AT521744B1 - Ottomotoranordnung und Verfahren mit einem NSC-System - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ottomotoranordnung und ein Verfahren zum Betreiben der Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) mit einem Hauptkatalysator (3), einem Ottomotorpartikelfilter (4) und einem NOx-Speicherkatalysator (10) umfasst, wobei der Hauptkatalysator (3) als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt, wobei dem Hauptkatalysator (3) der Ottomotorpartikelfilter (4), welcher gegebenenfalls als 4-Wege- Katalysator wirkt, nachgeordnet ist, wobei dem Ottomotorpartikelfilter (4) der NOx- Speicherkatalysator (10) nachgeordnet ist, und wobei gegebenenfalls ein Oxidationskatalysator (18) vor dem NOx-Speicherkatalysator (10) angeordnet ist, wobei im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators (10), ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement (11) zur Beheizung des NOx-Speicherkatalysators (10) vorgesehen ist, wobei das Heizelement (11) nach dem Ottopartikelfilter (4) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

OTTOMOTORANORDNUNG UND VERFAHREN MIT EINEM NSC-SYSTEM

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ottomotoranordnung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, beispielsweise der Betrieb innerhalb eines Lambdafensters um A = 1 welche gegebenenfalls durch unbefeuerte Schubbetriebsphasen unterbrochen werden können.

[0003] Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen die von einem Dieselmotor emittierten Stickoxide, insbesondere in Form von Stickstoffdioxid NO», zumindest temporär in einem NOxSpeicherkatalysator, einem sogenannten NSC, gespeichert werden. Solche NOx-SpeicherkataIysatoren können als Speichermaterialien beispielsweise schwere Alkalimetalle (z.B. Kalium, Natrium), schwere Erdalkalimetalle (z.B. Barium, Calcium) oder leichte Seltenen Erden (z.B. Lanthan, Cer) in Form des Oxids oder des Carbonats umfassen.

[0004] Durch diese Speichermaterialien ist es möglich, die im Abgas enthaltenen Stickoxide zumindest temporär im NOx-Speicherkatalysator zu speichern. Um das Speichern von Stickoxiden, insbesondere in Form von Stickstoffdioxid NO», zu ermöglichen, ist ein Sauerstoffüberschuss im Abgas erforderlich, was bei einer herkömmlichen Dieselanordnung gewährleistet ist. Um die gespeicherten Stickstoffdioxide wieder freizusetzen und zu reduzieren, muss der Motor gemäß dem Stand der Technik phasenweise definiert unterstöchiometrisch betrieben werden.

[0005] Ferner sind Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors bekannt, in denen ein mit Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter Oxidationskatalysator vorgesehen ist, wobei die Oxidationskatalysator-Beschichtung dazu eingerichtet ist, Stickstoffmonoxid NO mit Sauerstoff O>» zu Stickstoffdioxid NO2 umzusetzen. Dadurch wird in oder an der Oxidationskatalysator-Beschichtung NO» erzeugt, sobald dieser NO und O>» zugeführt wird.

[0006] Ferner sind Verfahren zum Betreiben eines Diesel- oder Ottomotors bekannt, bei denen das partikelbeladene Abgas bei der Durchdringung einer porösen Filterwand eines Abgasfilters gefiltert wird. Während des Filtrationsvorganges werden Partikel vom Filtermedium des Abgasfilters zurückgehalten und lagern sich auf diesem ab.

[0007] Die Filterwände des Abgasfilters können aus unterschiedlichen porösen Werkstoffen bestehen und beispielweise aus Fasern oder Pulver aufgebaut sein. Die Fasern oder das Pulver selbst bestehen insbesondere aus Keramiken oder aus Metallen. Klassische Keramiken sind Mullit, Cordierit, Siliziumcarbid (SiC) und Aluminiumtitanat.

[0008] Ganz allgemein kann sich durch das Ablagern der Partikel an der Oberfläche bzw. im Inneren der Filterwand eine die Filtration beeinflussende Partikelschicht bilden - ein sogenannter Filterkuchen im Falle der Ausbildung an der Oberfläche, was einerseits dazu führt, dass sich die vorzugsweise bereits beladungsfrei bestmögliche Filtrationseffizienz noch weiter verbessert, andererseits steigt der Strömungswiderstand und somit auch der durch den Abgasvolumenstrom erzeugte Differenzdruck am Abgasfilter an.

[0009] Auch in der Ottomotoranordnung ist, wie bereits aus herkömmlichen Dieselanordnungen bekannt, eine Regeneration des Abgasfilters bei einer entsprechend hohen Rußbeladung erforderlich, um einen zu hohen Gegendruck bzw. ungewollte bauteilgefährdende Temperaturspitzen im Abbrandfall des Rußes im Partikelfilter vermindern oder verhindern zu können. Da eine Ottomotoranordnung im Vergleich zu einer Dieselanordnung ein deutlich niedrigeres Partikelrohemissionsniveau in Kombination mit einem deutlich höheren Abgastemperaturniveau aufweist, ist eine Regeneration bei der Ottomotoranordnung seltener notwendig.

[0010] Die aktive Einleitung der Regeneration des Ottomotorpartikelfilters wird bei der Ottomotoranordnung aber auch spätestens notwendig, wenn durch die Partikelbeladung der Abgasge-

gendruck einen Abgasgegendruck-Schwellenwert überschreitet, bei welchem der Abgasausstoß stark behindert und insbesondere potentiell nachhaltig schädigungsrelevante Bauteilgrenzwerte des Motors oder der Abgasnachbehandlungsanlage überschritten werden.

[0011] Bei herkömmlichen Ottomotoranordnungen ist im Vergleich zu herkömmlichen Dieselanordnungen einerseits die Abgastemperatur höher, wodurch eine thermisch oxidative Regeneration unter Vorhandensein von Sauerstoff einfacher möglich ist. Andererseits entsteht im Vergleich zu herkömmlichen Dieselanordnungen bei herkömmlichen Ottomotoranordnungen durch den stöchiometrischen Normalbetrieb weniger Sauerstoff, wodurch deutlich weniger Sauerstoff für eine Regeneration des Ottomotorpartikelfilters zur Verfügung steht.

[0012] Weitere Ottomotoranordnungen sind beispielsweise aus der US 2009193796 A1, der US 2003131593 A1, der WO 2007113677 A1 und der EP 3115566 A1 bekannt.

[0013] Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Ottomotoranordnung zu schaffen, um das bereits niedrige Stickoxidniveau nach dem mindestens einen Hauptkatalysator, insbesondere dem 3Wege-Katalysator, weiter größtmöglich, insbesondere in Richtung von Immissions-Umgebungsluftgrenzwerten, zu reduzieren bzw. zu senken. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, der sogenannten Vision der „Zero Impact Emission“ näherzukommen, um dem Endkunden einerseits eine im Treibstoffverbrauch sparsame Ottomotoranordnung zur Verfügung zu stellen und andererseits die Umwelt durch größtmögliche Unterschreitung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoff-Emissionsgesetze zu schonen.

[0014] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

[0015] Die Erfindung betrifft eine Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage mit zumindest einem Hauptkatalysator, einem Ottomotorpartikelfilter und einem NOx-Speicherkatalysator umfasst, wobei der Hauptkatalysator als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt, und wobei dem Hauptkatalysator der Ottomotorpartikelfilter, welcher gegebenenfalls als 4-Wege-Katalysator wirkt, nachgeordnet ist.

[0016] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem Ottomotorpartikelfilter der NOx-Speicherkatalysator nachgeordnet ist und dass gegebenenfalls ein weiterer Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator vor dem NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist und dass im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement zur Beheizung des NOx-Speicherkatalysators vorgesehen ist, wobei das Heizelement nach dem Ottopartikelfilter (4) angeordnet ist.

[0017] Die Ottomotoranordnung kann die Ottomotoranordnung einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere die Ottomotoranordnung eines Kraftfahrzeugs, sein.

[0018] Die Ottomotoranordnung umfasst einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage. Die Abgasnachbehandlungsanlage umfasst einen Hauptkatalysator, insbesondere einen 3Wege-Katalysator, einen dem Hauptkatalysator nachgeordneten Ottomotorpartikelfilter und einen dem Ottomotorpartikelfilter nachgeordneten NOx-Speicherkatalysator.

[0019] Gegebenenfalls ist der NOx-Speicherkatalysator an einer Position in der Abgasnachbehandlungsanlage positioniert, in welcher die Abgastemperatur beim Eintritt in den NOx-Speicherkatalysator eine niedrigere Temperatur aufweist als beim Austritt aus dem Ottomotor.

[0020] Ferner kann die Abgasnachbehandlungsanlage den/die Hauptkatalysator/en, den Ottomotorpartikelfilter und den NOx-Speicherkatalysator und gegebenenfalls einen oder mehrere Vorkatalysator/en und/oder einen oder mehrere Nebenkatalysator/en, insbesondere einen oder mehrere Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einen oder mehrere Heizkatalysator/en und/oder einen oder mehrere, insbesondere gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten/te, Ottomotorpartikelfilter und/oder einen oder mehrere NOx-Speicherkatalysator/en und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOx-Speicherkatalysator-Beschichtung umfassen, und/oder

ein oder mehrere SCR-System/e und/oder eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfassen, und/oder eine Sekundärlufteindüsung umfassen.

[0021] Ferner kann die Abgasnachbehandlungsanlage aus dem/den Hauptkatalysator/en, dem Ottomotorpartikelfilter und dem NOx-Speicherkatalysator und gegebenenfalls einem oder mehreren Vorkatalysator/en und/oder einem oder mehreren Nebenkatalysator/en, insbesondere einem oder mehreren Oxidationskatalysator/en, welche/r eine Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren Heizkatalysator/en und/oder einem, insbesondere einem oder mehreren gasförmig abgasnachbehandlungswirksam beschichteten, Ottomotorpartikelfilter/n und/oder einem oder mehreren NOx-Speicherkatalysator/en und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine NOx-Speicherkatalysator- Beschichtung umfasst/en, und/oder einem oder mehreren SCR-System/en und/oder einer oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponente/n, welche eine SCR-Beschichtung umfasst/en, und/oder einer Sekundärlufteindüsung gebildet sein.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Ottomotorpartikelfilter und der NOx-Speicherkatalysator an einem gemeinsamen Trägerkörper vorgesehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Ottomotorpartikelfilter und der NOx-Speicherkatalysator an zwei hintereinander angeordneten Trägerkörpern vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die beiden Abgasnachbehandlungskomponenten, insbesondere thermisch, zu entkoppeln. Insbesondere kann vorgesehen sein, die beiden Abgasnachbehandlungskomponenten in einem Gehäuse, insbesondere in einem Stahlgehäuse, anzuordnen, um eine kompakte Bauform zu ermöglichen.

[0023] Insbesondere strömt das im Ottomotor erzeugte Abgas durch den Hauptkatalysator, dann durch den gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere den Oxidationskatalysator, durch den Ottomotorpartikelfilter und anschließend durch den NOx-Speicherkatalysator der Abgasnachbehandlungsanlage.

[0024] Da der NOx-Speicherkatalysator nach dem Hauptkatalysator und nach dem Ottomotorpartikelfilter angeordnet ist, kann der NOx-Speicherkatalysator vor hohen Abgastemperaturen geschützt werden, welche insbesondere in motornahen Bereichen der Abgasnachbehandlungsanlage auftreten.

[0025] Das heißt, dass gegebenenfalls das vom Ottomotor emittierte Abgas beim Durchströmen der Abgasnachbehandlungsanlage und der in der Abgasnachbehandlungsanlage angeordneten Abgasnachbehandlungskomponenten abkühlt. Folglich strömt das Abgas mit einer gegenüber der Eintrittstemperatur in die Abgasnachbehandlungsanlage verringerten Temperatur durch den NOx-Speicherkatalysator. Dadurch können einerseits thermische Spannungen, aber insbesondere auch thermische Alterungseffekte im NOx-Speicherkatalysator verringert und/oder verhindert werden, wodurch die Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators erhöht, insbesondere maximiert, werden kann.

[0026] Gegebenenfalls wird dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator und dem NOx-Speicherkatalysator Sauerstoff, insbesondere Luft, zugeführt. In diesem sogenannten Speicherbetrieb können die vom Ottomotor emittierten Stickoxide, insbesondere in Form von Stickstoffdioxid NO», zumindest temporär gespeichert und gegebenenfalls die gespeicherten Stickoxide zu Stickstoff N» wieder umsetzt werden, wenn der NOx-Speicherkatalysator oder das durch den NOx-Speicherkatalysator strömende Abgas eine Temperatur aufweist, welche größer als eine Speichertemperatur, insbesondere größer als 100 °C, vorzugsweise größer als 180 °C, ist. Hier wird angeführt, dass bei den unterschiedlichen NOx-Speicherkatalysator-Beschichtungstechnologien eine unterschiedliche zur Speicherung n6tige „light off“ Speichertemperatur erreicht werden muss. In weiterer Folge soll die Speichertemperatur einen Höchstwert so wenig wie möglich überschreiten, um aus einem sogenannten Speicherfenster nicht wieder herauszufallen.

[0027] Ferner ist es durch die erfindungsgemäße Ottomotoranordnung möglich, die vom Ottomotor emittierten Stickoxide in Form von NO» im NOx-Speicherkatalysator einzuspeichern und diese

in weiterer Folge beispielsweise zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umzusetzen.

[0028] Wenn beispielsweise Barium Ba als Speichermaterial im NOx-Speicherkatalysator verwendet wird, läuft die Einspeicherung von den vom Ottomotor emittierten Stickoxiden im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

1 BaCO, + 2N0, +5 02 > Ba(NO3)2 + CO,

[0029] Ferner kann es möglich sein, dass das eingespeicherte Stickstoffdioxid durch die Zuführung von Kohlenmonoxid CO und/oder von Kohlenwasserstoff HC und den dadurch bedingten Zerfall des Nitrats wieder freigesetzt wird. Wenn beispielsweise Barium Ba als Speichermaterial verwendet wird, läuft diese Ausspeicherung im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

Ba(NO2)> + CO » BaCOz +2 NO + 0,

[0030] Das dadurch entstehende Stickstoffmonoxid NO kann durch ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Kohlenwasserstoff HC, Wasserstoff H2 oder Kohlenmonoxid CO an einer Edelmetallkomponente des NOx-Speicherkatalysators, insbesondere an Rhodium Rh, zu Stickstoff N» reduziert werden. Diese Reduktion läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

1 HC +2 NO +02 +5 H2 + CO > H20 +2C02 + N;

[0031] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators oder vor dem NOx-Speicherkatalysator ein mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter Katalysator vorgesehen ist. Diese Oxidationskatalysator-Beschichtung kann dazu eingerichtet sein, NO mit O» zu NO» umzusetzen. Diese Umsetzung läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

2NO0 +0, > 2N0,

[0032] Vorzugsweise umfasst die Oxidationskatalysator-Beschichtung ein Platinmetall, wie insbesondere Platin, Rhodium und/oder Palladium, oder ist aus einem Platinmetall, wie insbesondere Platin, Rhodium und/oder Palladium, gebildet.

[0033] Ferner kann diese Oxidationskatalysator-Beschichtung kann dazu eingerichtet sein, als Neben- und Zwischenprodukt katalytischer Reaktionen in den Katalysatoren unter Vorhandensein von CO gegebenenfalls entstehendes NH; mit O2» zu NOx umzusetzen. Diese Umsetzung läuft im Wesentlichen nach folgender Vorschrift ab:

4NHz3z + (3 + 2x)0, > 4N0, + 6H,0 wobei x = {1,2}

[0034] Insbesondere kann der Oxidationskatalysator mit Sauerstoff gegebenenfalls gebildetes NH3 minimieren oder verringern. Die dabei entstehende Reaktionsprodukte, insbesondere die Stickoxide, können anschließend einer, vorzugsweise bestmöglich, effektiven NOx-Nachbehandlung, wie beispielsweise einem NOx-Speicherkatalysator, zugeführt werden.

[0035] Dadurch ist es möglich, Neben- und Zwischenprodukte katalytischer Reaktionen, beispielsweise entstehendes NHe, in den Katalysatoren, insbesondere im Oxidationskatalysator, zu oxidieren und die bei dieser Oxidation im Oxidationskatalysator entstehenden Reaktionsprodukte, insbesondere die Stickoxide, einer bestmöglichen NOx-Nachbehandlung zuzuführen. Insbesondere ist es möglich, dass im Hauptkatalysator, insbesondere im 3-Wege-Katalysator, NH; gebildet wird, wenn CO oder H2 im Abgas vorhanden ist.

[0036] Zur Einspeicherung von Stickoxiden in den NOx-Speicherkatalysator kann vorgesehen sein, dass sowohl dem NOx-Speicherkatalysator als auch der Oxidationskatalysator-Beschichtung Sauerstoff und insbesondere Luft zugeführt wird. Dadurch kann in einem ersten Schritt Stickstoffmonoxid mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid umgesetzt und in einem zweiten Schritt das so erzeugte Stickstoffdioxid in dem NOx-Speicherkatalysator eingespeichert werden.

[0037] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter dem zumindest einem Hauptkatalysator oder dem Hauptkatalysator ein oder mehrere Katalysator/en, insbesondere mehrere Hauptkata-

Iysatoren, zu verstehen, welche im Wesentlichen die gleiche Wirkung und/oder Funktion aufweisen. Gegebenenfalls umfasst der zumindest eine Hauptkatalysator einen oder mehrere Katalysator/en, insbesondere einen oder mehrere Vor- oder Nebenkatalysator/en und/oder einen oder mehrere Heizkatalysator/en. Gegebenenfalls ist der zumindest eine Hauptkatalysator aus einem oder mehreren Hauptkatalysator/en, insbesondere aus einem oder mehreren Vor- und/oder Nebenkatalysator/en und/oder aus einem oder mehreren Heizkatalysator/en gebildet. Bevorzugt ist zumindest einer der oben genannten Katalysatoren mit einer 3-Wege-Beschichtung beschichtet.

[0038] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotor als in einem Lambdafenster um ) = 1 vor der Abgasnachbehandlungsanlage geregelter Ottomotor ausgebildet ist.

[0039] In der Normalbetriebsphase, welche im Wesentlichen dem regulären Betriebsmodus der Ottomotoranordnung bzw. des Ottomotors entspricht, werden Treibstoff und Luft in den Brennraum mindestens eines Zylinders des Ottomotors eingebracht und durch Verbrennung zu Abgas umgesetzt.

[0040] Der Ottomotor kann in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um ) = 1 betrieben und/oder geregelt werden. Das heißt, dass der Ottomotor gegebenenfalls um einen Lambdawert X von 1,0 pendelnd betrieben wird und insbesondere mit einem Lambdawert A im Bereich von 0,9 bis 1,1, vorzugsweise von 0,95 bis 1,05, betrieben und/oder geregelt wird. Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotor in seiner Normalbetriebsphase phasenweise oder dauerhaft unter- oder überstöchiometrisch bzw. fett oder mager betrieben und/oder geregelt wird, vorausgesetzt die Abgasnachbehandlungskomponenten der Ottomotoranordnung erlauben unter diesen Bedingungen eine ausreichend hohe, insbesondere bestmögliche, Rohemissionskonvertierung.

[0041] Das heißt gegebenenfalls, dass in der Normalbetriebsphase, im Speicherbetrieb des NOxSpeicherkatalysators und/oder im Regenerationsbetrieb des Ottomotorpartikelfilters ein ausreichender, vorzugsweise größtmöglicher, Konvertierungsgrad der Schadstoffe durch die Abgasnachbehandlungskomponenten in Summe sichergestellt sein soll. Dadurch kann eine ausreichend hohe Schadstoffreduktion in beiden Betriebsphasen ermöglicht werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schadstoffemissionskonvertierungsgrad der Abgasnachbehandlungsanlage zu keiner Zeit einen Schadstoffemissionskonvertierungsgrad-Schwellenwert unterschreitet, bei dessen Unterschreitung eine ausreichend hohe Schadstoffemissionsreduktion nicht mehr gegeben ist. Gegebenenfalls ist es vorgesehen, dass der SchadstoffemissionskonvertierungsgradSchwellenwert größtmöglich ist, insbesondere in einem Bereich möglichst nahe von 100 %.

[0042] Insbesondere ist vorgesehen, dass das von dem Ottomotor erzeugte Abgas in der Normalbetriebsphase im Wesentlichen sauerstofffrei ist und allenfalls nur geringe Mengen an Sauerstoff enthält.

[0043] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter, insbesondere in seinem vorderen Bereich, den Oxidationskatalysator aufweist, wobei der Oxidationskatalysator insbesondere in Flussrichtung des Abgases von der Vorderseite des Ottomotorpartikelfilters aufgebracht ist, und/oder dass der NOx-Speicherkatalysator, insbesondere in seinem vorderen Bereich, den Oxidationskatalysator aufweist und/oder dass zwischen dem Hauptkatalysator und dem Ottomotorpartikelfilter der Oxidationskatalysator vorgesehen ist und/oder dass zwischen dem Ottomotorpartikelfilter und dem NOx-Speicherkatalysator der Oxidationskatalysator vorgesehen ist, wobei der Oxidationskatalysator ein Platinmetall, vorzugsweise Platin, Rhodium und/oder Palladium, umfasst.

[0044] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Oxidationskatalysator eine Oxidationskatalysator-Beschichtung aufweist, als Oxidationskatalysator wirkt und/oder aus einer Oxidationskatalysator-Beschichtung gebildet ist.

[0045] Die Oxidationskatalysator-Beschichtung umfasst ein Element der Platinmetalle bzw. Platinoide oder ist aus einem Element der Platinmetalle bzw. Platinoide wie insbesondere Platin,

Rhodium und/oder Palladium, gebildet. Im Englischen werden Platinmetalle bzw. Platinoide auch als Platinum Group Metals (PGM) bezeichnet.

[0046] Die Oxidationskatalysator-Beschichtung ist dazu eingerichtet, Stickstoffmonoxid NO mit Sauerstoff O» zu Stickstoffdioxid NO» umzusetzen. Vorzugsweise wird in oder an der Oxidationskatalysator-Beschichtung NO mit O» zu NO» umgesetzt.

[0047] Die vom Ottomotor emittierten Partikel, insbesondere der vom Ottomotor emittierte Ruß und/oder die vom Ottomotor emittierte Asche, werden von dem Ottomotorpartikelfilter gefiltert. Dabei wird der Ottomotorpartikelfilter mit den vom Ottomotor emittierten Partikeln beladen.

[0048] Gegebenenfalls wird durch den sich bei der Filtration auf dem Ottomotorpartikelfilter bildenden Partikelrückstand aus den zurückgehaltenen Partikeln die Reinigungsleistung und/oder die Partikel-Abscheideleistung des Ottomotorpartikelfilters erhöht, wodurch der Ottomotorpartikelfilter seine vorzugsweise größtmögliche, durch Substrat und Beschichtung definierte BasisFiltrationseffizienz aufweist. Ferner weist der Ottomotorpartikelfilter gegebenenfalls nach einer gewissen Partikelbeladung, insbesondere nach einer sogenannten vorzugsweise möglichst niedrigen Grundbeladung, seine vorzugsweise größtmögliche normale Filtrationseffizienz auf. Überdies kann sich im Ottomotorpartikelfilter ein sogenannter Filterkuchen ausbilden, insbesondere, wenn der Ottomotorpartikelfilter mit großen Partikel- oder großen Aschemengen beladen ist.

[0049] Gegebenenfalls läuft die Regeneration in der Normalbetriebsphase, insbesondere die Rußoxidationsprozesse, in weiten Teilen nur langsam oder gar nicht ab. Die Verlangsamung geht meist auf den geringeren Sauerstoffgehalt, insbesondere auf die geringere Sauerstoffmenge, zurück, welche den Ottomotorpartikelfilter in der Normalbetriebsphase durchströmt. Je geringer die eingebrachte Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit ist, desto langsamer können die Rußoxidationprozesse und somit die Regeneration des Ottomotorpartikelfilters ablaufen.

[0050] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oxidationskatalysator-Beschichtung dazu eingerichtet ist, Stickstoffmonoxid NO mit Sauerstoff O» zu Stickstoffdioxid NO» umzusetzen. Dadurch kann in oder an der Oxidationskatalysator-Beschichtung NO» erzeugt werden, sobald dieser NO und O> zugeführt wird. Die Umsetzung von Stickstoffmonoxid mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid erfolgt im Wesentlichen nach folgender Vorschrift:

1 NO +50; > NO,

[0051] Durch Stickstoffdioxid NO» ist es möglich, die im Ottomotorpartikelfilter befindlichen Rußpartikel, insbesondere den Kohlenstoff C, zumindest teilweise zu oxidieren. Dadurch kann es möglich sein, den Ottomotorpartikelfilter zu regenerieren. Die Rußoxidation erfolgt im Wesentlichen nach folgender Vorschrift:

2N02+C > 2N0+CO-,

[0052] Das vom Ottomotorpartikelfilter nicht umgesetzte Stickstoffdioxid NO» kann in einem weiteren Schritt vom nach dem Ottomotorpartikelfilter angeordneten NOx-Speicherkatalysator aufgenommen und/oder gegebenenfalls zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umgesetzt werden.

[0053] Ferner kann das vom Ottomotorpartikelfilter erzeugte Stickstoffmonoxid NO in einem weiteren Schritt vom nach dem Ottomotorpartikelfilter angeordneten NOx-Speicherkatalysator weiter zu Stickstoffdioxid NO» oxidiert und aufgenommen und/oder gegebenenfalls zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umgesetzt werden.

[0054] Insbesondere ist die für die Rußoxidationsprozesse notwendige Regenerationstemperatur bei der Verwendung von Stickstoffdioxid NO» wesentlich geringer als die für die Rußoxidationsprozesse notwendige Regenerationstemperatur bei der Verwendung von Sauerstoff O>.

[0055] Beispielsweise wird der Ottomotorpartikelfilter durch die Einbringung von Stickstoffdioxid NO» regeneriert, wenn der Ottomotorpartikelfilter selbst, das durch den Ottomotorpartikelfilter strömende Abgas und/oder die im Ottomotorpartikelfilter befindlichen Partikel eine Temperatur aufweist oder aufweisen, welche größer ist als eine Regenerationstemperatur. Insbesondere

kann der Ottomotorpartikelfilter bereits bei einer Regenerationstemperatur von kleiner als 600 °C, insbesondere von kleiner als 500 °C, vorzugsweise zwischen 200 °C und 500 °C, regeneriert werden.

[0056] Durch die Anwendung der auf Stickstoffdioxid basierenden Regeneration, der sogenannten passiven Regeneration, und damit die geringeren im Ottomotorpartikelfilter auftretenden Temperaturen ist es möglich, die thermische und/oder thermo-mechanische Alterungsbeständigkeit des Ottomotorpartikelfilters im Sinne der Nachhaltigkeit zu erhöhen, insbesondere zu maximieren.

[0057] Ferner kann es möglich sein, die Partikelmenge im Ottomotorpartikelfilter ohne aktive Heizmaßnahme und/oder ohne, dass weitere CO»-Emissionen auftreten, zu reduzieren. Insbesondere ist es dadurch möglich, den Ottomotorpartikelfilter auf einem geringen, aber jedenfalls für maximierte Filtrationseffizienzanforderungen passend hohem Beladungsniveau im Sinne der Emissionsminimierung zu halten.

[0058] Ferner kann durch die geringere Regenerationstemperatur ein gegebenenfalls nach dem Ottomotorpartikelfilter angeordneter NOx-Speicherkatalysator in seinem optimalen Temperaturfenster, insbesondere unter 500 °C und bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 250 °C und 450 °C betrieben werden.

[0059] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter den NOx-Speicherkatalysator umfasst, wobei der NOx-Speicherkatalysator im hinteren Bereich des Ottomotorpartikelfilters angeordnet ist, und/oder dass der Ottomotorpartikelfilter eine als NOx-Speicherkatalysator wirkende Beschichtung aufweist und/oder dass die als NOx-Speicherkatalysator wirkende Beschichtung in Flussrichtung des Abgases von der Rückseite des Ottomotorpartikelfilters aufgebracht ist, wobei die als NOx-Speicherkatalysator wirkende Beschichtung insbesondere eine Bariuumkomponente, vorzugsweise Bariumoxid, Bariumcarbonat und/oder eine Ceroxidkomponente, umfasst.

[0060] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine zwischen dem Hauptkatalysator und dem weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator, zwischen dem Hauptkatalysator und dem Ottomotorpartikelfilter und/oder zwischen dem Ottomotorpartikelfilter und dem NOx-Speicherkatalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung vorgesehen ist und dass die Zuführungsleitung zur Zuführung von Sauerstoff und insbesondere von Luft in die Abgasnachbehandlungsanlage eingerichtet ist und insbesondere unidirektional durchströmt wird.

[0061] Durch die Zuführungsleitung kann dem Ottomotorpartikelfilter, dem NOx-Speicherkatalysator und/oder dem weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, zugeführt werden.

[0062] In allen Ausführungsformen bedeutet dies, dass dieses sauerstoffhaltige Gas, insbesondere die Luft, in weiterer Folge den gegebenenfalls vorhandenen Oxidationskatalysator oder eine als Oxidationskatalysator wirkende Beschichtung, gegebenenfalls den Ottomotorpartikelfilter und den NOx-Speicherkatalysator durchströmt.

[0063] Durch die Zuführung von Sauerstoff kann einerseits der Ottomotorpartikelfilter regeneriert und/oder andererseits die Stickoxide einzuspeichern und/oder umzusetzen betrieben werden. Bei der Zuführung von Sauerstoff kann der Ottomotorpartikelfilter in seinem Regenerationsbetrieb und/oder der NOx-Speicherkatalysator in seinem Speicherbetrieb betrieben werden.

[0064] Gegebenenfalls ist vorgesehen, den Ottomotorpartikelfilter durch die Zuführung von Sauerstoff zu regenerieren. Diese sogenannte aktive Regeneration durch die Zuführung von Sauerstoff kann zu einer zumindest teilweisen Verbrennung der im Ottomotorpartikelfilter eingelagerten Partikel führen. Die Temperatur bei einer aktiven Regeneration kann über 500 °C, vorzugsweise über 600 °C, liegen.

[0065] Gegebenenfalls ist vorgesehen, durch die Zuführung von Sauerstoff vor dem Ottomotorpartikelfilter Stickstoffdioxid NO» zu erzeugen und den Ottomotorpartikelfilter durch die Zuführung

des erzeugten NO» zu regenerieren. Diese sogenannte passive Regeneration durch die Zuführung von Stickstoffdioxid kann zu einer zumindest teilweisen Oxidation der im Ottomotorpartikelfilter eingelagerten Partikel führen. Die Temperatur bei einer passiven Regeneration kann unter 500 °C, vorzugsweise zwischen 200 °C und 500 °C, liegen.

[0066] Gegebenenfalls ist vorgesehen, durch die Zuführung von Sauerstoff vor dem NOx-Speicherkatalysator das erzeugte und/oder das vorhandene NO» zumindest temporär im NOx-Speicherkatalysator einzuspeichern und gegebenenfalls anschließend das eingespeicherte NO» zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umzusetzen.

[0067] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass nur der gegebenenfalls vor dem Ottomotorpartikelfilter oder vor dem NOx-Speicherkatalysator angeordnete Oxidationskatalysator, der Ottomotorpartikelfilter und/oder der NOx-Speicherkatalysator bei der Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas durch die Zuführungsleitung mit sauerstoffhaltigem Gas, insbesondere Luft, durchströmt wird 0der werden.

[0068] Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ist es nicht notwendig, den Ottomotor periodisch mager oder fett zu betreiben, da dem gegebenenfalls vorgesehenen Oxidationskatalysator, dem Ottomotorpartikelfilter und/oder dem NOx-Speicherkatalysator über die Zuführungsleitung Sauerstoff und insbesondere Luft zugeführt wird. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kann es möglich sein, den Ottomotor, insbesondere immer, in einem Lambdafenster um ) = 1 zu betreiben und/oder zu regeln. Dadurch kann es möglich sein, dass dem 3Wege-Katalysator und den anderen als 3-Wege-Katalysator wirkenden Abgasnachbehandlungskomponenten im Wesentlichen immer ein im Wesentlichen sauerstofffreies oder sauerstoffarmes Abgas zugeführt wird.

[0069] Während der Zuführung von Luft kann der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator durchströmenden Abgases oder des im Hauptkatalysator befindlichen Abgases kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null sein.

[0070] Während der Zuführung von Luft kann die den Hauptkatalysator durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases oder die Sauerstoffmenge des im Hauptkatalysator befindlichen Abgases daher so gering gehalten werden, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators und/oder gegebenenfalls des Vor- oder Neben- oder Heizkatalysators unbeeinflusst ist, sodass zu jeder Zeit ein ausreichend hoher, vorzugsweise bestmöglicher, Schadstoffemissionskonvertierungsgrad der Abgasnachbehandlungskomponenten in Summe sichergestellt ist.

[0071] Insbesondere weist der Hauptkatalysator, die Hauptkatalysatoren oder der/die Hauptkatalysator/en und die weiteren Abgasnachbehandlungskomponenten vor der Einmündung der Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage im Normal- wie auch im Speicherbetrieb einen hohen, vorzugsweise bestmöglichen, Wirkungsgrad auf.

[0072] Dadurch kann es möglich sein, die vom Ottomotor emittierten Stickoxide in Form von NO» in dem NOx-Speicherkatalysator einzuspeichern, ohne die Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere den Hauptkatalysator, mit Sauerstoff fluten zu müssen.

[0073] Gegebenenfalls wird der Speicherbetrieb nach der maximal möglichen Einspeicherung von NO» im NOx-Speicherkatalysator unterbrochen.

[0074] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung eine in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung umfasst, dass die Zuführungsleitung vor dem Ottomotorpartikelfilter, vor dem NOx-Speicherkatalysator und/oder vor dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet, wobei die Zuführungsleitung zwischen einem Verdichter und einem Ladeluftkühler des Turboladers abzweigt oder wobei die Zuführungsleitung zwischen einem Ladeluftkühler des Turboladers und dem Ottomotor abzweigt oder wobei die Zuführungsleitung zur Einbringung von Luft aus der Umgebung außerhalb der Ottomotoanordnung zur Umgebungsluft, insbesondere unidirektional, geöffnet ist.

[0075] Bei der Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas in die Abgasnachbehandlungsanlage kann

durch die Zuführungsleitung Luft aus der Umgebung durch den Verdichter des Turboladers, gegebenenfalls durch den Ladeluftkühler des Turboladers, durch die Zuführungsleitung und anschließend durch den Ottomotorpartikelfilter, durch den NOx-Speicherkatalysator und/oder durch den gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere den Oxidationskatalysator strömen.

[0076] Insbesondere ist vorgesehen, dass vom Verdichter des Turboladers verdichtete Luft nach dem Verdichter des Turboladers oder gegebenenfalls nach dem Ladeluftkühler des Turboladers in die Zuführungsleitung eintritt und vor dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere vor dem Oxidationskatalysator, vor dem Ottomotorpartikelfilter und/oder vor dem NOx-Speicherkatalysator aus der Zuführungsleitung austritt.

[0077] Bei der Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas in die Abgasnachbehandlungsanlage kann Luft durch die Zuführungsleitung und anschließend durch den Ottomotorpartikelfilter, durch den NOx-Speicherkatalysator und/oder durch den gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, Insbesondere den Oxidationskatalysator strömen.

[0078] Insbesondere ist vorgesehen, dass unverdichtete Luft, insbesondere unverdichtete Umgebungsluft, in die Zuführungsleitung eintritt und vor dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator, vor dem Ottomotorpartikelfilter und/oder vor dem NOx-Speicherkatalysator aus der Zuführungsleitung austritt.

[0079] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Venturi-Düse zur Einbringung der Umgebungsluft der Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage vorgesehen ist und dass die Venturi-Düse vor dem Ottomotorpartikelfilter in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet.

[0080] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das eine Ende der Zuführungsleitung, in die Umgebung, insbesondere außerhalb der Abgasnachbehandlungsanlage, und das andere Ende in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Zuführungsleitung unidirektional in Richtung der Abgasnachbehandlungsanlage durchströmt wird.

[0081] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage eine Sicherheitsvorrichtung, wie insbesondere ein Rückschlagventil oder eine Membran, umfasst, welche/s das Ausströmen des Abgases in die Umgebung oder in andere Komponenten der Abgasnachbehandlungsanlage verhindert.

[0082] Ferner kann ein Unterdruck in der Abgasnachbehandlungsanlage vorliegen oder entstehen, wenn die Abgasnachbehandlungsanlage mit Abgas durchströmt wird. Es kann somit möglich sein, dass durch diesen Unterdruck Luft aus der Umgebung durch die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage gesaugt wird und bevorzugt vor dem Ottomotorpartikelfilter, vor dem NOx-Speicherkatalysator und/oder vor dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht wird.

[0083] Insbesondere kann die Umgebungsluft über eine Venturi-Düse in die Abgasnachbehandlungsanlage eingebracht werden. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage und/oder die Zuführungsleitung in dem Bereich, in welchem die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet, als Venturi-Düse ausgebildet ist oder sind.

[0084] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass ein steuerbares und/oder regelbares Gebläse zur Förderung des Sauerstoffs, insbesondere zur Förderung der Luft, an der, insbesondere unidirektional ausgeführten, Zuführungsleitung vorgesehen ist und/oder dass entlang der Zuführungsleitung ein Zuführventil vorgesehen ist, wobei das Zuführventil zur Regelung jener Sauerstoffmenge oder Luftmenge eingerichtet ist, die dem Ottomotorpartikelfilter, dem NOx-Speicherkatalysator und/oder dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator zugeführt wird.

[0085] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zuführungsleitung ein steuerbares und/oder regelbares Gebläse zur Förderung des Sauerstoffs, insbesondere zur Förderung der Luft, insbe-

sondere zur Förderung der gegebenenfalls gefilterten Umgebungsluft, umfasst.

[0086] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zuführungsleitung einen Druckspeicher, insbesondere ein Druckluftspeicher, zur Speicherung und/oder zur Förderung des Sauerstoffs, insbesondere zur Speicherung und zur Förderung der Luft, insbesondere zur Speicherung und zur Förderung der gegebenenfalls gefilterten Umgebungsluft, umfasst.

[0087] Gegebenenfalls kann durch das Gebläse, ein Druckspeicher kontinuierlich oder diskontinulerlich befüllt werden und in der Zuführungsleitung zwischen einem Gebläse und der Einmündung der Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage angeordnet ist.

[0088] Das steuerbare und/oder regelbare Gebläse kann als mechanischer Verdichter und/oder elektrischer Verdichter ausgebildet sein.

[0089] Gegebenenfalls ist vorgesehen, Luft aus dem mit Luft gefüllten Druckspeicher über die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage einzubringen.

[0090] Durch das steuerbare und/oder regelbare Gebläse kann die Fördermenge des Sauerstoffs, Insbesondere die Fördermenge der Luft, welche durch die Zuführungsleitung in die Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere vor dem Ottomotorpartikelfilter, vor dem NOx-Speicherkatalysator und/oder vor dem Oxidationskatalysator, eingebracht wird, gesteuert und/oder geregelt werden.

[0091] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der NOx-Speicherkatalysator in Strömungsrichtung des Abgases der letzte Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage ist.

[0092] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotorpartikelfilter unbeschichtet oder als 2Wege-Katalysator oder als 3-Wege-Katalysator oder als 4-Wege-Katalysator ausgebildet ist, oder dass der Ottomotorpartikelfilter keinen Katalysator oder einen 2-Wege-Katalysator oder einen 3Wege-Katalysator oder einen 4-Wege-Katalysator umfasst.

[0093] Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotorpartikelfilter in einer Ausgestaltungsform unbeschichtet ist und ausschließlich dazu eingerichtet ist, Partikel zu filtern.

[0094] Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotorpartikelfilter dazu eingerichtet ist, Partikel zu filtern und zusätzlich wahlweise oder in Kombination Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und/oder Stickoxide umzusetzen und/oder zu speichern. Dadurch ist der Ottomotorpartikelfilter je nach Beschichtung als 2-, 3-, oder 4-Wege-Katalysator ausgebildet.

[0095] Es kann vorgesehen sein, dass der Ottomotorpartikelfilter dazu eingerichtet ist, Partikel zu filtern, NOx zu speichern und Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide umzusetzen. Dadurch ist der Ottomotorpartikelfilter als 4-Wege-Katalysator mit Speicherfunktion ausgebildet.

[0096] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass nach dem Ottomotor und vor dem Hauptkatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Hauptkatalysators, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement zur Beheizung des Hauptkatalysators vorgesehen ist und/oder dass nach dem Ottomotor, insbesondere nach dem Hauptkatalysator, und vor dem Oxidationskatalysator, insbesondere im vorderen Bereich des Oxidationskatalysators, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement zur Beheizung des Oxidationskatalysators vorgesehen ist und/oder dass nach dem Ottomotor, insbesondere nach dem Oxidationskatalysator, und vor dem Ottomotorpartikelfilter, insbesondere im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters, ein, insbesondere katalytisch beschichtetes Heizelement, zur Beheizung des Ottomotorpartikelfilters vorgesehen ist.

[0097] Die Heizelemente können durch das Bordnetz gespeist werden, welches insbesondere eine Nennspannung von 12 Volt oder 48 Volt aufweist.

[0098] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass vor jeder Abgasnachbehandlungskomponente der Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere im vorderen Bereich jeder Abgasnachbehandlungskomponente, mindestens ein Heizelement vorgesehen ist. Beispielsweise können die jeweiligen Katalysatoren und/oder Oxidationskatalysatoren und/oder Ottomotorpartikelfilter und/oder

alle weiteren Komponenten der Abgasnachbehandlungsanlage durch die Heizelemente die für ihre effiziente Funktion notwendige Funktionstemperatur (light-off temperature) früher erreichen.

[0099] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, vor dem NOx-Speicherkatalysator ein Heizelement vorzusehen, um gerade bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine den NOx-Speicherkatalysator schnell auf seine Funktionstemperatur erwärmen zu können und somit den Ausstoß von schädlichen, gasförmigen Emssionen wie beispielsweise CO, THC oder NOx-Emissionen zu minimieren. Da der NOx-Speicherkatalysator für seine Funktion in der Regel eine geringere Temperatur benötigt als der 3-Wege-Katalysator, können die vom Ottomotor emittierten NOx-Emissionen bei einem Kaltstart vom NOx-Speicherkatalysator aufgenommen werden.

[00100] Ferner ist es gegebenenfalls vorteilhaft, dass das katalytisch beschichtete Heizelement vor einem Oxidationskatalysator und/oder vor dem Ottomotorpartikelfilter, welcher gegebenenfalls eine Oxidationskatalysator-Beschichtung und/oder eine NOx-Speicherkatalysatorfunktion umfasst, oder vor einem separaten NOx-Speicherkatalysator-Bauteil oder vor der Gesamtgruppierung der Abgasnachbehandlungskomponenten, angeordnet ist, um neben den obengenannten Vorteilen betreffend die NOx-Emissionen auch möglichst früh nach oder vorzugsweise bei Motorstart eine aktive 3-Wege-Funktion zu ermöglichen.

[00101] Ferner können die Heizelemente und die dadurch ermöglichte Erwärmung der einzelnen Katalysatoren für deren Entschwefelung verwendet werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, eine Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators mit dem Heizelement durchzuführen. Da der NOx-Speicherkatalysator insbesondere auch als letzte Abgaskomponente in der Abgasnachbehandlungsanlage angeordnet sein kann, hat solch eine Entschwefelung den geringsten thermischen Einfluss auf die anderen Abgasnachbehandlungskomponenten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird für die Entschwefelung kein zusätzlicher Treibstoff oder nur eine geringe Menge an zusätzlichem Treibstoff benötigt und auch die Partikelemissionen werden im Wesentlichen nicht erhöht. Die für die Entschwefelung erforderliche Temperatur, insbesondere das für die Entschwefelung erforderliche Temperaturfenster, kann über jenem/r liegen, in welchem/r eine Speicherung von Stickoxiden möglich ist. Um einen ungewollten Stickoxidausstoß zu vermeiden, wird der NOx-Speicherkatalysator gegebenenfalls vollständig regeneriert, bevor eine Entschwefelung stattfindet.

[00102] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Ottomotor in einer Betriebsphase, die eine Normalbetriebsphase und eine Schubbetriebsphase umfasst, betreibbar ist, dass der Ottomotor in der Normalbetriebsphase Treibstoff und Luft zu einem Abgas umsetzt, dass der Ottomotor in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um A=1 betrieben und/oder geregelt ist, dass die Schubbetriebsphase durch mindestens eine unbefeuerte Schubbetriebsphase und/oder mindestens eine befeuerte Schubbetriebsphase gebildet ist, dass in der befeuerten Schubbetriebsphase das den Hauptkatalysator durchströmende Gas sauerstoffarm, insbesondere im Wesentlichen sauerstofffrei, ist und insbesondere das Abgas einer stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen, insbesondere phasenweise unterstöchiometrischen, Verbrennung ist, wobei eine Abgasrückführleitung vorgesehen ist, die dem Ottomotor in einer unbefeuerten Schubbetriebsphase das vor oder bei dem Ubergang von der Normalbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor erzeugte Abgas zuführt,

oder wobei eine Abgasrückführleitung vorgesehen ist, die dem Ottomotor in einer unbefeuerten Schubbetriebsphase das vor oder bei dem Übergang von der befeuerten Schubbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor erzeugte Abgas zuführt.

[00103] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zwischen dem Hauptkatalysator und dem Ottomotorpartikelfilter ein oder der mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung beschichteter Oxidationskatalysator vorgesehen ist, oder dass der Ottomotorpartikelfilter zumindest in seinem vorderen Bereich mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung versehen ist, wobei die Oxidationskatalysator-Beschichtung dazu eingerichtet ist, NO mit O2 zu NO2 umzusetzen.

[00104] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Ottomotoranordnung eine in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende Zuführungsleitung umfasst, wobei über die Zuführungsleitung dem Ottomotorpartikelfilter, insbesondere zur Regeneration des Ottomotorpartikelfilters, und/o-

der dem Oxidationskatalysator Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte Umgebungsluft, zuführbar ist, und/oder wobei über die Zuführungsleitung dem NOx-Speicherkatalysator, insbesondere zur Einspeicherung und Umsetzung von Stickoxiden, und/oder dem Oxidationskatalysator Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte Umgebungsluft, zuführbar ist.

[00105] Insbesondere ist vorgesehen, den durch die Zuführungsleitung eingebrachten Sauerstoff kombiniert zu nutzen, und mit diesem Sauerstoff einerseits den NOx-Speicherkatalysator in seinem Speicherbetrieb und andererseits den Ottomotorpartikelfilter in seinem Regenerationsbetrieb zu betreiben. Dadurch kann es möglich sein, eine vor dem NOx-Speicherkatalysator positionierten Ottomotorpartikelfilters in Betriebsbereichen der Ottomotoranordnung zu regenerieren, in welchen eine Regeneration bisher aufgrund von Sauerstoffmangel nicht stattfinden konnte.

[00106] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die dem Ottomotorpartikelfilter und dem NOxSpeicherkatalysator Sauerstoff zubringende Zuführungsleitung vor dem Ottomotorpartikelfilter und nach dem Hauptkatalysator in die Abgasnachbehandlungsanlage mündet.

[00107] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungsanlage einen SCRKatalysator umfasst, dass der SCR-Katalysator nach dem Hauptkatalysator, nach dem Oxidationskatalysator und/oder nach dem Ottomotorpartikelfilter angeordnet ist, dass die Ottomotoranordnung eine oder die in die Abgasnachbehandlungsanlage mündende, insbesondere unidirektional durchströmbare, Zuführungsleitung umfasst, und dass über die Zuführungsleitung dem SCR-Katalysator, insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden, Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte Umgebungsluft zuführbar ist.

[00108] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass dem Ottomotorpartikelfilter, dem OxidationskataIysator, dem NOx-Speicherkatalysator und/oder dem SCR-Katalysator über eine Zuführungsleitung Sauerstoff, insbesondere Umgebungsluft, zugeführt wird.

[00109] Alternativ ist vorgesehen, dass dem Ottomotorpartikelfilter, dem Oxidationskatalysator, dem NOx-Speicherkatalysator und/oder dem SCR-Katalysator über eine eigene Zuführungsleitung Sauerstoff, insbesondere Umgebungsluft, zugeführt wird.

[00110] Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass vor dem SCR-Katalysator und insbesondere nach dem Oxidationskatalysator eine Dosierungsvorrichtung zur Einbringung eines Betriebsstoffs, insbesondere von sogenanntem AdBlue®, vorgesehen ist.

[00111] Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage mit einem Hauptkatalysator, einem Ottomotorpartikelfilter und einem NOx-Speicherkatalysator umfasst, und wobei das Abgas zuerst den Hauptkatalysator, dann den Ottomotorpartikelfilter und anschließend den NOx-Speicherkatalysator durchströmt.

[00112] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem vorderen Bereich einer Abgasnachbehandlungskomponente der Bereich zu verstehen, welcher in Strömungsrichtung des Abgases in der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente vom Abgas früher durchströmt wird. Insbesondere kann dies jener Bereich sein, durch welchen das Abgas in die jeweilige Abgasnachbehandlungskomponente eintritt.

[00113] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem hinteren Bereich einer Abgasnachbehandlungskomponente der Bereich zu verstehen, welcher in Strömungsrichtung des Abgases in der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente vom Abgas später durchströmt wird. Insbesondere kann dies jener Bereich sein, durch welchen das Abgas aus der jeweiligen Abgasnachbehandlungskomponente austritt.

[00114] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich gegebenenfalls aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher und/oder nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

[00115] Fig. 1a, 1b, 1c und 1d zeigen schematische grafische Darstellungen von Varianten einer

ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung,

Fig. 2a und 2b zeigen schematische grafische Darstellungen von Varianten einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung,

Fig. 3 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung,

Fig. 4a und 4b zeigen schematische grafische Darstellungen von Varianten einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung,

Fig. 5 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung, und

Fig. 6a bis 6c zeigen schematische grafische Darstellungen von Varianten einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung.

[00116] Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten: Ottomotor 1, Abgasnachbehandlungsanlage 2, Hauptkatalysator 3, Ottomotorpartikelfilter 4, Turbolader 5, Drosselklappe 6, Verdichter 7, Turbine 8, Abgasrückführleitung 9, NOx-Speicherkatalysator 10, Heizelement 11, Zuführventil 12, Ladeluftkühler 13, Zuführungsleitung 14, Venturi-Düse 15, Gehäuse 16, Oxidationskatalysator-Beschichtung 17, Oxidationskatalysator 18, weiterer Hauptkatalysator 19, Filtervorrichtung 20, Sicherheitsvorrichtung 21, Gebläse 22 und Druckspeicher 23.

[00117] Fig. 1a, 1b, 1c und 1d zeigen schematische grafische Darstellungen von unterschiedlichen Varianten einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung.

[00118] In dieser Ausführungsform umfasst die Ottomotoranordnung einen Ottomotor 1 und eine Abgasnachbehandlungsanlage 2. Die Abgasnachbehandlungsanlage 2 umfasst einen Hauptkatalysator 3, einen dem Hauptkatalysator 3 nachgeordneten Ottomotorpartikelfilter 4 und einen dem Ottomotorpartikelfiltter 4 nachgeordneten NOx-Speicherkatalysator 10. In dieser Ausführungsform ist der Hauptkatalysator 3 als 3-Wege-Katalysator ausgebildet und direkt im Anschluss an die Turbine 8 des Turboladers 5, insbesondere motornahe, angeordnet.

[00119] Alternativ umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einen Hauptkatalysator 3, mindestens einen weiteren Katalysator, einem Oxidationskatalysator 18 einen Ottomotorpartikelfilter 4 und einen NOx-Speicherkatalysator 10.

[00120] Ferner umfasst die Ottomotoranordnung der Figuren 1 einen Turbolader 5 und eine Drosselklappe 6. Der Turbolader 5 umfasst einen Verdichter 7 und eine Turbine 8. Gemäß der Fig. 1b ist vor jeder Abgasnachbehandlungskomponente der Abgasnachbehandlungsanlage 2, nämlich dem Hauptkatalysator 3, dem Ottomotorpartikelfilter 4 und dem NOx-Speicherkatalysator 10, ein Heizelement 11 vorgesehen. Durch das Heizelement 11, welches durch das Bordnetz gespeist wird, ist es möglich, Katalysatoren aufzuheizen, wobei diese Aufheizung flexibel und rasch erfolgen kann.

[00121] In der Normalbetriebsphase, welche dem regulären Betrieb der Ottomotoranordnung entspricht, wird dem Ottomotor 1 Treibstoff zugeführt. Der Treibstoff wird in der Normalbetriebsphase mit Luft zu einem Abgas umgesetzt.

[00122] In der Normalbetriebsphase wird der Ottomotor 1 in einem Lambdafenster um } = 1 betrieben und/oder geregelt. Das heißt, dass der Ottomotor 1 um einen Lambdawert X von 1,0 pendelnd betrieben wird und im Bereich von A = 0,9 bis 1,1, vorzugsweise von A = 0,95 bis 1,05, betrieben und/oder geregelt wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Ottomotor 1 in seiner Normalbetriebsphase phasenweise oder dauerhaft fett oder mager betrieben und/oder geregelt wird.

[00123] Gemäß dieser Ausführungsform ist der NOx-Speicherkatalysator 10 in der Abgasdurchströmungsrichtung der letzte Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage 2. Somit ist der NOxSpeicherkatalysator 10 vor hohen Abgastemperaturen geschützt, welche insbesondere in motornahen Bereichen der Abgasnachbehandlungsanlage 2 auftreten.

[00124] Das vom Ottomotor 1 emittierte Abgas wird beim Durchströmen der Abgasnachbehand-

lungsanlage 2 und der in der Abgasnachbehandlungsanlage 2 angeordneten Abgasnachbehandlungskomponenten abkühlt. Folglich strömt das Abgas mit einer gegenüber der Eintrittstemperatur in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 verringerten Temperatur durch den NOx-Speicherkatalysator 10. Dadurch ist es möglich, thermische Spannungen, sowie thermische Alterung im NOx-Speicherkatalysator 10 zu verringern und/oder zu verhindern und beispielsweise die Lebensdauer des NOx-Speicherkatalysators 10 zu erhöhen.

[00125] Dadurch ist es möglich, den zuvor genannten Zielkonflikt zu lösen und ein Verfahren und eine Ottomotoranordnung zu schaffen, welche einen geringen Treibstoffverbrauch, geringe Schadstoffemissionen und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit ermöglichen.

[00126] Da der NOx-Speicherkatalysator 10 gemäß dieser Ausführungsform als letzte Abgaskomponente in der Abgasnachbehandlungsanlage 2 vorgesehen ist, hat eine gegebenenfalls erfolgende Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 10 den geringsten thermischen Einfluss auf die anderen Abgasnachbehandlungskomponenten. Bei der Entschwefelung kann der NOxSpeicherkatalysator 10 gezielt auf seine Entschwefelungstemperatur, insbesondere 700 °C, erwärmt und eine Beschädigung anderer Abgasnachbehandlungskomponenten verhindert und/oder verringert werden.

[00127] Wenn, wie in Fig. 1b dargestellt, ein Heizelement 11 vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 angeordnet ist, kann der NOx-Speicherkatalysator 10 durch das Heizelement 11 auf seine Entschwefelungstemperatur gebracht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird hierbei für die Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 10 kein zusätzlicher Treibstoff oder nur eine geringe Menge an zusätzlichem Treibstoff benötigt und auch die Partikelemissionen werden im Wesentlichen nicht erhöht.

[00128] Gemäß den Fig. 1c und 1d umfasst die Ottomotoranordnung eine Zuführungsleitung 14. Die Zuführungsleitung 14 ist zur Zuführung von Luft vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 eingerichtet. In diesen Varianten ist im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators 10 die Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 vorgesehen. In den in den Figuren 1c und 1d dargestellten Varianten der ersten Ausführungsform tritt Luft nach dem Verdichter 7 des Turboladers 5 und vor dem Ladeluftkühler 13 des Turboladers 5 in die Zuführungsleitung 14 ein und vor dem NOxSpeicherkatalysator 10 aus der Zuführungsleitung 14 aus.

[00129] Durch die Zuführung von Sauerstoff kann der NOx-Speicherkatalysator 10 im sogenannten Speicherbetrieb betrieben werden. Dabei kann NO» zumindest temporär im NOx-Speicherkatalysator 10 eingespeichert und gegebenenfalls anschließend das eingespeicherte NO» zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umgesetzt werden.

[00130] Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ist es nicht notwendig, den Ottomotor 1 periodisch mager oder fett zu betreiben, da dem NOx-Speicherkatalysator 10 über die Zuführungsleitung 14 Sauerstoff und insbesondere Luft zugeführt wird. Sogar im Gegensatz zu dem im Stand der Technik beschriebenen Verfahren kann es möglich sein, den Ottomotor 1, insbesondere immer, in einem Lambdafenster um \ = 1 zu betreiben und/oder zu regeln.

[00131] Während der Zuführung des Sauerstoffs, insbesondere der Luft, durch die Zuführungsleitung 14 kann der Sauerstoffgehalt des den Hauptkatalysator 3 durchströmenden Abgases oder des im Hauptkatalysator 3 befindlichen Abgases kleiner als 5 Vol.-% oder im Wesentlichen null sein.

[00132] Während der Zuführung des Sauerstoffs, insbesondere der Luft, durch die Zuführungsleitung 14 kann die den Hauptkatalysator 3 durchströmende Sauerstoffmenge des Abgases oder die Sauerstoffmenge des im Hauptkatalysator 3 befindlichen Abgases so gering gehalten werden, dass der Wirkungsgrad des Hauptkatalysators 3 unbeeinflusst ist.

[00133] Gemäß den Fig. 1c und 1d ist vorgesehen, dass während der Zuführung von Luft der NOx-Speicherkatalysator 10, welcher die Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 umfasst, als einzige Abgasnachbehandlungskomponente mit Luft durchströmt wird.

[00134] Gemäß Fig. 1d umfasst die Ottomotoranordnung gegenüber der Ottomotoranordnung der Fig. 1c zusätzlich eine Abgasrückführleitung 9, nämlich eine Hochdruck-AGR-Leitung eines Hochdruck-AGR-Systems.

[00135] Fig. 2a und 2b zeigen schematische Darstellungen von unterschiedlichen Varianten einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung. Die Merkmale der Varianten der Ausführungsform gemäß den Figuren 2a und 2b können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c und 1d entsprechen.

[00136] Gemäß Fig. 2a ist im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters 4 eine Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 vorgesehen.

[00137] Gemäß Fig. 2b ist ein eine Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 aufweisender Oxidationskatalysator 18 vor dem Ottomotorpartikelfilter 4 vorgesehen.

[00138] Die Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 ist aus mindestens einem Element der Platinmetalle bzw. Platinoide gebildet.

[00139] In diesen Varianten kann Luft vor dem Oxidationskatalysator 18 oder dem die Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 umfassenden Ottomotorpartikelfilter 4 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 über eine Zuführungsleitung 14 eingebracht werden.

[00140] Ferner ist die Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 dazu eingerichtet, Stickstoffmonoxid NO mit Sauerstoff O» zu Stickstoffdioxid NO» umzusetzen. Dadurch wird in oder an der Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 NO» erzeugt, sobald dieser NO und O;» zugeführt wird.

[00141] Durch das erzeugte Stickstoffdioxid NO» ist es möglich, die brennbaren Bestandteile der im Ottomotorpartikelfilter 4 befindlichen Partikel, insbesondere den Kohlenstoff C, zumindest teilweise zu oxidieren. Die Rußoxidation erfolgt im Wesentlichen nach folgender Vorschrift:

2N02+C >2N0+ CO,

[00142] Bei der Regeneration mit Stickstoffdioxid NO», der sogenannten passiven Regeneration, können die Rußoxidationsprozesse im Vergleich zur aktiven Regeneration besser gesteuert und/geregelt werden, wodurch die oben genannten Vorteile verwirklicht sind.

[00143] Ferner ist es durch die Varianten der zweiten Ausführungsform möglich, dass das vom Ottomotorpartikelfilter 4 nicht umgesetzte Stickstoffdioxid NO2 zumindest temporär im NOx-Speicherkatalysator 10 eingespeichert und/oder gegebenenfalls zu Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff umgesetzt wird.

[00144] Das heißt, dass in diesen Varianten synergetisch der Ottomotorpartikelfilter 4 regeneriert und die Stickoxide in den NOx-Speicherkatalysator 10 eingespeichert und gegebenenfalls umgesetzt werden können.

[00145] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung. Die Merkmale der dritten Ausführungsform können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1d, 2a und 2b entsprechen.

[00146] Gemäß der dritten Ausführungsform sind der Ottomotorpartikelfilter 4 und der NOx-Speicherkatalysator 10 auf zwei verschiedenen Trägerkörpern vorgesehen und in einem Gehäuse 16, nämlich einem Stahlgehäuse, angeordnet.

[00147] Dadurch werden einerseits eine thermische Entkopplung der beiden Abgasnachbehandlungskomponenten und andererseits eine kompakte Bauform ermöglicht.

[00148] In den in den Figuren 1, 2, und 3 dargestellten Ausführungsformen kann Sauerstoff und insbesondere Luft vor dem Ottomotorpartikelfilter 4, vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 und/oder vor dem gegebenenfalls vorgesehenen Oxidationskatalysator 18 eingebracht werden. Die den Sauerstoff zuführende Zuführungsleitung 14 kann eine Sicherheitsvorrichtung 21 und ein Zuführventil 12 umfassen. Ferner kann die Zuführungsleitung 14 Luft aus der Umgebung oder aus dem Ansaugtrakt der Ottomotoranordnung in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einbrin-

gen und insbesondere einen Druckspeicher 23, ein Gebläse 22 und/oder einen Luftfilter umfassen. Es kann auch vorgesehen sein, dass Teile der Abgasnachbehandlungsanlage 2, insbesondere dort, wo die Zuführungsleitung 14 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 mündet, als Venturi-Düse 15 ausgebildet sind.

[00149] Fig. 4a und 4b zeigen schematische Darstellungen von unterschiedlichen Varianten einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung. Die Merkmale der Varianten der Ausführungsform gemäß den Figuren 4a und 4b können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1d, 2a, 2b und 3 entsprechen.

[00150] Gemäß Fig. 4a wird die Umgebungsluft über eine vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 mündende Zuführungsleitung 14 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht.

[00151] Die Variante gemäß Fig. 4b weist zusätzlich zu der Variante gemäß Fig. 4a einen weiteren Hauptkatalysator 19 auf.

[00152] In diesen Varianten ist die Abgasnachbehandlungsanlage 2 im Bereich der Stelle wo die Zuführungsleitung 14 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 mündet als Venturi-Düse 15 ausgebildet. Ferner kann an dem NOx-Speicherkatalysator 10, insbesondere in dessen vorderen Bereich, eine Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 vorgesehen sein.

[00153] Fig. 5 zeigt eine schematische grafische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß der Figur 5 können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1d, 2a, 2b, 3, 4a und 4b entsprechen.

[00154] Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Abgasnachbehandlungsanlage 2 einen Hauptkatalysator 3, einen Oxidationskatalysator 18, einen Ottomotorpartikelfilter 4 und einen NOx-Speicherkatalysator 10.

[00155] Über eine Zuführungsleitung 14 wird Umgebungsluft vor dem Oxidationskatalysator 18 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht.

[00156] Fig. 6a, 6b und 6c zeigen schematische grafische Darstellungen von Varianten einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ottomotoranordnung. Die Merkmale der Ausführungsform gemäß den Figuren 6a bis 6c können bevorzugt den Merkmalen der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1a, 1b, 1c, 1d, 2a, 2b, 3, 4a, 4b und 5 entsprechen.

[00157] Gemäß der Figur 6a wird Umgebungsluft, welche über eine Filtervorrichtung 20 gefiltert wurde, vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht. An der Zuführungsleitung 14 sind ein Zuführventil 12 und eine Sicherheitsvorrichtung 21 vorgesehen.

[00158] Gemäß der Figur 6b ist zusätzlich zur Variante der Figur 6a ein weiterer Hauptkatalysator 19 zwischen dem Hauptkatalysator 3 und dem Ottomotorpartikelfilter 4 angeordnet. Die von der Filtervorrichtung 20 gefilterte Umgebungsluft wird vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 mittels eines Gebläses 22, welches in dieser Ausführungsform als elektrischer Verdichter 7 ausgebildet ist, eingebracht.

[00159] Gemäß der Figur 6c wird die Luft vor dem Verdichter 7 des Turboladers 5 über ein Gebläse 22 in einen Druckspeicher 23 eingebracht. Uber den Druckspeicher 23 kann die Luft anschließend vor dem NOx-Speicherkatalysator 10 in die Abgasnachbehandlungsanlage 2 eingebracht werden.

[00160] Ferner kann an dem NOx-Speicherkatalysator 10, insbesondere in dessen vorderen Bereich, eine Oxidationskatalysator-Beschichtung 17 vorgesehen sein.

[00161] Durch diese beispielhafte Konfiguration können die erfindungsgemäßen Effekte erzielt werden.

[00162] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern umfasst jegliche Ottomotoranordnung und jegliches Verfahren gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Ottomotoranordnung,

   - wobei die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) mit zumindest einem Hauptkatalysator (3), einem Ottomotorpartikelfilter (4) und einem NOx-Speicherkatalysator (10) umfasst,

   - wobei der Hauptkatalysator (3) als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist oder wirkt,

   - und wobei dem Hauptkatalysator (3) der Ottomotorpartikelfilter (4), welcher gegebenenfalls als 4-Wege-Katalysator wirkt, nachgeordnet ist,

   - und dass dem Ottomotorpartikelfilter (4) der NOx-Speicherkatalysator (10) nachgeordnet ist,

   - und dass gegebenenfalls ein weiterer Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator (18) vor dem NOx-Speicherkatalysator (10) angeordnet ist,

   dadurch gekennzeichnet,

   dass im vorderen Bereich des NOx-Speicherkatalysators (10), ein, insbesondere katalytisch

   beschichtetes, Heizelement (11) zur Beheizung des NOx-Speicherkatalysators (10) vorge-

   sehen ist, wobei das Heizelement (11) nach dem Ottopartikelfilter (4) angeordnet ist.

   2, Ottomotoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ottomotor (1) als in einem Lambdafenster um ) = 1 vor der Abgasnachbehandlungsanlage (2) geregelter Ottomotor (1) ausgebildet ist.

   3. Ottomotoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen dem Hauptkatalysator (3) und dem Ottomotorpartikelfilter (4) ein Oxidationskatalysator (18) vorgesehen ist, - wobei der Oxidationskatalysator (18) ein Platinmetall, vorzugsweise Platin, Rhodium und/ oder Palladium, umfasst.

   4. Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   - dass der Ottomotorpartikelfilter (4) den NOx-Speicherkatalysator (10) umfasst, wobei der NOx-Speicherkatalysator (10) im hinteren Bereich des Ottomotorpartikelfilters (4) angeordnet ist,

   - und/oder dass der Ottomotorpartikelfilter (4) eine als NOx-Speicherkatalysator (10) wirkende Beschichtung aufweist,

   - und/oder dass die als NOx-Speicherkatalysator (10) wirkende Beschichtung in Flussrichtung des Abgases von der Rückseite des Ottomotorpartikelfilters (4) aufgebracht ist,

   - wobei die als NOx-Speicherkatalysator (10) wirkende Beschichtung insbesondere eine Bariumkomponente, vorzugsweise Bariumoxid, Bariumcarbonat und/oder eine Ceroxidkomponente, umfasst.

   5. Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   - dass eine zwischen dem Hauptkatalysator (3) und dem weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator (18), zwischen dem Hauptkatalysator (3) und dem Ottomotorpartikelfilter (4) und/oder zwischen dem Ottomotorpartikelfilter (4) und dem NOxSpeicherkatalysator (10) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) vorgesehen ist,

   - und dass die Zuführungsleitung (14) zur Zuführung von Sauerstoff und insbesondere von Luft in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) eingerichtet ist und insbesondere unidirektional durchströmt wird.

   6. Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Ottomotoranordnung eine in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) umfasst, - dass die Zuführungsleitung (14) vor dem Ottomotorpartikelfilter (4), vor dem NOx-Speicherkatalysator (10) und/oder vor dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysa-

   10.

   11.

   12.

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   tor, insbesondere dem Oxidationskatalysator (18) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündet,

   - wobei die Zuführungsleitung (14) zwischen einem Verdichter (7) und einem Ladeluftkühler (13) des Turboladers (5) abzweigt,

   - oder wobei die Zuführungsleitung (14) zwischen einem Ladeluftkühler (13) des Turboladers (5) und dem Ottomotor (1) abzweigt,

   - oder wobei die Zuführungsleitung (14) zur Einbringung von Luft aus der Umgebung auBerhalb der Ottomotoanordnung zur Umgebungsluft, insbesondere unidirektional, geöffnet ist.

   Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich-

   net,

   - dass eine Venturi-Düse (15) zur Einbringung der Umgebungsluft der Zuführungsleitung (14) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) vorgesehen ist,

   - und dass die Venturi-Düse (15) vor dem Ottomotorpartikelfilter (4) in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündet.

   Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich-

   net,

   - dass ein steuerbares und/oder regelbares Gebläse (22) zur Förderung des Sauerstoffs, insbesondere zur Förderung der Luft, an der Zuführungsleitung (14) vorgesehen ist,

   - und/oder dass entlang der Zuführungsleitung (14) ein Zuführventil (12) vorgesehen ist, wobei das Zuführventil (12) zur Regelung jener Sauerstoffmenge oder Luftmenge eingerichtet ist, die dem Ottomotorpartikelfilter (4), dem NOx-Speicherkatalysator (10) und/oder dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Katalysator, insbesondere dem Oxidationskatalysator (18) zugeführt wird.

   Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der NOx-Speicherkatalysator (10) in Strömungsrichtung des Abgases der letzte Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage (2) ist.

   Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich-

   net,

   - dass der Ottomotorpartikelfilter (4) unbeschichtet oder als 2-Wege-Katalysator oder als 3Wege-Katalysator oder als 4-Wege-Katalysator ausgebildet ist,

   - oder dass der Ottomotorpartikelfilter (4) keinen Katalysator oder einen 2-Wege-Katalysator oder einen 3-Wege-Katalysator oder einen 4-Wege-Katalysator umfasst.

   Ottomotoranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich-

   net,

   - dass nach dem Ottomotor (1) und vor dem Hauptkatalysator (3), insbesondere im vorderen Bereich des Hauptkatalysators (3), ein, insbesondere katalytisch beschichtetes, Heizelement (11) zur Beheizung des Hauptkatalysators (3) vorgesehen ist,

   - und/oder dass nach dem Ottomotor (1), insbesondere nach dem Oxidationskatalysator (18), und vor dem Ottomotorpartikelfilter (4), insbesondere im vorderen Bereich des Ottomotorpartikelfilters (4), ein, insbesondere katalytisch beschichtetes Heizelement (11), zur Beheizung des Ottomotorpartikelfilters (4) vorgesehen ist.

   Ottomotoranordnung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn-

   zeichnet,

   - dass der Ottomotor (1) in einer Betriebsphase, die eine Normalbetriebsphase und eine Schubbetriebsphase umfasst, betreibbar ist,

   - dass der Ottomotor (1) in der Normalbetriebsphase Treibstoff und Luft zu einem Abgas umsetzt,

   - dass der Ottomotor (1) in der Normalbetriebsphase vorzugsweise in einem Lambdafenster um A=1 betrieben und/oder geregelt ist,

   - dass die Schubbetriebsphase durch mindestens eine unbefeuerte Schubbetriebsphase und/oder mindestens eine befeuerte Schubbetriebsphase gebildet ist,

   13.

   14.

   15.

   16.

   17.

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   - dass in der befeuerten Schubbetriebsphase das den Hauptkatalysator (3) durchströmende Gas sauerstoffarm, insbesondere im Wesentlichen sauerstofffrei, ist und insbesondere das Abgas einer stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen, insbesondere phasenweise unterstöchiometrischen, Verbrennung ist,

   - wobei eine Abgasrückführleitung (9) vorgesehen ist, die dem Ottomotor (1) in einer unbefeuerten Schubbetriebsphase das vor oder bei dem Ubergang von der Normalbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor (1) erzeugte Abgas zuführt,

   - oder wobei eine Abgasrückführleitung (9) vorgesehen ist, die dem Ottomotor (1) in einer unbefeuerten Schubbetriebsphase das vor oder bei dem Übergang von der befeuerten Schubbetriebsphase in die unbefeuerte Schubbetriebsphase im Ottomotor (1) erzeugte Abgas zuführt.

   Ottomotoranordnung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn-

   zeichnet,

   - dass zwischen dem Hauptkatalysator (3) und dem Ottomotorpartikelfilter (4) ein oder der mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung (17) beschichteter Oxidationskatalysator (18) vorgesehen ist,

   - oder dass der Ottomotorpartikelfilter (4) zumindest in seinem vorderen Bereich mit einer Oxidationskatalysator-Beschichtung (17) versehen ist,

   - wobei die Oxidationskatalysator-Beschichtung (17) dazu eingerichtet ist, NO mit O» zu NO» umzusetzen.

   Ottomotoranordnung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn-

   zeichnet,

   - dass die Ottomotoranordnung eine in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende Zuführungsleitung (14) umfasst,

   - wobei über die Zuführungsleitung (14) dem Ottomotorpartikelfilter (4), insbesondere zur Regeneration des Ottomotorpartikelfilters (4), und/oder dem Oxidationskatalysator (18) Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte Umgebungsluft, zuführbar ist,

   - und/oder wobei über die Zuführungsleitung (14) dem NOx-Speicherkatalysator (10), insbesondere zur Einspeicherung und Umsetzung von Stickoxiden, und/oder dem Oxidationskatalysator (18) Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte Umgebungsluft, zuführbar ist.

   Ottomotoranordnung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn-

   zeichnet,

   - dass die Abgasnachbehandlungsanlage (2) einen SCR-Katalysator umfasst,

   - dass der SCR-Katalysator nach dem Hauptkatalysator (3), nach dem Oxidationskatalysator (18) und/oder nach dem Ottomotorpartikelfilter (4) angeordnet ist,

   - dass die Ottomotoranordnung eine oder die in die Abgasnachbehandlungsanlage (2) mündende, insbesondere unidirektional durchströmbare, Zuführungsleitung (14) umfasst,

   - und dass über die Zuführungsleitung (14) dem SCR-Katalysator, insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden, Sauerstoff und insbesondere Luft, vorzugsweise gefilterte Umgebungsluft zuführbar ist.

   Ottomotoranordnung, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn-

   zeichnet,

   - dass vor dem SCR-Katalysator und insbesondere nach dem Oxidationskatalysator (18) eine Dosierungsvorrichtung zur Einbringung eines Betriebsstoffs, insbesondere von sogenanntem AdBlue®, vorgesehen ist.

   Verfahren zum Betreiben einer Ottomotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,

   dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Ottomotoranordnung einen Ottomotor (1) und eine Abgasnachbehandlungsanlage (2) mit einem Hauptkatalysator (3), einem Ottomotorpartikelfilter (4) und einem NOxSpeicherkatalysator (10) umfasst,

   - und dass das Abgas zuerst den Hauptkatalysator (3), dann den Ottomotorpartikelfilter (4) und anschließend den NOx-Speicherkatalysator (10) durchströmt.

   Hierzu 5 Blatt Zeichnungen