WO2007014649A1 - Verfahren zur selektiven katalytischen reduktion von stickoxiden im abgas einer verbrennungskraftmaschine und abgassystem - Google Patents

Verfahren zur selektiven katalytischen reduktion von stickoxiden im abgas einer verbrennungskraftmaschine und abgassystem Download PDF

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Definitions

  • the present invention is a process for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular in the exhaust system of motor vehicles and a corresponding exhaust system.
  • the invention is particularly concerned with the control of the addition of a reducing agent or a reducing agent precursor into the exhaust gas.
  • ammonia (NH 3 ) as a reducing agent has proven to be a possible alternative. Due to the chemical properties and the legal provisions in many countries, the ammonia is usually not kept as pure ammonia, as this can lead to problems especially in motor vehicles or other mobile applications. Rather, instead of storing the reducing agent itself, reducing agent precursors are often stored and carried along.
  • a reducing agent precursor is understood in particular to mean a substance which splits off the reducing agent or can be converted chemically into the reducing agent.
  • ammonia urea is a reducing agent precursor.
  • Other possible reducing agent precursors for ammonia as a reducing agent are ammonium carbamate, isocyanic acid or cyanuric acid.
  • the chemical conversion of the reducing agent precursor into the reducing agent, the removal of the reducing agent from the reducing agent precursor as well as a possible change in the state of the reducing agent precursor and / or the reducing agent are regularly based on endothermic processes which require an energy input.
  • This energy input regularly leads to a decrease in the temperature of the exhaust gas and / or components in the exhaust system.
  • a temperature change at the end of a chemical reaction also shifts the reaction equilibrium of this reaction. Depending on the position of the reaction equilibrium then present, by-products may be formed in addition to the actually desired products of the reaction, which are undesirable.
  • the object of the present invention is to provide a method for. Reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of an internal combustion engine to propose, in which the formation of undesirable by-products in the provision of the reducing agent are effectively avoided, and to propose a corresponding exhaust system.
  • 1.6b .1) the temperature of the structure and 1.6b.2) an exhaust gas temperature. until the temperature of the structure after addition of the amount of reagent is greater than or equal to the target temperature; and 1.7) adding the amount of reagent through the addition of the reactant and optionally raising the temperature according to step 1.6b).
  • the SCR catalyst is a flow-through structure, such as a honeycomb body, which is provided with a corresponding coating.
  • this may be a titanium dioxide (anatase) - supported vanadium / tungsten oxide and / or metal-exchanged zeolites, preferably iron zeolites, in particular of the type X, Y, ZSM-5 and / or ZSM-l l act.
  • a honeycomb body in particular conventional ceramic and / or metallic honeycomb body can be used, which have at least one of which can be disturbed cavities such as channels for an exhaust.
  • the formation of the honeycomb body of at least one at least partially structured metallic layer may comprise sheet-metal foils and / or porous metallic layers.
  • the honeycomb body is preferably produced by winding at least one at least partially structured metallic layer and optionally at least one substantially smooth metallic layer or by stacking at least one at least partially structured and optionally at least one substantially smooth layer and twisting at least one stack formed in this way.
  • Preference is given to a process in which ammonia is added as the reducing agent and / or urea as the reducing agent precursor as the reactant. Preference is given here to the addition of urea as a solid and / or in the form of an aqueous urea solution.
  • nitrogen monoxide is reacted with nitrogen dioxide (NO 2 ) and ammonia (NH 3 ) to form molecular nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O).
  • reducing agent ammonia from a reducing agent precursor (urea)
  • urea a multi-stage reaction takes place on a regular basis, which often involves thermolysis and / or hydrolysis.
  • thermolysis urea ((NH 2 ) 2 CO) is thermally converted to ammonia and isocyanic acid (HCNO). This is followed by hydrolysis, in which the isocyanic acid is reacted with water to give ammonia and carbon dioxide:
  • the hydrolysis and thermolysis is often carried out on a hydrolysis catalyst, which is usually applied in and / or on a coating of a honeycomb body.
  • a hydrolysis catalyst which is usually applied in and / or on a coating of a honeycomb body.
  • side reactions also occur, some of which produce undesirable reaction products.
  • formation of, for example, biuret ((NH 2 CO) 2 NH) may occur in addition to the above-mentioned formation of ammonia.
  • Biuret is a viscous product which, when formed on the hydrolysis catalyst, can clog the channels of this catalyst.
  • the ammonia yield achieved is reduced and, on the other hand, there is a sticking of the channels of the honeycomb body.
  • Biuret can be removed only with great effort from the honeycomb body, so that advantageously the temperature at which the thermo and / or hydrolysis of urea occurs, should be chosen so that no biuret is formed, since a bonding of channels of Hydrolysis catalyst can lead to failure of this catalyst and thus to an insufficient conversion of urea into ammonia.
  • a stoichiometric conversion of the nitrogen oxide with the reducing agent is used in step 1.3).
  • the temperature of the exhaust gas and thus also the components circulated by the exhaust gas are lowered. This is with respect to desired by-products such as biuret uncritical if the temperature of the exhaust gas is high enough.
  • desired by-products such as biuret uncritical if the temperature of the exhaust gas is high enough.
  • the reaction equilibrium can be shifted in the direction of the generation of undesirable by-products.
  • the target temperature with which the temperature of the structure is compared in accordance with step 1.5) is therefore to be specified so that at the target temperature, the formation of the unwanted by-products such as biuret does not exceed a specifiable level.
  • the target temperature is predetermined so that unwanted by-products are formed only to a small extent.
  • the erfmdungssiee method thus takes into account the temperature reduction of the exhaust gas by adding the reducing agent precursor and / or the reducing agent and initiates possible countermeasures.
  • one of these countermeasures can be to reduce the amount of reducing agent to be added.
  • Another possible countermeasure step is to increase the temperature of the system, on the one hand, in an increase in the temperature of the structure immediately downstream of the reactant addition, and on the other hand, in the exhaust gas temperature.
  • the inventive method takes into account the possibilities 1.6a) and 1.6b) to such an extent that, with the lowest possible additional fuel consumption, the highest possible conversion of the nitrogen oxides present in the exhaust gas takes place without the target temperature being exceeded.
  • the invention is based, for example, on the fact that, based on the engine management, it is known at all times which nitrogen oxide components the exhaust gas contains when leaving the internal combustion engine.
  • the method according to the invention can also be combined with a NO x adsorber in which excess nitrogen oxide components can be reversibly stored. A later regeneration of the NO x adsorber can be planned in such a way that the stored nitrogen oxides are converted as completely as possible.
  • Step l. ⁇ b.l is to be understood that the temperature of the structure is increased so far that despite the falling by the addition of the reagent temperature, the temperature of the structure is securely maintained above the target temperature.
  • the structure comprises a honeycomb body.
  • honeycomb bodies which form channels which can be flowed through by a fluid such as, for example, an exhaust gas are preferred.
  • the structure comprises at least one of the following catalysts:
  • the process according to the invention is advantageous when the structure a hydrolysis catalyst according to variant 3.1), since in addition to the energy required for the chemical reaction, the evaporation enthalpy of the water still has to be applied, which leads to a further reduced temperature after addition of the reaction medium.
  • urea solution is used as the reducing agent precursor, there is thus an increased likelihood that undesired by-products such as biuret are formed.
  • step 1.1) comprises at least one of the following measures: 4.1) measuring the nitrogen oxide content and
  • the nitrogen oxide emission are at least partially obtained from the engine characteristics, advantageously the duration of the exhaust gas from the internal combustion engine to the SCR catalyst for carrying out the steps 1.1) to 1.6) are used.
  • the nitrogen oxide consumption can be calculated from the adjacent and measurable or predefined characteristic data of the engine, such as, for example, the load, rotational speed, etc.
  • the nitrogen oxide content can alternatively or additionally be measured with a corresponding sensor. Several sensors may be formed, so that different measurement values are present at different points of the exhaust system. These can be compared with the nitrogen oxide emission determined from option 4.2) from engine characteristics.
  • step 1.2) comprises at least one of the following measures:
  • the temperature of the structure for example from the engine characteristics and the known specific design of the exhaust system. Furthermore, the temperature of the structure, the temperature of another component in the exhaust system and / or the exhaust gas itself can be determined and from this the temperature can be determined.
  • the target temperature is at most 18O 0 C, preferably between 120 ° C and 170 0 C, in particular about 160 0 C.
  • These temperatures have proven to be particularly advantageous for preventing the formation of biuret from urea. These target temperatures ensure, in a particularly advantageous manner, that gluing and closing of the channels, at least the structure, can be substantially reduced or even substantially prevented in an effective manner.
  • step 1.6) is carried out iteratively.
  • an iterative approach can advantageously be selected when performing step 1.6), as is normally sufficient in a computer-aided implementation of the method and a correspondingly fast processor a large amount of time is available to iteratively Measure 1.6a) and 1.6b) and their effect on the temperature of the structure after addition of the amount of reagent can be determined.
  • ⁇ guidance with respect to the Step 1.6 can be achieved.
  • a very rapid drop below the target temperature after addition of the amount of reagent can be achieved.
  • step 1.6) is carried out continuously.
  • step 1.6 has the advantage that a very rapid drop below the temperature below the target temperature can be achieved.
  • rapid process control can be ensured.
  • the implementation of the temperature increase according to step l. ⁇ b.l) comprises an electrical heating of the structure.
  • the structure may comprise an electrically heatable honeycomb body.
  • the electrical heating of the structure has the advantage that a very rapid increase in the temperature of the structure over the target temperature can be achieved and so effectively the formation of undesirable by-products such as biuret can be prevented.
  • the electrical heating of the structure allows a very high dynamics of the adaptation and control process.
  • the implementation of the temperature increase according to step 1.6b.2) comprises at least one of the following measures:
  • step 10.1) can be achieved by a relatively small change in the operating point of the internal combustion engine at the expense of possibly slightly increased fuel consumption, an increase in the exhaust gas temperature with which the temperature decrease resulting from the addition of the reagent can be compensated.
  • the exhaust gas can be heated electrically, for example, by an electrically heatable honeycomb body located upstream of the structure.
  • step 10.3 for example by a short-term rich operation of the internal combustion engine and a corresponding oxidation catalyst in the exhaust line, in particular upstream of the structure, an increase of the exhaust gas and thus an increase in the temperature of the structure can be effected.
  • reaction agent At least one of the following substances can be assigned as reaction agent:
  • the amount of reactant is reduced if a reducing agent content in the exhaust gas stream after the SCR catalyst is detectable.
  • the reducing agent is more than stoichiometric.
  • the amount of the reducing agent or the reducing agent precursor to be added may be lowered according to the invention.
  • an oxidation catalyst may be formed, by means of which an oxidation of can be done by the SCR catalyst by breaking down reducing agent.
  • an exhaust system for an internal combustion engine comprising an SCR catalyst, a reactant addition to add at least one of the following reactants: a) a reductant and b) a reductant precursor and downstream of the reactant addition a structure at least flowable by the exhaust gas wherein control means for adding the reactant while controlling the amount of added reactant is dependent upon at least one of the following: 13.1) the exhaust gas temperature;
  • FIG. 1 shows an inventive exhaust system 1 of an internal combustion engine 2.
  • the exhaust system 1 is shown schematically.
  • the Exhaust system 1 includes an SCR catalyst 3.
  • a hydrolysis catalyst 4 is formed in front of the SCR catalyst 3, a hydrolysis catalyst 4 is formed.
  • a reagent addition 5 is formed, by means of which a reducing agent and / or a reducing agent precursor can be introduced into the exhaust system 1.
  • urea as solid and / or in the form of an aqueous urea solution by means of the addition of reactant 5.
  • the hydrolysis catalytic converter 4 forms the structure which is formed directly downstream of the reactant addition 5 and can be flowed around by the exhaust gas.
  • the nitrogen oxide content in the exhaust gas of the internal combustion engine 2 is determined. On the one hand, this can be done via the operating map of the internal combustion engine 2; on the other hand, it is possible to determine the nitrogen oxide content, for example, by means of a first measuring sensor 7. On the basis of this determined nitrogen oxide content, the amount of reactant required for the reduction of the specific nitrogen oxide fraction is determined in accordance with step 1.3).
  • the reactant comprises a reducing agent and / or a reducing agent precursor.
  • the temperature of the structure of the hydrolysis catalytic converter 4 is determined from the operating data of the internal combustion engine 2, taking into account the known design of the exhaust gas system 1 to determine. Based on the specific amount of reactant, the temperature of the structure is determined after adding this amount of reagent. This temperature of the structure after addition is compared with a predetermined target temperature. If the temperature of the structure after addition of the amount of reagent below the target temperature, the temperature of the structure according to step 1.6) is calculated according to at least one of the following measures. 1.6a) adding a reduced amount of reagent and 1.6b) increasing at least one of the following temperatures: 1.6b.1) the temperature of the structure and 1.6b.2) of an exhaust gas temperature.
  • the amount in step 1.6a) can be reduced continuously or iteratively or discontinuously, the same applies to the temperatures to be increased. If the temperature of the structure after addition of the amount of reactants taking into account the measure 1.6a), 1.6b) above the target temperature or corresponds to this, the amount of reactant is added and optionally the temperature is increased accordingly. This can be done, for example, by heating the hydrolysis catalytic converter 4 or a honeycomb body 9 located upstream of the hydrolysis catalytic converter 4. The electrical heating can be effected for example by electrical heating means 10, with which the honeycomb body 9 and / or the hydrolysis catalyst 4 is connected.
  • an oxidation catalytic converter 11 may be formed in order to convert any reducing agent which may pass through the SCR catalytic converter and thus prevent a release of the reducing agent into the environment.
  • a third measuring sensor 12 is formed downstream of the SCR catalytic converter 3, with which, in particular, the reducing agent concentration in the exhaust gas can be determined. If the third sensor 12 indicates a significant reductant concentration, then the amount of added reactant is reduced.
  • control means 13 are formed, which are connected via signal lines 14, which are only indicated here, to the measuring sensors 7, 8, 12, the electrical heating means 10, the internal combustion engine 2 and the reagent addition 5.
  • the signal lines 14 form in the present exemplary embodiment, a bus system with addressable data bus.
  • the method according to the invention can be carried out in the control means 13.
  • the control means 13 may for example be integrated in an engine control for the internal combustion engine.
  • the inventive method and the erf ⁇ ndungsconcee exhaust system 1 advantageously allow the selective catalytic reduction of Nitrogen oxides in the exhaust gas of an internal combustion engine 2, in which the formation of undesirable by-products such as biuret when using urea as reducing agent precursor is avoided as possible. This advantageously leads to an extension of the service life of the exhaust system 1.

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Abstract

Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NOx) im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei im Abgassytem (1) der Verbrennungskraftmaschine (2) stromaufwärts eines SCR-Katalysators (3) eine Reaktionsmittelzugabe (5) zur Zugabe mindestens eines der folgenden Reaktionsmittel: a) eines Reduktionsmittels und b) eines Reduktionsmittelvorläufers und direkt stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe (5) eine vom Abgas zumindest umströmbare Struktur (4) ausgebildet ist, zumindest umfassend die folgenden Schritte: 1.1) Bestimmung eines Stickoxidanteils des Abgases; 1.2) Bestimmung einer Temperatue der Struktur (4); 1.3) Bestimmung einer für eine Reduktion des in Schritt 1.1) bestimmten Stickoxidanteils benötigen Menge an Reaktionsmittel; 1.4) Bestimmung einer Temperatur der Struktur (4) nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel; 1.5) Vergleich der Temperatur der Struktur (4) mit einer vorgebbaren Zieltemperatur; 1.6) Berechnen der Temperatur der Struktur (4) nach mindestens einer der folgenden Massnahmen, wenn die Temperatur kleiner als die Zieltemperatur ist: 1.6a) Zugabe einer reduzierten Menge an Reaktionsmittel und 1.6b) Erhöhung mindestens einer der folgenden Temperaturen; 1.6b.1) der Temperatur der Struktur (4) und 1.6b.2) einer Abgastemperatur; bis die Temperatur der Struktur (4) nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel grösser oder gleich der Zieltemperatur ist; und 1.7) Zugabe der Menge an Reaktionsmittel durch die Reaktionsmittelzugabe und gebenfalls Erhöhung der Temperatur gemäss Schritt 1.6b).

Description

Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas einer Verbrenmingskraftmaschine und Abgassystem
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine insbesondere im Abgassystem von Kraftfahrzeugen und ein entsprechendes Abgassystem. Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit der Regelung der Zugabe eines Reduktionsmittels oder eines Reduktionsmittelvorläufers in das Abgas.
Weltweit sind in vielen Staaten gesetzliche Regelungen getroffen worden, die einen oberen Grenzwert für den Gehalt von bestimmten Substanzen im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen festlegen. Hierbei handelt es sich zumeist um Substanzen, deren Abgabe an die Umwelt unerwünscht ist. Eine dieser Substanzen stellt Stickoxid (NOx) dar, deren Anteil im Abgas gesetzlich festgelegte Grenzwerte nicht übersteigen darf. Auf Grund der Rahmenbedingungen, beispielsweise der Auslegung der Verbrennungskraftmaschinen im Hinblick auf günstige Verbrauche und ähnliches, ist die innermotorische Vermeidung der Stickoxidemission bei der Verminderung des Anteils der Stickoxide im Abgas nur begrenzt tauglich, so dass für die Einhaltung relativ niedriger Grenzwerte eine Abgasnachbehandlung erforderlich ist. Hierbei hat sich herausgestellt, dass eine selektive katalytische Reduktion (SCR, selective catalytic reduction) der Stickoxide vorteilhaft ist. Diese SCR-Methode benötigt ein Reduktionsmittel, welches stickstoffhaltig ist. Insbesondere hat sich der Einsatz von Ammoniak (NH3) als Reduktions- mittel als eine mögliche Alternative herausgestellt. Auf Grund der chemischen Eigenschaften und der gesetzlichen Bestimmungen in vielen Staaten wird üblicherweise der Ammoniak nicht als reines Ammoniak vorgehalten, da dies insbesondere bei Kraftfahrzeugen oder anderen mobilen Anwendungen zu Problemen führen kann. Vielmehr werden statt einer Bevorratung der Reduktionsmittel selber oftmals Reduktionsmittelvorläufer gespeichert und mitgeführt. Unter einem Reduktionsmittelvorläufer wird insbesondere ein Stoff verstanden, welcher das Re- duktionsmittel abspaltet oder chemisch in das Reduktionsmittel umgewandelt werden kann. Beispielsweise stellt für das Reduktionsmittel Ammoniak Harnstoff einen Reduktionsmittelvorläufer dar. Weitere mögliche Reduktionsmittelvorläufer für Ammoniak als Reduktionsmittel sind Ammoniumcarbamat, Isocyansäure oder Cyanursäure.
Die chemische Umwandlung des Reduktionsmittelvorläufers in das Reduktionsmittel, die Abspaltung des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmittelvorläufer sowie eine mögliche Aggregatszustandsänderung des Reduktionsmittelvorläufers und/oder des Reduktionsmittels beruhen regelmäßig auf endothermen Vorgängen, die einen Energieeintrag benötigen. Dieser Energieeintrag führt regelmäßig zu einer Temperaturabsenkung des Abgases und/oder von Komponenten im Abgassystem. Jedoch ist bekannt, dass eine Temperaturänderung bei Ablauf einer chemischen Reaktion auch das Reaktionsgleichgewicht dieser Reaktion verschiebt. In Abhängigkeit von der dann vorliegenden Lage des Reaktionsgleichgewichts können neben den eigentlich gewünschten Produkten der Reaktion Nebenprodukte entstehen, die unerwünscht sind.
Von daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfah- ren zur. Reduktion von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine vorzuschlagen, bei der die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten bei der Bereitstellung des Reduktionsmittels wirksam vermieden werden, sowie ein entsprechendes Abgassystem vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelost durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfmdungsgemäße Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, wobei im Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine stromaufwärts eines SCR-Katalysators eine Re¬ aktionsmittelzugabe zur Zugabe mindestens einer der folgenden Reaktionsmittel: a) eines Reduktionsmittels und b) eines Reduktionsmittelvorläufers und direkt stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe eine vom Abgas zumindest umströmbare Struktur ausgebildet ist, umfasst zumindest die folgenden Schritte:
1.1) Bestimmung eines Stickoxidanteils des Abgases;
1.2) Bestimmung einer Temperatur der Struktur;
1.3) Bestimmung einer für eine Reduktion des in Schritt 1.1) bestimmten Stick- oxidanteils benötigten Menge an Reaktionsmittel;
1.4) Bestimmung einer Temperatur der Struktur nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel;
1.5) Vergleich der Temperatur der Struktur mit einer vorgebbaren Zieltemperatur; 1.6) Berechnen der Temperatur der Struktur nach mindestens einer der folgenden Maßnahmen, wenn die Temperatur kleiner als die Zieltemperatur ist: 1.6a) Zugabe einer reduzierten Menge an Reaktionsmittel und 1.6b) Erhöhung mindestens einer der folgenden Temperaturen:
1.6b .1 ) der Temperatur der Struktur und 1.6b.2) einer Abgastemperatur. bis die Temperatur der Struktur nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel größer oder gleich der Zieltemperatur ist; und 1.7) Zugabe der Menge an Reaktionsmittel durch die Reaktionsmittelzugabe und gegebenenfalls Erhöhung der Temperatur gemäß Schritt 1.6b).
Unter direkt stromabwärts wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Struktur die in Strömungsrichtung stromabwärts im Abgassystem nächst- liegende Struktur hinter der Reaktionsmittelzugabe darstellt. Bei dem SCR- Katalysator handelt es sich insbesondere um eine durchströmbare Struktur wie beispielsweise einen Wabenkörper, welche mit einer entsprechenden Beschich- rung versehen ist. Insbesondere kann es sich hier um ein Titandioxid (Anatas)- getragenes Vanadium/Wolframmischoxid und/oder metallausgetauschte Zeolithe, bevorzugt Eisenzeolithe, insbesondere vom Typ X, Y, ZSM-5 und/oder ZSM-I l handeln. Als Wabenkörper können insbesondere übliche keramische und/oder metallische Wabenkörper zum Einsatz kommen, die für ein Abgas zumindest beströmbare Hohlräume wie beispielsweise Kanäle aufweisen. Bevorzugt ist die Ausbildung des Wabenkörpers aus mindestens einer zumindest teilweise strukturierten metallischen Lage. Hierbei kann die metallische Lage Blechfolien und/oder poröse metallische Lagen umfassen. Der Wabenkörper wird bevorzugt durch Wickeln mindestens einer zumindest teilweise strukturierten metallischen Lage und gegebenenfalls mindestens einer im Wesentlichen glatten metallischen Lage oder durch Stapeln mindestens einer zumindest teilweise strukturierten und gegebenenfalls mindestens einer im Wesentlichen glatten Lage und Verwinden mindestens eines so gebildeten Stapels hergestellt.
Bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem als Reaktionsmittel Ammoniak als Reduktionsmittel und/oder Harnstoff als Reduktionsmittelvorläufer zugegeben wird. Bevorzugt ist hierbei die Zugabe von Harnstoff als Feststoff und/oder in Form einer wässrigen Harnstofflösung.
Hierbei findet je nach Temperatur im SCR-Katalysator folgende Hauptreaktion stattfinden:
NO + NO2 + 2 NH3 -> 2 N2 + H2O
Hierbei wird Stickstoffmonoxid (NO) mit Stickstoffdioxid (NO2) und Ammoniak (NH3) zu molekularem Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umgesetzt. Bei der Bereitstellung des Reduktionsmittels Ammoniak aus einem Reduktionsmittelvorläufer (Harnstoff) erfolgt regelmäßig eine mehrstufige Reaktion, bei der oftmals eine Thermolyse und/oder Hydrolyse vorgenommen. Bei der Thermolyse wird Harn- stoff ((NH2)2CO) thermisch zu Ammoniak und Isocyansäure (HCNO) umgesetzt. Hieran anschließend erfolgt eine Hydrolyse, bei der die Isocyansäure mit Wasser zu Ammoniak und Kohlendioxid umgesetzt wird:
(NH2)2CO -> NH3 + HCNO
HCNO + H2O -> NH3 + CO2
Insbesondere die Hydrolyse und Thermolyse wird oftmals an einem Hydrolysekatalysator durchgeführt, welcher üblicherweise in und/oder auf einer Beschichtung eines Wabenkörpers aufgebracht ist. Je nach Temperatur dieses Hydrolysekatalysators kommt es neben den oben angegebenen gewünschten Hauptreaktionen auch zu Nebenreaktionen, die teilweise unerwünschte Reaktionsprodukte liefern. Bei dem oben angegebenen bevorzugten System, bei dem als Reduktionsmittel Ammoniak und als Reduktionsmittelvorläufer Harnstoff eingesetzt wird, kann es ne- ben der oben angegebenen Bildung von Ammoniak auch zur Bildung von beispielsweise Biuret ((NH2CO)2NH) kommen. Biuret stellt ein zähflüssiges Produkt dar, welches bei Bildung auf dem Hydrolysekatalysator zur Verstopfung der Kanäle dieses Katalysators führen kann. Somit wird einerseits die erzielte Ammoniakausbeute verringert und andererseits kommt es zu einem Verkleben der Kanäle des Wabenkörpers. Biuret kann nur mit sehr großem Aufwand aus dem Wabenkörper entfernt werden, so dass in vorteilhafter Weise die Temperatur, bei welcher die Thermo- und/oder Hydrolyse von Harnstoff erfolgt, so gewählt werden sollte, dass kein Biuret entsteht, da ein Verkleben von Kanälen des Hydrolysekatalysators zu einem Ausfall dieses Katalysators und damit zu einer ungenügenden Um- Wandlung von Harnstoff in Ammoniak führen kann.
Grundsätzlich wird in Schritt 1.3) erfmdungsgemäß eine stöchiometrische Umsetzung des Stickoxids mit dem Reduktionsmittel zu Grunde gelegt. Bei Zugabe des Reduktionsmittelvorläufers und/oder des Reduktionsmittels im Abgas kommt es wie oben geschildert zu einer Absenkung der Temperatur des Abgases und damit auch der vom Abgas um- oder durchströmten Bauteile. Dies ist in Bezug auf un- erwünschte Nebenprodukte wie beispielsweise Biuret unkritisch, wenn die Temperatur des Abgases hoch genug ist. Liegt die Abgastemperatur jedoch im Bereich einer kritischen Temperatur, dann kann das Reaktionsgleichgewicht in Richtung der Erzeugung von unerwünschten Nebenprodukten verschoben werden. Die Ziel- temperatur, mit der die Temperatur der Struktur gemäß Schritt 1.5) verglichen wird, ist daher so vorzugeben, dass bei der Zieltemperatur die Bildung der unerwünschten Nebenprodukte wie beispielsweise Biuret ein vorgebbares Maß nicht übersteigt. Bevorzugt ist die Zieltemperatur so vorgegeben, dass unerwünschte Nebenprodukte nur in geringem Maße gebildet werden.
Das erfmdungsgemäße Verfahren berücksichtigt also die Temperaturerniedrigung des Abgases durch Zugabe des Reduktionsmittelvorläufers und/oder des Reduktionsmittels und leitet mögliche Gegenmaßnahmen ein. Eine dieser Gegenmaßnahmen kann gemäß Schritt 1.6a) darin bestehen, die zuzugebende Menge des Reduk- tionsmittels zu reduzieren. Dies führt dazu, dass zwar nicht sämtliche im Abgas vorhandene Stickoxide mehr umgesetzt werden, je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine kann dies jedoch in Kauf genommen werden. Ein weiterer möglicher Schritt einer Gegenmaßnahme besteht in einer Erhöhung der Temperatur des Systems und zwar einerseits in einer Erhöhung der Temperatur der direkt stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe liegenden Struktur und andererseits der Abgastemperatur. Da hier aktive Maßnahmen erforderlich sind, wie beispielsweise ein elektrisches Beheizen der Struktur oder ein Erhöhen der Abgastemperatur durch Veränderung des Betriebszustandes des Motors oder durch Einspritzung und Oxidation einer zusätzlichen Menge Kraftstoff entsteht hier ein grundsätzlich unerwünschter Nebeneffekt, der beispielsweise in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt die Möglichkeiten 1.6a) und 1.6b) in einem solchen Maße, dass bei einem möglichst geringen Kraftstoffmehrverbrauch eine möglichst hohe Umsetzung der im Abgas vorhandenen Stickoxide erfolgt ohne dass die Zieltemperatur unterschritten wird. Grundsätzlich beruht das erfindungsgemäße beispielsweise darauf, dass auf Grund des Motormanagements zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, welche Stickoxidanteile das Abgas beim Verlassen der Verbrennungskraftmaschine enthält. Bis zum Erreichen des stromabwärts im Abgassystem ausgebildeten SCR-Katalysators ver- geht eine gewisse Zeit, die dazu genutzt werden kann, entsprechend die Menge an zuzugebendem Reaktionsmittel bestimmt werden, gegebenenfalls können die in Schritt 1.6) dargestellten Maßnahmen ergriffen werden. Insbesondere kann das erfϊndungsgemäße Verfahren auch mit einem NOx-Adsorber kombiniert werden, in dem überschüssige Stickoxidanteile reversibel gespeichert werden können. Eine spätere Regeneration des NOx-Adsorbers kann so geplant werden, dass es zu einer möglichst vollständigen Umsetzung der gespeicherten Stickoxide kommt.
Schritt l.όb.l) ist so zu verstehen, dass die Temperatur der Struktur soweit erhöht wird, dass trotz der durch die Zugabe des Reaktionsmittels sinkenden Temperatur die Temperatur der Struktur sicher oberhalb der Zieltemperatur gehalten wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens um- fasst die Struktur einen Wabenkörper.
Hierbei kann es sich insbesondere um keramische Wabenkörper und/oder um metallische Wabenkörper handeln. Bevorzugt sind hierbei ebenfalls Wabenkörper, die Kanäle bilden, die von einem Fluid wie beispielsweise einem Abgas durchströmbar sind.
Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung des Verfahrens, bei dem die Struktur mindestens einen der folgenden Katalysatoren umfasst:
3.1) einen Hydrolysekatalysator und
3.2) einen SCR-Katalysator.
Insbesondere bei Einsatz einer wässrigen Harnstofflösung als Reduktionsmittelvorläufer ist das erfindungsgemäße Verfahren dann von Vorteil, wenn die Struktur einen Hydrolysekatalysator gemäß Variante 3.1) umfasst, da hier neben der für die chemische Reaktion nötige Energie noch die Verdampfungsenthalpie des Wassers aufgebracht werden muss, was zu einer weiter erniedrigten Temperatur nach Zugabe des Reaktionsmittels fuhrt. Bei Einsatz von Harnstofflösung als Redukti- onsmittelvorläufer liegt damit eine erhöhte Wahrscheinlichkeit vor, dass unerwünschte Nebenprodukte wie beispielsweise Biuret gebildet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Schritt 1.1) mindestens eine der folgenden Maßnahmen: 4.1) Messen des Stickoxidgehalts und
4.2) Bestimmung der Stickoxidemission aus den Motorkenndaten.
Insbesondere dann, wenn gemäß Schritt 4.2) die Stickoxidemission zumindest teilweise aus den Motorkenndaten gewonnen werden, kann in vorteilhafter Weise die Laufzeit des Abgases von der Verbrennungskraftmaschine bis zum SCR- Katalysator für die Durchführung der erfindungsgemäßen Schritte 1.1) bis 1.6) genutzt werden. Unter einem Motorkennfeld bzw. den Motorkenndaten wird insbesondere das Betriebskennfeld der Verbrennungskraftmaschine verstanden. Hierbei lässt sich aus den anliegenden und messbaren bzw. vorgegebenen Kenn- daten des Motors wie beispielsweise der Last, Drehzahl, etc. der Stickoxidverbrauch berechnen. Gemäß Möglichkeit 4.1) kann der Stickoxidgehalt alternativ oder zusätzlich auch mit einem entsprechenden Sensor gemessen werden. Es können mehrere Sensoren ausgebildet sein, so dass unterschiedliche Mess werte an unterschiedlichen Punkten des Abgassystems vorliegen. Diese können mit den aus Möglichkeit 4.2) bestimmten Stickoxidemission aus Motorkenndaten abgeglichen werden. Insbesondere ist es auch möglich, ein rechnergestütztes Modell des Abgassystems zu entwerfen, an Hand dessen mittels gemessener Stützpunkte in Bezug auf insbesondere den Stickoxidgehalt, den Sauerstoffgehalt und die Temperatur des Abgases an mindestens einem Punkt des Abgassystems die entsprechenden Werte in anderen Bereichen des Abgassystems bestimmt werden kann. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Schritt 1.2) mindestens eine der folgenden Maßnahmen:
5.1) Messen der Temperatur der Struktur und
5.2) B erechnen der Temperatur.
Auch hier ist es möglich, die Temperatur der Struktur zu berechnen, beispielsweise aus den Motorkenndaten und der bekannten spezifischen Auslegung des Abgassystems. Weiterhin kann die Temperatur der Struktur, die Temperatur eines anderen Bauteils im Abgassystem und/oder auch des Abgases selbst bestimmt und aus dieser die Temperatur bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Zieltemperatur höchstens 18O0C, bevorzugt zwischen 120°C und 1700C, insbesondere etwa 1600C.
Diese Temperaturen haben sich als besonders vorteilhaft zur Vermeidung der Bildung von Biuret aus Harnstoff erwiesen. Diese Zieltemperaturen gewährleisten insbesondere in besonders vorteilhafter Weise, dass ein Verkleben und Verschließen der Kanäle zumindest der Struktur in wirksamer Weise wesentlich verringert oder sogar im wesentlichen verhindert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Schritt 1.6) iterativ durchgeführt.
Insbesondere dann, wenn der Stickoxidgehalt des Abgases zumindest teilweise aus dem Motorkennfeld berechnet wird, kann in vorteilhafter Weise ein iterativer Ansatz bei Durchführung des Schrittes 1.6) gewählt werden, da hier im Regelfall bei einer Rechner gestützten Durchführung des Verfahrens und einem entsprechend schnellem Prozessor eine genügend große Zeitspanne zur Verfügung steht um iterativ die Maßnahme 1.6a) und 1.6b) und deren Wirkung auf die Temperatur der Struktur nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel bestimmt werden kann. Je nach Gestaltung des iterativen Prozesses kann so eine sehr genaue Verfahrens¬ führung in Bezug auf den Schritt 1.6) erreicht werden. Insbesondere kann bei relativ großen Iterationsschritten trotz des iterativen Vorgehens eine sehr schnelle Unterschreitung der Zieltemperatur nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel erreicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Schritt 1.6) kontinuierlich durchgeführt.
Eine kontinuierliche Durchführung des Schrittes 1.6) hat den Vorteil, dass eine sehr schnelle Unterschreitung der Temperatur unterhalb der Zieltemperatur erreicht werden kann. Insbesondere dann, wenn relativ große Gradienten bei den Maßnahmen 1.6a) und 1.6b) verwendet werden, kann eine schnelle Prozessführung gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Durchführung der Temperaturerhöhung gemäß Schritt l.όb.l) eine elektrische Aufheizung der Struktur.
Insbesondere kann die Struktur einen elektrisch beheizbaren Wabenkörper umfassen. Die elektrische Beheizung der Struktur hat den Vorteil, dass eine sehr schnelle Erhöhung der Temperatur der Struktur über die Zieltemperatur erreicht werden kann und so sehr wirkungsvoll die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten wie beispielsweise Biuret verhindert werden kann. Die elektrische Aufheizung der Struktur ermöglicht eine sehr hohe Dynamik des Anpassungs- und Regelprozesses.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Durchführung der Temperaturerhöhung gemäß Schritt 1.6b.2) mindestens eine der folgenden Maßnahmen:
10.1) Änderung des Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine; 10.2) elektrische Beheizung des Abgases vor der Struktur und
10.3) Einspritzung und Oxidation von Kohlenwasserstoffen.
Gemäß Schritt 10.1) kann durch eine relativ kleine Veränderung des Betriebs- punktes der Verbrennungskraftmaschine unter Inkaufnahme eines gegebenenfalls gering erhöhten Kraftstoffverbrauchs eine Erhöhung der Abgastemperatur erreicht werden, mit der die durch die Zugabe des Reaktionsmittels entstehende Temperaturerniedrigung ausgeglichen werden kann. Gemäß Schritt 10.2) kann eine elektrische Beheizung des Abgases beispielsweise durch einen stromaufwärts der Struk- tur liegenden elektrisch beheizbaren Wabenkörper erfolgen. Gemäß Schritt 10.3) kann beispielsweise durch ein kurzfristigen fetten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und einen entsprechenden Oxidationskatalysator im Abgasstrang insbesondere stromaufwärts der Struktur eine Erhöhung des Abgases und damit eine Erhöhung der Temperatur der Struktur bewirkt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als Reaktionsmittel mindestens einer der folgenden Stoffe zugebbar:
11.1) Ammoniak und
11.2) Harnstoff.
So kann in vorteilhafter Weise insbesondere die Bildung von Biuret auf der Struktur verhindert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens wird die Menge an Reaktionsmittel reduziert, wenn ein Reduktionsmittelgehalt im Abgasstrom nach dem SCR-Katalysator nachweisbar ist.
Ist stromabwärts des SCR-Katalysators ein Reduktionsmittelgehalt nachweisbar, so liegt Reduktionsmittel überstöchiometrisch vor. Um dies zu verhindern, kann die Menge des zuzugebenden Reduktionsmittels oder des Reduktionsmittelvorläufers erfindungsgemäß gesenkt werden. Insbesondere kann stromabwärts des SCR- Katalysators ein Oxidationskatalysator ausgebildet sein, mittels dem eine Oxidati- on von durch den SCR-Katalysator durchbrechendem Reduktionsmittel erfolgen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, umfassend einen SCR-Katalysator, eine Reaktionsmittelzugabe zur Zugabe mindestens eines der folgenden Reaktionsmittel: a) eines Reduktionsmittels und b) eines Reduktionsmittel Vorläufers und stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe eine vom Abgas zumindest umströmbare Struktur, wobei Steuerungsmittel zur Zugabe des Reaktionsmittels bei Regelung der Menge an zugegebenem Reaktionsmittel in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Größen: 13.1) der Abgastemperatur;
13.2) der Temperatur der Struktur und
13.3) dem Stickoxidanteil des Abgases unter Berücksichtigung der Änderung mindestens einer der Größen 13.1) und 13.2) durch die Zugabe der Menge an Reaktionsmittel.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Weiterbildungen sind auf das erfϊndungsgemäße Abgassystem Übertrag- und anwendbar. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Abgassystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der beigefügten Figur beschrieben, ohne dass die Erfindung auf das dort gezeigte Ausführungsbeispiele und die offenbarten Vorteile beschränkt wäre.
Die einzige beigefügte Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Abgassystem 1 einer Verbrennungskraftmaschine 2. Das Abgassystem 1 ist schematisch gezeigt. Das Abgassystem 1 umfasst einen SCR-Katalysator 3. Vor dem SCR-Katalysator 3 ist ein Hydrolysekatalysator 4 ausgebildet. Stromaufwärts des Hydrolysekatalysators 4 ist eine Reaktionsmittelzugabe 5 ausgebildet, mittels der ein Reduktionsmittel und/oder ein Reduktionsmittelvorläufer in das Abgassystem 1 eingeleitet werden kann. Hierbei wird besonders bevorzugt mittels der Reaktionsmittelzugabe 5 Harnstoff als Feststoff und/oder in Form einer wässrigen Harnstofflösung zugegeben. Der Hydrolysekatalysator 4 bildet hierbei die direkt stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe 5 ausgebildete vom Abgas zumindest umströmbare Struktur.
Im Betrieb wird der Stickoxidgehalt im Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 bestimmt. Dies kann einerseits über das Betriebskennfeld der Verbrennungskraftmaschine 2 erfolgen, andererseits ist es möglich, den Stickoxidgehalt beispielsweise mittels eines ersten Messfühlers 7 bestimmt werden. An Hand dieses so bestimmten Stickoxidgehalts wird gemäß Schritt 1.3) die für die Reduktion des bestimmten Stickoxidanteils benötigte Menge an Reaktionsmittel bestimmt. Das Reaktionsmittel umfasst dabei ein Reduktionsmittel und/oder einen Reduktionsmittelvorläufer. Weiterhin wird die Temperatur des Hydrolysekatalysators 4 bestimmt, beispielsweise über einen zweiten Messfühler 8. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Temperatur der für ein Fluid zumindest umströmbaren Struktur also des Hydrolysekatalysators 4 aus den Betriebsdaten der Verbrennungskraftmaschine 2 unter Berücksichtigung der bekannten Auslegung des Abgassystems 1 zu bestimmen. An Hand der bestimmten Menge an Reaktionsmittel wird die Temperatur der Struktur nach Zugabe dieser Menge an Reaktionsmittel bestimmt. Diese Temperatur der Struktur nach Zugabe wird mit einer vorgebbaren Zieltemperatur verglichen. Liegt die Temperatur der Struktur nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel unter der Zieltemperatur, so wird die Temperatur der Struktur gemäß Schritt 1.6) nach mindestens einer der folgenden Maßnahmen berechnet. 1.6a) Zugabe einer reduzierten Menge an Reaktionsmittel und 1.6b) Erhöhung mindestens einer der folgenden Temperaturen: 1.6b.1 ) der Temperatur der Struktur und 1.6b.2) einer Abgastemperatur.
Hierbei kann die Menge in Schritt 1.6a) kontinuierlich oder iterativ bzw. diskontinuierlich reduziert werden, gleiches gilt für die zu erhöhenden Temperaturen. Liegt die Temperatur der Struktur nach Zugabe der Menge an Reaktionsmitteln unter Berücksichtigung der Maßnahme 1.6a), 1.6b) oberhalb der Zieltemperatur oder entspricht sie dieser, so wird die Menge an Reaktionsmittel zugegeben und gegebenenfalls wird die Temperatur entsprechend erhöht. Dies kann beispielsweise durch Beheizen des Hydrolysekatalysators 4 oder eines stromaufwärts des Hyd- rolysekatalysators 4 liegenden Wabenkörpers 9 erfolgen. Die elektrische Beheizung kann beispielsweise durch elektrische Beheizungsmittel 10 erfolgen, mit denen der Wabenkörper 9 und/oder der Hydrolysekatalysator 4 verbunden ist. Stromabwärts des SCR-Katalysators 3 kann ein Oxidationskatalysator 11 ausgebildet sein, um eventuell durch den SCR-Katalysator durchbrechendes Redukti- onsmittel umzusetzen und so eine Abgabe des Reduktionsmittels an die Umgebung zu verhindern. Zur Überwachung, ob ein Reduktionsmitteldurchbruch vorliegt, ist stromabwärts des SCR-Katalysators 3 ein dritter Messfühler 12 ausgebildet, mit dem insbesondere die Reduktionsmittelkonzentration im Abgas bestimmt werden kann. Zeigt der dritte Messfühler 12 eine nennenswerte Reduktionsmittel- konzentration an, dann wird die Menge an zugegebenem Reaktionsmittel reduziert. Zur Durchführung des Verfahrens sind Steuerungsmittel 13 ausgebildet, die über Signalleitungen 14, die hier nur angedeutet sind, mit den Messfühlern 7, 8, 12, den elektrischen Beheizungsmitteln 10, der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Reaktionsmittelzugabe 5 verbunden sind. Die Signalleitungen 14 bilden in vorliegendem Ausfuhrungsbeispiel ein Bussystem mit adressierbarem Datenbus. Insbesondere kann in den Steuerungsmitteln 13 das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Die Steuerungsmittel 13 können beispielsweise in einer Motorsteuerung für die Verbrennungskraftmaschine integriert sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfϊndungsgemäße Abgassystem 1 ermöglichen in vorteilhafter Weise die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 2, bei der die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten wie beispielsweise Biuret bei Einsatz von Harnstoff als Reduktionsmittelvorläufer möglichst vermieden wird. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Abgassystems 1.
Bezugszeichenhste
1 Abgassystem
2 Verbrennungskraftmaschine
3 SCR-Katalysator
4 Hydrolysekatalysator
5 Reaktionsmittelzugabe
7 erster Messföhler
8 zweiter Messföhler
9 Wabenkörper
10 elektrisches Beheizungsmittel
11 Oxidationskatalysator
12 dritter Messföhler
13 Steuerungsmittel
14 Signalleitung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NOx) im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei im Abgassystem (1) der Verbrennungskraftmaschine (2) stromaufwärts eines SCR-Katalysators (3) eine Reaktionsmittelzugabe (5) zur Zugabe mindestens eines der folgenden Reaktionsmittel: a) eines Reduktionsmittels und b) eines Reduktionsmittelvorläufers und direkt stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe (5) eine vom Abgas zumindest umströmbare Struktur (4) ausgebildet ist, zumindest umfassend die folgenden Schritte:
1.1) Bestimmung eines Stickoxidanteils des Abgases; 1.2) Bestimmung einer Temperatur der Struktur (4);
1.3) Bestimmung einer für eine Reduktion des in Schritt 1.1) bestimmten Stickoxidanteils benötigten Menge an Reaktionsmittel;
1.4) Bestimmung einer Temperatur der Struktur (4) nach Zugabe der Menge an Reaktionsmittel; 1.5) Vergleich der Temperatur der Struktur (4) mit einer vorgebbaren Zi el- temperarur;
1.6) Berechnen der Temperatur der Struktur (4) nach mindestens einer der folgenden Maßnahmen, wenn die Temperatur kleiner als die Zieltemperatur ist: 1.6a) Zugabe einer reduzierten Menge an Reaktionsmittel und
1.6b) Erhöhung mindestens einer der folgenden Temperaturen: 1.6b.1 ) der Temperatur der Struktur (4) und 1.6b.2) einer Abgastemperatur; bis die Temperatur der Struktur (4) nach Zugabe der Menge an Reak- tionsmittel größer oder gleich der Zieltemperatur ist; und
1.7) Zugabe der Menge an Reaktionsmittel durch die Reaktionsmittelzugabe und gegebenenfalls Erhöhung der Temperatur gemäß Schritt 1.6b).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Struktur (4) einen Wabenkörper umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Struktur (4) mindestens einen der folgenden Katalysatoren umfasst:
3.1) einen Hydrolysekatalysator (4) und 3.2) einen SCR-Katalysator (3).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Schritt 1.1) mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst:
4.1) Messen des Stickoxidgehalts und 4.2) Bestimmung der Stickoxidemissionen aus den Motorkenndaten.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Schritt 1.2) mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst:
5.1) Messen der Temperatur der Struktur (4) und 5.2) Berechnen der Temperatur.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zieltemperatur höchstens 180°C, bevorzugt 120 bis 170°C, insbesondere etwa 160°C beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Schritt 1.6) iterativ durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem Schritt 1.6) kontinu- ierlich durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Durchführung der Temperaturerhöhung gemäß Schritt l.όb.l) eine elektrische Aufheizung der Struktur (4) umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Durchführung der Temperaturerhöhung gemäß Schritt 1.6b.2) mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst:
10.1) Änderung des Betriebspunktes der Verbrermungskraftmaschine (2);
10.2) elektrische Beheizung des Abgases vor der Struktur (4) und 10.3) Einspritzung und Oxidation von Kohlenwasserstoffen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Reaktionsmittel mindestens einer der folgenden Stoffe zugebbar ist:
11.1) Ammoniak und 11.2) Harnstoff.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Menge an Reaktionsmittel reduziert wird, wenn ein Reduktionsmittelgehalt im Abgasstrom nach dem SCR-Katalysator (3) nachweisbar ist.
13. Abgassystem (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen SCR-Katalysator (3), eine Reaktionsmittelzugabe (5) zur Zugabe mindestens eines der folgenden Reaktionsmittel: a) eines Reduktionsmittels und b) eines Reduktionsmittelvorläufers und stromabwärts der Reaktionsmittelzugabe (5) eine vom Abgas zumindest umströmbare Struktur (4), wobei Steuerungsmittel (13) zur Zugabe des Reaktionsmittels bei Regelung der Menge an zugegebenem Reaktionsmittel in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Größen: 13.1) der Abgastemperatur;
13.2) der Temperatur der Struktur (4) und
13.3) dem Stickoxidanteil des Abgases unter Berücksichtigung der Änderung mindestens einer der Größen 13.1) und 13.2) durch die Zugabe der Menge an Reaktionsmittel.
PCT/EP2006/007196 2005-07-29 2006-07-21 Verfahren zur selektiven katalytischen reduktion von stickoxiden im abgas einer verbrennungskraftmaschine und abgassystem Ceased WO2007014649A1 (de)

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