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AT525550B1 - Verbrennungsmotorsystem mit einem Ammoniak-Verbrennungsmotor und daran angeschlossener Abgasreinigungsanlage und Betriebsverfahren hierfür - Google Patents

Verbrennungsmotorsystem mit einem Ammoniak-Verbrennungsmotor und daran angeschlossener Abgasreinigungsanlage und Betriebsverfahren hierfür Download PDF

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AT525550B1
AT525550B1 ATA50988/2021A AT509882021A AT525550B1 AT 525550 B1 AT525550 B1 AT 525550B1 AT 509882021 A AT509882021 A AT 509882021A AT 525550 B1 AT525550 B1 AT 525550B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein umfassend einen zumindest überwiegend mit Ammoniak als Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor (1) mit daran angeschlossener Abgasreinigungsanlage (2) zur Reinigung eines vom Verbrennungsmotor (1) abgegebenen Abgases, wobei die Abgasreinigungsanlage (2) einen ersten SCR-Katalysator (14) zur Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist. Erfindungsgemäß weist die Abgasreinigungsanlage (2) zusätzlich einen zweiten SCR-Katalysator (11) zur Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden auf, der dem ersten SCR-Katalysator (14) strömungstechnisch vorgeschaltet ist, der zweite SCR-Katalysator (11) als passiver SCR-Katalysator ausgebildet ist, welcher eine Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden mittels vom Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenen Ammoniak und ohne eine Reduktionsmittelzugabe von außen bewirkt. Für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für das Verbrennungsmotorsystem ist vorgesehen, dass Abgas, welches von einem zumindest überwiegend mit Ammoniak als Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor (1) gereinigt wird, wobei im Abgas enthaltene Stickoxide an einem ersten SCR-Katalysator (14) mittels dem Abgas durch einen Injektor (15) zugegebenem Ammoniak reduziert werden, wobei im Abgas enthaltene Stickoxide zusätzlich an einem dem ersten SCR-Katalysator (14) strömungstechnisch vorgeschalteten zweiten SCR-Katalysator (11) mittels vom Verbrennungsmotor (1) abgegebenem Ammoniak reduziert werden.

Description

Beschreibung
VERBRENNUNGSMOTORSYSTEM MIT EINEM AMMONIAK-VERBRENNUNGSMOTOR UND DARAN ANGESCHLOSSENER ABGASREINIGUNGSANLAGE UND BETRIEBSVERFAHREN HIERFÜR
[0001] Ammoniak (NH) als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren besitzt den Vorteil, keinerlei CO>»Emissionen zu verursachen. Jedoch entstehen bei der Verbrennung von NH; Stickoxide (NOx). Außerdem können im Abgas von mit NH; betriebenen Verbrennungsmotoren Reste von unverbranntem NHs enthalten sein. Sowohl NOx als auch NHz3 sind Schadstoffe, welche es aus dem Abgas zumindest weitgehend zu entfernen gilt.
[0002] Aus der US 2010/0019506 A1 ist es bekannt, zur Abgasreinigung bei einem mit NHz3 betriebenen Verbrennungsmotor einen SCR-Katalysator einzusetzen, der im Abgas enthaltenes NOx mit infolge unvollständiger NHs-Verbrennung im Abgas enthaltenem NH; (NHs-Schlupf) reduzieren kann. Hierfür wird der Verbrennungsmotor so betrieben, dass ein ausreichend hoher NHs-Schlupf entsteht. Jedoch kann es einerseits schwierig sein, den NHs-Schlupf passend einzustellen um sowohl NOx- als auch NHs-Emissionen zu vermeiden. Andererseits ist die absichtliche Erzeugung eines NHs-Schlupfes mit einem unvorteilhaften Kraftstoff-Mehrverbrauch verbunden.
[0003] Weitere Verbrennungsmotorsystem mit einem Ammoniak-Verbrennungsmotor sind beispielsweise aus der US 2011264355 A1, der US 2021079826 A1, der CN 110219718 A und der CN 111255560 A bekannt.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbrennungsmotorsystem mit einem Ammoniak-Verbrennungsmotor und daran angeschlossener Abgasreinigungsanlage und ein Betriebsverfahren hierfür bereitzustellen, durch welche eine verbesserte Abgasreinigung ermöglicht ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verbrennungsmotorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
[0005] Das erfindungsgemäße Verbrennungsmotorsystem umfasst einen zumindest überwiegend mit Ammoniak als Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor sowie eine an den Verbrennungsmotor angeschlossene Abgasreinigungsanlage zur Reinigung des vom Verbrennungsmotor abgegebenen Abgases auf. Dabei weist die Abgasreinigungsanlage einen ersten SCR-KataIysator zur Reduktion von im Abgas enthaltenem NOx auf, sowie erfindungsgemäß einen weiteren, zweiten SCR-Katalysator zur Reduktion von im Abgas enthaltenem NOx auf, der demersten SCR-Katalysator strömungstechnisch vorgeschaltet ist, wobei der zweite SCR-Katalysator als passiver SCR-Katalysator ausgebildet ist, welcher eine Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden mittels vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Ammoniak und ohne eine Reduktionsmittelzugabe von außen bewirkt. Dadurch, dass zwei voneinander getrennt angeordnete SCR-Katalysatoren vorgesehen sind, kann eine Entfernung von NOx aus dem Abgas verbessert erfolgen. Infolge eines natürlicherweise vorhandenen Temperaturgefälles entlang des Abgasströmungswegs ist der zweite, vorzugsweise motornah verbaute SCR-Katalysator rasch betriebsbereit. Sinkt die katalytische Wirksamkeit infolge zu starker Erhitzung ab, so kann der, vorzugsweise im Unterbodenbereich des entsprechenden Kraftfahrzeugs angeordnete, erste SCR- Katalysator infolge seiner inzwischen einsetzenden Erwärmung die NOx-Entfernung übernehmen. Das Verbrennungsmotorsystem kann in einem PKW, einem Nfz, einem Traktor, einem Schiff oder in einer Lokomotive verbaut sein.
[0006] Der zum Betrieb des Verbrennungsmotors überwiegend eingesetzte Kraftstoff NHs kann der Verbrennungsluft in einem Saugrohr zugemischt werden oder auch direkt in einen Brennraum in flüssiger Form oder gasförmig eingespritzt werden. Der Kraftstoff NH3 wird dabei einem Kraftstoffvorratsbehälter entnommen, in dem er zumindest überwiegend in flüssiger Form vorliegt. Zur Verbesserung der NH:-Entflammung kann die zusätzliche Zugabe bzw. Einspritzung eines Zündpromotors wie Diesel, Athanol, Diäthyläther oder eines anderen geeigneten Stoffes zum Verbren-
nungsmotor vorgesehen sein. Die Menge des Zündpromotors ist dabei im Vergleich zur Menge des eigentlichen Kraftstoffs NH jedoch vergleichsweise gering. Vorzugsweise beträgt sie weniger als 20 % oder weniger als 10 % der NHs-Menge.
[0007] Was die SCR-Katalysatoren betrifft, so sind darunter Katalysatoren zu verstehen, die in der Lage sind, eine Reduktion von NOx zu Stickstoff (N2) mittels NH3 als Reduktionsmittel auch bei Vorliegen eines Sauerstoffüberschusses zu katalysieren.
[0008] In Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasreinigungsanlage genau einen Injektor zur Zugabe von NH; zum Abgas auf, wobei der Injektor zur Zugabe von NHs zum Abgas eingangsseitig des ersten SCR-Katalysators ausgebildet ist. Besagter NHs-Injektor ist somit der einzige NH8s-Injektor der Abgasreinigungsanlage. Vorzugsweise ist er unmittelbar vor der Abgaseintrittsseite des ersten SCR-Katalysators in der Abgasreinigungsanlage angeordnet. Der Injektor kann das NOx-Reduktionsmittel NH3 in flüssiger Form oder gasförmig ins Abgas einspritzen. Vorzugsweise wird es dem Kraftstoffvorratsbehälter entnommen. Der zweite, weiter stromauf angeordnete SCR-Katalysator erhält das NOx-Reduktionsmittel NH3 mit dem zugeführten Abgas, in dem dieses in Form eines infolge unvollständiger Verbrennung vorhandenen NH3-Schlupfes aus dem Verbrennungsmotor enthalten ist. Der zweite SCR-Katalysator ist somit als passiver SCRKatalysator ausgebildet, welcher eine NOx-Reduktion ohne eine Reduktionsmittelzugabe von außen bewirkt.
[0009] Typischerweise ist die in Form des NHs-Schlupfes im Abgas vorhandene NHs-Menge geringer als die vom Motor emittierte NOx-Menge. Hinter dem zweiten SCR-Katalysator sind daher noch mehr oder weniger hohe NOx-Anteile im Abgas enthalten. Diese werden dann am stromabwärtigen ersten SCR-Katalysator mittels von außen zugeführtem NH; reduziert. Auf diese Weise können sehr niedrige NOx-Endrohremissionen erzielt werden.
[0010] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasreinigungsanlage einen Partikelfilter zur Ausfilterung von im Abgas enthaltenen Partikeln auf, wobei der Partikelfilter strömungstechnisch vor dem ersten SCR-Katalysator und hinter dem zweiten SCR-Katalysator angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Partikelfilter stromaufwärts von der durch den NHs-Injektor gebildeten NHs3-Zugabestelle im Abgasstrang angeordnet. Obschon durch die NH3-Verbrennung im Motor keine Rußpartikel erzeugt werden, können etwa durch Motoröladditive oder durch Verbrennung eines Zündpromotors verursachte Partikelemissionen entstehen. Die entsprechenden Partikel können durch den Partikelfilter aus dem Abgas entfernt werden. Da die Partikelemissionen typischerweise relativ gering sind, kann der Partikelfilter vergleichsweise klein ausfallen. Das Volumen des Partikelfilters kann deshalb weniger als 70%, weniger als 50 % oder sogar weniger als 30 % des Volumens des ersten bzw. des zweiten SCR-Katalysators betragen.
[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasreinigungsanlage einen Oxidationskatalysator auf, der strömungstechnisch zwischen dem zweiten SCR-Katalysator und dem Partikelfilter angeordnet ist. Durch den Oxidationskatalysator kann der NO»-Anteil des im Abgas enthaltenen NOx angehoben werden, wodurch die NOx-Reduktion im ersten SCR-Katalysator verbessert wird.
Alternativ zur Bereitstellung eines separaten Oxidationskatalysators zwischen zweitem SCR-Katalysator und Partikelfilter kann auch eine Ausführung des Partikelfilters mit einer oxidationskataIytischen Beschichtung vorgesehen sein.
[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbrennungsmotor als kompressionsgezündeter Verbrennungsmotor ausgebildet. Es entfallen für den Verbrennungsmotor daher Zündmittel wie Zündkerzen zur Zündung des Kraftstoffs in seinen Brennräumen.
[0013] Für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotorsystems, bei welchem von einem zumindest überwiegend mit Ammoniak als Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas gereinigt wird, ist vorgesehen, dass im Abgas enthaltenes NOx an einem ersten SCR-Katalysator mittels dem Abgas durch einen Injektor zugegebenem NH; reduziert wird, wobei im Abgas enthaltenes NOx zusätzlich an einem dem ersten SCR-Katalysator strömungstechnisch vorgeschalteten zweiten SCR-Katalysator mittels vom Ver-
brennungsmotor abgegebenem NH; reduziert wird. Es erfolgt somit eine zweistufige NOx-Reduktion. Dabei fungiert der zweite SCR-Katalysator als erste NOx-Reinigungsstufe, in der im Abgas enthaltenes NOx mittels des in Form eines NHs-Schlupfes vorliegenden, vom Verbrennungsmotor bereitgestellten NH:-Anteils im Abgas reduziert wird. Die zweite NOx-Reinigungsstufe wird durch den stromabwärtigen ersten SCR-Katalysator gebildet. In diesem erfolgt eine Reduktion von im Abgas verbliebenem NOx durch von außen mittels eines Injektors dem Abgas zugesetztem NH.
[0014] In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Abgas enthaltene Partikel mittels eines strömungstechnisch zwischen dem ersten SCR-Katalysator und dem zweiten SCR-Katalysator angeordneten Partikelfilter aus dem Abgas ausgefiltert. Es erfolgt somit eine umfassende Reinigung des Abgases, welche die Einhaltung strengster Grenzwerte für NOx- und Partikelemissionen ermöglicht.
[0015] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor zumindest überwiegend mit Luftüberschuss betrieben wird. Dies ermöglicht eine Kraftstoffverbrennung mit hohem mechanischen Wirkungsgrad.
[0016] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Die einzige Figur zeigt dabei eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotorsystems.
[0017] Das in der Figur lediglich beispielhaft und schematisch dargestellte Verbrennungsmotorsystem umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und eine daran angeschlossene Abgasreinigungsanlage 2. Dem Verbrennungsmotor 1 wird seine zur Kraftstoffverbrennung erforderliche Verbrennungsluft über eine Luftzufuhrleitung 3 zugeführt, die in ein Saugrohr 4 des Verbrennungsmotors 1 stromab eines in der Luftzufuhrleitung 3 angeordneten Turboladerverdichters 5 einmündet. Der Verbrennungsmotor 1 ist als ein überwiegend mit Luftüberschuss betriebener Verbrennungsmotor nach dem Dieselprinzip, also als Kompressionszünder nach Hubkolbenbauart ausgebildet. Als Kraftstoff wird NH3 eingesetzt, welcher vorliegend einem Tank 7 entnommen wird und über eine erste NHs-Zufuhrleitung 6 der Verbrennungsluft eingangsseitig des Saugrohrs 4 zugeführt wird. Eine hierfür eingesetzte Förderpumpe und ein Regelventil zur Mengenregelung der zugeführten NHs-Menge sind dabei nicht gesondert dargestellt. NH3 kann natürlich auch direkt dem Saugrohr 4 zugeführt werden. Ebenfalls möglich ist eine NHs-Direkteinspritzung in die einzelnen, hier ebenfalls nicht gesondert dargestellten Brennräume des Verbrennungsmotors 1. Zur Verbesserung einer Zündung des Kraftstoffs NH3 kann eine Pilot- oder Voreinspritzung eines als Zündpromotors wirkenden Stoffes wie Dieselkraftstoff, Athanol, Dimethyläther, Aceton oder ein anderer zündwilliger Stoff vorgesehen sein. Auf die Darstellung entsprechender Zufuhrmittel wurde aus Gründen der Ubersichtlichkeit verzichtet. Die Menge des eingesetzten Zündpromotors ist dabei relativ gering gegenüber der Menge des eigentlichen Kraftstoffs NH3 und beträgt vorzugsweise weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 2 %.
[0018] Bei der Kraftstoffverbrennung entstehendes Abgas wird über einen Abgaskrümmer 8 und eine daran angeschlossene Abgasleitung 9 aus dem Verbrennungsmotor 1 abgeführt und der Abgasreinigungsanlage 2 zugeführt. Dabei wird eine in der Abgasleitung 9 angeordnete Turboladerturbine angetrieben, welche ihrerseits über eine nicht dargestellte Welle den Turboladerverdichter 5 antreibt.
[0019] Die Abgasreinigungsanlage 2 weist vorliegend in Richtung der Abgasströmung gesehen hintereinander angeordnet in der Abgasleitung 9 folgende reinigungsaktiven Komponenten auf. Einen hier als zweiten SCR-Katalysator 11 bezeichneten Stickoxidreduktionskatalysator, einen Oxidationskatalysator 12, einen Partikelfilter 13 sowie einen, hier als ersten SCR-Katalysator 14 bezeichneten weiteren Stickoxidreduktionskatalysator.
[0020] Die Katalysatoren 11, 12 und 14 sind dabei bevorzugt als insbesondere keramische Wabenkörper mit durchgehenden, parallelen Kanälen ausgebildet. Dabei sind die mit dem Abgas in Kontakt kommenden Kanalwände mit der jeweiligen spezifischen katalytisch wirksamen Substanz beschichtet. Bei den SCR-Katalysatoren 11, 14 kann es sich dabei beispielsweise um einen
mit Eisen und/oder Kupfer ausgetauschten Zeolith als katalytisch wirksame Substanz handeln. Die katalytisch wirksamen Substanzen ermöglichen eine selektive Reduktion von im Abgas enthaltenem NOx mit dem hier als Reduktionsmittel eingesetzten NHs auch unter oxidierenden Bedingungen.
[0021] Als katalytisch wirksame Substanz des Oxidationskatalysators kann es sich um ein fein dispergiertes Metall der Platingruppe wie Platin, Palladium und/oder Rhodium handeln. Der Partikelfilter 13 ist vorzugsweise als wanddurchströmter Wabenkörper mit eingangs- und ausgangsseitig abwechselnd verschlossenen, parallel verlaufenden Kanälen ausgebildet.
[0022] Was den zweiten SCR-Katalysator 11 betrifft, so ist dieser erfindungsgemäß als sogenannter passiver SCR-Katalysator ausgebildet. Darunter ist zu verstehen, dass dem zweiten SCR-Katalysator 11 das zur NOx-Reduktion erforderliche Reduktionsmittel NH3 nicht durch eine separate Zuführvorrichtung von außen zugeführt wird. Vielmehr dient als Reduktionsmittel zur selektiven NOx-Reduktion vom Verbrennungsmotor 1 ausgestoßenes NHs:. Dieser sogenannte NHs-Schlupf des Verbrennungsmotors 1 ist Folge einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs NHs im Verbrennungsmotor 1. Quelle des Reduktionsmittels NH3 zur selektiven katalytischen NOx-Reduktion im zweiten SCR-Katalysator ist somit ausschließlich der NHs-Schlupf des Verbrennungsmotors 1.
[0023] Je nach Verhältnis von NH3-Schlupf und NOx-Gehalt im Abgas, bzw. auch abhängig vom Umsatzvermögen des zweiten SCR-Katalysators 11, können Restmengen von NOx oder NHes in dem aus dem zweiten SCR-Katalysator 11 ausströmenden Abgas vorhanden sein. Diese werden mit der Abgasströmung in den nachgeschalteten Oxidationskatalysator 12 eingetragen. Sind Restmengen von NOx im Abgas enthalten, so erfolgt dort eine zumindest teilweise Oxidation des NOx-Bestanadteils Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO») mit dem im Abgas enthaltenen Sauerstoff des mager betriebenen Verbrennungsmotors 1. Angestrebt ist dabei ein NO-NO2-Verhältnis von etwa 1:1, was die katalytische NOx-Reduktion im weiter stromab angeordneten ersten SCR-Katalysator 14 verbessert bzw. erleichtert. Ist eine Restmenge von NH3 im Abgas enthalten, so wird dieses NH3 zumindest teilweise zu NO bzw. NO» oxidiert. Jedenfalls ist davon auszugehen, dass das aus dem Oxidationskatalysator 12 ausströmende Abgas NOx aufweist, welches im weiter straomab angeordneten ersten SCR-Katalysator 14 zumindest weitgehend reduziert wird.
[0024] Bevor durch die Abgasleitung 9 strömendes Abgas in den ersten SCR-Katalysator 14 gelangt, wird es von Partikeln zumindest weitgehend durch Ausfilterung im Partikelfilter 13 befreit. Der erste SCR-Katalysator 14 erhält das zur selektiven NOx-Reduktion erforderliche Reduktionsmittel NH3 durch Zugabe über einen vorgeschalteten Injektor 15. Dieser ist über eine zweite NHsZufuhrleitung 16 mit dem Tank 7 verbunden ist. Eine vorzugsweise vorgesehene Förderpumpe ist dabei nicht gesondert dargestellt. NH3 kann in flüssiger Form oder gasförmig dem Tank 7 entnommen werden und durch den Injektor 15 eingangsseitig des ersten SCR-Katalysators 14 in das Abgas eingespritzt werden. Bei Zugabe von flüssigem NH3 verdampft dieses im heißen Abgas, weshalb in jedem Fall dem SCR-Katalysator 14 NHs zumindest überwiegend in gasförmiger Form zugeführt wird. Dadurch ist eine gleichmäßige NH3-Verteilung im Abgas sichergestellt, weshalb auf einen Mischer verzichtet werden kann. Da im Gegensatz zum ersten SCR-Katalysator 14 der zweite SCR-Katalysator 11 seinen NOx-Reduktionsmittelbedarf nicht durch Zugabe zum Abgas durch einen Injektor, sondern durch NHs-Schlupf aus dem Verbrennungsmotor 1 deckt, bedarf es neben dem Injektor 15 keiner weiteren NOx-Reduktionsmittelzugabevorrichtung für die Abgasreinigungsanlage 2. Der Injektor 7 ist deshalb die einzige NOx-Reduktionsmittelzugabevorrichtung der Abgasreinigungsanlage 2.
[0025] Eine bedarfsgerechte Steuerung der NH3-Zugabe ins Abgas durch den Injektor 15 zur angestrebten möglichst vollständigen Reduktion von im Abgas enthaltenem NOx erfolgt mittels von NOx-Sensoren 17, 18 bereitgestellten Signalen, welche von einem nicht dargestellten Steuergerät entsprechend ausgewertet werden. Dabei ist ein erster NOx-Sensor 17 zur Erfassung des NOx-Gehaltes im Abgas ausgangsseitig des Oxidationskatalysators 12 bzw. zwischen dem Oxidationskatalysator 12 und dem Partikelfilter 13 vorgesehen. Dieser ermöglicht die Ermittlung des
NOx-Gehalt des in den ersten SCR-Katalysator 14 einströmenden Abgases. Aus dem ermittelten NOx-Gehalt des Abgases kann wiederum der NH3-Bedarf zur Reduktion von im Abgas enthaltenem NOx im ersten SCR-Katalysator 14 ermittelt und der Injektor 15 entsprechend angesteuert werden. Sofern Oxidationskatalysator 12 und Partikelfilter 13 zu einem integralen gemeinsamen Bauteil zusammengefasst sind, so ist der erste NOx-Sensor 17 vorzugsweise ausgangsseitige dieses Bauteils angeordnet.
[0026] Ein zweiter NOx-Sensor 18 ist ausgangsseitig des ersten SCR-Katalysators 14 angeordnet und ermöglicht eine Ermittlung von gegebenenfalls durch den ersten SCR-Katalysator 14 schlüpfendem NOx. In diesem Fall kann die durch den Injektor 15 bewirkte Anreicherung des Abgases mit dem Reduktionsmittel NHs angepasst werden.
[0027] Es sei angemerkt, dass einer oder beide der hier als NOx-Sensoren bezeichneten Sensoren 17, 18 auch als kombinierte NOx/NHs-Sensoren ausgebildet sein können. Dadurch können neben den NOx-Gehalten im Abgas stromauf bzw. stromab des ersten SCR-Katalysators 14 auch die korrespondierenden NH:-Gehalte ermittelt werden, was gegebenenfalls die Genauigkeit der NHs-Dosierung verbessern kann.
[0028] Insgesamt ist durch das erfindungsgemäße Verbrennungsmotorsystem ein äußerst umweltfreundlicher Betrieb eines entsprechenden Fahrzeugs ermöglicht. Es werden nicht nur Emissionen von klimaschädlichem CO» zumindest weitgehend vermieden, sondern auch zumindest weitestgehend die Emissionen von Kohlenwasserstoffen NOx, NHs und Partikeln.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Verbrennungsmotor
2 Abgasnachbehandlungsanlage 3 Luftzufuhrleitung
4 Saugrohr
5 Turbolader-Verdichter
6 Erste NH3-Zufuhrleitung 7 Tank
8 Abgaskrümmer
9 Abgasleitung
10 Turbolader- Turbine
11 Zweiter SCR-Katalysator 12 Oxidationskatalysator
13 Partikelfilter
14 Erster SCR-Katalysator 15 Injektor
16 Zweite NH3-Zufuhrleitung 17 Erster NOx-Sensor
18 Zweiter NOx-Sensor

Claims (8)

Patentansprüche
1. Verbrennungsmotorsystem umfassend einen zumindest überwiegend mit Ammoniak als Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor (1) mit daran angeschlossener Abgasreinigungsanlage (2) zur Reinigung eines vom Verbrennungsmotor (1) abgegebenen Abgases, wobei die Abgasreinigungsanlage (2) einen ersten SCR-Katalysator (14) zur Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, wobei die Abgasreinigungsanlage (2) ferner einen zweiten SCR-Katalysator (11) zur Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, der dem ersten SCR-Katalysator (14) strömungstechnisch vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite SCR-Katalysator (11) als passiver SCR- Katalysator ausgebildet ist, welcher eine Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden mittels vom Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenen Ammoniak und ohne eine Reduktionsmittelzugabe von außen bewirkt.
2. Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsanlage (2) genau einen Injektor (15) zur Zugabe von Ammoniak zum Abgas aufweist, wobei der Injektor (15) zur Zugabe von Ammoniak zum Abgas eingangsseitig des ersten SCR-Katalysators (14) ausgebildet ist.
3. Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsanlage (2) einen Partikelfilter (13) zur Ausfilterung von im Abgas enthaltenen Partikeln aufweist, wobei der Partikelfilter (13) strömungstechnisch vor dem ersten SCR-Katalysator (14) und hinter dem zweiten SCR-Katalysator (11) angeordnet ist.
4. Verbrennungsmotorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsanlage (2) einen Oxidationskatalysator (12) aufweist, der strömungstechnisch zwischen dem zweiten SCR-Katalysator(11) und dem Partikelfilter (13) angeordnet ist.
5. Verbrennungsmotorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) als kompressionsgezündeter Verbrennungsmotor ausgebildet ist.
6. Betriebsverfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotorsystems, bei welchem von einem zumindest überwiegend mit Ammoniak als Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor (1) abgegebenes Abgas gereinigt wird, wobei im Abgas enthaltene Stickoxide an einem ersten SCR-Katalysator (14) mittels dem Abgas durch einen Injektor (15) zugegebenem Ammoniak reduziert werden, und im Abgas enthaltene Stickoxide zusätzlich an einem dem ersten SCR-Katalysator (14) strömungstechnisch vorgeschalteten zweiten SCR- Katalysator (11) mittels vom Verbrennungsmotor (1) abgegebenem Ammoniak reduziert werden.
7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgas enthaltene Partikel mittels eines strömungstechnisch zwischen dem ersten SCRKatalysator (14) und dem zweiten SCR-Katalysator (11) angeordneten Partikelfilter (13) aus dem Abgas ausgefiltert werden.
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) zumindest überwiegend mit Luftüberschuss betrieben wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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