Verfahren zur Reduzierung des Partikel- und Stickoxidanteils im Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine und entsprechende Abgasaufbereitungseinheit

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reduzierung des Partikel- und Stickoxidanteils in einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftma- schine, sowie eine entsprechende Abgasaufbereitungseinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Abgasaufbereitungseinheit können bevorzugt im Abgassystem eines Automobils eingesetzt werden.

In Verbrennungskraftmaschinen werden Kraftstoffe oxidativ umgesetzt. Insbesondere werden hier Kohlenwasserstoffhaltige Kraftstoffe zu entsprechenden Verbrennungsprodukten umgesetzt. Hierbei entstehen eine Vielzahl von Abgaskomponenten, die teilweise unerwünscht sind. Weltweit gibt es in vielen Ländern Vorschriften, die den zulässigen Ausstoß von unerwünschten Abgaskomponenten limitieren. Insbesondere bei Dieselmotoren entstehen Partikel- und Stickoxidkonzentrationen im Abgas, die in vielen Ländern zur Einhaltung von Grenzwerten reduziert werden müssen.

Die im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Partikel enthalten regelmäßig Kohlenstoff. Diese Partikel werden üblicherweise in Partikelfiltern aufgefangen. Es gibt einerseits geschlossene Partikelfiltersysteme wie beispielsweise keramische Extrudate, die wechselweise verschlossene Kanäle aufweisen, so dass Abgas beim Durchströmen des Partikelfilters eine zwischen zwei Kanälen liegende poröse Wand durchströmen muss, wobei in dieser Wand die Partikel zumindest zum Teil festgehalten werden, und offene Partikelfiltersysteme.

Offene Filtersysteme werden beispielsweise in der WO 01/092692 A2 oder der WO 02/00326 A2 beschrieben. Es handelt sich hierbei um Systeme, für ein Abgas durchströmbare Kanäle umfassen, deren Wände zumindest teilweise aus beispielsweise einer zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Komponente

wie beispielsweise eine Faserlage oder ein entsprechendes poröses Sintermetall- Bauteil gebildet werden. Bevorzugt sind weitere Bauteile ausgebildet, beispielsweise in einem Teil der die Kanäle begrenzenden Wände, die eine Abgasströmung hin zu den porösen Kanalwänden hinlenken. Hierbei erfolgt eine Abscheidung zumindest eines Teils der Partikel an den porösen Wänden durch Druckunterschiede, die den Abgasstrom zumindest zum Teil durch die poröse Wand leiten.

Die offenen Systeme werden als offen bezeichnet, weil im Gegensatz zu geschlossenen Systemen der den Partikelfilter durchströmende Abgasstrom keine Wand durchströmen muss, sondern diese durchströmen kann. Das heißt, für den Fall, dass sämtliche Poren der Wände zwischen zwei Kanälen bereits durch Partikel blockiert sind, kann im geschlossenen Filter dieser Kanal nicht mehr durchströmt werden. Im offenen Filter ist jedoch in einer solchen Situation ein Durchströmen des Kanals möglich.

Stickoxide werden regelmäßig mittels einer selektiven katalytischen Reduktion zu molekularem Stickstoff umgesetzt. Eine solche selektive katalytische Reduktion verlangt regelmäßig den Einsatz eines Reduktionsmittels, welches selektiv auf Stickoxide reagiert. Ein solches Reduktionsmittel stellt beispielsweise Ammoniak (NH3) dar.

Die benötigten Reduktionsmittel können beispielsweise aus einem Reduktionsmittelvorläufer im Abgassystem hergestellt werden, wobei der Reduktionsmittelvorläufer einen Stoff darstellt, welcher in ein Reduktionsmittel umgewandelt und/oder aus welchem das Reduktionsmittel abgespalten werden kann. Bevorzugte Abspaltungsmöglichkeiten umfassen eine Thermo-, Pyro- und/oder Hydrolyse des Reduktionsmittelvorläufers, die jeweils katalytisch unterstützt werden kann. Ein möglicher Reduktionsmittelvorläufer des Reduktionsmittels Ammoniak um- fasst beispielsweise Harnstoff ((NH2)2CO). Weitere mögliche Reduktionsmittel- Vorläufer des Reduktionsmittels Ammoniak sind Cyanursäure oder Isocyansäure, sowie Ammoniumcarbamat.

Der Reduktionsmittelvorläufer muss vor Durchführen der selektiven katalytischen Reduktion so behandelt werden, dass das Reduktionsmittel entsteht oder freigesetzt wird. Beispielsweise kann der Reduktionsmittelvorläufer hierzu hydrolysiert oder thermolysiert werden. Das so entstehende Reduktionsmittel wird dann mit dem Abgasstrom durchmischt und fuhrt bei Durchströmen eines entsprechend ausgestalteten SCR-Katalysators (SCR, Selective Catalytic Reduktion, selektive katalytische Reduktion) zu einer Umsetzung des Stickoxids zu molekularem Stickstoff und Wasser.

Aus R. Allansson, P.G. Blakeman, G.R. Chandler, CA. Maloney, A.P. Walker, J. P. Warren, J.E. Thoss, "Einsatz von selbstregenerierenden Partikelfiltersystemen (CRT) sowie SCRT zur Einhaltung künftiger Emissionsgrenzen", 21. Internationales Wiener Motorensymposium, H.P. Lenz (Hrsg.) VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 12, Nr.420, Band 2, S.343-355, 2000, ist ein System bekannt, welches aus einem Partikelfllter und einem SCR-Katalysator besteht. Der Partikelfilter ist stromaufwärts des SCR-Katalysators ausgebildet, eine Harnstofflösung wird zwischen Partikelfilter und SCR-Katalysator in das System injiziert. Bei dem Partikelfilter handelt es sich um einen keramischen Partikelfilter mit wechselweise geschlossenen Kanälen. Dieses System weist im Betrieb durch den nachgeschalteten SCR-Katalysator einen erhöhten Abgasgegendruck auf.

Aus der WO 00/42302 Al wiederum ist ein System bekannt, bei welchem ein Partikelfilter eine Speicherbeschichtung aufweist, die auch Stickoxide einlagern kann. Dieser Partikelfilter kann durch Ammoniak als Reduktionsmittel durchströmt werden. Allerdings erfolgt hier keine selektive katalytische Reduktion, so dass die Umsetzung der Stickoxide verbessert werden kann.

übliche Systeme aus offenem Partikelfilter, sich daran anschließender Redukti- onsmittelzugabe und einem SCR-Katalysator weisen zwar bessere Werte des Ab-

gasgegendrucks auf, diese Systeme können jedoch in Bezug auf ihre Partikelumsetzung weiter verbessert werden.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung des Partikel- und Stickoxidanteils im Abgasstrom vorzuschlagen, die höhere Umsetzungsraten von Stickoxiden und Partikeln aufweisen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An- spruchs 1, sowie eine Abgasaufbereitungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung des Partikel- und Stickoxidan- teils in einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine umfasst die Schritte, dass

1.1) ein Reduktionsmittel im Abgasstrom bereitgestellt wird,

1.2) der das Reduktionsmittel umfassende Abgasstrom einer Partikelfilterung unterzogen wird und dann 1.3) eine selektive katalytische Reduktion zumindest eines Teils der Stickoxide (NO _x ) im Abgasstrom erfolgt.

Im Unterschied zu herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Systemen wird hier nicht die Reduktion eines Partikelanteils einerseits und die Reduk- tion des Stickoxidanteils andererseits getrennt betrachtet. Vielmehr werden die beiden Verfahren so kombiniert, dass dann, wenn gemäß 1.2) eine Partikelfilterung erfolgt, der Abgasstrom bereits gemäß 1.1) das Reduktionsmittel enthält. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Reduktionsmittel für die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (NO _x ) Ammoniak (NH ₃ ) eingesetzt wird.

Ist die Temperatur während der Partikelfilterung kleiner als etwa 200°C, so erfolgt parallel zur Abscheidung der Partikel eine nichtkatalytische Reaktion von Stickstoffdioxid (NO ₂ ) mit Ammoniak (NH ₃ ) zu Ammoniumnitrat (NH ₄ NO ₃ ), molekularem Stickstoff (N ₂ ) und Wasser (H ₂ O):

2 NO ₂ + 2 NH ₃ → NH ₄ NO ₃ + N ₂ +H ₂ O

Wird das so entstandene Ammoniumnitrat über etwa 200°C erwärmt, so dissoziiert das Ammoniumnitrat zu Ammoniak und Salpetersäure (HNO ₃ ):

NH ₄ NO ₃ <→ NH ₃ + HNO ₃

Salpetersäure stellt ein starkes Oxidationsmittel für Kohlenstoff in Russform dar und oxidiert Russ gemäß

4 HNO ₃ + 3 C → 4 NO + 3 CO ₂ + 2 H ₂ O

Somit wird das Reduktionsmittel Ammoniak in vorteilhafterweise zur kontinuierlichen Regeneration des Partikelfilters eingesetzt. Hierbei wird der Ammoniakan- teil am Abgasstrom nicht verringert, so dass der volle Ammoniakanteil des Abgases zur selektiven katalytischen Reduktion der Stickoxide in Schritt 1.3) in einem entsprechenden SCR-Katalysator zur Verfügung steht. Vielmehr wirkt Ammoniak hier als ein Reaktionsvermittler, der die Disproportionierung von Stickstoffdioxid zu Salpetersäure und Stickstoff fördert. In diesem Zusammenhang kann es vor- teilhaft sein, vor der Partikelfilterung 1.2) und gegebenenfalls auch vor Zugabe des Reduktionsmittels 1.1) eine Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO ₂ ) beispielsweise an einem entsprechend ausgebildeten Oxidati- onskatalysator vorzunehmen. Hierdurch wird in kontinuierlich der relative Anteil von Stickstoffdioxid an den Stickoxiden im Abgas erhöht.

Weiterhin macht sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft zu Nutze, dass bei Temperaturen größer etwa 200°C erstaunlicherweise die Oxidation von Kohlenstoff durch Stickstoffdioxid durch die Anweseneinheit des Reduktionsmittels Ammoniak nicht behindert wird. Vielmehr erfolgt die Umsetzung des Kohlen- Stoffs und damit die Regeneration des Partikelfilters noch weiter durch Chemi- sorption von Ammoniak am Kohlenstoff weiter erhöht. Das chemisorbierte Ammoniak erhöht die Reaktivität des Kohlenstoffs gegenüber Oxidationsmitteln.

Von daher gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren die Regeneration eines Partikelfϊlters, an dem die Partikelfilterung 1.2) erfolgt in vorteilhafter Weise zu verbessern. Zusätzliche Regenerationsmöglichkeiten zur Regeneration des entsprechenden Partikelfilters durch Umsetzung der eingelagerten Partikel können erfindungsgemäß vorgesehen sein. Hierzu zählt insbesondere die Bereitstellung von Mitteln, die eine zumindest kurzzeitige Erwärmung des Partikelfilters über eine Temperatur ermöglichen, ab der eine Reaktion des Kohlenstoffs beispielsweise mit Restsauerstoff erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also eine verbesserte Partikelumsetzungsrate bei gleichzeitiger Reduktion des Stickoxidanteils am Abgas.

Insbesondere erfolgt im Rahmen des Verfahrensschrittes 1.2) auch eine Durchmischung des Abgases mit dem Reduktionsmittel, wodurch eine Strähnenbildung des Reduktionsmittels - die die Konvertierung des NO _x bei der nachfolgenden selektiven katalytischen Reduktion vermindert- ganz oder teilweise aufgelöst wird. Eine besondere verfahrenstechnische Schwierigkeit bei der Ausführung von selektiver katalytischer Reduktion des NO _x mit (stickstoffhaltigen) Reduktionsmitteln ist die Erfordernis einer homogenen Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrom vor SCR-Katalysator. Eine entsprechend erfindungsgemäß herstellbare möglichst homogene Verteilung des Reduktionsmittels ermöglicht in vorteil- hafter Weise eine möglichst homogene Umsetzung der Stickoxide und erhöht so-

mit die Umsetzungsrate der Stickoxide im Vergleich zu herkömmlichen Systemen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Partikelfllterung 1.2) in einem Partikelfllter vorgenommen.

Hier kann der Partikelfilter einerseits ein geschlossenes System darstellen, bei dem mindestens ein Strömungskanal mit porösen Wänden vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal so gestaltet ist, dass dieser nicht durchgängig von Abgas durchströmt werden kann, sondern dass vielmehr das Abgas gänzlich durch die Wände des Kanals treten muss. Dies kann beispielsweise bei einem Aufbau mit mehreren Strömungskanälen dadurch erfolgen, dass die Kanäle wechselweise Eingangs- und Ausgangsseitig verschlossen sind. Andererseits kann ein offenes Partikelfiltersystem vorliegen, bei dem mindestens ein durchgängiger Strömungs- kanal ausgebildet ist. Unter einem durchgängigen Strömungskanal wird im Rahmen dieser Erfindung insbesondere ein Kanal verstanden, der nicht verschlossen ist, durch den also nicht nur Gas durchströmen kann, sondern der grundsätzlich auch von einem festen Partikel durchquert werden kann, welches nicht in oder an einer Wand eines anhaftet. Ein Filter mit mindestens einem solchen durchgängi- gen Strömungskanal kann als so genannter offener Filter bezeichnet werden. Offene Filter haben den Vorteil, dass es selbst bei einer sehr starken Beladung des Filters mit Partikeln nicht zu einem starken Anstieg des Gegendrucks im Filter kommen kann, dass also der Filter quasi nicht verstopfen kann. Dies hat im Dauerbetrieb entscheidende Vorteile gegenüber einem geschlossenen System. Ein offenes System hat weiterhin den Vorteil, dass der Abgasgegendruck nicht zu stark ansteigt.

Weiterhin bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das den Partikelfilter durchströmende Abgas das Reduktionsmittel umfasst. Bevorzugt kann das Reduktionsmit- tel die Regeneration des Partikelfilters, das heißt die Reaktion des eingelagerten

Kohlenstoffs, befördern. Vorteilhafterweise umfasst das Reduktionsmittel eine Stickstoff- und Wasserstoffhaltige Verbindung, insbesondere Ammoniak.

Insbesondere ist der Partikelfilter so ausgebildet, dass eine möglichst gute Durchmischung des Abgases mit dem Reduktionsmittel erfolgt, insbesondere durch einen Aufbau des Partikelfüters, welcher eine Querströmung des Abgases von einem Kanal in mindestens einen benachbarten Kanal erlaubt. Dies kann beispielsweise durch die Ausbildung von Durchbrechungen in den Kanalwänden ermöglicht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Reduktionsmittel zumindest teilweise On-Board aus mindestens einem gasförmigen Edukt erzeugt.

Das heißt, das Reduktionsmittel wird nicht aus zusätzlichen an Bord eines Kraftfahrzeugs mitgeführten Vorräten, beispielsweise eines Reduktionsmittelvorläufers, sondern vielmehr aus gasförmigen Edukten erzeugt wird. Unter einem gasförmigen Edukt wird insbesondere auch Luft und/oder Abgas in beliebigen Mischungsverhältnissen verstanden. Grundsätzlich ist auch die alternative oder zu- sätzliche Zugabe von Stickstoff oder Sauerstoff möglich.

Insbesondere kann das Reduktionsmittel oder ein Vorläufer des Reduktionsmittels durch ein thermisches Plasma erzeugt oder dessen Erzeugung unterstützt werden. Insbesondere kann Ammoniak erzeugt werden wie in der DE 102 58 185 Al be- schrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird im Hinblick auf die Erzeugung von Ammoniak mittels eines Plasmagenerators und eines entsprechenden Reduktionskatalysators in einem Nebenstrom und weiterhin insbesondere im Zusammenhang mit der entsprechenden Ausbildung des Plasmagenerators und dem entsprechenden Betrieb des Plasmagenerators voll inhaltlich in den Offenba- rungsgehalt dieser Erfindung mit aufgenommen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Reduktionsmittel On-Board zumindest teilweise aus einem Reduktionsmittelvorläufer erzeugt.

Als Reduktionsmittelvorläufer kann insbesondere bevorzugt Harnstoff eingesetzt werden. Der Harnstoff kann hier als Feststoff oder auch in Form einer Harnstoff- Wasser-Lösung zugegeben werden. Die Reduktionsmittelbereitstellung 1.1) um- fasst in diesem Fall auch eine Pyro-, Thermo- und/oder Hydrolyse des Harnstoffs zu Ammoniak.

Die On-Board Erzeugung aus gasförmigen Edukten und aus mitgeführten nichtgasförmigen Reduktionsmittelvorläufern können bevorzugt auch kombiniert ausgebildet werden. So ist es möglich, die On-Board Erzeugung von Ammoniak aus gasförmigen Edukten zur Abdeckung einer gewissen Grundlast zur Umsetzung von Stickoxiden einzusetzen, während das aus Reduktionsmittelvorläufern erzeugte Reduktionsmittel zur Abdeckung von Spitzen in der Stickoxidkonzentration, die umgesetzt werden müssen, dienen kann. Wird Ammoniak als Reduktionsmittel eingesetzt, so kann der Reduktionsmittelvorläufer insbesondere in Form von festem Harnstoff oder einer Harnstoff- Wasserlösung mitgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Abgasaufbereitungseinheit vorgeschlagen, die eine Durchströmungsrichtung aufweist. Eine erfindungsgemäße Abgasaufbereitungseinheit umfasst 9.1) eine Reduktionsmittelzugabe; 9.2) einen Partikelfilter und

9.3) einen Reduktionskatalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (NO _x ).

Die Abgasaufbereitungseinheit kann insbesondere das erfindungsgemäße Verfah- ren umsetzen. Die Reduktionsmittelzugabe 9.1) ist geeignet, einen die Abgasaufbereitungseinheit durchströmenden Gasstrom ein Reduktionsmittel zur Reduktion

von Stickoxiden (NO _x ) zuzugeben. Die Komponenten 9.1), 9.2) und 9.3) sind erfindungsgemäß so miteinander verbunden, dass ein Gasstrom die Komponenten 9.1), 9.2) und 9.3) in Durchströmungsrichtung nacheinander durchströmen kann.

Erfindungsgemäß wird der Partikelfilter 9.2) vom Reduktionsmittel, welches durch oder in der Reduktionsmittelzugabe 9.1) zugegeben werden kann durchströmt. Im Betrieb kann es so zu einer vorteilhaften Förderung einer kontinuierlichen Regeneration des Partikelfilters 9.2) durch das Reduktionsmittel kommen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn als Reduktionsmittel Ammoniak (NH ₃ ) eingesetzt wird. Hier kommt es zu den oben angegebenen Reaktionen. Darüber hinaus kommt es wegen der Chemisorption von Ammoniak am Kohlenstoff zu einer weiterhin deutlich verbesserten Regeneration des Partikelfilters. Insbesondere dann, wenn der Partikelfilter 9.2) und der Reduktionskatalysator 9.3) in einem Bauteil kombiniert werden, wird deutlich weniger Bauraum, insbesondere in Kraftfahrzeugen, benötigt, als wenn jede der zwei Komponenten einzeln ausgeführt wird.

Der Partikelfilter 9.2) kann insbesondere so ausgebildet sein, dass ein ihn durchströmendes Gas durchmischt wird. Im Betrieb kann so ein den Partikelfilter 9.2) durchströmendes Reduktionsmittel umfassendes Abgas möglichst homogenisiert werden, um so eine möglichst gleichmäßige Umsetzung der Stickoxide im Reduktionskatalysator 9.3) zu ermöglichen. Würde statt einem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise ein mit einer entsprechenden SCR-Beschichtung versehener Partikelfilter vom Reduktionsmittel enthaltenden Abgas durchströmt, so würde das für die Regeneration des Partikelfilters nötige Stickstoffdioxid bereits im Anfangsbereich des Partikelfilters durch die SCR-Beschichtung umgesetzt, so dass dieses Stickstoffdioxid stromabwärts nicht mehr für die Regeneration zur Verfügung stehen würde. Auch deshalb ist das erfindungsgemäße Verfahren von Vorteil.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abgasaufbereitungseinheit umfasst die Reduktionsmittelzugabe 9.1) eine Einbringvorrichtung für einen Reduktionsmittelvorläufer und eine Pyro-, Thermo- und/oder Hydrolyseeinheit.

Als Reduktionsmittelvorläufer können hier bevorzugt Harnstoff, Ammoniumcar- bamat, Isocyansäure und/oder Cyanursäure zum Einsatz kommen, besonders bevorzugt ist hierbei der Einsatz von Harnstoff, insbesondere als Festhamstoff oder in Form einer wässrigen Harnstofflösung, möglich.

Als Hydrolyseeinheit kann insbesondere ein entsprechend beschichteter Katalysatorträgerkörper, welcher einer die Hydrolyse des Reduktionsmittelvorläufers fördernde Beschichtung aufweist, verwendet werden. Die Thermo- oder Pyrolyseeinheit kann die entsprechend benötigte Wärme insbesondere aus dem Abgas selbst erhalten, wobei also eine Thermolyse des Reduktionsmittelvorläufers dadurch erfolgt, dass das Abgas den Reduktionsmittelvorläufer auf eine Temperatur oberhalb einer entsprechenden Thermolysetemperatur aufheizt. Weiterhin können alternativ oder zusätzlich weitere Thermolyseeinheiten eingesetzt werden, die beispielsweise auch eine beheizte Struktur wie einen elektrisch beheizbaren Wa- benkörper umfassen können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasaufbereitungseinheit umfasst die Reduktionsmittelzugabe 9.1) einen Reduktionsmittelgenerator, der geeignet ist, Reduktionsmittel aus mindestens einem gasför- migen Edukt in der Abgasaufbereitungseinheit zu erzeugen.

Eine solche On-Board Erzeugung von Reduktionsmittel wie insbesondere von Ammoniak kann bevorzugt durch ein System mit einem entsprechend ausgestalteten und betreibbaren Plasmagenerator umfassen. In Bezug auf einen entsprechen- den Ammoniakgenerator der einen Plasmagenerator umfasst, wird auf die DE 102 58 185 Al verwiesen, deren Offenbarungsgehalt insbesondere im Zusammenhang

mit der Ausbildung und dem Betrieb des Plasmagenerators, der Ausbildung der Elektroden und der Ausbildung im Nebenstrang in den Offenbarungsgehalt dieser Erfindung mit aufgenommen wird.

Insbesondere kann als Reduktionsmittel Ammoniak zum Einsatz kommen.

Besonders bevorzugt ist ein die Ausbildung einer Abgasaufbereitungseinheit, bei der dem Reduktionsmittelkatalysator 9.3) ein Oxidationskatalysator nachgeschaltet ist. Insbesondere kann ein Wabenkörper ausgebildet sein, welcher in einem vorderen Teilbereich eine Reduktionskatalystorbeschichtung zu Beginn des Reduktionskatalysators 9.3) und in einem hinteren Bereich eine Oxidationskatalysa- torbeschichtung umfasst. Der nachgeschaltete Oxidationskatalysator dient insbesondere als Sperrkatalysator, welcher gegebenenfalls ein Durchbrechen des Reduktionsmittels, insbesondere Ammoniak, oxidiert und somit wirkungsvoll das Austreten von Ammoniak in die Atmosphäre verhindert.

Bevorzugt ist die Ausbildung einer Abgasaufbereitungseinheit, bei der der Partikelfilter 9.2) und der Reduktionskatalysator 9.3) in einem Bauteil ausgebildet sind. Hierzu kann ein entsprechend ausgebildeter Wabenkörper geformt werden, welcher in seinem stromabwärtigen Bereich mit einer Reduktionskatalysatorbe- schichtung versehen ist. Die Integration eines nachgeschalteten Oxidationskataly- sators auf demselben Träger ist weiterhin erfindungsgemäß und vorteilhaft möglich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasaufbereitungseinheit umfasst der Partikelfilter 9.2) mindestens einen durchgängigen Strömungskanal.

Unter einem durchgängigen Strömungskanal wird hier insbesondere ein Kanal verstanden, der nicht verschlossen ist. Durch einen solchen Kanal kann also nicht nur Gas durchströmen, sondern dieser ist grundsätzlich auch von einem festen

Partikel durchquerbar, ohne dass dieses in einer porösen Wand hängen bleibt. Insbesondere ist es möglich, dass ein durchgängiger Strömungskanal von einem Gas durchströmt wird, ohne dass dieses Gas eine der Wandungen des Kanals durchströmen muss. Ein durchgängiger Strömungskanal weist somit einen geometri- sehen Strömungsquerschnitt auf, der über die gesamte Länge des Strömungskanals nicht null wird. Ein Filter mit mindestens einem solchen durchgängigen Strömungskanal wird insbesondere als offener Filter bezeichnet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ab- gasaufbereitungseinheit umfasst der Partikelfilter 9.2) mindestens eine metallische Lage. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass der Partikelfilter 9.2) mindestens eine, zumindest teilweise, poröse metallische Lage und mindestens eine zumindest teilweise als Blechlage ausgebildete Lage umfasst.

Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, bei der ein Wabenkörper aus im Wesentlichen glatten und zumindest teilweise strukturierten Lagen aufgebaut ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die im Wesentlichen glatten Lagen zumindest teilweise aus einem für ein Fluid durchströmbaren Material ausgebildet. Insbesondere kann ein erster Bereich dieser Lagen aus einem zumin- dest teilweise durchströmbaren Material gebildet sein, während ein in Längsrichtung sich darin anschließender zweiter Bereich aus einem nicht für ein Fluid durchströmbaren Material wie beispielsweise einem dünnen Blech gebildet ist. Die zumindest teilweise strukturierten Lagen können beispielsweise gewellte Blechfolien umfassen. Unter einer zumindest teilweise für ein Fluid durchström- baren Lage oder einem entsprechend zumindest teilweise für ein fluid durchströmbaren Material werden insbesondere Fasermaterialien und hierbei gewebte und nicht gewebte Fasermaterialien, sowie poröse Sintermetallelemente verstanden, die durch Sintern von beispielsweise Partikeln und/oder Fasern hergestellt werden können. So kann ein Wabenkörper hergestellt werden, der in einem ersten Bereich einem Partikelfilter und in einem zweiten Bereich einen SCR-Katalysator umfasst. Hierbei werden bevorzugt die Glattlagen im Filterbereich aus porösem

Material gebildet, welches besonders bevorzugt nicht beschichtet ist, während die SCR-Katalysatorbereiche der Glattlagen aus einer entsprechend beschichteten Blechfolie gebildet werden. Gegenüber dem porösem Material der Glattlagen liegend ist im ersten Bereich der Welllagen eine entsprechende Strukturierung vor- gesehen, die dazu führt, dass ein Abgas, welches diesen Körper durchströmt hin zu den glatten porösen Lagen gelenkt wird. Hier können auch Durchbrechungen und entsprechende Leitstrukturen vorgesehen werden, die eine entsprechende lokale Umlenkung der Strömung bewirken. Im SCR-Katalysator-Bereich der strukturierten Lagen können insbesondere auch Mikrostrukturierungen mit einer Struk- turierungsamplitude ausgebildet werden, die kleiner als die grundsätzliche Struk- turierungsamplitude der zumindest teilweise strukturierten Lagen ist. Insbesondere können in diesem Bereich auch in beiden Lagenarten, also sowohl in den zumindest teilweise strukturierten Lagen als auch in den im Wesentlichen glatten Lagen Durchbrechungen ausgebildet werden, insbesondere auch Durchbrechun- gen, deren Abmessungen größer als die Strukturierungswiederholungslängen der zumindest teilweise strukturierten Lagen in diesem Bereich. So bilden sich neben den bereits vorhandenen Kanälen auch so genannten Kavitäten, die Räume darstellen, in die das Abgas aus mehreren Kanälen und aus denen das Abgas in mehrere Kanäle strömen kann. In diesen Kavitäten kommt es in besonders vorteilhaf- ter Weise zur Verwirbelung der Strömung. Es kann eine Querverteilung der Gasströmung erfolgen, weiterhin wird der Kontakt der umzusetzenden Stoffe mit der katalytisch beschichteten Oberfläche verbessert, da eine Durchmischung und Verwirbelung des den Körper durchströmenden Gasstroms erfolgt. Der Teil des Körpers, der als Reduktionskatalysator 9.3) dienen kann, kann ferner als Ab- Schluss eine entsprechende Oxidationskatalysatorbeschichtung als Sperrkat zur Verhinderung des Durchbruchs von Ammoniak umfassen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abgasaufbereitungseinheit wird der Partikelfilter 9.2) und/oder der Reduktionskata- lysator 9.3)

aus mindestens einer zumindest teilweise strukturierten und gegebenenfalls mindestens einer im Wesentlichen glatten Lage oder durch Stapeln mindestens einer zumindest teilweise strukturierten und gegebenenfalls mindestens einer im Wesentlichen glatten Lage und verwinden mindestens eines Stapels aufgebaut.

Unter einer zumindest teilweise strukturierten Lage versteht man in diesem Zusammenhang eine Lage, die aus einer ebenen Form in eine solche Struktur ge- bracht worden ist, dass diese Strukturen im Zusammenwirken mit einer im wesentlichen glatten oder einer anderen oder derselben zumindest teilweise strukturierten Lage durchgängige Strukturen, beispielsweise Kanäle eines späteren Trägerkörpers bilden. Insbesondere wird unter einer Strukturierung einer Lage nicht ein Aufwickeln oder Verwinden dieser Lage verstanden. Unter einer zumindest teilweise strukturierten Lage versteht man eine Lage, die zumindest in Teilbereichen eine entsprechende Strukturierung umfasst. Unter einer im Wesentlichen glatten Lage versteht man eine Lage, die eine Strukturierung umfassen kann, wobei diese Strukturierung jedoch im Bezug auf ihre Amplitude deutlich kleiner ist als die Strukturen der zumindest teilweise strukturierten Lage. Solche so genannte Mikrostrukturen können insbesondere nicht in der Erstreckungsrichtung der Kanäle verlaufen, sondern in einem Winkel zu diesen, so dass diese eine bessere Durchmischung eines den Körper durchströmenden Gases befördern und insbesondere auch die Bildung laminarer Randströmungen vermeiden.

Unter einer Lage versteht man hier insbesondere eine metallische Lage, bevorzugt eine Blechfolie, eine Fasermatte, eine poröse Sinterlage und Kombinationen mindestens zweier dieser Elemente. Unter einer Kombination dieser Elemente wird insbesondere auch eine Lage verstanden, die in einem ersten Längsbereich beispielsweise aus einem porösen Material wie beispielsweise einer Faserlage oder einem entsprechendem Sinterwerkstoff und in einem zweiten Längsbereich aus einer Blechfolie besteht, die durch ein fügetechnisches Verfahren, insbesondere

ein Widerstandsschweiß- oder Lötverfahren, miteinander verbunden sind. Das Verwinden der Stapel kann gleich- oder gegensinnig erfolgen. Die hier beschriebenen Körper können insbesondere bevorzugt zum Aufbau eines offenen Filters eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ab- gasaufbereitungseinheit ist in Durchströmungsrichtung stromaufwärts des Partikelfilters 9.2) ein zweiter Oxidationskatalysator ausgebildet. Dieser kann insbesondere zur Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO ₂ ) dienen und kann somit die relative Konzentration des Stickstoffdioxids an den Stickoxiden vergrößern. Dieses Stickstoffdioxid kann in vorteilhafter Weise im Rahmen beispielsweise eines CRT- Verfahrens (Continuous Regeneration Trap, kontinuierlich regenerierende Partikelfalle) eingesetzt werden. Hierbei können insbesondere die oben dargelegten Reaktionen ablaufen.

Ein solches System hat den Vorteil, dass nicht wie bei aus dem Stand der Technik bekannten diskontinuierlichen Regenerationsprozessen entweder ein weiteres Reagenz mitgeführt werden muss oder Kraftstoff zur Aufheizung des Partikelfilters eingesetzt werden muss. Somit sinkt im Vergleich zu solchen Systemen der Kraft- stoffverbrauch.

Zudem lassen sich als Reduktionsmittelzugabe 9.1) die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen einsetzen, insbesondere eine Zugabe eines Reduktionsmittelvorläufers und dessen anschließende Zersetzung oder Um- setzung zu einem Reduktionsmittel oder aber auch eine On-Board-Generation des Reduktionsmittels, wie beispielsweise oben an Hand eines Plasmagenerators beschrieben. Unter einem Reduktionsmittelvorläufer wird hier insbesondere ein Stoff verstanden, welcher zu Reduktionsmittel reagieren oder welcher Reduktionsmittel abgeben kann. Die Abspaltung des Reduktionsmittels kann beispiels- weise thermolytisch oder hydrolytisch erfolgen. Bevorzugt wird Harnstoff als Reduktionsmittelvorläufer eingesetzt, welcher thermo- und/oder hydrolytisch

Ammoniak als Reduktionsmittel freisetzen kann. Insbesondere wird Harnstoff in Form von Feststoffpartikeln und/oder in Form einer wässrigen Harnstofflösung zugegeben. In diesem Fall umfasst Schritt 1.1) des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die entsprechende Reduktionsmittelvorgabe 9.1) Mittel zur Hydrolyse und/oder Thermolyse des Harnstoffs zumindest zum Teil zu Ammoniak. Weitere Reduktionsmittelvorläufer stellen bevorzugt Ammoniumcarbamat, Isocyansäure und Cyanursäure dar.

Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren offenbarten Details und Vorteile sind auf eine erfindungsgemäße Abgasaufbereitungseinheit anwendbar und übertragbar. Dies gilt auch für im Rahmen der erfindungsgemäßen Abgasaufbereitungseinheit offenbarte Details, die in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar und übertragbar sind.

Im Folgenden soll die Erfindung näher an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, ohne dass die Erfindung auf die dort dargelegten Ausführungsbeispiele und Vorteile beschränkt wäre. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 schematisch ein Detail eines Partikelfilters;

Fig. 3 schematisch ein Detail aus einem Partikelfilter;

Fig. 4 schematisch ein Detail eines Reduktionskatalysators;

Fig. 5 schematisch ein einen Partikelfilter, einen Reduktionskatalysator und einen Oxidationskatalysator umfassend Bauteil;

Fig. 6 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7 schematisch ein Beispiel einer Reduktionsmittelzugabe.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Abgasaufbereitungseinheit 1, die eine Reduktionsmittelzugabe 2, einen Partikelfilter 3 und einen Reduktionskatalysator 4 zur Re-

duktion von Stickoxiden (NO _x ) mittels des SCR-(selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) Verfahrens umfasst. Die Abgasaufbereitungseinheit 1 weist eine bevorzugte Durchströmungsrichtung 5 auf. Die Reduktionsmittelzugabe 2, der Partikelfilter 3 und der Reduktionskatalysator 4 sind in Fig. 1 als getrennte Bauteile aufgeführt, diese können jedoch zumindest teilweise auch in einem einzigen Bauteil gemeinsam ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere für eine Kombination des Partikelfilters 3 mit dem Reduktionskatalysator 4. Erfindungsgemäß sind die Reduktionsmittelzugabe 2, der Partikelfilter 3 und Reduktionskatalysator so miteinander verbunden, dass ein Gasstrom in Durchströmungs- richtung 5 zunächst durch die Reduktionsmittelzugabe 2, dann durch den Partikelfilter 3 und dann durch den Reduktionskatalysator 4 strömen kann. Insbesondere gewährleistet die erfindungsgemäße Anordnung, dass der Partikelfilter 3 durch Reduktionsmittel enthaltendes Gas durchströmbar ist. Im Betrieb ist die Abgas- aufbereitungseinheit 1 so angeordnet, dass das eine Verbrennungskraftmaschine verlassende Abgas zunächst die Reduktionsmittelzugabe 2 durchströmt.

Bei der Reduktionsmittelzugabe 2 kann es sich beispielsweise um ein Mittel handeln, mit welchem ein Reduktionsmittel, bevorzugt Ammoniak (NH ₃ ) im Abgasstrom aus einem Reduktionsmittelvorläufer wie beispielsweise Harnstoff erzeugt wird. Hierzu weist die Reduktionsmittelzugabe 2 entsprechend ausgebildete (nicht gezeigte) Mittel auf, mittels derer einerseits Reduktionsmittelvorläufer zugegeben werden kann und andererseits die Abspaltung oder Erzeugung von Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelvorläufer gewährleistet werden kann. Beispielsweise kann hier die Zugabe von Harnstoff als Reduktionsmittelvorläufer in fester Form erfolgen, wobei eine Thermo- und/oder Hydrolyse des Harnstoffs an einem entsprechenden Hydrolysekatalysator erfolgen kann. Weiterhin kann der Harnstoff auch in Form einer wässrigen Harnstofflösung direkt auf einen Hydrolysekatalysator erfolgen.

Weiterhin kann auch das Reduktionsmittel, bevorzugt ein Stickstoff- und Wasser- stoffhaltiges Reagenz, besonders bevorzugt Ammoniak, aus mindestens einem

gasförmigen Edukt direkt in der Abgasaufbereitungseinheit 1 On-Board erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise die Reduktionsmittelzugabe einen Plasmagenerator im Nebenstrom umfassen, mittels welchem ein insbesondere Stickstoff- monoxidhaltiger Gasstrom im Nebenstrom erzeugt wird, wobei die Stickoxide dieses Gasstroms an einem Wabenkörper mit Reduktionsspeicherbeschichtung chemisorbiert und als Nitrite oder Nitrate gespeichert werden. Daraufhin kann mit einem Wasserstoffhaitigen Gasstrom eine Reaktion mit diesen Nitriten und Nitraten zu Ammoniak erfolgen.

In Durchströmungsrichtung 5 stromabwärts der Reduktionsmittelzugabe 2 ist ein Partikelfilter 3 ausgebildet. Der Partikelfilter kann insbesondere als offener Partikelfilter 2 ausgebildet sein, welcher mindestens einen durchgängigen Strömungskanal aufweist.

Der Partikelfϊlter 2 kann insbesondere einen entsprechend ausgebildeten Wabenkörper umfassen. Bevorzugt ist hierbei eine Ausbildung, bei der wie in Fig. 2 gezeigt aus zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren, im Wesentlichen glatten Lagen 6 und zumindest teilweise strukturierten Lagen 7 aufgebaut ist. Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem entsprechenden Partikelfilter 3. Der Partikelfilter 3 wird durch Aufwickeln mindestens einer zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren, im Wesentlichen glatten Lage 6 und wenigstens einer zumindest teilweise strukturierte Lage 7 oder durch Stapeln solcher Lagen 6, 7 und anschließendes Verwinden mindestens eines solchen Stapels. Die Strukturen 8 der zumindest teilweise strukturierten Lage 7 bilden gemeinsam mit der zu- mindest teilweise für eine Fluid durchströmbaren, im Wesentlichen glatte Lage 6 für ein Fluid durchströmbare Strömungskanäle 9. Diese Strömungskanäle 9 sind durchgängig, dass heißt der Querschnitt dieser Kanäle ist an keiner Stelle des Partikelfilters 3 gänzlich blockiert. Ein mit Partikeln 10 beladener Abgasstrom 11 durchströmt den Partikelfilter 3. Durch Durchbrechungen 12 und Leitschaufeln 13 in der zumindest teilweise strukturierten Lage 7 wird der Abgasstrom 11 hin zu den zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren, im Wesentlichen glatten

Lagen 6 gelenkt. Hier kommt es zu einer Anlagerung zumindest eines Teils der Partikel 10 im zumindest teilweise für Fluid durchströmbaren Material 6. Die Ausbildungen der Durchbrechungen 12 und Leitschaufeln 13 führt zu einem Druckgefälle durch die zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbare im We- sentlichen glatte Lage 6, welche den Abgasstrom 11 durch diese Lage hindurch bedingt.

Unter einer zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Lage wird eine zumindest teilweise metallische Lage verstanden, die zumindest in Teilbereichen porös ist. Hierbei kann es sich insbesondere um metallische Faserlagen handeln, die verwebt oder nicht verwebt werden oder auch um entsprechend ausgebildete metallische Sinterlagen, bei denen eine Porosität durch eine entsprechende Ver- sinterung von Pulver oder auch von Fasern erreicht wird. Die zumindest teilweise strukturierte Lage 7 kann insbesondere auch aus einer dünnen Blechfolie herge- stellt werden.

Die Durchbrechungen 12 und Leitschaufeln 13 erlauben eine Umlenkung des Abgasstroms 11 von einem Strömungskanal 9 in einen benachbarten Strömungskanal 9. Dies führt insbesondere auch zu einer Durchmischung des den Partikelfilter 3 durchströmenden Abgases und somit zu einer möglichst homogenen Verteilung des Reduktionsmittels im Abgas.

Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel eines Partikelfilters 3. Die Abgasströme 11 werden durch die Leitschaufeln 13 und die Durchbrechungen 12 hin zu den zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren im Wesentlichen glatten Lagen 6 gelenkt. Die Durchbrechungen 12 und Leitschaufeln 13 sind in zumindest teilweise strukturierten Lagen 7 ausgebildet. Diese zumindest teilweise strukturierten Lagen 7 weisen im Wesentlichen wellenförmige Strukturen 8 auf, die mit der im wesentlichen glatten Lage 6 für ein Fluid durchströmbaren Strömungska- näle 9 bildet. Die zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbare, im Wesentlichen glatte Lage 6 weist anströmseitig einen Verstärkungsbereich 14 auf, der be-

vorzugt aus einer Blechfolie gebildet ist, die an der zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbare, im Wesentlichen glatten Lage 6 angebracht oder einen entsprechenden Teil der zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren, im Wesentlichen glatten Lage 6 umfängt. Die Verbindung kann insbesondere durch fü- getechnische Verfahren erreicht werden, beispielsweise durch entsprechende Schweiß-, bevorzugt Widerstandsschweißverfahren oder durch Hart-Löt- Verbindungen. Der Verstärkungsbereich 14 kann in vorteilhafter Weise ein auf der Pulsatilität des Abgasstroms 11 beruhendes Ausfransen der Kanten der zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren im wesentlichen glatten Lagen verhindern. Der Verstärkungsbereich 14 kann in vorteilhafter Weise mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen sein, insbesondere so dass der Verstärkungsbereich 14 einen zweiten Oxidationskatalysator 35 umfasst, der die Oxidati- on von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid katalysiert. Stickstoffdioxid stellt ein Oxidationsmittel für Kohlenstoff dar, so dass durch den zweiten Oxidationska- talysator 35, der auch auf einem separaten, stromaufwärts des Partikelfilters 3 liegenden Wabenkörper ausgebildet sein kann, die Regeneration des Partikelfilters 3 durch verstärkte Oxidation des Kohlenstoffs in den Partikeln gefördert wird.

Die Durchbrechungen 12 und Leitschaufeln 13 führen weiterhin insbesondere zu einer möglichst homogenen Verteilung des Reduktionsmittels im den Partikelfilter 3 durchströmenden Abgasstrom 11.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, ist in Durchströmungsrichtung 5 stromabwärts des Partikelfilters 3 ein Reduktionskatalysator 4 ausgebildet, welcher so aufgebaut und insbesondere beschichtet ist, dass eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden (NO, NO ₂ ) zu molekularem Stickstoff erfolgen kann. Bei dem Reduktionskatalysator 4 handelt es sich bevorzugt um einen Wabenkörper, welcher für ein Fluid durchströmbare Hohlräume umfasst. Insbesondere kann es sich hierbei um einen keramischen Monolithen handeln, welcher beispielsweise handels- üblich entsprechend extrudiert wird. Weiterhin kann der Wabenkörper aus im Wesentlichen glatten und zumindest teilweise strukturierten metallischen Lagen auf-

gebaut sein, beispielsweise indem zumindest eine zumindest teilweise strukturierte Lage und wenigstens eine im Wesentlichen glatte metallische Lage gemeinsam aufgewickelt werden oder indem Stapel aus mindestens einer zumindest teilweise strukturierten metallischen Lage und gegebenenfalls mindestens einer im Wesent- liehen glatten Lage gestapelt und mindestens einer dieser Stapel zu einem Wabenkörper verwunden werden. Der Reduktionskatalysator 4 umfasst eine Beschich- tung, die eine die selektive Reduktion von Stickoxiden katalysierende Wirkung aufweisen. Insbesondere kann eine Titandioxid (Anatas) getragene Vanadium- Wolfram-Mischoxid-B escWchtung vorliegen oder eine metallausgetauschte Zeo- lithe umfassende Beschichtung. Insbesondere kann es sich hier um Eisenzeolithe handeln. Bevorzugt handelt es sich bei den metallausgetauschten Zeolithen um Zeolithe der Arten X, Y, ZSM-5 oder ZSM-11.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines möglichen Reduktionskatalysators 4 im Ausschnitt. Der Reduktionskatalysator 4 umfasst einen Wabenkörper, der im Wesentlichen glatte Lagen 15 und zumindest teilweise strukturierten Lagen 7 umfasst. Der Ab- gasstrom in diesem Strömungskanal 9 ist durch die Pfeile 11 angedeutet. Die im Wesentlichen glatte Lage 15 weist Durchbrechungen 12 auf, die als Ausnehmung in der glatten Lage ohne hervorstehende Bereiche gebildet ist. Diese gelochte, im Wesentlichen glatte Lage 15 liegt gegenüber einer zumindest teilweise strukturierten Lage 7, die Ausklinkungen 16 aufweist. Durch das Zusammenwirken der Durchbrechungen 12 sowie der Ausklinkungen 16 wird eine gute Durchmischung der Abgasströme 11 erreicht, die im Zusammenwirken mit einer hier nicht gezeigten auf den Lagen 7, 15 ausgebildeten Beschichtung zu einer guten Umsetzung der Stickoxide führt. Durch die Durchbrechungen 12 und Ausklinkungen 16 kann es weiterhin zum Austausch von Abgas zwischen benachbarten Kanälen kommen.

Die Fig. 2 bis 4 stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, der Partikelfilter 3 und der Reduktionskatalysator 4 können auch anders ausgebildet sein.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Bauteil 17. Dieses Bauteil 17 stellt einen Trägerkörper dar. Das Bauteil 17 ist so ausgebildet, dass es im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel drei Bereiche in Durchströmungsrichtung 5 umfasst. Der in Durchströmungsrichtung 5 erste Bereich 18 umfasst einen Partikelfilter 3. Dieser Partikelfü- ter 3 ist bevorzugt offen ausgebildet und besonders bevorzugt wie in den Fig. 3 oder 4 im Detail gezeigt. In Durchströmungsrichtung 5 an den ersten Bereich 18 anschließend ist ein zweiter Bereich 19 ausgebildet, der als Reduktionskatalysator 4 dient. Dieser Bereich ist insbesondere so ausgebildet wie in Fig. 4 gezeigt. In Durchströmungsrichtung 5 ist fakultativ an den zweiten Bereich 19 anschließend ein dritter Bereich 20 ausgebildet, welcher einen Oxidationskatalysator 21 umfasst. Das Bauteil 17 ist bevorzugt aus zumindest teilweise strukturierten Lagen 7 und im Wesentlichen glatten Lagen 6, 15 ausgebildet. Insbesondere weisen dann die jeweiligen Lagen 6, 7, 15, den oben gezeigten Beispielen entsprechende Bereiche auf, die nach Bildung des Bauteils 17 den Bereichen 18, 19, 20 entspre- chen. So kann beispielsweise eine strukturierte Lage ausgebildet sein, die in dem ersten Bereich 18 entsprechenden Teilbereich Strukturen 8 aufweist, unbeschichtet ist und Durchbrechungen 12 und Leitstrukturen 13 aufweist, während sie in dem zweiten Bereich 19 entsprechenden Teilbereich beschichtet ist und Ausklinkungen 16 aufweist. Entsprechend kann eine im Wesentlichen glatte Lage 6 in einem dem ersten Bereich 18 entsprechenden Bereich aus einem für ein Fluid durchströmbaren Material 6 ausgebildet und unbeschichtet sein, während sie in einem dem zweiten Teilbereich 19 entsprechenden Teilbereich aus einer entsprechenden ausgebildeten Blechfolie, insbesondere mit Durchbrechungen 12 ausgebildet ist. In einem solchen Fall kann die glatte Lage im ersten Bereich 18 unbe- schichtet sein, während im zweiten Bereich 19 eine entsprechende Beschichtung ausgebildet ist.

Ein solches Bauteil 17 kann, wie in Fig. 6 gezeigt, vorteilhafterweise mit einer entsprechenden Reduktionsmittelzugabe 2 erfindungsgemäß gemeinsam ausgebil- det sein.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Abgasbehandlungseinheit 1 umfassend eine Reduktionsmittelzugabe 2. Die Reduktionsmittelzugabe 2 umfasst einen Hydrolysekatalysator 22 und eine Einbringvorrichtung 23, durch die in Durchströmungsrichtung 5 stromaufwärts des Hydrolysekatalysators 22 ein Reduktionsmittelvorläufer zu- gegeben werden kann. Im Betrieb der Abgasaufbereitungseinheit 1 erfolgt nach Erreichen der Anspring- oder „Light-Off -Temperatur des Hydrolysekatalysators 22 eine Hydrolyse des Reduktionsmittelvorläufers. Bevorzugt wird als Reduktionsmittelvorläufer Harnstoff eingesetzt. Dieser Harnstoff kann mittels der Einbringvorrichtung 23 in Form einer Harnstoff- Wasser-Lösung oder in Form eines Feststoffes zugegeben werden. Am Hydrolysekatalysator 22 erfolgt dabei eine Thermolyse und/oder Hydrolyse des Harnstoffs. Hierbei wird der Harnstoff ((NH ₂ ) ₂ CO) mit Wasser (H ₂ O) zu Ammoniak (NH ₃ ) und Kohlendioxid (CO ₂ ) umgesetzt. Das hierzu nötige Wasser ist regelmäßig im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen als Nebenprodukt enthalten. Der den Hydrolysekatalysator 22 verlassende Abgasstrom enthält damit Reduktionsmittel, bevorzugt Ammoniak. Dieser mit Ammoniak oder Reduktionsmittel beladene Abgasstrom durchströmt dann zunächst den Partikelfilter 3, der Teil des Bauteils 17 ist. Hier erfolgt wie oben beschrieben eine verbesserte Umsetzung der Russpartikel mittels des vorhandenen Ammoniaks. Bevorzugt kann stromaufwärts der Reduktionsmittelzuga- be 2 ein Oxidationskatalysator ausgebildet sein, mit welchem Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid umgesetzt wird. Im Partikelfilter 3 erfolgt eine Anlagerung der im Abgas enthaltenen Kohlenstoff umfassenden Partikel an entsprechenden Filterelementen, bevorzugt wie oben dargelegt an porösen oder hochporösen Wandbereichen von Strömungskanälen 9.

Nach Durchströmen des Partikelfilters 3 durchströmt der nach wie vor Ammoniak enthaltende Abgasstrom den Reduktionskatalysator 4, der ebenfalls ein Bereich des Bauteils 17 ist. Hier erfolgt eine selektive katalytische Reduktion der im Abgas vorhandenen Stickoxide (NO _x ) mit dem Reduktionsmittel zu molekularem Stickstoff und Wasser beispielsweise wie folgt:

NO + NO2 + 2NH3 -> 2N ₂ + 3H ₂ O

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Oxidationskatalysator 21 nicht Teil des Bauteils 17, sondern diesem nachgeschaltet. Hierzu ist ein separater Oxidati- onskatalysator 21 ausgebildet.

Fig. 7 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Reduktionsmittelzugabe 2. Diese Reduktionsmittelzugabe 2 umfasst einen Reduktionsmittelgenerator 34. Der Reduktionsmittelgenerator 34 umfasst einen Plasmagenerator 24. Dieser Plasmagenerator 24 wird mit einem Stickstoff und Sauerstoff enthaltenden Gasstrom als Betriebsgas betrieben. Der Plasmagenerator 24 ist insbesondere so ausgebildet und wird so betrieben, wie in der DE 102 58 185 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt im Hinblick auf die Gestaltung des Plasmagenerators und den Betrieb des Plasmagenerators in den Offenbarungsgehalt dieser Erfin- düng aufgenommen wird.

Den Plasmagenerator 24 verlässt ein Stickstoffmonoxidhaitiger Gasstrom 25. Daran anschließend ist ein erster Gasstrang 26 und ein zweiter Gasstrang 27 ausgebildet. Diese Gasstränge 26, 27 können wechselweise durchströmt werden. Der erste Gasstrang 26 umfasst ein erstes Speicherreduktionselement 28, während der zweite Gasstrang 27 ein zweites Speicherreduktionselement 29 umfasst. Jedes dieser Speicherreduktionselemente 28, 29 ist so ausgebildet, insbesondere mit einer solchen Beschichtung versehen, dass eine Chemisorption von Stickoxiden, bevorzugt von Stickstoffmonoxid, möglich ist. Hierbei erfolgt eine Speicherung in Form von Nitriten und Nitraten. Wird nun ein Speicherreduktionselement 28, 29, welches mit Nitriten und Nitraten beladen ist, von einem Wasserstoffhaitigen Gasstrom durchströmt, so reduziert der Wasserstoff die Nitrite und Nitrate zu Ammoniak. Somit kann ein Ammoniakhaitiger Gasstrom bereitgestellt werden. Zum Zwecke der Bereitstellung eines solchen Ammoniakhaitigen Gasstroms kann ein Wasserstoffhaltiger Gasstrom 30 durch die Speicherreduktionselemente 28, 29 geleitet werden. Ein solcher Wasserstoffhaltiger Gasstrom 30 kann insbesondere

ein Spalt- oder Synthesegas umfassen, welches mittels eines Reformers aus Kraftstoff und/oder Kohlenwasserstoffen hergestellt wird. Dies erfolgt insbesondere durch partielle Oxidation.

Im Betrieb der Reduktionsmittelzugabe 2 durchströmt das Stickstoffmonoxidhal- tige Gas 25 entweder den ersten 26 oder den zweiten Gasstrang 27. Sofern dieser Stickstoffmonoxidhaltige Gasstrom 25 den ersten Gasstrang 26 durchströmt, erfolgt im ersten Speicherreduktionselement 28 eine Chemiesorption der im Stick- stoffmonoxidhaltigen Gasstrom 25 umfassten Stickoxide. Gleichzeitig wird der zweite Gasstrang 27 durch ein Wasserstoffhaiti ges Gas 30 durchströmt, so dass die Nitrite und Nitrate in zumindest teilweise gefüllten zweiten Speicherreduktionselement 29 zu Ammoniak reagieren. Somit wird jeweils gleichzeitig ein Am- moniakhaltiger Gasstrom 31 generiert, während gleichzeitig im jeweils anderen Gasstrang ein im Regelfall Sauerstoffhaltiger Abgasstrom 32 erzeugt wird, wel- eher abgegeben wird.

Der Ammoniakhaltige Gasstrom 31 wird dann erfindungsgemäß dem Partikelfilter 3 und später dem Reduktionskatalysator 4 als Reduktionsmittel zugeführt. Die Abfallgasströme 32 können gegebenenfalls noch über einen Oxidationskatalysator in die Abgasleitung geführt werden. Die Lenkung der jeweiligen Gasströme erfolgt über Ventile 33, die entsprechend gesteuert und/oder geregelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Abgasbehandlungseinheit ermöglichen in vorteilhafter Weise die gleichzeitige Reduktion des Anteils von Partikeln und Stickoxiden im Abgas. Als Reduktionsmittel wird insbesondere Ammoniak eingesetzt. Durch die Durchleitung eines Ammoniakhaitigen Gasstroms durch den Partikelfilter 3 wird die Regeneration des Partikelfilters 3 in vorteilhafter Weise begünstigt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben es im Vergleich zu aus dem Stand der Tech- nik bekannten entsprechenden Systemen bei gleicher Umsetzungsrate mit einem

geringeren Kxaftstoffrnehrverbrauch auszukommen und gleichzeitig den zur Verfugung stehenden Bauraum zu reduzieren.

Bezugszeichenliste

1 Abgasaufbereitungseinheit

2 Reduktionsmittelzugabe

3 Partikelfilter

4 Reduktionskatalysator

5 Durchströmungsrichtung

6 zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbare, im Wesentlichen glatte

Lage

7 zumindest teilweise strukturierte Lage

8 Struktur

9 Strömungskanal

10 Partikel

11 Abgasstrom

12 Durchbrechung

13 Leitstruktur

14 Verstärkungsbereich

15 im Wesentlichen glatte Lage

16 Ausklinkung

17 Bauteil

18 erster Bereich

19 zweiter Bereich

20 dritter Bereich

21 Oxidationskatalysator

22 Hydrolysekatalysator

23 Einbringvorrichtung

24 Plasmagenerator

25 Stickstoffmonoxidhaitiger Gasstrom

26 erster Gasstrang

zweiter Gasstrang erstes Speicherreduktionselement zweites Speicherreduktionselement Wasserstoffhaltiger Gasstrom Ammoniakhaitiger Gasstrom Abfallgasstrom Ventil Reduktionsmittelgenerator zweiter Oxidationskatalysator