnstoff und die Harnstoff-SCR-Katalysatoren 50, 90 erwärmt. Eine Reduktion von Stickoxiden mittels Harnstoff ist nicht möglich, solange der Harnstoff gefroren ist. Um eine Reduktion von Stickoxiden auch in der Situation zu gewährleisten, in der der Harnstoff gefroren ist oder die Harnstoff-SCR-Katalysatoren 50, 90 nicht heiß genug sind (z.B. mehr als ca. 160°C), wird der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 zur Reduktion von Stickoxiden verwendet. Dies ist üblicherweise nur für eine überschaubare Zeit nach dem Starten des Kraftfahrzeugs 10 notwendig, da durch die Abwärme des Verbrennungsmotors 20 bzw. durch die heißen Abgase der Harnstoff und/oder eine (elektrische) Heizeinrichtung zum Erwärmen des Harnstoffs in dem Harnstoffbehälter 70 schnell auftaut, so dass die Reduktion von Stickoxiden durch Harnstoff durchgeführt werden kann. Auch die Harnstoff-SCR-Katalysatoren 50, 90 werden relativ schnell durch die Abgase erwärmt. Insbesondere wird der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 auch dann durch Wärmebrücken etc. erwärmt, wenn die Abgase durch den Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 geleitet werden, d.h. wenn sich die Klappe 38 in der zweiten Position befindet. Aus diesem Grund muss typischerweise deutlich weniger Wasserstoff als Harnstoff in dem Kraftfahrzeug 10 gespeichert werden. Die meiste Zeit des üblichen Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 wird Harnstoff zur Reduktion der Stickoxide verwendet.After starting the motor vehicle 10 at cold ambient temperatures, the urea or the aqueous urea solution or AdBlue ® may be frozen or neither of the two urea SCR catalytic converters 50, 90 have a sufficiently high temperature at which the removal of nitrogen oxides from the Exhaust gases can be carried out effectively using urea. The urea and the urea SCR catalytic converters 50, 90 are heated by waste heat from the internal combustion engine 20 or the heat from the exhaust gases. A reduction of nitrogen oxides using urea is not possible as long as the urea is frozen. In order to ensure a reduction in nitrogen oxides even in the situation in which the urea is frozen or the urea SCR catalytic converters 50, 90 are not hot enough (eg more than approximately 160° C.), the hydrogen SCR catalytic converter 40 used to reduce nitrogen oxides. This is usually only necessary for a manageable time after starting the motor vehicle 10, since the waste heat from the internal combustion engine 20 or the hot exhaust gases quickly thaws the urea and/or an (electrical) heating device for heating the urea in the urea tank 70. so that the reduction of nitrogen oxides by urea can be carried out. The urea SCR catalytic converters 50, 90 are also heated relatively quickly by the exhaust gases. In particular, the first urea SCR catalyst 50 is also heated by thermal bridges, etc. when the exhaust gases are passed through the hydrogen SCR catalyst 40, ie when the flap 38 is in the second position. For this reason, typically significantly less hydrogen than urea has to be stored in the motor vehicle 10 . Most of the time of the Kraft's normal operation vehicle 10, urea is used to reduce nitrogen oxides.

Es ist möglich, dass, wenn die Versorgung mit Harnstoff auf dem Harnstoffbehälter 70 nicht möglich ist bzw. der Betrieb des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators 50 und des zweiten Harnstoff-SCR-Katalysators 90 nicht möglich ist, die Reduktion von Stickoxiden mittels des Wasserstoffs durchgeführt wird, obwohl der Harnstoff flüssig ist und die beiden Harnstoff-SCR-Katalysatoren 50, 90 eine ausreichende Temperatur aufweisen. Die Reduktion mittels Wasserstoff kann somit in einer Art Notbetrieb bzw. Rückfallbetriebsfunktion durchgeführt werden. Insbesondere kann, wenn der Verbrennungsmotor 20 besonders viel Abwärme erzeugt (z.B. durch sehr sportliches Fahren des Kraftfahrzeugs 10) in diesem Notbetrieb Wasserstoff über den zweiten Wasserstoffinjektor 67 in die Abgase eingebracht werden. In diesem Fall kann es nämlich passieren, dass der Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 eine zu hohe Temperatur aufweist, um die Entfernung von Stickoxiden effektiv durchzuführen.It is possible that when the supply of urea on the urea tank 70 is not possible or the operation of the first urea SCR catalyst 50 and the second urea SCR catalyst 90 is not possible, the reduction of nitrogen oxides using the hydrogen is carried out, although the urea is liquid and the two urea SCR catalysts 50, 90 have a sufficient temperature. The reduction by means of hydrogen can thus be carried out in a type of emergency operation or fallback operation function. In particular, if the internal combustion engine 20 generates a particularly large amount of waste heat (e.g. due to very sporty driving of the motor vehicle 10), hydrogen can be introduced into the exhaust gases via the second hydrogen injector 67 in this emergency operation. Namely, in this case, the hydrogen SCR catalyst 40 may have too high a temperature to effectively perform the removal of nitrogen oxides.

Typischerweise arbeitet der erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50 erst oberhalb von einer Temperatur von ca. 180°C effektiv, so dass bis zum Erreichen dieser Temperatur die Reduktion von Stickoxiden mittels Wasserstoffs bzw. mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators 40 durchgeführt wird.Typically, the first urea SCR catalytic converter 50 only works effectively above a temperature of approximately 180° C., so that the reduction of nitrogen oxides by means of hydrogen or by means of the hydrogen SCR catalytic converter 40 is carried out until this temperature is reached.

Beim Einbringen von Wasserstoff durch den ersten Wasserstoffinjektor 65 bzw. bei Betrieb des Wasserstoff-SCR-Katalysators 40 reagiert der Wasserstoff mit überschüssigem Luftsauerstoff aus der Verbrennung und erwärmt auf diese Weise den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 und den zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90.When hydrogen is introduced by the first hydrogen injector 65 or when the hydrogen SCR catalytic converter 40 is in operation, the hydrogen reacts with excess atmospheric oxygen from the combustion and in this way heats the first urea SCR catalytic converter 50 and the second urea SCR catalytic converter 90

Anstelle einer Klappe 38 sind auch andere Vorrichtungen (z.B. Ventile) zum wahlweisen gezielten Lenken des Luftstroms in den Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 oder in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator 50 vorstellbar.Instead of a flap 38, other devices (e.g. valves) for selectively directing the air flow into the hydrogen SCR catalytic converter 40 or into the first urea SCR catalytic converter 50 are also conceivable.

Nach dem ersten Harnstoffinjektor 75 und/oder nach dem zweiten Harnstoffinjektor 77 bzw. unmittelbar stromabwärts der Injektoren kann jeweils ein Mischer zum Vermischen des Harnstoffs mit den Abgasen angeordnet sein.A mixer for mixing the urea with the exhaust gases can be arranged after the first urea injector 75 and/or after the second urea injector 77 or directly downstream of the injectors.

Unmittelbar stromabwärts des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators 50 und/oder des zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 kann jeweils ein NoX-Sensor zum Erfassen der Dichte oder des Anteils von Stickoxiden in den Abgasen angeordnet sein. Die Steuereinrichtung kann abhängig von der Dichte bzw. dem Anteil der Stickoxide die Menge an Wasserstoff, die durch den ersten Wasserstoffinjektor 65 und/oder zweiten Wasserstoffinjektor 67 zugeführt wird, und/oder die Menge an Harnstoff, die durch den ersten Harnstoffinjektor 75 und/oder den zweiten Harnstoffinjektor 77 zugeführt wird, entsprechend steuern bzw. regeln. Bei mehr Stickoxiden wird mehr Wasserstoff bzw. Harnstoff benötigt als bei wenig Stickoxiden in den Abgasen.A NoX sensor for detecting the density or the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gases can be arranged immediately downstream of the first urea SCR catalytic converter 50 and/or the second urea SCR catalytic converter 90 . Depending on the density or the proportion of nitrogen oxides, the control device can determine the amount of hydrogen that is supplied by first hydrogen injector 65 and/or second hydrogen injector 67 and/or the amount of urea that is supplied by first urea injector 75 and/or is supplied to the second urea injector 77, control or regulate accordingly. With more nitrogen oxides, more hydrogen or urea is required than with fewer nitrogen oxides in the exhaust gases.

Bei der nachfolgenden Beschreibung des in den 1 und 2 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zum den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.In the following description of the 1 and 2 illustrated alternative embodiment are for features compared to the 1 and 2 illustrated first embodiment are identical and / or at least comparable in their design and / or mode of operation, the same reference numerals are used. If these are not explained again in detail, their configuration and/or mode of action corresponds to the configuration and/or mode of action of the features already described above.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Kraftfahrzeugs 10 mit einer weiteren Reinigungsvorrichtung 15 gemäß der hier offenbarten Technologie, wobei sich eine Klappe 38 in einer ersten Position befindet. 3 shows a schematic view of another motor vehicle 10 with another cleaning device 15 according to the technology disclosed here, wherein a flap 38 is in a first position.

Die in 3 gezeigte Reinigungsvorrichtung 15 unterscheidet sich von der in 1 bzw. 2 gezeigten Reinigungsvorrichtung 15 darin, dass kein zweiter Wasserstoffinjektor 67 vorhanden ist. Somit kann nicht unmittelbar vor dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator 90 Wasserstoff eingebracht werden. Hierdurch ist die Reinigungsvorrichtung 15 technisch besonders einfach. Wenn keiner der beiden Harnstoff-SCR-Katalysatoren 50, 90 mit Harnstoff betrieben werden kann, werden die Stoffe aus den Abgasen durch den Wasserstoff-SCR-Katalysator 40 bzw. durch das Einbringen von Wasserstoff und das Positionieren der Klappe 38 in der zweiten Position entfernt.In the 3 The cleaning device 15 shown differs from that in 1 or. 2 Cleaning device 15 shown is that no second hydrogen injector 67 is present. Thus, hydrogen cannot be introduced immediately before the second urea SCR catalyst 90 . As a result, the cleaning device 15 is technically particularly simple. If neither of the two urea SCR catalysts 50, 90 can be operated with urea, the substances are removed from the exhaust gases by the hydrogen SCR catalyst 40 or by introducing hydrogen and positioning the flap 38 in the second position .

Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Wasserstoff-SCR-Katalysator 40, der/ein erster Harnstoff-SCR-Katalysator 50, der/ein Dieseloxidationskatalysator 30, die/eine Klappe 38, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Wasserstoff-SCR-Katalysator 40, der mindestens eine erste Harnstoff-SCR-Katalysator 50, der mindestens eine Dieseloxidationskatalysator 30, die mindestens eine Klappe 38, etc.).For reasons of legibility, the expression “at least one” has been partially omitted for the sake of simplicity. Where a feature of the technology disclosed herein is described in the singular or vague (e.g., hydrogen SCR catalyst 40, first urea SCR catalyst 50, diesel oxidation catalyst 30, door 38, etc.) the majority of them should also be disclosed at the same time (e.g. the at least one hydrogen SCR catalytic converter 40, the at least one first urea SCR catalytic converter 50, the at least one diesel oxidation catalytic converter 30, the at least one flap 38, etc.) .

Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von senkrechte Achse“).In the context of the technology disclosed here, the term “essentially” (eg “essentially vertical axis”) includes the exact property or value (eg “vertical axis”) as well as deviations that are insignificant for the function of the property/value (e.g. "tolerable deviation from the vertical axis").

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications can be made within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1515
Reinigungsvorrichtungcleaning device
2020
Verbrennungsmotorcombustion engine
2525
Leitung zwischen Verbrennungsmotor und DieseloxidationskatalysatorLine between internal combustion engine and diesel oxidation catalyst
3030
Dieseloxidationskatalysatordiesel oxidation catalyst
3535
Leitung zwischen Dieseloxidationskatalysator und Wasserstoff-SCR-Katalysator und Harnstoff-SCR-KatalysatorLine between diesel oxidation catalyst and hydrogen SCR catalyst and urea SCR catalyst
3838
Klappeflap
4040
Wasserstoff-SCR-KatalysatorHydrogen SCR catalyst
5050
erster Harnstoff-SCR-Katalysatorfirst urea SCR catalyst
5555
Leitung zwischen Wasserstoff-SCR-Katalysator/erstem Harnstoff-SCR-Katalysator und zweitem Harnstoff-SCR-KatalysatorLine between hydrogen SCR catalyst/first urea SCR catalyst and second urea SCR catalyst
6060
Druckbehälterpressure vessel
6262
Zufuhrleitung vom Druckbehälter zum ersten WasserstoffinjektorSupply line from the pressure vessel to the first hydrogen injector
6363
Zufuhrleitung vom Druckbehälter zum zweiten WasserstoffinjektorSupply line from the pressure vessel to the second hydrogen injector
6565
erster Wasserstoffinjektorfirst hydrogen injector
6767
zweiter Wasserstoffinjektorsecond hydrogen injector
7070
Harnstoffbehälterurea tank
7272
Zufuhrleitung vom Harnstoffbehälter zum ersten HarnstoffinjektorSupply line from the urea tank to the first urea injector
7373
Zufuhrleitung vom Harnstoffbehälter zum zweiten HarnstoffinjektorSupply line from the urea tank to the second urea injector
7575
erster Harnstoffinjektorfirst urea injector
7777
zweiter Harnstoffinjektorsecond urea injector
8080
erster Temperatursensorfirst temperature sensor
8181
zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
8282
dritter Temperatursensorthird temperature sensor
8585
Steuereinrichtungcontrol device
9090
zweiter Harnstoff-SCR-Katalysatorsecond urea SCR catalyst
9595
Leitung zwischen dem zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator und dem EndschalldämpferLine between the second urea SCR catalytic converter and the rear silencer
9999
Endschalldämpferrear silencer

Claims (15)

Reinigungsvorrichtung (15) zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors (20), wobei die Reinigungsvorrichtung (15) einen Dieseloxidationskatalysator (30) zum Verringern des Sauerstoffgehalts in den Abgasen und einen Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Wasserstoff umfasst, wobei der Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators (30) angeordnet ist.Cleaning device (15) for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine (20), wherein the cleaning device (15) a diesel oxidation catalyst (30) for reducing the oxygen content in the exhaust gases and comprises a hydrogen SCR catalytic converter (40) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases using hydrogen, wherein the hydrogen SCR catalyst (40) is located downstream of the diesel oxidation catalyst (30). Reinigungsvorrichtung (15) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff.Cleaning device (15) after claim 1 , further comprising a first urea SCR catalyst (50) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases by means of urea. Reinigungsvorrichtung (15) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reinigungsvorrichtung (15) derart ausgestaltet ist, dass wahlweise Stickoxide aus den Abgasen mittels des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators (50) und/oder Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators (40) entfernt werden.Cleaning device (15) after claim 1 or 2 , wherein the cleaning device (15) is designed such that selectively nitrogen oxides from the exhaust gases by means of the first urea SCR catalyst (50) and / or nitrogen oxides from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalyst (40) are removed. Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungsvorrichtung (15) ferner einer Steuereinrichtung (85) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (85) derart zwischen dem ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) und dem Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) umschaltet, dass unterhalb einer vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators (50) zunächst Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators (40) entfernt werden und bei Erreichen und/oder Überschreiten der vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder der Umgebung des Verbrennungsmotors (20) und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators (50) Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators (40) entfernt werden.Cleaning device (15) according to one of the preceding claims, wherein the cleaning device (15) further comprises a control device (85), wherein the control device (85) is arranged between the first urea SCR catalyst (50) and the hydrogen SCR catalyst ( 40) switches so that below a specified temperature of the exhaust gases and/or the urea and/or the first urea SCR catalytic converter (50), nitrogen oxides are first removed from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter (40) and when this is reached and /or exceeding the specified temperature of the exhaust gases and/or the environment of the internal combustion engine (20) and/or the urea and/or the first urea SCR catalytic converter (50) nitrogen oxides from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter (40) be removed. Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Harnstoff-SCR-Katalysator (50) und der Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) Teile eines gemeinsamen Katalysators sind.Purification device (15) according to any one of the preceding claims, wherein the first urea SCR catalyst (50) and the hydrogen SCR catalyst (40) are parts of a common catalyst. Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine bewegliche Klappe (38), wobei die Klappe (38) zwischen einer ersten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor (20) in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) und im Wesentlichen nicht in den Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) geleitet werden, und einer zweiten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor (20) in den Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) und im Wesentlichen nicht in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) geleitet werden, reversibel bewegbar ist.A cleaning device (15) according to any one of the preceding claims, further comprising a moveable flap (38), the flap (38) being movable between a first position in which the exhaust gases from the internal combustion engine (20) flow into the first urea SCR catalytic converter (50 ) and essentially not into the hydrogen SCR catalyst (40), and a second position in which the exhaust gases from the internal combustion engine (20) into the hydrogen SCR catalyst (40) and essentially not into the first Urea SCR catalyst (50) are passed, is reversibly movable. Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Druckbehälter (60) zum Speichern des Wasserstoffs.Purification apparatus (15) according to any one of the preceding claims, further comprising a pressure vessel (60) for storing the hydrogen. Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator (90), wobei der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator (90) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff ausgebildet ist, wobei der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator (90) stromabwärts des Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) angeordnet ist, insbesondere stromabwärts des ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) und stromabwärts des Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) angeordnet ist.A cleaning device (15) according to any one of the preceding claims, further comprising a second urea SCR catalytic converter (90), the second urea SCR catalytic converter (90) being designed to reduce nitrogen oxides in the exhaust gases by means of urea, wherein the second urea SCR catalyst (90) is arranged downstream of the hydrogen SCR catalyst (40), in particular downstream of the first urea SCR catalyst (50) and downstream of the hydrogen SCR catalyst (40). Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Harnstoff-SCR-Katalysator (50) einen Partikelfilter umfasst.A purification device (15) according to any one of the preceding claims, wherein the first urea SCR catalyst (50) comprises a particulate filter. Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Wasserstoff-SCR-Katalysator (40), wobei der zweite Harnstoff-SCR-Katalysator (90) als zweiter Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) fungieren kann.A purification device (15) according to any one of the preceding claims, further comprising a second hydrogen SCR catalyst (40), wherein the second urea SCR catalyst (90) can function as a second hydrogen SCR catalyst (40). Kraftfahrzeug (10) mit einer Reinigungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle (10) with a cleaning device (15) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Entfernen von Stoffen aus Abgasen eines Verbrennungsmotors (20), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Führen der Abgase durch einen Dieseloxidationskatalysator (30) zum Verringern des Sauerstoffgehalts in den Abgasen; Führen der Abgase, nachdem die Abgase durch den Dieseloxidationskatalysator (30) geführt wurden, durch einen ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff und/oder einen Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Wasserstoff.A method for removing substances from exhaust gases from an internal combustion engine (20), the method comprising the steps of: passing the exhaust gases through a diesel oxidation catalyst (30) to reduce the oxygen content in the exhaust gases; Conducting the exhaust gases, after the exhaust gases have been conducted through the diesel oxidation catalytic converter (30), through a first urea SCR catalytic converter (50) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases by means of urea and/or a hydrogen SCR catalytic converter (40) for reducing nitrogen oxides in the exhaust gases using hydrogen. Verfahren nach Anspruch 12, wobei unterhalb einer vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators (50) zunächst Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators (40) entfernt werden und bei einer Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen Temperatur der Abgase und/oder des Harnstoffs und/oder des ersten Harnstoff-SCR-Katalysators (50) Stickoxide aus den Abgasen mittels des Wasserstoff-SCR-Katalysators (40) entfernt werden.procedure after claim 12 , wherein below a predetermined temperature of the exhaust gases and/or the urea and/or the first urea SCR catalytic converter (50) nitrogen oxides are first removed from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter (40) and when the given temperature of the exhaust gases and/or the urea and/or the first urea SCR catalytic converter (50) nitrogen oxides are removed from the exhaust gases by means of the hydrogen SCR catalytic converter (40). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei mittels reversiblen Bewegens einer Klappe (38) zwischen einer ersten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor (20) in den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) geleitet werden, und einer zweiten Position, in der die Abgase aus dem Verbrennungsmotor (20) in den Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) geleitet werden, zwischen der Reduktion der Stickoxide mittels Wasserstoffs oder mittels Harnstoff gewechselt wird.procedure after claim 12 or 13 , wherein by means of reversibly moving a flap (38) between a first position in which the exhaust gases from the internal combustion engine (20) are directed into the first urea SCR catalyst (50) and a second position in which the exhaust gases from the Combustion engine (20) in the hydrogen SCR catalytic converter (40) are passed, is changed between the reduction of nitrogen oxides by means of hydrogen or by means of urea. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, ferner folgenden Schritt umfassend: Führen der Abgase, nachdem diese durch den ersten Harnstoff-SCR-Katalysator (50) oder den Wasserstoff-SCR-Katalysator (40) geführt wurden, durch einen zweiten Harnstoff-SCR-Katalysator (90) zur Reduktion von Stickoxiden in den Abgasen mittels Harnstoff.Procedure according to one of Claims 12 - 14 , further comprising the step of: passing the exhaust gases, after passing through the first urea SCR catalyst (50) or the hydrogen SCR catalyst (40), through a second urea SCR catalyst (90) to reduce Nitrogen oxides in the exhaust gases using urea.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10128414A1 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas system for cleaning internal combustion engine exhaust gases comprises a reducing agent supply having a hydrogen-producing unit for enriching the exhaust gas with hydrogen

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DE10128414A1 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Daimler Chrysler Ag Exhaust gas system for cleaning internal combustion engine exhaust gases comprises a reducing agent supply having a hydrogen-producing unit for enriching the exhaust gas with hydrogen

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