Die Erfindung bezieht sich auf ein besonders kompakt bauendes und energetisch vorteilhaftes Abgasnachbehandlungssystem zur Reinigung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Partikelfilter, mindestens einer Vorrichtung mit katalytischer Oxidationsfunktion, mindestens zwei

Dosierstellen für Betriebs-/Hilfsstoffe zur Reduktion von Stickstoffoxiden und zumindest einer kompakten baulichen Einheit gebildet aus zumindest einem Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion und einer dieser in Strömungsrichtung der Abgase nachfolgenden kompakten Mischeinheit, der eine Dosierstelle für Betriebs-/Hilfsstoffe zugeordnet ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Behandlung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung des besonders kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystems.

Stand der Technik

EP 3 068 989 Bl offenbart ein Abgasnachbehandlungssystem zur Reinigung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Partikelfilter, eine

Vorrichtung mit katalytischer Oxidationsfunktion und mindestens eine

Mischkammer zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind. Der

Partikelfilter, die Vorrichtung mit katalytischer Oxidationsfunktion oder ein Partikelfilter mit katalytischer Oxidationsfunktion und mindestens eine

Mischkammer können lösbar miteinander zu einer baulichen Einheit

zusammengefasst sein. Die bauliche Einheit ist entweder in einem zylindrischen Behälter angeordnet oder bildet einen solchen. Aus EP 3 068 989 Bl geht ferner ein Verfahren zur Reinigung von Abgas mit nachfolgenden Verfahrensschritten hervor: Erzeugen eines Abgases mittels einer Verbrennungskraftmaschine, welches zwischen 2 g NOc/kWh und 12g NOc/kWh aufweist; ferner Leiten des Abgases aus der Verbrennungskraftmaschine zu einem

Abgasnachbehandlungssystem. Dieses umfasst einen Partikelfilter mit katalytischer Oxidationsfunktion und mindestens eine Mischkammer. Es erfolgt ein katalytisches Oxidieren von Schadstoffen und ein Abscheiden von Partikeln aus dem Abgas mittels des Partikelfilters mit katalytischer Oxidationsfunktion, wobei ein erstes behandeltes Abgas entsteht. Daran schließt sich ein Vermischen des ersten behandelten Abgases mit einem Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere einem Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Harnstoff-Wasser- Lösung, in der mindestens einen Mischkammer zu einem Abgas- /Reduktionsmittelgemisch an.

WO 2009/024815 offenbart ein Abgasnachbehandlungssystem, welches einen Partikelfilter mit katalytischer Oxidationsfunktion umfasst, sowie eine

Mischkammer, die beide zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.

US 2011/219745 offenbart ebenfalls ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem Oxidationskatalysator, einem Partikelfilter und einer Mischkammer, die ebenfalls zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.

Aus US 8015802 B2 und WO 2004 113690 Al sind kompakte

Abgasnachbehandlungssysteme bekannt, die auf ringförmigen Strukturen von Katalysatoren beruhen und zumindest eine Strömungsumkehrung des

Abgasstroms zwischen diesen Katalysatoren aufweisen.

Aus US 9,057,307 B2, US 8,151,558 B2, CN 101932803 B, WO 2009/099528 A3 sowie EP 2 597 297 A gehen Abgasnachbehandlungssysteme hervor, die ein oder mehrere SCR-Katalysatoren verwenden und zwei oder mehr Dosierstellen für ein Reduktionsmittel wie beispielsweise einer Harnstoff- Wasser- Lösung aufweisen.

Dem Fachmann sind Ablagerungen von der Abgasnachbehandlungsanlage zugesetztem Hilfs-/Betriebsstoff bekannt, beispielsweise bei Verwendung einer wässrigen Harnstofflösung. Derartige Ablagerungen erhöhen den

Abgasgegendruck des Abgasnachbehandlungssystems und verschlechtern damit den energetischen Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine. Es resultiert ein Leistungsverlust und/oder bei einem unveränderten Leistungsabruf resultiert ein höherer Kraftstoffverbrauch und ein diesem entsprechender höherer C0 ₂ -Ausstoß. Auch Beispiele höherer Stickstoffemissionen sind bekannt. Diese bedingen dann ihrerseits wiederum eine erhöhte Menge dosierten Hilfs- /Betriebsmittels, das seinerseits einen weiteren Anstieg der Ablagerungen begünstigen kann. Es wurde beschrieben, dass die Bildung derartiger Ablagerungen mit

intermediären Flüssigkeitswandfilmen nicht vollständig verdampften Hilfs- /Betriebsstoffes im Zusammenhang stehen.

Gesteuerte Abgasnachbehandlungsanlagen modulieren die Dosierung von Hilfs- /Betriebsstoff in Menge, Zeitpunkt, Dauer, Dosierintervall, Intensität, Verteilung und/oder Penetration in den Abgasstrom in Anhängigkeit von Parametern, die letztlich auf die Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine

zurückzuführen sind. Dies erfolgt auch, um den Aufbau von Ablagerungen aus dem Hilfs-/Betriebsstoff zu verringern oder zu vermeiden. Nachteilig ist dabei, dass unter zumindest einigen dieser Betriebszustände der

Verbrennungskraftmaschine eine verringerte katalytische Reduktion der von der Verbrennungskraftmaschine in das Abgasnachbehandlungssystem überführten Stickstoffoxide stattfindet, beispielsweise bei vergleichsweise energetisch günstigen, zuweilen ein vergleichsweise kaltes Abgas generierenden

Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine oder direkt nach dem Start der noch kalten Verbrennungskraftmaschine, wenn sich das

Abgasnachbehandlungsanlage bedingt durch deren Wärmekapazität erwärmt.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein besonders kompakt bauendes und energetisch vorteilhaftes Abgasnachbehandlungssystem zur Reinigung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, das einen Partikelfilter, mindestens ein Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion und zwei Dosierstellen für Betriebs- /Hilfsstoffe zur Reduktion von Stickstoffoxiden umfasst, wobei in einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen, besonders kompakten baulichen Einheit zumindest ein Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion und eine diesem in

Strömungsrichtung des Abgases direkt nachfolgende kompakte Mischeinheit, der eine Dosierstelle für Betriebs/Hilfsstoff zugeordnet ist, besonders kompakt und energetisch vorteilhaft zusammengefasst sind. Die kompakte bauliche Einheit oder das zumindest eine Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion und die zumindest eine nachfolgende kompakte Mischeinheit bilden einen zylindrischen Behälter oder sind in einem solchen zylindrischen Behälter angeordnet. In dem kompakt bauenden und energetisch vorteilhaften

Abgasnachbehandlungssystem wird ein flüssiger Betriebs-/Hilfsstoff zur

Reduktion von Stickstoffoxiden mittels Dosierstellen, in den Abgasstrom der Verbrennungskraftmaschine dosiert. Diese Flüssigkeit kann beispielsweise in Wasser gelösten Harnstoff enthalten oder auch Verbindungen, die aus dessen Hydrolyse resultieren und solche, die den Gefrierpunkt der Flüssigkeit weiter erniedrigen.

Optional umfasst das vorgeschlagene Abgasnachbehandlungssystem zudem ein oder mehrere Oxidations- und/oder NO _x -Speicherkatalysatoren oder NO _x - Absorber, deren Wirkungsweise sich darin von NO _x -Speicherkatalysatoren unterscheidet, dass NO _x -Absorber, im Gegensatz zu NO _x -Speicherkatalysatoren, nicht über eine katalytische Funktion zur Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) verfügen, insbesondere, um beispielsweise Bestandteile des Abgases vor dem Eintritt in die kompakte bauliche Einheit, umfassend ein Bauteil mit SCR-Funktion und eine kompakte Mischeinheit, zu oxidieren und/oder zu speichern.

Die Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystems sind zum einen darin zu sehen, dass ein geringer Bauraum beansprucht wird, vor allem auf Grund der geringen Größe und/oder Anzahl von Bauteilen zur Gasführung und der daraus resultierenden geringen baulichen Länge. Dies ermöglicht eine energetisch begünstigte

Positionierung in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine.

Des Weiteren ist ein schnelleres Aufheizen des kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystems möglich, da dieses auf Grund seiner kompakteren Bauweise näher an der Verbrennungskraftmaschine platziert werden kann und somit durch die geringe Größe und/oder Anzahl von Bauteilen sowohl eine geringere Wärmekapazität als auch ein geringerer Wärmeverlust durch Wandeffekte resultiert.

Die zumindest eine in die erfindungsgemäße kompakte bauliche Einheit integrierte kompakte Mischeinheit weist zudem Strukturen auf, die den

Wärmeübergang vom Abgasstrom auf die Mischeinheit begünstigen und diese Wärme an Flächen überträgt, die zum Verdampfen von flüssigem Hilfs- /Betriebsstoff geeignet sind. Durch die kompakte Bauweise und dem damit einhergehenden vorteilhaften Wärmehaushalt des erfindungsgemäß vorgeschlagenen

Abgasnachbehandlungssystems besteht insbesondere im Bereich der in die zumindest eine kompakte bauliche Einheit integrierten Mischeinheit eine wesentlich höhere Toleranz gegenüber der potentiellen Bildung von Ablagerung des Betriebs-/Hilfsstoffs und dessen Folgeprodukten - im Vergleich zu herkömmlich bauenden Abgasnachbehandlungssystemen. Dies ermöglicht ein Dosieren von Betriebs-/Hilfsstoff mit dem Abgasstrom bei bereits geringeren Abgastemperaturen und ermöglicht damit auch das Dosieren von Betriebs- /Hilfsstoff bereits nach einer geringen Betriebszeit der

Verbrennungskraftmaschine nach deren Start. Zumindest eine Mischeinheit ist derart ausgebildet, einen zugeführten Abgasstrom mit einem Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere einem an einer Dosierstelle dosierten Reduktionsmittel, zu einem Abgas-/Betriebs-/Hilfsstoffgemisch bei einer Abgastemperatur von weniger als 150°C zu vermischen und Ablagerungen zugeführten Betriebs-/Hilfsstoffs oder dessen Folgestoffe bei diesen Bedingungen dauerhaft weitestgehend zu vermeiden. Bei Verwendung einer Harnstoff- Wasser- Lösung gelingt unter günstigen Bedingungen ein solches Dosieren zeitweilig bereits bei Temperaturen des emittierten Abgasstroms von weniger als 120°C und für geringere Mengen des Betriebs-/Hilfsstoffgemischs sogar unterhalb 110°C. Ist dem Betriebs- /Hilfsstoffgemisch ein Alkohol zugesetzt, so gelingt ein Dosieren bereits bei niedrigeren Temperaturen.

Weiter begünstigt wird die zumindest verringerte Tendenz zur Bildung von Ablagerungen durch eine gute Vermischung des Betriebs-/Hilfsstoffes mit dem Abgasstrom in der zumindest einen kompakten Mischeinheit, so dass

Flüssigkeitswandfilme von dosiertem Betriebs-/Hilfsstoffes innerhalb und außerhalb der in die bauliche Einheit integrierten Mischeinheit auch für ein großes Spektrum von Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine und der diesen zur weitgehenden Reduktion von Stickoxiden entsprechend dosierten Menge Betriebs-/Hilfsstoffes vermieden werden können. Des Weiteren wird im Vergleich zu herkömmlichen bauenden Abgasnachbehandlungssystemen das zumindest eine in die kompakte bauliche Einheit integrierte Bauteil mit SCR- Funktion schneller aufgeheizt. Schnelles Aufheizen der kompakt baulichen Einheit, umfassend zumindest ein Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion und zumindest eine kompakte

Mischeinheit, der eine Dosierstelle für Betriebs-/Hilfsstoffe zugeordnet ist, ermöglicht deren Betrieb bei geringer Wärmezufuhr und ermöglicht daher eine effiziente katalytische Reduktion von Stickoxiden bei bereits geringem

Energieeintrag in das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem, beispielsweise einer kürzeren Betriebszeit nach dem Start der

Verbrennungskraftmaschine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bildet eine erste in

Strömungsrichtung des Abgases der Verbrennungskraftmaschine vor dem zumindest einen Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion angeordnete kompakte Mischeinheit und eine zweite, dem zumindest einen Bauteil mit katalytischer SCR-Funktion nachfolgende kompakte Mischeinheit eine erfindungsgemäße kompakte bauliche Einheit, wobei jeder der zumindest zwei Mischeinheiten eine Dosierstelle für Betriebs-/Hilfsstoffe zugeordnet ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist das Bauteil mit katalytisch aktiver SCR-Funktion entweder ein Partikelfilter mit katalytischer SCR-Funktion, beispielsweise gebildet aus einer keramischen Wabe mit wechselseitig verschlossenen Kanälen, oder ein SC R- Katalysator, gebildet aus einer keramischen oder metallischen Wabenstruktur mit einer Vielzahl beidseitig offener Kanäle. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße bauliche Einheit mit beiden vorgenannten Bauteilen, jeweils umfassend eine katalytisch aktive SCR-Funktion, sowie mit weiteren SCR-Katalysatoren auszuführen.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weiter folgend umfasst das Abgasnachbehandlungssystem stromab der kompakten baulichen Einheit zumindest einen weiteren S CR- Katalysator oder Partikelfilter mit SCR-Funktion.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in einem in Strömungsrichtung des Abgases zuletzt angeordneten S CR- Katalysator oder Partikelfilter mit SCR- Funktion ein Reduktionsmittel-Oxidationskatalysator integriert. In der Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäß vorgeschlagene kompakte Abgasnachbehandlungssystem zumindest einen Reduktionsmittel- Oxidationskatalysator, der überschüssigen Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere ein Reduktionsmittel oxidiert.

Insbesondere in dieser Weiterbildung des erfindungsgemäß kompakten und energetisch vorteilhaften Abgasnachbehandlungssystems unter Verwendung eines Reduktionsmittel-Oxidationskatalysators gelingt es, in weiteren Bereichen der Abgastemperatur den Nhh-Anteil bei Temperaturen des emittierten

Abgasstroms von mehr als 180°C, vorteilhafterweise bereits von mehr als 150°C, auf nur wenige ppm (parts per million) zu begrenzen, beispielsweise auf weniger als 20 ppm, bevorzugt auf weniger als 10 ppm und unter zumindest günstigen Betriebsbedingungen des Abgasnachbehandlungssystems auf einen mit vertretbarem technischen Aufwand in einem Fahrzeug nicht mehr messbaren Wert.

In einer vorteilhaften Ausführung des weiter unten beschriebenen Prozesses zur Abgasnachbehandlung wird die Ammoniakkonzentration im emittierten

Abgasstrom sensorisch erfasst oder anhand anderer Kenndaten ermittelt und in die über die einzelnen Dosierstellen ins Abgas dosierten Mengen des Hilfs- /Betriebsstoffs berücksichtigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird beispielsweise das

Reduktionsmittel Ammoniak an einem solchen Reduktionsmittel- Oxidationskatalysator mit einer hohen Selektivität zu Stickstoff oxidiert. Die Bildung von Stickstoffoxiden, zu denen auch Lachgas zu zählen ist, und anderer Nebenprodukte wird dabei in einer N2-selektiven Ammoniakoxidation

weitestgehend unterdrückt.

Darüber hinaus zeichnet sich das vorgeschlagene kompakt bauende

Abgasnachbehandlungssystem dadurch aus, dass die erfindungsgemäße bauliche Einheit zumindest eine Lösestelle umfasst, die eine Wartung oder Demontage des Partikelfilters erlaubt.

Im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abgasnachbehandlungssystem ist mindestens eine kompakte bauende Mischeinheit mit Strukturen versehen, die eine Verlängerung des Ström ungsweges des Abgases durch diese Mischeinheit bewirken. Diese Mischeinheit ist derart ausgebildet, dass ein zugeführter Abgasstrom mit einem Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere einem an einer Dosierstelle dosierten Reduktionsmittel zu einem Abgas-/Betriebs- /Hilfsstoffgemisch vermischt werden kann. Im kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystem sind die Strukturen beispielsweise

Führungsflächen, die dem Abgasstrom eine spiralförmige Strömung durch mindestens eine Mischeinheit aufprägen, wodurch die Durchmischung vom Abgasstrom mit Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere des dosierten

Reduktionsmittels, erheblich verbessert wird.

Darüber hinaus betrifft die vorgeschlagene Erfindung ein Verfahren zur

Behandlung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem zumindest nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Ermitteln des Leistungsbedarfs der Verbrennungskraftmaschine, b) Erzeugen eines Abgasstroms durch eine Verbrennungskraftmaschine, der Stickoxide aufweist,

c) Leiten dieses Abgasstromes zu einem kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystem,

d) vor und/oder optional nach Eintritt des Abgasstroms in eine kompakte bauliche Einheit erfolgt zumindest zeitweise ein Dosieren einer zuvor berechneten, bereitgestellten und zugemessenen ersten Menge eines ersten Betriebs-/Hilfsstoffes an einer ersten Dosierstelle,

e) Vermischen des behandelten Abgases mit dem Betriebs-/Hilfsstoff in der ersten Mischeinheit zu einem Abgas-/Betriebs-/Hilfsstoffgemisch, f) Leiten des Gemisches zu einem ersten Bauteil mit SCR-Funktion innerhalb der kompakten baulichen Einheit,

g) zumindest zeitweises Dosieren einer zuvor berechneten, bereitgestellten und zugemessenen zweiten Menge eines Betriebs-/Hilfsstoffes an einer zweiten Dosierstelle innerhalb der kompakten baulichen Einheit, h) Vermischen des behandelten Abgases mit dem Betriebs-/Hilfsstoff in der Mischeinheit zu einem Abgas-/Betriebs-/Hilfsstoffgemisch,

i) Leiten des Gemisches gemäß dem vorgenannten Verfahrensschritt zu einem weiteren SCR-Katalysator und j) Oxidieren überschüssigen Betriebs-/Hilfsstoffes an einem Reduktionsmitel- Oxid atio ns kata lysato r ,

k) Ermiteln charakteristischer Parameter, aus denen die vom

Abgasnachbehandlungssystem an die Umwelt abgegebenen

Schadstoffmengen ermitelt werden.

Zudem erfolgt im Durchlauf des Verfahrens das Abscheiden von Partikeln aus dem Abgas an zumindest einem Partikelfilter, Partikelfilter mit Oxidationsfunktion, oder Partikelfilter mit SCR-Funktion. Insbesondere zur Behandlung von otomotorischen Abgasen kann zumindest ein Partikelfilter im

erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem eine katalytische

Dreiwegefunktion aufweisen. Der Fachmann nennt einen solchen Partikelfilter zuweilen„4- Wege- Katalysator“.

Des Weiteren erfolgt während des vorgeschlagenen Verfahrens ein teils mehrfaches Analysieren von chemischen Bestandteilen und/oder physikalischen Eigenschaften des Abgasgasstroms, zu denen, neben Sauerstoff, die Art und Menge der Stickstoffverbindungen gehört und aus denen auf die Masse und Anzahl von Schadstoffpartikeln im Abgasstrom geschlossen werden kann.

In Weiterführung des vorgeschlagenen Verfahrens, kann optional nach

Verfahrensschrit b) das katalytische Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid,

Kohlenwasserstoffen, Ruß und Stickstoffmonoxid und/oder ein zeitweiliges Speichern von CO, NO, NO2 und/oder Kohlenwasserstoffen beispielsweise an einem Oxidations- und/oder Speicherkatalysator, oder Dreiwegekatalysator erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens wird dem Abgasstrom zeitweilig vor einem solchen Katalysator ein Betriebs-/Hilfsstoff, beispielsweise Kraftstoff zugesetzt, um diesen zu oxidieren, beispielsweise um durch die entstehende Verbrennungswärme die Temperatur des Abgasstroms zu erhöhen.

Schließlich kann mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren mitels mindestens einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Auswahl ermitelter und ausgewerteter Parameter, die Verbrennungskraftmaschine, das

Abgasnachbehandlungssystem derart ein-, ausgeschaltet und gesteuert werden, dass die Steuerparameter Partikelmasse, Partikelanzahl, Abgasdruck,

Temperatur, Abgasmenge, Reduktionsmittelmenge, Abgaszusammensetzung, Abgaskonzentration, insbesondere Kohlenwasserstoffe, zu denen hier auch Alkohole, Aldehyde und Ketone zu zählen sind, Kohlenmonoxid, Stickstoffoxide, zu denen Lachgas zu zählen ist, Ruß- und andere Feinstaubpartikel sowie Reduktions- und/oder Oxidationspotenziale, zu denen der Lambda-Wert zu zählen ist, berücksichtigen. Dazu kann auch auf Vorhersagen zu bevorstehenden Anforderungen an die Verbrennungskraftmaschine und an das

Abgasnachbehandlungssystem zurückgegriffen werden, beispielsweise im Fall von Fahrzeugen, ermittelt anhand von bevorstehenden Streckenprofilen, inklusive deren geodätischen Daten, Wetterdaten, Verkehrssituationen und Gewohnheiten des aktuellen Fahrzeugführers. Dies gelingt auch insbesondere bei Fahrzeugen, die neben der Verbrennungskraftmaschine über einen weiteren Antrieb verfügen, beispielsweise über einen elektrischen Antrieb.

Vorteile der Erfindung

Wie eingangs erwähnt, kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung in vorteilhafter Weise ein kompakt bauendes Abgasnachbehandlungssystem bereitgestellt werden, welches näher an der Verbrennungskraftmaschine platziert ist und eine geringe Wärmekapazität aufweist. Es ergibt sich des Weiteren ein geringerer Wärmeverlust auf Grund kompakter oder fehlender Bauteile zur Gasführung, beispielsweise Abgasrohrleitungen und Abgastrichter.

Das kompakt bauende und energetisch vorteilhafte

Abgasnachbehandlungssystem ermöglicht eine gute Vermischung eines

Abgasstromes mit einem Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere einem

Reduktionsmittel bei bereits niedrigen Abgastemperaturen. Es lässt sich eine gute Vermischung auf geringem Raum bereits nach einer kurzen Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine erzielen. Darüber hinaus ermöglicht das kompakt bauende, energetisch vorteilhafte Abgasnachbehandlungssystem ein schnelleres Aufheizen des mindestens einen S CR- Katalysators auf dessen

Betriebstemperatur, da dieser ebenfalls nah der Verbrennungskraftmaschine platziert werden kann. Des Weiteren wird der Wärmeverlust auf Grund kompakter oder fehlender Bauteile zur Gasführung, beispielsweise

Abgaszuführungen und Abgastrichter zwischen dem mindestens einen SCR- Katalysator und der mindestens einen Mischeinheit, verringert. Anstelle eines SCR-Katalysators kann zumindest einer der eingesetzten S CR- Katalysatoren auch als Partikelfilter mit katalytisch aktiver SCR-Funktion ausgebildet sein. Bei der Ausbildung mindestens zweier Mischeinheiten und einer jeweils dieser zugeordneten Dosierstelle ergeben sich Vorteile hinsichtlich eines schnelleren Aufheizens und geringer Wärmeverluste für beide Positionen. Des Weiteren ist regelmäßig lediglich ein Tank zur Aufnahme des Betriebs-/Hilfsstoffes erforderlich, bei dem es sich in der Regel um ein Reduktionsmittel wie beispielsweise eine Harnstoff- Wasser- Lösung handelt. Dadurch ist in der Regel nur ein Reduktionsmittelförder- bzw. Versorgungsmodul erforderlich. Die Transportleitungen zur Verteilung des Betriebs-/ Hilfsstoffes sind kürzer bzw. hinsichtlich ihrer Anzahl reduziert. Des Weiteren kann der Verkabelungsaufwand zwischen Steuereinheiten und Sensoren beispielsweise Füllstandsensoren und dergleichen verringert werden. Des Weiteren ist der Aufwand hinsichtlich der Peripherie wesentlich geringer, wenn beispielsweise lediglich ein Betriebs- /Hilfsstoffdosiermodul eingesetzt werden kann, welches an zwei Dosierstellen dosiert.

Des Weiteren wird der Abgasgegendruck aufgrund kompakter oder fehlender Bauteile zur Gasführung, beispielsweise Abgaszuführungen und Abgastrichter zwischen dem mindestens einen S CR- Katalysator oder Partikelfilter mit SCR Funktion und der mindestens einen Mischeinheit geringgehalten. Dies gelingt auch, da die erfindungsgemäße kompakte Baueinheit, umfassend mindestens einen SCR- Katalysator oder Partikelfilter mit SCR Funktion und mindestens eine Mischeinheit, in einer Reihe hintereinander in einer weitgehend linearen, zylindrischen Anordnung sind und dort folglich keine Strömungsumkehrung des Abgasstroms in die entgegengesetzte Richtung erfolgt. Die erfindungsgemäße kompakte Baueinheit verzichtet bewusst auf eine solche Strömungsumkehrung. So gelingt es, da der Abgasgegendruck den Wirkungsgrad einer

Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflusst, deren Kraftstoffverbrauch und den entsprechenden CC^-Ausstoß geringzuhalten.

Durch die erfindungsgemäß weitgehend lineare, zylindrische kompakte

Baueinheit ergibt sich beispielsweise dann, wenn diese in der Variante mit zwei kompakten Mischeinheiten und zumindest einem dazwischenliegenden SCR- Katalysator als besonders kompakte bauliche Einheit ausgeführt ist, der Vorteil hinsichtlich der optimierten Ausnutzung des insbesondere an dieser Position im Fahrzeug regelmäßig stark begrenzten Bauraums. Eine solche bauliche Einheit kann sehr nah am Motor platziert werden. So gelingt es beispielsweise, die weitgehend lineare kompakte Baueinheit direkt an den Ausgang eines

Abgasturboladers zu montieren und im günstigen Fall dessen Abgasdrall aufzunehmen und zu verstärken oder diesem entgegenzuwirken. Derart kompakte Montagen der kompakten baulichen Einheit gelingen beispielsweise auch dann besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine der kompakten

Mischeinheiten eine Funktion der abgasführenden Bauteile unterstützt, beispielsweise, wenn die aufgrund des stark begrenzten Motorraums eines Fahrzeugs stark umlenkende Abgasführung den Drall der kompakten

Mischeinheit aufnimmt und dadurch ein geringerer Gegendruck resultiert. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante können umlenkende Abgasführungen direkt mit der kompakten Mischeinheit verbunden sein oder Teile dieser kompakten Mischeinheit verwenden.

Unterstützt wird dies, wenn die in der kompakten Baueinheit verwendeten Bauteile mit katalytisch aktiver SCR-Funktion in Form und Dimension dem motornahen Bauraumangebot angepasst sind. Die erfindungsgemäße kompakte bauliche Einheit ist dann vorzugsweise als ovaler Zylinder ausgeführt, der durch mit zumindest einer charakteristischen Länge und zwei oder mehr Durchmessern definiert ist, beispielsweise als ein ,triovaler‘ und ggfs, schiefer Zylinder mit parallelen Stirnflächen. Teilkegel, beispielsweise Schrumpfkegel und mehrstufige Zylinder stellen dabei Sonderformen solcher Aufführungen der

erfindungsgemäßen baulichen Einheit dar.

Zu geringen Wärmeverlusten trägt auch die direkte Wärmeleitung innerhalb der erfindungsgemäßen kompakten Baueinheit bei. Eine dort lokal auftretende Wärmemenge wird mit geringeren Wärmeleitungsverlusten an die zumindest eine benachbarte Einheit weitergegeben, beispielsweise erwärmen die am SCR- Katalysator stattfindenden exothermen Reaktionen infolge der Oxidation und Kondensation von Bestandteilen des Abgasstroms die zumindest eine direkt an den SCR-Katalysator angrenzende kompakte Mischeinheit.

Neben den geringen Wärmeverlusten und der geringen Wärmekapazität der kompakten baulichen Einheit trägt auch die warme Umgebung in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine im Motorraum eines Fahrzeugs positiv zum

Wärmehaushalt der erfindungsgemäßen kompakten

Abgasnachbehandlungsanlage bei. In den Motorraum des Fahrzeugs ist das kompakte Abgasnachbehandlungssystem, insbesondere die erfindungsgemäße bauliche Einheit aufgrund deren Kompaktheit einfacher derart zu integrieren, dass kein unerwünscht kühlender Fahrtwind oder Spritzwasser oder anderer Einfluss, beispielsweise ein witterungsbedingter Einfluss, zu unerwünscht hohen Wärmeverlusten aus dem motornahen Abgasnachbehandlungssystem führt.

Die Bauweise der zumindest einen kompakten Mischeinheit ermöglicht zudem einen günstigen Wärmeübergang vom Abgasstrom auf Flächen, auf denen Flüssigkeit auftrifft, um die Bildung flüssiger Wandfilme und den damit potentiellen Trend der Bildung von Ablagerungen, trotz der zur gewünschten Umsatzrate von Stickoxiden dosierten Menge an flüssigem Reduktionsmittel, in weiten Bereichen möglicher Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden, insbesondere nach deren Start und bei deren anhaltendem Betrieb mit relativ kühlem Abgasstrom.

Unterstützt wird das zuvor beschriebene möglichst schnelle und rückstandsfreie Verdampfen von flüssigem Hilfs-/Betriebsstoff in der zumindest einen in die erfindungsgemäße kompakte, bauliche Einheit integrierten kompakten

Mischeinheit in einer Variante, bei der zudem eine zumindest zeitweise elektrische Beheizung der zumindest zeitweise mit Flüssigkeit in Kontakt stehenden Flächen erfolgt. Dies gelingt insbesondere dann, wenn eine bedarfsgerecht hohe elektrische Leistung zur Erwärmung dieser Flächen aus einer Spannung von mehr 10 Volt, insbesondere mehr als 20 Volt, insbesondere mehr als 40 Volt, beispielsweise 48 Volt bereitgestellt wird, beispielsweise aus der elektrischen Spannung von Fahrzeugen, die neben der

Verbrennungskraftmaschine über einen weiteren Antrieb verfügen,

beispielsweise über einen elektrischen Antrieb und beispielsweise aus einem Akkumulator und/oder einer Brennstoffzelle gespeist werden.

Vorteilhaft gestaltet sich zudem der Betrieb der erfindungsgemäßen kompakten Baueinheit beispielsweise insbesondere in der Ausführung mit zwei kompakten Mischeinheiten und einem dazwischenliegenden Partikelfilter mit katalytisch aktiver SCR-Funktion zu einer besonders kompakten baulichen Einheit bei den in der Regel notwendigen periodisch erfolgenden Heizmaßnahmen, da diese Maßnahmen vergleichsweise hohe Abgastemperaturen erfordern und

demzufolge potentiell hohe Wärmeverluste mit sich bringen, beispielsweise beim periodisch wiederkehrenden Anheben der Abgastemperatur zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Abgasnachbehandlungssystems während dessen Betriebs (OBD), oder bei der periodisch wiederkehrenden Entfernung von Rückständen, die beispielsweise aus Hilfs-/Betriebsstoffen und deren

Folgeprodukten herrühren, beispielsweise schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen, Ruß und Harnstein. Dies trägt dazu bei, den

gesamtsystemischen Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs bzw. entsprechender Äquivalente und den entsprechenden CC^-Ausstoß geringzuhalten.

Da der über die jeweilige Betriebszeit gemittelte Gesamtwirkungsgrad einer Abgasnachbehandlungsanlage in der Regel wesentlich seinen Wirkungsgrad bei niedrigen Abgastemperaturen bestimmt und insbesondere von der in der Regel kalten Startphase der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst wird, ermöglicht das schnelle Aufheizen der kompakt baulichen Einheit einen frühen Betrieb der kompakten Abgasnachbehandlungsanlage mit hohem Wirkungsgrad bei geringer Wärmezufuhr, entsprechend einer kurzen Betriebszeit nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine. Dies verringert die Notwendigkeit, die

Abgasnachbehandlungsanlage nach deren Start zur Erreichung eines

notwendigen Katalysatorwirkungsgrads durch das Verbrennen zusätzlicher Kraftstoffmengen, die zumindest teilweise gar nicht der Krafterzeugung dienen, oder durch elektrische Widerstandsheizungen zu erwärmen und trägt damit dazu bei, die Intensität und Dauer solcher Maßnahmen deutlich zu reduzieren. So gelingt es, den gesamtsystemischen Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs bzw. entsprechender Äquivalente und den entsprechenden CC^-Ausstoß

geringzuhalten.

Zweitweise nachteilig kann sich die energetisch vorteilhafte motornahe Position der kompakten Baueinheit unter bestimmten Betriebszuständen der

Verbrennungskraftmaschine auswirken, wenn bei den dann eventuell

vorherrschenden extrem hohen Abgastemperaturen dem Abgas zugesetzte Hilfs- /Betriebsstoffe von dem im Abgas befindlichen Sauerstoff in hohem Maß oxidiert werden und diese folglich nur eingeschränkt zur Reduktion von Stickstoffoxiden dienen können. Vorteilhaft gestaltet sich daher der Betrieb der erfindungsgemäßen kompakten Baueinheit beispielsweise auch in Kombination mit zumindest einer weiteren Dosierstelle für Hilfs-/Betriebsstoffe, wenn diese weiter stromab an einer bewusst kälteren Position im Abgastrakt gewählt wird. An diesen weiteren Dosierstellen kann ein Teil, oder zeitweilig auch die gesamte gewünschte Menge des Hilfs-/Betriebsstoffs dem Abgas zugesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 ein Abgasnachbehandlungssystem mit Doppeldosierung für einen Betriebs-/Hilfsstoff,

Figur 2.1 - 2.4 Ausführungsbeispiele eines im Abgastrakt angeordneten

Abgasnachbehandlungssystems,

Figur 3.1 - 3.4 Ausführungsvarianten einer baulichen Einheit, mit einem

zwischen den Mischeinheiten angeordneten Bauteil mit katalytisch aktiver SCR-Funktion,

Figur 4.1 - 4.4 Ausführungsvarianten der baulichen Einheit des

erfindungsgemäß vorgeschlagenen

Abgasnachbehandlungssystems, wobei zwischen den beiden Mischeinheiten ein SCR-Katalysator aufgenommen ist,

Figur 5 die Darstellung einer Mischeinheit in perspektivischer Ansicht

Figur 6 die Draufsicht auf eine Mischeinheit gemäß der Darstellung in

Figur 5

und

Figur 7 Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems mit in

Summe drei Mischeinheiten.

Au sführungs Varianten der Erfindung Figur 1 zeigt ein kompakt bauendes Abgasnachbehandlungssystem 48 für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschine und zwei Dosierstellen für das Dosieren von Betriebs-/Hilfsstoff.

Aus Figur 1 geht ein Ansaugtrakt 10 hervor, der einen Luftfilter 12 und einen Luftmassensensor 14 umfasst. Des Weiteren befinden sich im Ansaugtrakt 10 ein Verdichterteil 18 und eine Aufladeeinrichtung 16 eines Turboladers. Darüber hinaus weist die Aufladeeinrichtung 16 einen Turbinenteil 20 auf, der einen Teil eines Abgastraktes 26 darstellt. Dem Verdichterteil 18 der Aufladeeinrichtung 16 ist in Strömungsrichtung ein Ladeluftkühler 22 nachgeschaltet, über den einer Verbrennungskraftmaschine 24 Luft zugeleitet wird. Ein Abgastrakt 26 weist neben dem bereits erwähnten Turbinenteil 20 der Aufladeeinrichtung 16 ein Bypass- Ventil 28 für den Turbinenteil 20 auf. Stromab des Bypass- Ventiles 28 für den Turbinenteil 20 befindet sich eine erste Dosierstelle 30 für einen Betriebs- /Hilfsstoff, insbesondere ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Harnstoff- Wasser-Lösung, zur Behandlung des Abgases. Die erste Dosierstelle 30 befindet sich an einer ersten Mischeinheit 32. Stromab der ersten Mischeinheit 32 folgt eine bauliche Einheit 42 umfassend einen S CR- Katalysator 34 und eine nachfolgende zweite Mischeinheit 38, der eine zweite Dosierstelle 36 für den Betriebs-/Hilfsstoff, insbesondere ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Harnstoff- Wasser- Lösung zugeordnet ist. Stromab der zweiten Mischeinheit 38 ist ein weiterer SCR-Katalysator 40 vorgesehen. Anstelle eines der beiden SCR- Katalysatoren 34 und 40 kann ein Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR- Funktion (SPF) im Abgastrakt 26 der Verbrennungskraftmaschine 24 verbaut sein.

Die Figuren 2.1 - 2.4 zeigen Ausführungsbeispiele eines im Abgastrakt 26 angeordneten Abgasnachbehandlungssystems 48. In diesen Varianten sind lösbare Vorrichtungen 56 zur Wartung und Entnahme von Bauteilen der kompakten baulichen Einheit 42, insbesondere zur Wartung, oder Entnahme von Bauteilen, insbesondere des Partikelfilters 54 vorgesehen.

Figur 2.1. zeigt eine Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems 48 mit einem Oxidationskatalysator 50, oder NO _x -Speicher- Katalysator 52 in Strömungsrichtung des Abgases gefolgt von einer kompakten baulichen Einheit 42. Einer zweiten Mischeinheit 38 ist eine zweite Dosierstelle 36 für Betriebs- /Hilfsstoff zugeordnet.

Figur 2.2 zeigt eine Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems 48 mit einem Oxidationskatalysator 50, oder NO _x -Speicher- Katalysator 52 in

Strömungsrichtung des Abgases, gefolgt von einer kompakten baulichen Einheit 42 umfassend einen SCR Katalysator 58 vor einem Partikelfilter mit SCR- Funktion 54 und eine zweite Mischeinheit 38, der eine zweite Dosierstelle 36 für Betriebs-/Hilfsstoff zugeordnet ist.

Figur 2.3 ist eine Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems 48 zu entnehmen mit einem Oxidationskatalysator 50, oder NO _x -Speicher- Katalysator 52 in Strömungsrichtung des Abgases, gefolgt von einer kompakten baulichen Einheit 42 umfassend Partikelfilter mit SCR-Funktion vor einem SCR Katalysator 54 und eine zweite Mischeinheit 38, der eine zweite Dosierstelle 36 für Betriebs-/Hilfsstoff zugeordnet ist.

Figur 2.4 zeigt eine Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems 48 mit einem Oxidationskatalysator 50, oder NO _x -Speicher- Katalysator 52 in

Strömungsrichtung des Abgases, gefolgt von einer kompakten baulichen Einheit 42 umfassend einen SCR Katalysator 58 vor einem Partikelfilter mit SCR- Funktion 54. Dieser ist vor einem weiteren SCR Katalysator 60 angeordnet mit einer zweiten Mischeinheit 38, der eine zweite Dosierstelle 36 für Betriebs- /Hilfsstoff zugeordnet ist. Besonderheit dieser Variante: Ein weiter SCR- Katalysator 40 schließt direkt an diese bauliche Einheit an.

Die Figuren 3.1-3.4 zeigen Ausführungsvarianten des

Abgasnachbehandlungssystems 48 mit optionalem Oxidationskatalysator 50, oder NO _x -Speicher- Katalysator 52, oder NO _x -Absorber (NA) 90, dessen

Wirkungsweise sich darin von einem NOx-Speicher- Katalysator 52 unterscheidet, dass er über keine katalytische Funktion zur Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) verfügt, in Strömungsrichtung des Abgases, gefolgt von Varianten 66 der kompakten baulichen Einheit 42 umfassend einen Partikelfilter mit SCR-Funktion 54 zwischen zwei Mischeinheiten 32, 38, denen jeweils eine Dosierstelle für Betriebs-/Hilfsstoff 30, 36 zugeordnet ist. Oxidationskatalysatoren 50 und NO _x -Speicher- Katalysatoren 52, oder NOx- Absorber 90 sind ausdrücklich nicht Teil der erfindungsgemäßen linear angeordneten baulichen Einheit 42 und deren Varianten 66 mit zwei

Mischeinheiten 32, 38. Da diese Komponenten einen großen Bauraum erfordern, werden Sie gemäß den Erfordernissen und dem motornahen Raumangebot lediglich optional in Ausführungsvarianten des Abgasnachbehandlungssystems 48 außerhalb der baulichen Einheit 42 sowie deren Varianten 66 vorgesehen.

Die Katalysatoren 50, 52, oder NO _x -Absorber 90, die vor der baulichen Einheit 42 sowie deren Varianten 66 angeordnet sind, können jedoch in Varianten direkt und ohne längere Zuführungen 62 an die bauliche Einheit 42, 66 anschließen. Gleiches gilt für den in der Regel in Strömungsrichtung der baulichen Einheit 42 sowie deren Varianten 66 nachfolgenden SCR-Katalysator 40.

Ausdrücklich besitzen die zum Aufbau des kompakten

Abgasnachbehandlungssystems 48 verwendeten SCR-Katalysatoren und Partikelfilter mit SCR-Funktion eine hohe ISh-Selektivität bei der Umsetzung von Stickoxiden mit dem Reduktionsmittel zu elementarem Stickstoff (N2). Gleiches gilt für die Reduktionsmittel-Oxidationskatalysatoren 64 (ROX).

Wird eine Stickstoffverbindung als Reduktionsmittel für Stickoxide verwendet, so weisen die zum Aufbau des kompakten Abgasnachbehandlungssystems 48 verwendeten Reduktionsmittel-Oxidationskatalysatoren 64 eine ausgesprochen hohe ISh-Selektivität auf, das heißt, bei der Oxidation von überschüssigem Reduktionsmittel wird die Bildung von Stickstoffoxiden, einschließlich Lachgas und anderen klimaschädlichen Schadgasen an zum Aufbau des kompakten Abgasnachbehandlungssystems 48 verwendeten Reduktionsmittel- Oxidationskatalysatoren weitgehend inhibiert. Der Fachmann bezeichnet einen solchen Reduktionsmittel-Oxidationskatalysator 64 (ROX), sofern der Betriebs- /Hilfsstoff Ammoniak, dessen chemischen Vorstufen, oder deren Lösungen verwendet wird als Ammoniak-Oxidationskatalysator (AMOX).

Die Variante 66 der baulichen Einheit 42 umfasst eine erste Mischeinheit 32, der die erste Dosierstelle 30 für den Betriebs-/Hilfsstoff zugeordnet ist. Bei diesem handelt es sich bevorzugt um ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Harnstoff- Wasser- Lösung. Stromab der ersten Mischeinheit 32 befindet sich in der ersten Ausführungsvariante gemäß Figur 3.1 des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 ein Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF). Diesem ist stromab die zweite Mischeinheit 38

nachgeschaltet, die über eine zweite Dosierstelle 36 für den Betriebs-/Hilfsstoff verfügt. Stromab der zweiten Mischeinheit 38 ist eine Zuführung 62

angeschlossen, die das in der Variante 66 der baulichen Einheit 42 behandelte Abgas, d.h. ein Abgas-/Reduktionsmittelgennisch, einem weiteren SCR- Katalysator 40 zuführt. In diesen weiteren S CR- Katalysator 40 kann

beispielsweise ausgangsseitig ein Reduktionsmittel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) integriert sein, welcher überschüssigen Betriebs-/Hilfsstoff in Gestalt des Reduktionsmittels selektiv oxidiert. Wie Figur 3.1 zeigt, umfasst diese Variante des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems zunächst einen Oxidationskatalysator 50 (OC), dem in Strömungsrichtung des Abgases die weitestgehend lineare baulichen Einheit 42 folgt, umfassend die erste

Mischeinheit 32, die zweite Mischeinheit 38 sowie den dazwischen

aufgenommenen Partikelfilter mit katalytisch aktiver SCR-Funktion 54 (SPF). Den beiden Mischeinheiten 32, 38 ist jeweils eine Dosierstelle 30, 36 für Betriebs- /Hilfsstoff zugeordnet.

Um die Zugänglichkeit zu den Komponenten 50, 32, 38 sowie insbesondere 54 zu gewährleisten, sind diese Komponenten der Variante 66 der baulichen Einheit 42 an zumindest einer Lösestelle 56 voneinander trennbar, so dass die

Innenräume der Variante 66 der baulichen Einheit 42 in Bezug auf die verbauten Komponenten zugänglich werden.

Gleiches gilt auch für die Lösestellen 56 zwischen der Zuführung und dem unmittelbar vor der Variante 66 der baulichen Einheit 42 angeordneten

Oxidationskatalysator 50 (OC).

Figur 3.2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48. Im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß Figur 3.1 des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 ist der Verbrennungskraftmaschine 24 entweder ein Oxidationskatalysator 50 (OC) und/oder ein NO _x -Speicher- Katalysator 52 (NSC) nachgeschaltet. Ist der Verbrennungskraftmaschine 24 lediglich ein NO _x -Speicher-Katalysator 52 (NSC) nachgeschaltet, verfügt dieser auch über Oxidationsfunktionen entsprechend einem Oxidationskatalysator 54 (OC). Wie zuvor begründet sind in keiner Ausführungsvariante Oxidationskatalysatoren 50, NO _x -Speicher- Katalysatoren 52 und NO _x - Absorber (NA) 90 Teil der baulichen Einheit 42. Diese umfasst die erste Mischeinheit 32, die dieser zugeordnete erste Dosierstelle 30, einen SCR Katalysator 58 vor dem Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) und die diesem nachgeschaltete zweite Mischeinheit 38, der wiederum die zweite Dosierstelle 36 für den Betriebs-/Hilfsstoff zugeordnet ist. An diese schließen sich stromab der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 die Zuführungen 62, der weitere

Katalysator 40 sowie der Reduktionsmittel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) zur Oxidation überschüssigen Betriebs-/Hilfsstoffes an.

In Bezug auf die Ausführungsvarianten des kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystems 48 gemäß den Ausführungsvarianten in Figur 3.1 und 3.2 ist festzu halten, dass in den Varianten 66 der baulichen Einheit 42 die einzelnen Komponenten direkt aneinander anschließen, d.h. keine längeren Zuführungen existieren. Dies bedeutet zum einen eine geringe bauliche Länge und zum anderen eine schnellere Aufheizmöglichkeit der Komponenten, die miteinander als bauliche Einheit 66 zusammengefasst sind, und jenen

Komponenten, die direkt daran anschließen. Diese Ausführungsvarianten des Abgasnachbehandlungssystems 48 sind energetisch besonders günstig.

Die in Figur 3.3 dargestellte Ausführungsvariante des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 umfasst zunächst einen

Oxidationskatalysator 50 (OC) und gemäß der vorliegenden Erfindung in Strömungsrichtung des Abgases nachfolgend die bauliche Einheit 66 umfassend die erste Mischeinheit 32 mit erster Dosierstelle 30 sowie die zweite Mischeinheit 38 mit zweiter Dosierstelle 36. Dazwischen ist ein Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) aufgenommen. Stromab des Partikelfilters 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) befindet sich ein weiterer SCR

Katalysator 60.

Stromab der zweiten Mischeinheit 38 ist die Ausführungsvariante des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 analog zu den in Figur 3.1 und 3.2 dargestellten Ausführungsvarianten aufgebaut. Auch in der Ausführungsvariante gemäß Figur 3.3 sind die einzelnen

Komponenten 50, 32, 54, 60 und 38 direkt miteinander an den Lösestellen 56 verbunden, so dass deren einfache Demontage möglich ist und so Komponenten der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 leicht zugänglich sind. Darüber hinaus fehlt es in der baulichen Einheit 66 gemäß der Ausführungsvariante nach Figur 3.3 an langen Zuführungen, so dass eine schnelle Aufheizung der Komponenten 54, 60 und 38 der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 gemäß der Darstellung in Figur 3.3 möglich ist.

Der Darstellung gemäß Figur 3.4 ist eine Ausführungsvariante des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 zu entnehmen, bei der die Zuführungen 62 zwischen der zweiten Mischeinheit 38 und dem weiteren SCR- Katalysator 40 entfallen. Ein Oxidationskatalysator 50 (OC) ist der Variante 66 vorgeschaltet. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 3.4 umfasst die Variante 66 der baulichen Einheit 42, beginnend mit der ersten Mischeinheit 32, der die erste Dosierstelle 30 zugeordnet ist, den Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF), die zweite Mischeinheit 38 mit der dieser zugeordneten zweiten Dosierstelle 36. Außen direkt an die bauliche Einheit 66 ist ein weiterer SCR-Katalysator 40 montiert, in dem optional ein Reduktionsmittel- Oxidationskatalysator 64 (ROX) integriert ist. Stromab des Reduktionsmittel- Oxidationskatalysators 64 (ROX) verläuft die Zuführung 62. Aus den

Darstellungen gemäß Figuren 3.1 - 3.4 geht hervor, dass das kompakt bauende Abgasnachbehandlungssystem 48 hinsichtlich der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 durchaus unterschiedliche Komponenten enthalten kann. Zudem kann beispielsweise der Oxidationskatalysator 50 und/oder NO _x -Speicherkatalysator 52, und/oder NO-Absorber 90 der baulichen Einheit 66 vorgeschaltet sein. Diese Komponenten 50, 52 und 90 sind jedoch nie in die bauliche Einheit 42, 66 integriert. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, den Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) mit einem SCR-Katalysator 58 vor dem Filter mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) und/oder einem SCR- Katalysator 60 nach dem Filter mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) zu kombinieren. Schließlich besteht die Möglichkeit gemäß der Ausführungsvariante in Figur 3.4, in die Varianten 66 der baulichen Einheit 42 den weiteren SCR- Katalysator 40 direkt von außen anzuschließen. Doch auch der weitere SCR- Katalysator 40 ist aufgrund seiner Größe aus räumlichen Gründen nie Teil der der Varianten 66 der baulichen Einheit 42. Die Variante 66 der baulichen Einheit 42 in all ihren Ausprägungen ist als Teil des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 im Abgastrakt 26 der Verbrennungskraftmaschine 24 zur Behandlung von deren Abgas integriert und aufgrund ihrer kompakten Bauweise möglichst nah zur

Verbrennungskraftmaschine 24 angeordnet.

Die Figuren 4.1 - 4.4 zeigen Ausführungsvarianten des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48, bei denen zwischen den Mischeinheiten 32 bzw. 38 ein S CR- Katalysator 34 aufgenommen ist.

Gemäß der in Figur 4.1 dargestellten Ausführungsvariante des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48 erstreckt sich stromab der Verbrennungskraftmaschine 24 der Abgastrakt 26, in dem sich das kompakt bauende Abgasnachbehandlungssystem 48 befindet. Unmittelbar der

Verbrennungskraftmaschine 24 nachgeschaltet befinden sich ein

Oxidationskatalysator 50 (OC) und/oder ein NO _x -Speicher Katalysator 52 (NSC). Die Variante 66 der baulichen Einheit 42 kann auch hier nicht den

Oxidationskatalysator 50 (OC) oder NO _x -Speicher- Katalysator 52 (NSC) umfassen. Die Variante 66 der baulichen Einheit 42 umfasst die erste

Mischeinheit 32 mit erster Dosierstelle 30 für den Betriebs-/Hilfsstoff, sowie die zweite Mischeinheit 38 mit der zweiten Dosierstelle 36 für den Betriebs-/Hilfsstoff. Dazwischen befindet sich ein S CR- Katalysator 34. Die einzelnen Komponenten 32, 34 und 38 der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 sind an Lösestellen 56, beispielsweise ausgeführt als Flanschverbindungen, miteinander verbunden, z.B. miteinander verschraubt. An den Lösestellen 56 können die einzelnen

Komponenten der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 voneinander getrennt werden, um Wartungsarbeiten im Inneren der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 vorzunehmen. Stromab der zweiten Mischeinheit 38 verläuft die Zuführung 62 zum Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF), der in diesem Ausführungsbeispiel als über die Zuführung 62 getrennte Komponente der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 nachgeschaltet ist.

Im Unterschied zu den beschrieben Ausführungsbeispielen 2.1 - 2.4 und 3.1 - 3.4 kann der Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) in dieser Position hinter der zweiten Mischeinheit 38 in vorteilhafter Weise einen Reduktionsmitel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) als integrierte Komponente enthalten. Ein solcher Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) mit integriertem Reduktionsmitel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) wird hier erfindungsgemäß vorgeschlagen. Er eignet sich dazu, weiteren Bauraum und Wärmeverluste durch einen separaten Reduktionsmitel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) zu vermeiden und so ein energetisch weiter verbessertes kompakt bauendendes Abgasnachbehandlungssystem 48 darzustellen. Er zeichnet sich dabei durch den Entfall des ansonsten erforderlichen separaten ROX-Bauteils und durch seine Wärmeleitfähigkeit zwischen beiden katalytischen Funktionen aus.

Figur 4.2 zeigt eine Ausführungsvariante des kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystems 48, bei welcher, wie bei der in Figur 4.1 dargestellten Ausführungsvariante, der Oxidationskatalysator 50 (OC) von der Variante 66 der baulichen Einheit 42 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 4.1 getrennt ist, hier jedoch unmitelbar an sie angrenzt. Hier umfasst gemäß der Ausführungsvariante in Figur 4.2 die Variante 66 der baulichen Einheit 42 neben der ersten Mischeinheit 32 mit erster Dosierstelle 30 für den Betriebs-/Hilfsstoff, den SCR-Katalysator 34, die zweite Mischeinheit 38 mit zweiter Dosierstelle 36 für den Betriebs-/Hilfsstoff. Generell sind die Komponenten der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 direkt miteinander verbunden, in Figur 4.2 an lösbaren Stellen 56. Dies bedeutet, dass in der erfindungsgemäßen Variante 66 der baulichen Einheit 42 Zuführungen mit wesentlich geringerem Durchmesser als den Bauteildurchmessern, beispielsweise Rohre zwischen den einzelnen Bauteilen der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 durchweg entfallen. Ein Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF), der des Weiteren den Reduktionsmitel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) enthält, folgt, über einer Zuführung 62, verbunden mit der Variante 66 der baulichen Einheit 42.

Figur 4.3 zeigt eine Ausführungsvariante des kompakt bauenden

Abgasnachbehandlungssystems 48, bei der stromab des Oxidationskatalysators 50 (OC) und/oder des NO _x -Speicher-Katalysators 52 (NSC), oder

Dreiwegekatalysators 104 (TWC) ein Partikelfilter 98 (PF), oder katalytischer Partikelfilter 65 (cPF) nachgeschaltet ist. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 4.3 umfasst die Variante 66 der baulichen Einheit 42 die erste Mischeinheit 32 mit zugeordneter erster Dosierstelle 30, den SCR-Katalysator 34, sowie die zweite Mischeinheit 38, der die zweite Dosierstelle 36 zugeordnet ist. Über die Zuführung 62 strömt das in der Variante 66 der baulichen Einheit 42 behandelte Abgas dem weiteren Katalysator 40 zu, der in dieser Ausführungsvariante ebenfalls den Reduktionsmittel-Oxidationskatalysator 64 (ROX) enthält.

Figur 4.4 zeigt eine Ausführungsvariante der baulichen Einheit 66 des kompakt bauenden Abgasnachbehandlungssystems 48, bei der der Partikelfilter mit katalytischer Oxidationsfunktion 65 nicht Teil der Variante 66 der baulichen Einheit 42 ist, jedoch an diese angrenzt. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die einzelnen Komponenten 65, 32, 34, 38 an den Lösestellen 56, beispielsweise Flanschverbindungen miteinander verbunden sind, wobei durch eine Demontage an den einzelnen Lösestellen 56 die Zugänglichkeit zu den Komponenten gegeben ist. Stromab der Varianten 66 der baulichen Einheit 42 bzw. der zweiten Mischeinheit 38 erstreckt sich die Zuführung 62 zu dem weiteren SCR-Katalysator 40, oder Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR- Funktion (SPF), der auch in dieser Ausführungsvariante den Reduktionsmittel- Oxidationskatalysator 64 (ROX) enthält.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der zweiten Mischeinheit 38.

Wie aus der perspektivischen Ansicht gemäß Figur 5 hervorgeht, wird die zweite Mischeinheit 38 vom Abgas der Verbrennungskraftmaschine 24 in

Hauptströmungsrichtung 68 durchströmt. Im Inneren der zweiten Mischeinheit 38 befinden sich Strukturen 70, welche dem in Hauptströmungsrichtung 68 strömenden Abgas der Verbrennungskraftmaschine 24 einen verlängerten Weg durch die zweite Mischeinheit 38 aufprägen. Die Strukturen 70 erzeugen eine spiralförmige Strömung 72 entlang von Führungsflächen 70, die sich ähnlich eines Gewindeganges einer Schraube durch das innere der zweite Mischeinheit 38 erstrecken und das Abgas von einer Hauptströmungsrichtung 68 in die spiralförmige Strömung 72 umlenken. Führungsflächen 70 können am inneren Umfang einer Schale 76 ausgeführt sein. An einem Auslass 78 verlässt behandeltes Abgas das Innere der zweite Mischeinheit 38 als ein Abgasstrom- /Betriebs-/Hilfsstoff-Gemisch.

Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 5 in perspektivischer Ansicht dargestellte erste zweite Mischeinheit 38. Aus der Darstellung gemäß Figur 6 geht hervor, dass die zweite Mischeinheit 38 die erste Dosierstelle 36 aufweist. An einer Einspritzdüse 80 wird der Betriebs- /Hilfsstoff, bevorzugt ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Harnstoff- Wasser-Lösung, in das Innere der zweiten Mischeinheit 38 dosiert. Die

Dosierung des Betriebs-/Hilfsstoffes, bevorzugt eines Reduktionsmittels, erfolgt strahlförmig, wobei die Strahlen einen Einspritzwinkel 82 aufweisen können, unter dem sie an der Innenseite eines Umfangs 86 der zweiten Mischeinheit 38 auftreffen. Auftreffbereiche der Strahlen des eingespritzten Betriebs-/Hilfsstoffes sind durch Bezugszeichen 84 bezeichnet. Die Strukturen 70 umfassen die in Figur 5 perspektivisch dargestellten Führungsflächen 74, die die spiralförmige Strömung 72 durch das Innere der zweiten Mischeinheit 38 aufprägen. Am Auslass 78 der zweiten Mischeinheit 38 tritt eine spiralförmige Strömung 72 als Gemisch aus Abgas und Betriebs-/Hilfsstoff aus.

Figur 7 zeigt eine Ausführungsvariante des Abgasnachbehandlungssystems 48 mit in Summe drei Mischeinheiten 32, 38, 102, denen drei Dosierstellen 30, 32, 100 zugeordnet sind.

Figur 7 zeigt das kompakt bauende Abgasnachbehandlungssystem 48, welches die Abgase der Verbrennungskraftmaschine 24 behandelt. Zwischen

Verbrennungskraftmaschine 24 und einer Aufladeeinrichtung, hier nicht dargestellt (entsprechend der Aufladeeinrichtung 16 in Fig. 1), befindet sich optional der Oxidationskatalysator 50 oder ein NO _x -Speicherkatalysator 52, oder Dreiwegekatalysator 104 . An die Aufladeeinrichtung schließt sich ein nicht katalytischer Partikelfilter 98 (PF), oder Partikelfilter mit katalytischer

Oxidationsfunktion 65 (cPF) an. In Strömungsrichtung des Abgases folgen als Variante 66 der baulichen Einheit 42 die erste Mischeinheit 32, der SCR- Katalysator 34 und/oder der Partikelfilter 54 mit katalytisch aktiver SCR-Funktion (SPF) sowie die zweite Mischeinheit 38. Der ersten Mischeinheit 32 ist die erste Eindosierstelle 30 zugeordnet, während der zweiten Mischeinheit 38 die zweite Eindosierstelle 36 zugeordnet ist. Die genannten Komponenten der Variante 66 der baulichen Einheit 42 sind an Lösestellen 56 lösbar miteinander verbunden. Das in der baulichen Einheit 66 behandelte Abgas strömt über die Zuführung 62 einer dritten Mischeinheit 102 zu. Ihr ist die dritte Eindosierstelle 100 zugeordnet. Am Auslass der dritten Mischeinheit 102 tritt ein Gemisch aus Abgas und Betriebs-/Hilfsstoff aus, das einem SCR-Katalysator 40 zugeführt wird, der einen Reduktionsmitteloxidationskatalysator 64 (AMOx) enthalten kann.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die

Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.