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Title:
EXHAUST GAS POST-TREATMENT DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND METHOD FOR OPERATING A DRIVE DEVICE WITH AN EXHAUST GAS POST-TREATMENT DEVICE OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/088958
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an exhaust gas post-treatment device (26) for an internal combustion engine (12), in particular of a motor vehicle, comprising at least one SCR catalytic converter (34) through which the exhaust gas of the internal combustion engine (12) can flow, and comprising at least one particle filter (36), through which the exhaust gas can flow, for retaining soot particles from the exhaust gas, wherein the particle filter (36) arranged downstream of the the SCR catalytic converter (34) is provided with a coating which is free from heavy metals and noble metals and which catalyses an oxidation of the soot particles retained in the particle filter (36), wherein a second SCR catalytic converter (38) through which the exhaust gas can flow is arranged downstream of the particle filter (36).

Inventors:
BLECKMANN JOHANNES (DE)
ESSMANN CLAUDIA (DE)
GÄRTNER UWE (DE)
MASSNER ALEXANDER (DE)
STILLER MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/001892
Publication Date:
June 01, 2017
Filing Date:
November 14, 2016
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
F01N3/021; F01N3/10; F01N3/20; F01N13/00
Domestic Patent References:
WO2013095214A12013-06-27
Foreign References:
US20150204226A12015-07-23
US8778290B12014-07-15
DE102009038835A12011-03-03
Other References:
None
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Claims:
Daimler AG

Patentansprüche

Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) für eine Verbrennungskraftmaschine (12), insbesondere eines Kraftwagens, mit wenigstens einem von Abgas der

Verbrennungskraftmaschine (12) durchströmbaren ersten SCR-Katalysator (34), welcher das stromab der Verbrennungskraftmaschine (12) erste, von dem Abgas durchströmbare Abgasnachbehandlungselement ist, und mit wenigstens einem von dem Abgas durchströmbaren Partikelfilter (36) zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgas, wobei stromab des Partikelfilters (36) ein von dem Abgas durchströmbarer, zweiter SCR-Katalysator (38) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

der stromab des ersten SCR-Katalysators (34) angeordnete Partikelfilter (36) mit einer schwermetall- und edelmetallfreien und eine Oxidation der im Partikelfilter (36) rückgehaltenen Rußpartikel katalysierenden Beschichtung versehen ist, und wobei der Partikelfilter (36) das nach dem Austritt des Abgases aus der

Verbrennungskraftmaschine (12) zweite, von dem Abgas durchström bare

Abgasnachbehandlungselement ist.

Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

auf das Vorsehen eines Oxidationskatalysators als Abgasnachbehandlungselement für die Verbrennungskraftmaschine (12) verzichtet wird.

Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die schwermetall- und edelmetallfreie Beschichtung des Partikelfilters (36) Allkali- und/oder Erdalkalimetallverbindungen aufweist.

4. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach Anspruch 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

stromauf des ersten SCR-Katalysators (34) eine Dosiereinrichtung (40) angeordnet ist, mittels welcher ein Reduktionsmittel zum Entsticken des Abgases in dieses einbringbar ist.

5. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Steuer- und/ oder Regelungseinrichtung vorgesehen ist, welche periodisch und/ oder bei vorgegebenen Betriebsbedingungen für eine definierte Zeitspanne eine Einbringung oder Abschaltung von Reduktionsmitteln bewirkt.

6. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste SCR-Katalysator (34) eine kleinere Ammoniakspeicherkapazität aufweist als der zweite SCR-Katalysator (38).

7. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste SCR-Katalysator (34) ein erstes, von dem Abgas durchströmbares Volumen und der zweite SCR-Katalysator (38) ein zweites, von dem Abgas durchströmbares Volumen aufweist, wobei das erste Volumen kleiner als das zweite Volumen ist.

8. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

stromauf des Partikelfilters (36), insbesondere stromauf des ersten SCR- Katalysators (34), eine Dosiereinrichtung angeordnet ist, mittels welcher

unverbrannte Kohlenwasserstoffe in das Abgas einbringbar sind.

9. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

stromab des zweiten SCR-Katalysators (38) ein von dem Abgas durchströmbarer Ammoniak-Schlupf-Katalysator (44) angeordnet ist.

10. Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Volumen des ersten SCR-Katalysators (34) ein Verhältnis zu dem

Gesamtvolumen, gebildet aus dem Volumen des zweiten SCR-Katalysators (38) und dem Volumen des Ammoniak-Schlupf-Katalysators (44), von in etwa 0,3 bis zu 0,8 beträgt.

1 1. Antriebseinrichtung (10) für einen Kraftwagen, mit einer

Verbrennungskraftmaschine (12) und mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

12. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Abgastemperaturerhöhung durch wenigstens eine bezogen auf die

Verbrennungskraftmaschine (12) interne Maßnahme bewirkt wird.

Description:
Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer solchen

Abgasnachbehandlungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine

Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , eine Antriebseinrichtung mit einer solchen

Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinrichtung.

Abgasnachbehandlungseinrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Eine solche

Abgasnachbehandlungseinrichtung kommt beispielsweise in einer Antriebseinrichtung zum Einsatz, welche die Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie eine

Verbrennungskraftmaschine umfasst. Die Antriebseinrichtung ist beispielsweise eine Komponente eines Kraftwagens, welcher mittels der Antriebseinrichtung, insbesondere mittels der Verbrennungskraftmaschine, antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine ist ein Verbrennungsmotor.

Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders auf, welchem während eines gefeuerten Betriebs der

Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, und Luft zugeführt wird. Dadurch entsteht in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine, wobei das Abgas aus wenigstens einem Auslass der Verbrennungskraftmaschine und somit aus der Verbrennungskraftmaschine selbst ausströmen kann. Beispielsweise mittels einer Abgasverrohrung wird das Abgas zu der

Abgasnachbehandlungseinrichtung geführt, sodass das Abgas der

Verbrennungskraftmaschine mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung

nachbehandelt werden kann. Hierzu umfasst die Abgasnachbehandlungseinrichtung wenigstens einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren SCR-Katalysator, mittels welchem eine selektive katalytische Reduktion (SCR) bewirkt beziehungsweise unterstützt wird. Dies bedeutet, dass der SCR-Katalysator die SCR katalysiert. Mittels der selektiven katalytischen Reduktion werden im Abgas enthaltene Stickoxide (NO x ) reduziert, das heißt zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt. Im Rahmen der SCR reagieren im Abgas enthaltene Stickoxide insbesondere mit

Bestandteilen eines in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels oder mit

Bestandteilen, die sich aus dem Reduktionsmittel bilden, zu Stickstoff und Wasser.

Nachfolgend wird ohne Einschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass es sich bei dem im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Reduktionsmittel um eine wässrige Harnstofflösung handelt. Aus der wässrigen Harnstofflösung bildet sich das in die SCR bei der Reduktion von Stickoxiden wirksame Ammoniak (NH 3 ).

Die Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst ferner wenigstens einen von dem Abgas durchströmbaren Partikelfilter zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgas. Mittels des Partikelfilters wird das Abgas gefiltert, sodass zumindest ein Teil der Rußpartikel mittels des Partikelfilters aus dem Abgas gefiltert werden. Ist die

Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet, so wird der Partikelfilter üblicherweise auch als Dieselpartikelfilter (DPF) bezeichnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders

emissionsgünstiger Betrieb realisieren lässt.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen

Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben

Um eine Abgasnachbehandlungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders emissionsgünstiger Betrieb realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der in

Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung stromab des ersten SCR-Katalysators angeordnete Partikelfilter mit einer schwermetall- und edelmetallfreien und eine Oxidation der im Partikelfilter rückgehaltenen Rußpartikel katalysierenden Beschichtung versehen ist, wobei stromab des Partikelfilters ein von dem Abgas durch ström barer, zweiter SCR-Katalysator angeordnet ist. Die in der

erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgesehene schwermetall- und edelmetallfreie Beschichtung des Partikelfilters weist vorteilhaft keine umweltbelastenden Schwermetalle und keine anderen giftigen oder umweltschädlichen Stoffe auf.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die schwermetall- und edelmetallfreie

Beschichtung des Partikelfilters Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen auf. Besonders bevorzugt weist die die schwermetall- und edelmetallfreie Beschichtung des Partikelfilters alkalimetallhaltige Silikate auf, wobei in einer Silikatstruktur feinst verteilt Alkalimetalle, insbesondere Kalium als aktive Komponente der katalytischen Beschichtung

eingebunden sind. Partikelfilter mit einer Beschichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung können vorteilhaft Feststoffreaktionen mit Rußpartikeln katalysieren.

Beschichtungen des Partikelfilters gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung sind auf verschiedenen Substrate, wie beispielsweise SIC oder Cordierit aufbringbar.

Beschichtungen des Partikelfilters gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung

ermöglichen eine auf Stickstoffdioxid (N0 2 ) basierende Regeneration des Partikelfilters schon bei kleinen Stickstoffdioxid-Mengen und/oder bereits bei geringeren Temperaturen, da die mittels der Beschichtung katalysierte Reaktion von Ruß beziehungsweise von den Rußpartikeln mit Stickstoffdioxid im Partikelfilter eine Feststoffreaktion ist, die von der Beschichtung katalysiert, das heißt unterstützt beziehungsweise bewirkt wird. Diese Reaktion kann mit einer besonders hohen Reaktionsrate erfolgen. Bei gleichen

Temperaturbedingungen betrachtet kann in einem Partikelfilter mit einer Beschichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung die Reaktion von Ruß mit Stickstoffdioxid bereits bei kleineren Stickstoffdioxid-Mengen und mit höheren Reaktionsraten erfolgen als in einem Partikelfilter mit einer edelmetallhaltigen Beschichtung. Auch die Sauerstoff (0 2 )-basierte Rußoxidation wird durch eine Beschichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung katalysiert und erfolgt an solchen Beschichtungen bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen als in Partikelfiltern mit Edelmetallbeschichtungen. Daher wird auch unter N0 2 -Ausschluss, insbesondere während einer Dosierung von wässriger Harnstofflösung, an einer Beschichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung bei diesen niedrigeren Temperaturen mit 0 2 bereits Ruß zu Kohlendioxid (C0 2 ) und

Wasserdampf (H 2 0) oxidiert.

Unter einer Regeneration des Partikelfilters ist dabei zu verstehen, dass im Rahmen der Regeneration zumindest ein Teil der im Partikelfilter rückgehaltenen Rußpartikel aus dem Partikelfilter entfernt wird. Mit zunehmender Betriebsdauer und somit mit zunehmendem Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgas wird der Partikelfilter zunehmend mit Rußpartikeln zugesetzt. Dieses Zusetzen wird auch als Beladen oder Beladung des Partikelfilters bezeichnet. Im Rahmen einer Regeneration wird die Beladung des

Partikelfilters dann zumindest reduziert, indem die Rußpartikel oxidiert werden. Dies bedeutet, dass der Partikelfilter im Rahmen der Regeneration beispielsweise mit N0 2 oxidiert oder mit 0 2 freigebrannt wird. Die Beschichtung des Partikelfilters hat die

Funktion, die Oxidation der Rußpartikel zu katalysieren und eine Beschichtung des Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen ermöglicht im Vergleich zu Partikelfiltern mit einer edelmetallhaltigen katalytischen Beschichtung eine N0 2 -basierte Regeneration des Partikelfilters bei wesentlich kleineren N0 2 -Mengen und mit einer höheren Reaktionsrate.

Es wurde überraschend gefunden, dass die Beschichtung des Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen die Regeneration des Partikelfilters mit Hilfe von N0 2 besonders gut katalysiert, sodass eine solche Regenration auf Basis von N0 2 bereits bei geringen N0 2 -Eingangskonzentrationen, wie die N0 2 -Rohemission des

Verbrennungsmotors, zu einer ausreichenden Rußabbrandrate führt und dass es nicht notwendig ist, in Partikelfiltern mit einer solchen Beschichtung eine N0 2 basierte

Regeneration kontinuierlich durchzuführen, sondern dass eine zeitweise durchgeführte Regeneration ausreichend ist. Die Regenration mit Hilfe von N0 2 wird auch als passive Regenration bezeichnet.

Da in Partikelfiltern mit einer Beschichtung mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen eine 0 2 -basierte Regeneration des Partikelfilters bereits bei deutlich niedrigeren

Temperaturen erfolgt als in Partikelfiltern mit Edelmetallbeschichtungen, wird die 0 2 - basierte Regeneration in Partikelfiltern mit einer Beschichtung mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen bereits bei Temperaturen von in etwa 300 bis 350 Grad Celsius die N0 2 -basierte Regeneration unterstützen. Die 0 2 -basierte Rußregeneration kann in dem Temperaturfenster von in etwa 300 bis 350 Grad Celsius auch die N0 2 -basierte

Regeneration teilweise ersetzen, falls die N0 2 -basierte Regeneration aufgrund geringer N0 2 -Konzentrationen eingeschränkt ist oder ganz entfällt, wie dies der Fall ist, wenn die im Abgas vorhandene gesamte Menge an N0 2 am vorgeschalteten ersten SCR- Katalysator in der SCR-Reaktion verbraucht wird.. In Partikelfiltern mit bekannten

Edelmetallbeschichtungen liegen die 0 2 -basierten Rußoxidationsraten in einem

Temperaturbereich von in etwa 300 bis 350 Grad Celsius deutlich niedriger als in Partikelfiltern mit einer Beschichtung mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen und leisten daher keinen Beitrag zum Rußabbrand.

Dadurch, dass die 0 2 -basierte Regeneration in Partikelfiltern mit einer Beschichtung mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen bereits in einem Temperaturbereich von in etwa 300 bis 350 Grad Celsius erfolgen kann, kann eine 0 2 -basierte Regeneration des

Partikelfilters genutzt werden, ohne dass hierbei der Nachteil von unerwünschten temperaturbedingten Beschädigungen von Abgasnachbehandlungselementen auftritt, zu welchen es bei den hohen Temperaturen von 0 2 -basierten Regenerationen von herkömmlichen edelmetallhaltigen Partikelfiltern kommen kann.

Eine weitere Eigenschaft der in der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung eingesetzten Beschichtung ist, dass diese Beschichtung und somit der Partikelfilter insgesamt keine katalytische Aktivität bezüglich Gas-Gas-Reaktionen aufweist. Dies bedeutet, dass die chemische Reaktion von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (N0 2 ) nicht durch diese Beschichtung katalysiert wird. Dieser Mangel an katalytischer Aktivität bezüglich Gas-Gas-Reaktionen ist für die erfindungsgemäße

Abgasnachbehandlungseinrichtung von hoher Bedeutung, da dadurch das

Reduktionsmitteldosiersystem verbrennungsmotornah, beispielsweise direkt nach einem Turbolader positioniert werden kann. Gegebenenfalls unvollständig umgesetztes

Reduktionsmittel oder vom ersten SCR-Katalysator desorbiertes NH 3 wird an der

Beschichtung des Partikelfilters nicht zu NO oder N 2 0 oxidiert und kann am zweiten SCR- Katalysator zur NOx-Reduktion weiterverwendet werden. Es ist kein Ammoniak- Sperrkatalysator (ASC) nach dem ersten SCR-Katalysator und keine zweite

Reduktionsmitteldosierposition vor dem zweiten SCR-Katalysator erforderlich. Das spart Kosten und verringert die Komplexität der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung. Außerdem kann der Partikelfilter mit einer

Beschichtung mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen zur Verbesserung der

Harnstoffaufbereitung, insbesondere zu einer Gleichverteilung des Harnstoffs und einer Durchmischung mit dem Abgas genutzt werden.

Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere nach einem Start, insbesondere nach einem Kaltstart, der Verbrennungskraftmaschine sowie nach einem Fahrzeugbetrieb im Niedriglastbereich, insbesondere nach einem

Leerlaufbetrieb, das heißt auch nach einem Segelbetrieb, bei welchem die

Verbrennungskraftmaschine in ihrem Leerlaufbetrieb ist, sowie nach Ampelwartezeiten, üblicherweise hohe Stickoxid-Emissionen entstehen können, da in diesen Fahrzeugbetriebszuständen die Katalysatoren und Filter der

Abgasnachbehandlungseinrichtung auskühlen und nach diesen

Fahrzeugbetriebszuständen so kalt sind, dass in den darauffolgenden Anfahrvorgängen oder Beschleunigungsvorgängen, bei welchen sehr hohe Abgasemissionen entstehen, die Katalysatoren und Filter erst wieder auf Betriebstemperatur gebracht werden müssen.

Eine Auskühlung von Katalysatoren und Filter der Abgasnachbehandlungseinrichtung nach solchen Niedriglastbetriebszuständen des Verbrennungsmotors fällt insbesondere bei Kraftwagen in Form von Nutzkraftwagen oder Lastkraftwagen stärker aus mit dementsprechend höheren Abgasemissionen als bei Personenkraftwagen, da in

Nutzkraftwagen oder Lastkraftwagen bauraumbedingt im Vergleich zu

Personenkraftwagen ein vergleichsweise großer Abstand mit einer damit verbundenen großen Wegstrecke zwischen einem Verbrennungsmotor und einer

Abgasnachbehandlungseinrichtung besteht, wodurch in Nutzkraftwagen oder

Lastkraftwagen höhere thermische Verluste entstehen, als in Personenkraftwagen.

Bei einer herkömmlichen Abgasnachbehandlungseinrichtung wird das Einbringen von Reduktionsmittel in das Abgas bei den oben genannten Betriebsbedingungen, das heißt bei und für eine Aufheizphase nach einem Start, insbesondere Kaltstart, und im sowie für eine Aufheizphase nach einem Niedriglastbetrieb abgeschaltet, da bei diesen

Betriebsbedingungen das Abgas eine nur sehr geringe Temperatur aufweist. Dabei wird das Einbringen des Reduktionsmittels abgeschaltet, damit es nicht zu

Auskristallisierungen des Reduktionsmittels kommt. Das Einbringen des

Reduktionsmittels wird üblicherweise erst eingeschaltet beziehungsweise durchgeführt, wenn ein SCR-Katalysator, in welchem das Reduktionsmittel umgesetzt werden soll, eine Temperatur aufweist, welche größer als 180 Grad Celsius ist. Das Abschalten des Einbringens des Reduktionsmittels hat während der genannten Betriebsbedingungen hohe Stickoxid-Emissionen zur Folge, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.

Durch den Einsatz des Partikelfilters mit der Beschichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung sowie durch den Einsatz des zweiten SCR-Katalysators können auch bei den beschriebenen Anfahrvorgängen oder Beschleunigungsvorgängen nach einer Startphase oder einem Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors übermäßige

Stickoxid-Emissionen vermieden werden. Durch die Anordnung des ersten SCR- Katalysators ganz vorne in der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung vor dem Partikelfilter wird dieser erste SCR-Katalysator nach einem Kaltstart oder nach einem Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors schneller erwärmt, da eine zusätzliche Temperaturabsenkung vor Eintritt in den ersten SCR-Katalysator bedingt durch eine hohe Wärmekapazität eines in konventionellen Abgasnachbehandlungseinrichtungen vorhandenen Partikelfilters in der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung entfällt, so dass in der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung bereits vergleichsweise schneller nach einem Kaltstart oder einem Niedriglastbetrieb des

Verbrennungsmotors Reduktionsmittel dosiert werden kann und Stickoxide damit schneller nach einem Kaltstart oder einem Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors umgesetzt werden können. Dadurch können die Stickoxid-Emissionen mit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung weiter gesenkt werden. Ferner ist es möglich, im Vergleich zu herkömmlichen Abgasnachbehandlungseinrichtungen auf einen Oxidationskatalysator, insbesondere einen DOC, zu verzichten, welcher eine weitere Temperaturabsenkung aufgrund seiner Wärmekapazität bewirken würde, sodass sich ein noch emissionsgünstigerer Betrieb mit der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung erzielen lässt. Zudem ist durch den Entfall eines Oxidationskatalysators eine besonders kosten- und gewichtsgünstige

Abgasnachbehandlungseinrichtung realisierbar. Eine DOC-Anwendung führt zu hohen N0 2 -Anteilen bei Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors. Die der Erfindung

zugrundeliegende Idee ist es, durch die Beschichtung des Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen den N0 2 -Anteil im Abgas der

Verbrennungskraftmaschine insbesondere nach Kaltstart und nach einem Betrieb mit geringen Lasten und Drehzahlen zu nutzen, wobei sich mittels der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung ein sehr gutes Kaltstart- und Emissionsverhalten realisieren lassen. Ferner können, insbesondere in einem Stadtbetrieb, N0 2 - Sekundäremissionen gering gehalten werden, insbesondere durch N0 2 -Anteile an den Stickoxiden von kleiner gleich 50 Prozent. Darüber hinaus kann ein besonders schneller, 0 2 -basierter Rußabbrand bei geringen Temperaturen des Abgases realisiert werden. Insbesondere ist ein schneller 0 2 -Rußabbrand schon bei 420 bis 450 Grad Celsius statt bei 600 Grad Celsius, wie dies bei herkömmlichen Abgasnachbehandlungseinrichtungen vorgesehen ist, möglich, wodurch die thermische Alterung der

Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere der SCR-Katalysatoren und des Partikelfilters, gering gehalten werden kann.

Um einen besonders emissionsgünstigen Betrieb zu realisieren, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass stromauf des ersten SCR-Katalysators eine Dosiereinrichtung angeordnet ist, mittels welcher ein Reduktionsmittel zum

Entsticken des Abgases in das Abgas einbringbar ist. Dies bedeutet, dass mittels der Dosiereinrichtung das Reduktionsmittel an einer Stelle in das Abgas einbringbar ist, wobei diese Stelle bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung stromauf des ersten SCR-Katalysators angeordnet ist. Unter dem Entsticken des Abgases ist das zuvor beschriebene, zumindest teilweise Entfernen von Stickoxiden aus dem Abgas zu verstehen. Im Rahmen der selektiven katalytischen Reduktion bildet sich aus dem Reduktionsmittel, einer wässrigen

Harnstofflösung, Ammoniak, welches mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagieren kann. Dadurch, dass an der Beschichtung mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen des auf den ersten SCR-Katalysators folgenden Partikelfilters sich aus der wässrigen Harnstofflösung bildende und im Abgas verbliebene NH3 nicht oxidiert wird, da Beschichtungen mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen keine gasförmigen Komponenten oxidieren, kann in der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung vorteilhaft auf eine weitere Dosiereinrichtung vor dem zweiten SCR-Katalysator verzichtet werden, so dass vorteilhaft im erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung nur eine Dosiereinrichtung erforderlich ist.

Durch den Einsatz des Partikelfilters mit der beschriebenen Beschichtung des

Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen ist es ferner denkbar, dass eine Kohlenwasserstoff-Dosierung, ein sogenannter HC-Doser zum Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in das Abgas, entfallen kann und damit die Kosten der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung weiter gesenkt werden können. Darüber hinaus ist es denkbar, auf eine Abgasrückführung (AGR) zu verzichten, sodass die Kosten der Abgasnachbehandlungseinrichtung besonders gering gehalten werden können.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung für die Abgasnachbehandlungseinrichtung in einer Antriebseinrichtung vorgesehen, welche periodisch und/oder bei vorgegebenen Betriebsbedingungen für eine definierte

Zeitspanne eine Einbringung oder Abschaltung von Reduktionsmitteln bewirkt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung als eine Abschalteinrichtung ausgeführt, mittels welcher ein durch die Dosiereinrichtung bewirktes Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas vorübergehend deaktivierbar ist. Eine der Erfindung zugrunde liegende Idee ist, die Eindosierung des

Reduktionsmittels, welches insbesondere eine wässrige Harnstofflösung ist,

vorübergehend zu unterbrechen, um die passive Regenration des Partikelfilters auf Basis von N0 2 durchzuführen. Die passive Regenration wird dabei vorzugsweise nicht kontinuierlich, sondern schubweise beziehungsweise diskontinuierlich oder periodisch durchgeführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der erste SCR-Katalysator das stromab der Verbrennungskraftmaschine erste, von dem Abgas durchströmbare

Abgasnachbehandlungselement ist. Mit anderen Worten ist der erste SCR-Katalysator als erstes, von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare

Abgasnachbehandlungselement nach Austritt des Abgases aus der

Verbrennungskraftmaschine angeordnet, sodass bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases von der Verbrennungskraftmaschine zu dem ersten SCR-Katalysator zwischen dem ersten SCR-Katalysator der Verbrennungskraftmaschine kein von dem Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Dadurch ist es im Vergleich zu

herkömmlichen Abgasnachbehandlungseinrichtungen beispielsweise möglich, auf einen Oxidationskatalysator zu verzichten und an dessen statt den ersten SCR-Katalysator als erstes von dem Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement anzuordnen, wobei sich, insbesondere bei den oben genannten Betriebsbedingungen, aufgrund hoher Temperaturen des Abgases eine besonders hohe NO x -Konversion des ersten SCR- Katalysators realisieren lässt.

Dieser Ausgestaltung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sich das Abgas in erster Linie durch die Durchströmung von Abgasnachbehandlungselementen abkühlt, da solche Abgasnachbehandlungselemente stets eine hohe Wärmekapazität aufweisen. Erst nachrangig ist die Abkühlung des Abgases auf eine zurückzulegende, lange Wegstrecke zurückzuführen. Dies bedeutet, dass der Entfall beziehungsweise das Weglassen eines Partikelfilters und/oder eines Oxidationskatalysators, insbesondere eines DOCs, in Abgasströmungsrichtung vor dem ersten SCR-Katalysator nicht nur eine

Kosteneinsparung bewirkt, sondern der Entfall eines Partikelfilters und/oder eines

Oxidationskatalysators ist auch insofern vorteilhaft, als das Abgas auf seinem Weg von der Verbrennungskraftmaschine zum ersten SCR-Katalysator keinen Partikelfilter und/oder Oxidationskatalysator durchströmen muss, sodass eine durch einen Partikelfilter und/oder Oxidationskatalysator bewirkte, übermäßige Abkühlung des Abgases vermieden werden kann. Somit weist das Abgas bei Erreichen des ersten SCR-Katalysators vorteilhaft eine besonders hohe Temperatur auf, sodass hohe NO x -Konversionsraten des ersten SCR-Katalysators realisiert werden können. Angemerkt sei, dass eine

Temperaturabsenkung durch einen zu durchströmenden Partikelfilter dabei in der Regel deutlich stärker ausfällt, als eine Temperaturabsenkung durch einen DOC, da ein

Partikelfilter-Material eine höhere Wärmekapazität aufweist als ein Material eines DOC und zudem ein Partikelfilter in der Regel größer ausgelegt ist. Vorteilhaft kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung

insbesondere in einer Standard-Abgasbox, einer sogenannten One-Box, eines derzeitig serienmäßigen Last- oder Nutzkraftwagens untergebracht werden, indem der erste SCR- Katalysator an Stelle eines entfallenden Oxidationskatalysators in die

Abgasnachbehandlungseinrichtung in Durchströmrichtung vor einem Partikelfilter und einem SCR/ASC-Katalysator eingebracht wird. Damit kann die

Abgasnachbehandlungseinrichtung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft bauraumneutral in derzeitigen Serien-Nutzfahrzeugen eingebracht werden.

Vorteilhaft ist bei einer Abgasnachbehandlungseinrichtung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung keine weitere Abgasbox notwendig, sondern

vorgesehenen DOC untergebracht, so dass die erfindungsgemäße

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 vorteilhaft bauraumneutral in heutigen Serien- Nutzfahrzeugen darstellbar ist.

Die hohe Temperatur des Abgases, wie in der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung im ersten SCR-Katalysator vorhanden, begünstigt auch eine gute Harnstoffaufbereitung, sodass das Abgas mittels des Reduktionsmittels besonders gut entstickt werden kann. Dabei ist eine besonders gute

Harnstoffaufbereitung stromauf oder direkt nach einem Abgasturbolader, insbesondere nach einer Turbine eines Abgasturboladers, möglich. Es ist auch eine Harnstoffdosierung in Abgasströmungsrichtung vor einem Abgasturbolader denkbar.

Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung der Partikelfilter das nach dem Austritt des Abgases aus der Verbrennungskraftmaschine zweite, von dem Abgas durchströmbare Abgasnachbehandlungselement, sodass vorzugsweise zwischen dem Partikelfilter und dem ersten SCR-Katalysator kein von dem Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.

Als ferner vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der zweite SCR-Katalysator das nach dem Austritt des Abgases aus der Verbrennungskraftmaschine dritte, von dem Abgas durchströmbare Abgasnachbehandlungselement ist, sodass vorzugsweise zwischen dem zweiten SCR-Katalysator und dem Partikelfilter kein Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der erste SCR-Katalysator eine kleinere Ammoniakspeicherkapazität auf als der zweite SCR-Katalysator. Dazu ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zumindest einer der SCR-Katalysatoren der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere der erste SCR- Katalysator, als ein Vanadium-SCR-Katalysator, insbesondere mit einer V 2 0 5 - Beschichtung, ausgeführt. V 2 0 5 weist eine einem DOC vergleichbare Wirkung auf und katalysiert eine Oxidation von NO zu N0 2 , so dass sich eine passive Regeneration des Partikelfilters erhöht. V 2 O s weist weiter vorteilhaft eine geringe Lachgas-Selektivität (N 2 0- Selektivität) bei höherer N0 2 -Anwesenheit. Darüber hinaus weist V 2 0 5 vorteilhaft eine geringere NH 3 -Speicherkapazität auf, so dass eine schnellere Füllung des Vanadium- SCR-Katalysators mit NH 3 nach seinem NH 3 -Leerfahren und damit verbunden ein schnellerer Umsatz von Stickoxiden erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist es, den zweiten SCR-Katalysator als Kupfer-SCR (Cu-SCR) auszuführen. Ein Cu-SCR weist vorteilhaft eine gute Tieftemperatur-Aktivität, gute Stickoxid-Reduktionsraten auch bei kleinen N0 2 /NOx-Verhältnissen und eine hohe NH 3 -Speicherkapazität, insbesondere auch eine höhere Speicherkapazität für NH 3 als ein Vanadium-SCR-Katalysator, so dass für eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem ersten als Vanadium-SCR ausgeführten SCR-Katalysator und einem zweiten als CU-SCR ausgeführten SCR-Katalysator in einem N0 2 -Regenerationsbetrieb des Partikelfilters besonders vorteilhaft die Stickoxidreduktion mit NH 3 in dem zweiten als CU-SCR ausgeführten SCR-Katalysator mit dem im zweiten SCR-Katalysator gespeicherten NH 3 erfolgen kann.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste SCR-Katalysator ein erstes, von dem Abgas durchströmbares Volumen und der zweite SCR-Katalysator ein zweites, von dem Abgas durchströmbares Volumen aufweist, wobei das erste

Volumen kleiner als das zweite Volumen ist. Dadurch kann ein besonders

emissionsgünstiger Betrieb realisiert werden. Vorteilhaft kann bei dieser Ausgestaltung der Erfindung auch eine Stickoxidreduktion mit NH 3 in dem zweiten SCR-Katalysator mit dem im zweiten SCR-Katalysator auch nach einer Abschaltung einer

Reduktionsmittelzugabe noch gespeicherten NH 3 erfolgen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist stromab des zweiten SCR-Katalysators ein von dem Abgas durchströmbarer Ammoniak-Schlupf-Katalysator (ASC) angeordnet. Ein solcher ASC hat die Aufgabe, eventuell überschüssiges Reduktionsmittel

beziehungsweise Ammoniak in Stickstoff und Wasser umzuwandeln, sodass sich ein besonders emissionsgünstiger Betrieb realisieren lässt. Ferner können unangenehme Gerüche effektiv vermieden werden. Es wurde gefunden, dass ein besonders

emissionsgünstiger Betrieb der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung realisierbar ist, wenn das Volumen des ersten SCR-Katalysators ein Verhältnis zu einem Gesamtvolumen, gebildet aus dem Volumen des zweiten SCR-Katalysators und dem Volumen des Ammoniak-Schlupf-Katalysators, von in etwa 0,3 bis zu 0,8 beträgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromauf des

Partikelfilters eine Dosiereinrichtung angeordnet, mittels welcher unverbrannte

Kohlenwasserstoffe in das Abgas einbringbar sind. Dies bedeutet, dass mittels der Dosiereinrichtung zum Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) in das Abgas die unverbrannten Kohlenwasserstoffe an einer Stelle in das Abgas einbringbar sind, wobei diese Stelle stromauf des Partikelfilters angeordnet ist. Durch das Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) in das Abgas kann die Temperatur des Abgases besonders bedarfsgerecht und effektiv über die exotherme Oxidation von HC am ersten SCR-Katalysator erhöht werden, sodass ein besonders emissionsgünstiger Betrieb dargestellt werden kann. Ferner ist es möglich, hierdurch die aktive Regeneration des Partikelfilters auf Basis von 0 2 zu unterstützen beziehungsweise zu aktivieren, wobei diese bei vergleichsweise geringen Temperaturen durchgeführt werden kann.

Überraschenderweise ist es mittels der Beschichtung des Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen möglich, sowohl die aktive als auch die passive

Regenration bei besonders vorteilhaften Bedingungen, insbesondere bei geringen Temperaturen, durchzuführen und dabei einen effektiven Rußabbau im Partikelfilter zu bewirken.

Die Dosiereinrichtung zum Einbringen der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in das Abgas ist vorzugsweise besonders nahe an der Verbrennungskraftmaschine, das heißt verbrennungsmotornah, angeordnet, um beispielsweise die unverbrannten

Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, wenn dieses noch eine besonders hohe Temperatur aufweist.

Zur Erfindung gehört auch eine Antriebseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer

erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung sind als vorteilhafte

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung anzusehen und umgekehrt.

Des Weiteren gehört zur Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer

erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der

erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung und der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des

erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eine Abgastemperaturerhöhung durch wenigstens eine bezogen auf die Verbrennungskraftmaschine verbrennungsmotorinterne Maßnahme bewirkt wird. Da die Verbrennungskraftmaschine auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, wird die Maßnahme auch als verbrennungsmotorinterne Maßnahme oder als

verbrennungsmotorinterner Eingriff bezeichnet. Durch einen solchen

verbrennungsmotorinternen Eingriff kann die Temperatur des Abgases gezielt gesteigert werden, sodass beispielsweise eine besonders effektive aktive 0 2 -basierte Regeneration des Partikelfilters durchgeführt werden kann. Bei dem verbrennungsmotorinternen Eingriff handelt es sich beispielsweise um die Verringerung eines Luftmassenstroms, der in wenigstens einem Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders der

Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird. Der Luftmassenstrom wird beispielsweise durch Androsseln verringert. Der verbrennungsmotorinterne Eingriff kann ferner eine Spätverstellung einer Kraftstoffhaupteinspritzung umfassen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der verbrennungsmotorinterne Eingriff die Durchführung von

nachgelagerten Nacheinspritzungen umfasst, die nur teilweise in dem Brennraum beziehungsweise in dem Verbrennungsmotor nachverbrennen.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn im Rahmen des

erfindungsgemäßen Verfahrens das Einbringen von Reduktionsmittel in das Abgas periodisch bei vorgegebenen Betriebsbedingungen für eine definierte Zeitspanne abgeschaltet wird beziehungsweise unterbleibt. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass eine Zugabe des Reduktionsmittels periodisch bei bestimmten Betriebsbedingungen für eine definierte Zeitspanne abgeschaltet wird. Diese Abschaltung des Einbringens von Reduktionsmittel in das Abgas ist insbesondere vorteilhaft zur Durchführung der passiven N0 2 -basierten Regeneration, damit das für die N0 2 -basierte Regeneration des

Partikelfilters notwendige N0 2 nicht bereits schon im ersten SCR-Katalysator der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung abgebaut wird.

Für die N0 2 -basierte Regeneration des Partikelfilters ist es in der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung möglich, das Eindosieren des Reduktionsmittels, das heißt die Zugabe des Reduktionsmittels, für eine gewisse Zeitspanne zu unterbrechen, da der zweite SCR-Katalysator eine gewisse Speicherfähigkeit oder Speicherkapazität hinsichtlich NH 3 aufweist. Unter dieser Speicherfähigkeit oder Speicherkapazität . hinsichtlich NH 3 ist zu verstehen, dass eine gewisse Menge an Ammoniak (NH 3 ) im zweiten SCR-Katalysator gespeichert werden kann. Die absolute NH 3 -Speicherfähigkeit des zweiten SCR-Katalysators hinsichtlich NH 3 ist in der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung größer als die des ersten SCR-Katalysators. Dies ist vorgesehen, um einen besonders vorteilhaften Betrieb der

Abgasnachbehandlungseinrichtung zu realisieren. Die unterschiedlichen NH 3 - Speicherfähigkeiten der SCR-Katalysatoren können beispielsweise derart realisiert werden, dass die die SCR-Katalysatoren - wie zuvor beschrieben - unterschiedlich dimensioniert sind, wobei der erste SCR-Katalysator beziehungsweise dessen erstes Volumen kleiner ist als der zweite SCR-Katalysator beziehungsweise dessen zweites Volumen und/oder durch ein Vorsehen von einem ersten und einem zweiten SCR mit unterschiedlichen spezifischen NH 3 -Speicherkapazitäten. Das beispielsweise im zweiten SCR-Katalysator gespeicherte NH 3 reicht während der Zeitspanne, während welcher das Einbringen von Reduktionsmittel in das Abgas für eine N0 2 -basierte Regeneration des Partikelfilters abgeschaltet ist, aus, um aus dem Partikelfilter austretende Stickoxide (NO x ) im zweiten SCR-Katalysator abzubauen. Dadurch kann auch dann ein besonders emissionsgünstiger Betrieb realisiert werden, wenn das Einbringen von Reduktionsmittel in das Abgas kurzfristig für eine definierte Zeitdauer unterbleibt.

Insgesamt ist erkennbar, dass sich die Beschichtung des Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen dadurch auszeichnet, dass die Beschichtung selektiv die Rußoxidation katalysiert. Im Unterschied zu herkömmlichen, edelmetallhaltigen

Beschichtungen von Partikelfiltern, insbesondere Dieselpartikelfiltern, hat die

Beschichtung des Partikelfilters mit Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen der

erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung keine katalytische Aktivität bezüglich Gas-zu-Gas-Reaktionen, worunter beispielsweise die Reaktion von NO zu N0 2 , CO zu C0 2 , HC zu C0 2 + H 2 0 und die NH 3 -Oxidation fallen. Mittels der

erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung, der erfindungsgemäßen

Antriebseinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrenes können auch

Sekundäremissionen wie N0 2 und N 2 0, insbesondere unter realen Fahrbedingungen, gering gehalten werden bei gleichzeitiger Realisierung einer vorteilhaften und effizienten Regeneration des Partikelfilters.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, mit einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren, ersten SCR- Katalysator, mit einem von dem Abgas durchströmbaren Partikelfilter zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgas und mit einem stromab des Partikelfilters angeordneten, von dem Abgas durchströmbaren, zweiten SCR-Katalysator, wobei der erste SCR-Katalysator stromauf des

Partikelfilters angeordnet ist und wobei der Partikelfilter mit der

Beschichtung mit alkalimetallhaltigen Silikaten versehen ist;

Fig. 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben der

Abgasnachbehandlungseinrichtung;

Fig. 3 ein Diagramm zum Veranschaulichen der Wirkung der Beschichtung des

Partikelfilters mit alkalimetallhaltigen Silikaten im Vergleich mit einem herkömmlichen Partikelfilter;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Veranschaulichung einer möglichen Integration in ein Nutz- oder Lastkraftwagen; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Veranschaulichung einer weiteren Möglichkeit der Integration in ein Nutz- oder Lastkraftwagen.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine Antriebseinrichtung 10 für einen Kraftwagen, insbesondere einen

Nutzkraftwagen. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 12, welche vorliegend als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist. Dabei ist der Nutzkraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 antreibbar. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 12 als Dieselmotor ausgebildet. Die

Verbrennungskraftmaschine 12 umfasst ein Kurbelgehäuse 14, durch welches eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 gebildet ist. Während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 werden den Zylindern 16 Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, sodass im jeweiligen Zylinder 6 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Dieses Kraftstoff- Luft-Gemisch wird verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 resultiert. Das Abgas aus den Zylindern 16 wird im Abgaskrümmer 22 gesammelt und dann aus der Verbrennungskraftmaschine 12 ausgeleitet.

Die Antriebseinrichtung 10 umfasst ferner eine Abgasanlage 18, welche von dem Abgas aus den Zylindern 16 durchströmbar ist. Die Abgasanlage 8 wird auch als Abgastrakt bezeichnet und umfasst eine von dem Abgas durch ström bare Verrohrung 20, welche auch als Abgasverrohrung bezeichnet wird. Mittels der Abgasanlage 18 wird das Abgas von der Verbrennungskraftmaschine 12 abgeführt. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist dabei einen sogenannten Austritt 24 auf, über welchen das Abgas aus der

Verbrennungskraftmaschine 12 aus- und in die Abgasanlage 18 einströmt. Der Austritt 24 wird auch als Motoraustritt oder Auslass oder Motorauslass bezeichnet und ist auf einer Auslassseite der Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet.

Die Abgasanlage 18 umfasst eine im Ganzen mit 26 bezeichnete

Abgasnachbehandlungseinrichtung, mittels welcher das Abgas der

Verbrennungskraftmaschine 12 nachbehandelt wird. Die Abgasanlage 18 ist von dem Abgas durchströmbar, wobei das Strömen beziehungsweise die Strömung des Abgases durch die Abgasanlage 18 in Fig. 1 durch Richtungspfeile 28 veranschaulicht ist. Bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasanlage 18 ist die

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 stromab des Austritts 24 angeordnet. Da das Abgas stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 und stromab des Austritts 24 noch nicht mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 nachbehandelt ist, werden die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine 12 in einem Bereich zwischen dem Austritt 24 und vor, das heißt stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 als Roh-Emissionen bezeichnet. Die Abgasanlage 18 umfasst wenigstens ein erstes von dem Abgas durchströmbares Abgasrohr 30, sowie ein sich daran anschließendes, von dem Abgas durchströmbares zweites Abgasrohr 32, welches mit dem Abgasrohr 30 einen Winkel von in etwa 45 Grad einschließt. Dabei sind die Abgasrohre 30 und 32 stromab des Austritts 24, insbesondere stromab des Abgaskrümmers 22 angeordnet.

Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 umfasst einen ersten SCR-Katalysator 34, der als erstes, von dem Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement nach dem Austritt 24 und somit nach Austritt des Abgases aus der Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der erste SCR-Katalysator 34 das stromab der Verbrennungskraftmaschine 12 erste, von dem Abgas durchströmbare

Abgasnachbehandlungselement ist, sodass zwischen dem ersten SCR-Katalysator 34 und der Verbrennungskraftmaschine 12, insbesondere dem Austritt 24, kein von dem Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement, mittels welchem das Abgas nachbehandelt wird, angeordnet ist.

Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 umfasst ferner einen Partikelfilter 36, welcher bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasanlage 18

beziehungsweise durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 stromab des ersten SCR-Katalysators 34 angeordnet ist. Dabei ist auch der Partikelfilter 36 von dem Abgas durchström bar, wobei der Partikelfilter 36 zum Rückhalten von Rußpartikeln aus dem Abgas ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass mittels des Partikelfilters 36 im Abgas enthaltene Rußpartikel aus dem Abgas zurückgehalten werden. Nach Austritt des Abgases aus der Verbrennungskraftmaschine 12 sind in dem Abgas Rußpartikel enthalten, die mittels des Partikelfilters 36 zumindest teilweise aus dem Abgas gefiltert werden. Die Rußpartikel bleiben am Partikelfilter 36, insbesondere in dessen Inneren, hängen beziehungsweise setzen sich am Partikelfilter 36, insbesondere an dessen Inneren, ab, sodass sich der Partikelfilter 36 mit zunehmender Betriebsdauer zunehmend mit Rußpartikeln zusetzt. Dieses Zusetzen wird auch als Beladen oder Beladung des Partikelfilters 36 bezeichnet. Ist die Verbrennungskraftmaschine 12 beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet, so wird der Partikelfilter 36 auch als Dieselpartikelfilter (DPF) bezeichnet.

Um nun einen besonders emissionsgünstigen Betrieb zu realisieren, umfasst die

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 einen von dem Abgas durchströmbaren, zweiten SCR-Katalysator 38, welcher stromab des ersten SCR-Katalysators 34 und stromab des Partikelfilters 36 angeordnet ist. Ferner ist der Partikelfilter 36, welcher stromab des ersten SCR-Katalysators 34 angeordnet ist, mit einer Beschichtung mit alkalimetallhaltigen Silikaten versehen, welche eine Oxidation der im Partikelfilter 36 rückgehaltenen Rußpartikel katalysiert. Die Beschichtung des Partikelfilters 36 katalysiert eine Rußoxidation, das heißt die Oxidation der Rußpartikel, die durch den Partikelfilter 36 rückgehaltenen und sich somit im Partikelfilter 36 befinden, besonders effizient und effektiv. Durch diese Oxidation der Rußpartikel werden die Rußpartikel aus dem

Partikelfilter 36 entfernt, wodurch die Beladung zumindest reduziert wird. Dieses

Reduzieren der Beladung des Partikelfilters 36 wird auch als Regenerieren oder

Regeneration des Partikelfilters 36 bezeichnet.

Der jeweilige SCR-Katalysator 34 beziehungsweise 38 dient dem Entsticken des

Abgases. Unter dem Entsticken des Abgases ist zu verstehen, dass im Abgas enthaltene Stickoxide (NO x ) zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt werden, sodass die Stickoxide reduziert werden. Der jeweilige SCR-Katalysator 34 beziehungsweise 38 katalysiert dabei die sogenannte selektive katalytische Reduktion (SCR), in deren Rahmen die im Abgas enthaltenen Stickoxide mit Ammoniak (NH 3 ) zu Wasser und Stickstoff reagieren. Das für die SCR vorgesehene Ammoniak wird beispielsweise über ein Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht. Hierzu umfasst die

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 eine stromauf des ersten SCR-Katalysators 34 angeordnete Dosiereinrichtung 40, mittels welcher das Reduktionsmittel zum Entsticken des Abgases in das Abgas einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Dies bedeutet, dass das Reduktionsmittel mittels der Dosiereinrichtung 40 an einer Stelle in das Abgas einbringbar ist, wobei diese Stelle bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 stromauf des ersten SCR-Katalysators 34 angeordnet ist. Die Stelle wird auch als Zuführstelle bezeichnet. Stromab der

Dosiereinrichtung 40 beziehungsweise stromab der Zuführstelle und stromauf des ersten SCR-Katalysators 34 ist eine Mischeinrichtung 42 vorgesehen, welche eine Vermischung des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels mit dem Abgas bewirkt

beziehungsweise unterstützt.

Das Reduktionsmittel ist eine wässrige Hamstofflösung (HWL), sodass in dem jeweiligen SCR-Katalysator 34 beziehungsweise 38 NH 3 welches aus dem Reduktionsmittel erzeugt wird, mit im Abgas enthaltenen Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagieren kann.

Aus Fig. 1 ist ferner erkennbar, dass der Partikelfilter 36 das zweite, von dem Abgas durchströmbare Abgasnachbehandlungselement nach Austritt des Abgases aus der Verbrennungskraftmaschine 12 ist, sodass zwischen dem ersten SCR-Katalysator 34 und dem Partikelfilter 36 kein von dem Abgas durchströmbares

Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet ist. Ferner ist der zweite SCR-Katalysator 38 das dritte, von dem Abgas durchströmbare Abgasnachbehandlungselement nach Austritt des Abgases aus der

Verbrennungskraftmaschine 12, sodass zwischen dem zweiten SCR-Katalysator 38 und dem Partikelfilter 36 kein von Abgas durchströmbares Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet ist.

Schließlich ist stromab des SCR-Katalysators 38 ein Ammoniak-Schlupf-Katalysator 44 angeordnet, welcher auch als ASC bezeichnet wird und beispielsweise auch zusätzlich die Funktion eines SCR-Katalysators aufweisen kann, sodass der Ammoniak-Schlupf- Katalysator 44 beispielsweise als SCR/ASC bezeichnet wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der erste SCR-Katalysator 34 kleiner als der zweite SCR-Katalysator 38 ist. Darunter ist zu verstehen, dass der erste SCR- Katalysator 34 ein erstes, von dem Abgas durchströmbares Volumen und der zweite SCR-Katalysator 38 ein zweites, von dem Abgas durchströmbares Volumen aufweist, wobei das erste Volumen kleiner als das zweite Volumen ist. Der ASC (Ammoniak- Schlupf-Katalysator 44) weist beispielsweise ein von dem Abgas durchströmbares, drittes Volumen auf, wobei das dritte Volumen vorzugsweise kleiner als das erste Volumen und kleiner als das zweite Volumen ist. Das Verhältnis des ersten Volumens zu der Summe aus dem zweiten und dritten Volumen liegt dabei in einem Bereich von einschließlich 0,32 bis einschließlich 0,77. Der Anteil des ersten Volumens an einem gesamten SCR- Volumen liegt dann in einem Bereich von einschließlich 20 Prozent bis einschließlich 50 Prozent. Unter dem gesamten SCR-Volumen ist die Summe der Volumen der Bauteile, die die SCR katalysieren, zu verstehen.

Durch den Einsatz der beschriebenen Beschichtung können für die Regeneration des Partikelfilters 36 insbesondere zwei Funktions- beziehungsweise Wirkprinzipien genutzt werden. Zum einen kann eine passive, N0 2 -basierte Regeneration durchgeführt werden, wobei diese passive Regeneration schon mit nur geringen N0 2 -Mengen und mit einer besonders hohen Reaktionsrate durchführbar ist, da die Reaktion von Ruß mit N0 2 in dem Partikelfilter 36 eine Feststoffreaktion ist, welche von der Beschichtung katalysiert wird. Zum anderen kann eine aktive, 0 2 -basierte Regeneration, das heißt eine 0 2 - Regeneration, schon bei geringen Temperaturen durchgeführt werden. Die aktive Regeneration kann beispielsweise zusätzlich zur passiven Regeneration eingeleitet werden, falls notwendig. Eine erste Zeitspanne, während welcher die passive Regeneration durchgeführt wird, liegt beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 5 Minuten bis einschließlich 30 Minuten, wobei die passive Regeneration beispielsweise zyklisch während des Betriebs, beispielsweise in Intervallen von 10min bis 10 Stunden, durchgeführt wird. Eine zweite Zeitspanne, während welcher die aktive Regeneration durchgeführt wird, liegt beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 15 Minuten bis einschließlich 60 Minuten und wird beispielsweise in einem Intervall von mehr als

100 Stunden durchgeführt. Die erste Zeitspanne wird auch als erste Regenerationsdauer und die zweite Zeitspanne auch als zweite Regenerationsdauer bezeichnet. Im Folgenden werden Parameter genannt, welche die passive Regeneration auslösen beziehungsweise begünstigen:

Gegendruck > Faktor 1 ,5 gegenüber leerem Partikelfilter 36 (Gegendrucktrigger) günstige Temperaturen von mehr als 300 Grad Celsius und eine

Mindestrußmenge von beispielsweise 2 Gramm pro Liter Filtervolumen

(Temperaturtrigger)

modellbasierte NH 3 -Speichermenge in dem zweiten SCR-Katalysator > 80 Prozent (NH 3 -Mengentrigger)

Rußbeladungsgradient > x Gramm pro Liter Filtervolumen und Sekunde (g/L*s).

Im Folgenden werden Parameter genannt, welche die aktive Regeneration auslösen beziehungsweise unterstützen: modellbasierte Rußbeladungsmengen (Rußmengentrigger)

maximale Dauer ohne Regeneration circa 100 Stunden (Zeittrigger)

Gegendruck > Faktor 2 gegenüber leerem Filter (Gegendrucktrigger)

günstige Temperaturen > 300 Grad Celsius und eine Mindestrußmenge von 5 Gramm pro Liter Filtervolumen (Temperaturträger)

modellbasierte NH 3 -Speichermenge in dem zweiten SCR-Katalysator > 80 Prozent (NH 3 -Mengentrigger).

Im Folgenden werden Parameter genannt, welche eine Regeneration des Partikelfilters 36 unterbrechen beziehungsweise beenden:

Ruß < 1 Gramm pro Liter Filtervolumen (w/l)

Gegendruck < 1 , 1 gegenüber leerem Filter

der Füllstand des SCR-Katalysators 38 ist kritisch, das heißt beispielsweise der Füllstand ist kleiner als 50 Prozent gegenüber dem Optimum der NO x -Umsatz erreicht einen kritischen Schwellenwert, welcher beispielsweise zur On-Bord-Diagnose (OBD) verwendet wird.

Durch den Einsatz des Partikelfilters 36 mit der beschriebenen Beschichtung kann eine besonders vorteilhafte Entstickung des Abgases auch bei geringen Temperaturen und insbesondere im realen Fahrbetrieb realisiert werden, sodass auch bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 12 die Stickoxid-Emissionen gering gehalten werden können. Mittels der aktiven Regeneration kann der Partikelfilter 36 auch bei geringen Temperaturen von kleiner gleich 450 Grad Celsius effektiv durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, als den SCR-Katalysator 34 einen Vanadium-SCR-Katalysator zu verwenden, sodass über diesen eine Exothermie zur DPF-Regeneration erzeugt werden kann. Darüber hinaus kann - wie in Fig. 1 erkennbar ist - auf einen

Oxidationskatalysator, insbesondere einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), verzichtet werden, sodass die Teileanzahl und die Kosten gering gehalten werden. Ferner kann dadurch eine durch einen Oxidationskatalysator und einen Dieselpartikelfilter bewirkte, übermäßige Abkühlung des Abgases vermieden werden, sodass das Abgas bei Erreichen des ersten SCR-Katalysators 34 eine vorteilhafte, hohe Temperatur aufweist.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, anhand dessen ein Verfahren zum Betreiben der

Antriebseinrichtung 10, insbesondere der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26, veranschaulicht wird. Das Diagramm weist eine Abszisse 46 auf, auf welcher die Zeit, insbesondere die Sekunden, aufgetragen ist. Ferner weist das Diagramm eine Ordinate 48 auf, auf welche die Temperatur, insbesondere in Grad Celsius, aufgetragen ist. In das Diagramm ist ein Verlauf 50 eingetragen, welcher die Temperatur des SCR-Katalysators 34 veranschaulicht. Mit anderen Worten ist der Verlauf 50 ein zeitlicher Verlauf der Temperatur des SCR-Katalysators 34. Eine Zeile 52 veranschaulicht einen Zustand der Dosiereinrichtung 40. Bei in der Zeile 52 eingetragenen Blöcken 54 und 56 ist die

Dosiereinrichtung 40 aktiviert, sodass die Blöcke 54 und 56 jeweilige Zeitspannen veranschaulichen, während welchen das Reduktionsmittel mittels der aktivierten

Dosiereinrichtung 40 in das Abgas eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird.

Ferner ist beispielsweise eine in Fig. 1 nicht dargestellte, weitere Dosiereinrichtung vorgesehen, welche auch als HC-Doser bezeichnet wird. Der HC-Doser ist beispielsweise stromauf des ersten SCR-Katalysators 34 und dabei in enger Nähe zu der

Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet. Der HC-Doser ist dazu ausgebildet, unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) an einer weiteren Zuführstelle in das Abgas einzubringen, insbesondere einzuspritzen. Diese weitere Zuführstelle ist vorzugsweise stromauf des ersten SCR-Katalysators 34 angeordnet. Beispielsweise ist der HC-Doser dazu ausgebildet, Kraftstoff und somit unverbrannte Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen.

Eine Zeile 58 des Diagramms veranschaulicht einen Zustand des HC-Dosers. Ein in die Zeile 58 eingetragener Block 60 veranschaulicht eine Zeitspanne, während welcher der HC-Doser aktiviert ist, sodass während der durch den Block 60 veranschaulichten Zeitspanne mittels des aktivierten HC-Dosers unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) in das Abgas eingebracht, insbesondere eingespritzt, werden. Ferner veranschaulicht eine Zeile 62 des Diagramms die Stickoxid-Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine 12. Dabei veranschaulichen in die Zeile 62 eingetragene Blöcke 64, 66 und 68

verbrennungskraftmaschineninterne Maßnahmen zur Stickoxid-Reduktion. Da die Verbrennungskraftmaschine 12 auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, werden die verbrennungskraftmaschineninternen Maßnahmen auch als verbrennungsmotorinterne Maßnahmen oder VM-Maßnahmen bezeichnet. Somit veranschaulichen die Blöcke 64, 66 und 68 jeweilige Zeitspannen, während welchen VM-Maßnahmen, das heißt

verbrennungsmotorinterne Maßnahmen, zur Stickoxidreduktion durchgeführt werden. Bei einer solchen VM-Maßnahme handelt es sich beispielsweise um eine Verstellung eines Einspritzzeitpunkts nach spät. Ferner kann es sich bei der VM-Maßnahme um eine besonders hohe Abgasrückführrate handeln. Eine weitere VM-Maßnahme ist

beispielsweise die Reduzierung des dem jeweiligen Zylinder 6 zuzuführenden

Luftmassenstroms, welcher beispielsweise durch Drosselung reduziert wird. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer in einem von der Luft durchströmbaren Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe. Eine weitere VM-Maßnahme kann beispielsweise sein, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 bei höheren Lasten gefahren beziehungsweise betrieben wird.

Ein in das Diagramm eingetragener Block 70 veranschaulicht einen Start, insbesondere Kaltstart, der Verbrennungskraftmaschine 12. Während dieses Kaltstarts wird wenigstens eine VM-Maßnahme durchgeführt, was durch den Block 64 veranschaulicht ist. Ein in das Diagramm eingetragener Block 72 veranschaulicht eine Heizphase, während welcher - wie am Block 54 erkennbar ist - die Dosiereinrichtung 40 aktiviert ist. Daran schließt sich eine verbrauchsoptimale Phase an, welche durch einen Block 74 veranschaulicht ist. Ein Block 76 veranschaulicht einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 bei niedrigen Lasten, wobei wenigstens eine VM-Maßnahme, veranschaulicht in Block 66, durchgeführt wird. Ferner ist die Dosiereinrichtung 40 aktiviert (Block 56). Daran schließt sich eine durch einen Block 78 veranschaulichte, verbrauchsoptimale Phase an, während welcher beispielsweise der HC-Doser aktiviert ist (Block 60). Ferner wird - wie durch den Block 68 veranschaulicht ist - wenigstens eine VM-Maßnahme durchgeführt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass - wie aus Fig. 2 erkennbar ist - der HC-Doser erst dann aktiviert wird, wenn die Dosiereinrichtung 40 deaktiviert ist, das heißt wenn das

Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas abgeschaltet ist. Ist die Dosiereinrichtung 40 aktiviert, so wird mittels der Dosiereinrichtung 40 Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht. Ist die Dosiereinrichtung 40 deaktiviert, so unterbleibt ein durch die

Dosiereinrichtung 40 bewirktes Einbringen von Reduktionsmittel in das Abgas. Ist der HC- Doser aktiviert, so werden mittels des HC-Dosers unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) in das Abgas eingebracht. Ist der HC-Doser deaktiviert, so unterbleibt ein durch den HC- Doser bewirktes Einbringen von HC in das Abgas.

Ferner veranschaulicht in Fig. 2 ein Doppelpfeil 80 die passive Regeneration

beziehungsweise die zuvor beschriebene erste Regenerationsdauer, wobei ein

Doppelpfeil 82 die aktive Regeneration beziehungsweise die zuvor beschriebene

Regenerationsdauer veranschaulicht.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm 83, welches die Vorteile der Beschichtung des Partikelfilters mit alkalimetallhaltigen Silikaten gegenüber einer herkömmlichen edelmetallhaltigen

Beschichtung eines Partikelfilters zeigt. Das Diagramm 83 weist eine Abszisse 84 auf, auf welcher die Temperatur in Grad Celsius [°C] aufgetragen ist. Auf der Ordinate 86 des Diagramms 83 eine Regenerationsrate R Ruß aufgetragen. Die Regenerationsrate R Ruß ist ein Maß für eine Rußmenge, die innerhalb einer Zeitspanne aus dem Partikelfilter 36 entfernt, das heißt abgebrannt werden kann. Ein Verlauf 88 veranschaulicht die passive Regeneration des Partikelfilters 36 über der Temperatur, wobei ein Verlauf 90 eine N0 2 - basierte Regeneration eines herkömmlichen Partikelfilters über der Temperatur zeigt. Aus den Verläufen 88 und 90 ist erkennbar, dass durch den Einsatz der beschriebenen Beschichtung im Vergleich zu herkömmlichen Partikelfiltern bei gleichen Temperaturen eine wesentlich höhere Regenerationsrate erzielt werden kann, sodass der Partikelfilter 36 auch dann effektiv regeneriert werden kann, wenn die passive Regeneration nur bei geringeren N0 2 -Konzentrationen, kurzzeitig und diskontinuierlich beziehungsweise schubweise durchgeführt wird.

Ein Verlauf 92 veranschaulicht die aktive Regeneration des Partikelfilters 36, wobei ein Verlauf 94 eine 0 2 -basierte Regeneration eines herkömmlichen Partikelfilters zeigt. Zu erkennen ist, dass die aktive Regeneration durch den Einsatz der beschriebenen

Beschichtung schon bei wesentlich geringeren Temperaturen, insbesondere bei ca. 450 Grad Celsius effektiv durchgeführt werden kann. Eine Differenz A zwischen den Verläufen 92 und 94 beträgt ca. 150 Kelvin. Dies bedeutet, dass herkömmliche

Partikelfilter erst bei ca. 600 Grad Celsius aktiv regeneriert werden können. Da der Partikelfilter 36 bereits bei 450 Grad Celsius aktiv regeneriert werden kann, können thermische Schäden der Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 vermieden werden.

Obwohl die passive Regeneration nur zeitweise, also schubweise oder diskontinuierlich durchgeführt wird, kann der Partikelfilter 36 mittels der passiven Regeneration effektiv regeneriert werden, da der Partikelfilter 36 die beschriebene Beschichtung aufweist. Ein .weiterer Vorteil des Einsatzes der Beschichtung ist, dass eine Oxidierung von NH 3 vermieden werden kann, da die Beschichtung keine Gas-Gas-Reaktionen katalysiert.. Da das Abgas keinen DOC durchströmt in dem NH 3 oxidieren könnte, kann die

Dosiereinrichtung 40 besonders nahe am Austritt 40 der Verbrennungskraftmaschine angeordnet werden. Vorteile sind die erhöhte Temperatur bei Eindosierung des

Reduktionsmittels sowie eine lange Aufbereitungsstrecke des Reduktionsmittels. Zudem kühlt das Abgas durch die motornahe Anordnung des ersten SCR nicht übermäßig ab bevor der erste SCR erreicht wird, so dass hohe NOx-Umsätze erreicht werden können und ferner ein Auskristallisieren des Reduktionsmittels vermieden werden kann.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Möglichkeit der Integration der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 in einer Abgasbox 96, einer sogenannten One- Box, wie diese in heutigen Serien-Nutzkraftwagen oder Serien-Lastkraftwagen bereits vorgesehen ist, mit dem ersten SCR-Katalysator 34, dem Partikelfilter 36, dem zweiten SCR-Katalysator 38 und dem ASC 44. Der erste SCR-Katalysator 34 wird dabei in einem Bauraum eines entfallenden, in derzeitigen Serienfahrzeugen vorgesehenen DOC in der Abtgasbox 96 untergebracht, so dass die erfindungsgemäße

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 vorteilhaft bauraumneutral in heutigen Serien- Nutzkraftwagen oder Serien-Lastkraftwagen darstellbar ist. Nicht in der Fig. 4 dargestellt ist eine gegebenenfalls vorgesehene Kohlenwasserstoff-Dosierung, ein sogenannter HC- Doser zum Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, und ein Abgasturbolader. Der Abgasturbolader ist vorteilhaft verbrennungsmotornah und in

Abgasströmungsrichtung nach dem Abgaskrümmer vorzusehen, der HC-Doser vorteilhaft nahe der Reduktionsmittel-Dosiereinrichtung 40.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Integration der erfindungsgemäßen

Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 in der Abgasbox 96 und einer zusätzlichen verbrennungsmotornahen Abgasbox 98. In der zusätzlichen verbrennungsmotornahen Abgasbox 98 ist der erste SCR-Katalysator untergebracht. In Abgasströmungsrichtung nach dem ersten SCR-Katalysator 34 in der Abgasbox 98 ist in der Abgasbox 96 der Partikelfilter 36, der zweite SCR-Katalysator 38 und der ASC 44 untergebracht. Die Abgasbox 96 in Fig. 5 ist eine sogenannte One-Box, wie diese in heutigen Serien- Nutzkraftwagen oder Serien-Lastkraftwagen bereits vorgesehen ist. Bei der in Fig. 5 gezeigten Integration der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 entfällt der DOC in der Abgasbox 96. Mit der in Fig. 5 dargestellten Integration der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 können vorteilhaft durch den dichter am Verbrennungsmotor 12 angeordneten ersten SCR-Katalysator 34 vorteilhaft höhere Temperaturen im ersten SCR-Katalysator 34 erzielt werden, wodurch höhere NOx-Reduktionsraten, insbesondere nach einem Kaltstart oder nach einem

Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors 12, erzielbar sind. Nicht in der Fig. 5 dargestellt ist eine gegebenenfalls vorgesehene Kohlenwasserstoff-Dosierung, ein sogenannter HC-Doser zum Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, und ein Abgasturbolader. Der Abgasturbolader ist vorteilhaft verbrennungsmotornah und in Abgasströmungsrichtung nach dem Abgaskrümmer vorzusehen, der HC-Doser vorteilhaft nahe der Reduktionsmittel-Dosiereinrichtung 40.

Daimler AG

Bezugszeichenliste

10 Antriebseinrichtung

12 Verbrennungskraftmaschine

14 Zylindergehäuse

16 Zylinder

18 Abgasanlage

0 Verrohrung

2 Abgaskrümmer

4 Austritt

6 Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 Richtungspfeil

0 Abgasrohr

2 Abgasrohr

4 erster SCR-Katalysator

6 Partikelfilter

8 zweiter SCR-Katalysator

0 Dosiereinrichtung

2 Mischeinrichtung

4 Ammoniak-Schlupf-Katalysator 6 Abszisse

8 Ordinate

0 Verlauf

2 Zeile

4 Block

6 Block

8 Zeile

0 Block

2 Zeile

4 Block

6 Block

8 Block 70 Block

72 Block

74 Block

76 Block

78 Block

80 Doppelpfeil

82 Doppelpfeil

83 Diagramm

84 Abszisse

86 Ordinate

88 Verlauf

90 Verlauf

92 Verlauf

94 Verlauf

96 Abgasbox

98 Zusätzliche verbrennungsmotornahe Abgasbox

R Regenrationsrate

α Winkel




 
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