DE102007044192B4

DE102007044192B4 - Verfahren zur Steuerung einer NOx-Konzentration

Info

Publication number: DE102007044192B4
Application number: DE102007044192.6A
Authority: DE
Inventors: Steven J. Schmieg; Richard J. Blint; Ling Deng; Michael B. Viola; Jong-hwan Lee
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: CN101219339B; KR20080026520A; CN101219339A; US20080066456A1; DE102007044192A1; US8006481B2; KR100959318B1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer NOx-Konzentration, die von einem Abgasnachbehandlungssystem ausgegeben wird, das eine Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) umfasst, während eines Magerbetriebs eines Verbrennungsmotors (10), umfassend, dass: ein bevorzugtes Kohlenwasserstoff/NOx-Verhältnis auf Grundlage gewählter Parameter eines Abgaszustroms bestimmt wird; eine Größe von NOx aus dem Motor (10) gesteuert wird; eine Größe von Sauerstoff aus dem Motor (10) gesteuert wird; ein Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) selektiv abgegeben wird; und ein Mengendurchfluss von Wasserstoff in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) selektiv gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Größe von NOx aus dem Motor (10) umfasst, dass eine Abgasrückführung in dem Verbrennungsmotor (10) gesteuert wird.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer NO_x-Konzentration gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Die Hersteller von Verbrennungsmotoren entwickeln Motorsteuerungsstrategien, um Kundennachfragen nachzukommen und verschiedene Vorschriften in Bezug auf Emissionen und Kraftstoffwirtschaftlichkeit bzw. -verbrauch zu erfüllen. Eine solche Motorsteuerungsstrategie umfasst das Betreiben eines Motors bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das eine magere Stöchiometrie aufweist, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Solch ein Betrieb ist durch Verwendung von Kompressionszündungs-(Diesel) und funkengezündeten Motoren mit Magerverbrennung möglich. Wenn ein Motor bei einem mageren (Sauerstoffüberschuss) Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, ist die sich daraus ergebende Verbrennungstemperatur niedriger, was zu verringerten NO_x-Emissionen aus dem Motor führt. Allerdings ist die kommerzielle Anwendung von Motoren mit Magerbetrieb beschränkt, da keine wirksamen Verfahren zum Entfernen von NO_x unter mageren Abgasbedingungen zur Verfügung stehen. Eine wirksame Reduktion von Stickoxiden (NO_x = NO + NO₂) aus Diesel- und Benzinabgasen aus magerer Verbrennung ist daher wichtig, um zukünftige Emissionsgrenzwerte einzuhalten und den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen zu verbessern.
Die Reduktion von NO_x-Emissionen von einem Abgaszustrom, der einen Sauerstoffüberschuss enthält, stellt eine Herausforderung für Automobilhersteller dar. Man schätzt zum Beispiel, dass das Einhalten der Bin 5-Bestimmungen in den Vereinigten Staaten ein Nachbehandlungssystem erfordern kann, das zu einem NO_x-Umwandlungswirkungsgrad von 70–90% bei dem FTP(Federal Test Procedure)-Zyklus auf der Basis derzeit erwarteter NOx-Konzentrationen aus Motoren in der Lage ist. Für die praktische Anwendung muss der Umwandlungswirkungsgrad in einem niedrigen Betriebstemperaturbereich (z. B. 200–350°C), der während des zuvor erwähnten FTP-Zyklus vorliegt, und in einem höheren Betriebstemperaturbereich (z. B. 450–550°C), der während eines Hochdrehzahl-Testzyklus (z. B. des Bundestestverfahrens US06) vorliegt, erreicht werden.
Es sind verschiedene mögliche Nachbehandlungssysteme für eine Anwendung in Fahrzeugen vorgeschlagen worden. Ein Ansatz umfasst die Verwendung eines Nachbehandlungssystems, das das Einspritzen eines NO_x-Reduktionsmittels wie z. B. Harnstoff oberhalb eines Harnstoff-SCR-Katalysators umfasst, um NO_x zu N₂ zu reduzieren. Die Verwendung von Harnstoff als Reduktionsmittel erfordert eine Infrastruktur zur Verteilung des Harnstoffes und ein in ein Fahrzeug eingebautes Überwachungssystem für dieses Sekundärfluid und kann wegen des relativ hohen Gefrierpunkts (–12°C) der Harnstofflösung bei Kaltwetterklima möglicherweise Probleme mit sich bringen. NO_x-Speicher-Katalysatoren benötigen typischerweise große Katalysatorvolumen, große Mengen an Metallen der Platingruppe und einen schwefelarmen Kraftstoff für einen effizienten Speicherbetrieb. Solche Systeme erfordern eine periodische Katalysatorregenerierung, was eine Kraftstoffeinspritzung, um hohe Abgastemperaturen zu erzeugen, und eine Einspritzung von Reduktionsmitteln umfasst, um das Speichermaterial des Katalysators zu regenerieren.
Eine selektive katalytische Reduktion von NO_x unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen (HC-SCR) ist umfassend als ein potentielles alternatives Verfahren für die Entfernung von NO_x unter sauerstoffreichen Bedingungen studiert worden. Ionengetauschte Grundmetallzeolitkatalysatoren (beispielsweise Cu-ZSM5) sind unter typischen Fahrzeugbetriebsbedingungen typischerweise nicht ausreichend aktiv und sind dadurch, dass sie Schwefeldioxid und Wasser ausgesetzt sind, anfällig gegenüber einer Schädigung. Katalysatoren, die Metalle der Platingruppe verwenden (beispielsweise Pt/Al₂O₃), arbeiten über ein schmales Temperaturfenster effektiv und sind hochselektiv in Richtung einer N₂O-Produktion.
Katalytische Vorrichtungen, die aluminiumoxidgestütztes Silber (Ag/Al₂O₃) verwenden, haben aufgrund ihrer Fähigkeit, NO_x unter mageren Abgasbedingungen mit einer breiten Vielzahl von Kohlenwasserstoffarten selektiv zu reduzieren, Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die Verwendung partiell oxidierter Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Alkohole) über Ag/Al₂O₃ erlaubt eine Reduktion von NO_x bei geringeren Temperaturen. Jedoch sind derartige Reduktionsmittel an Bord des Fahrzeugs nicht verfügbar. Eine bisherige HC-SCR über Ag/Al₂O₃-Katalysatoren verwendete leichte Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Prope, Propan) und schwerere Kraftstoffkomponenten-Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Oktan, Dekan) als Reduktionsmittel. Eine NO_x-Reduktion unter Verwendung leichterer Kohlenwasserstoffe, die im Motorabgas als die Verbrennungsprodukte vorhanden sind, erzielt eine Umwandlung bei höherer Temperatur, jedoch muss für Ag/Al₂O₃-Katalysatoren, die als Kandidaten zum praktischen Gebrauch betrachtet werden, die NO-Reduktion in ein Gebiet mit niedrigerer Temperatur verschoben werden und der an Bord befindliche Kraftstoff des Fahrzeugs muss als das Reduktionsmittel verwendet werden.
Die nachveröffentlichte WO 2008/030293 A1 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterer Stand der Technik ist aus der US 2004/0040289 A1 , der DE 197 81 739 T1 und der DE 42 15 942 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effektives Verfahren bereitzustellen, um NO_x in einem Abgaszustrom für Fahrzeuge und andere Anwendungen von Verbrennungsmotoren mit Magerverbrennung selektiv zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die vorgesehen sind, um NO_x-Emissionen eines Verbrennungsmotors selektiv zu reduzieren, mit einem Abgasnachbehandlungssystem, das eine Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung und eine Vorrichtung umfasst, die dazu dient, ein Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung abzugeben. Ein Steuersystem ist derart ausgebildet, um ein Parametermaß von NO_x-Gasen in dem Abgaszustrom zu bestimmen; und ein Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung auf Grundlage des Parametermaßes der NO_x-Gase abzugeben. Dies umfasst, dass ein bevorzugtes Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis bestimmt wird; und das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung auf Grundlage des bevorzugten Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnisses bevorzugt während eines Magerbetriebs des Verbrennungsmotors abgegeben wird.
Ein hierin beschriebenes Verfahren ist vorgesehen, um Elemente eines Abgaszustroms eines Verbrennungsmotors beim Magerbetrieb selektiv zu steuern, umfassend, dass ein bevorzugtes Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis auf Grundlage gewählter Parameter des Abgaszustroms bestimmt wird. Ein Kohlenwasserstoffreduktionsmittel wird in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung abgegeben. Das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis umfasst ein HC₁/NO_x-Verhältnis, das optimiert ist, um die NO_x-Konzentration des Abgaszustromes durch die Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung auf Grundlage der gewählten Parameter zu senken. Die gewählten Parameter des Abgaszustroms umfassen eine Einlasstemperatur der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung, einen Mengendurchfluss, eine NO_x-Konzentration und eine Sauerstoffkonzentration. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Wasserstoffmenge selektiv in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung abgegeben wird, die entweder von einer externen Vorrichtung oder einer Motorsteuerstrategie erzeugt wird. Das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel umfasst Motorkraftstoff.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen eine physikalische Form annehmen, deren Ausführungsformen in den beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil davon bilden, im Detail beschrieben und veranschaulicht sind, in welchen:
1–19 Datengraphe gemäß der vorliegenden Erfindung sind; und
20 ein schematisches Diagramm eines Antriebsstrangsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur dem Zweck der Veranschaulichung der Erfindung und nicht dem Zweck der Einschränkung derselben dienen, ist ein Verfahren, das bevorzugt als ein Steueralgorithmus in einem an einem Fahrzeug befindlichen Steuermodul ausgeführt wird, vorgesehen, um eine NO_x-Konzentration in einem Abgaszustrom eines Verbrennungsmotors während eines Magerbetriebs selektiv zu reduzieren. Das Verfahren umfasst, dass ein Parametermaß von NO_x-Gasen in dem Abgaszustrom bestimmt wird und ein bevorzugtes Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis auf Grundlage von Parametern des Abgaszustroms bestimmt wird. Ein kohlenwasserstoffbasiertes Reduktionsmittel, beispielsweise Kraftstoff, wird selektiv in den Abgaszustrom oberhalb einer Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung abgegeben, um eine NO_x-Reduktion darin zu bewirken, während ein Schlupf von Kohlenwasserstoffen hindurch beschränkt wird. Das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis umfasst ein HC₁/NO_x-Verhältnis, das auf Grundlage der vorher erwähnten gewählten Parameter optimiert ist, um eine Reduzierung einer NO_x-Konzentration des Abgaszustroms in der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung zu bewirken. Die Parameter des Abgaszustroms umfassen bevorzugt eine Temperatur des Katalysators, einen Mengendurchfluss des Abgaszustroms und NO_x- und Sauerstoffkonzentrationen in dem Abgaszustrom. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann umfassen, dass eine Wasserstoffmenge in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung abgegeben wird. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann umfassen, dass Sauerstoff in dem Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung gesteuert wird.
Die beispielhafte Silber-Aluminiumoxid-(”Ag-Al”)-Katalysatorreaktorvorrichtung umfasst eine Katalysatorvorrichtung, die für die bezüglich der 1–15 gezeigten Ergebnisse Silber-Aluminiumoxid als das Katalysatormaterial verwendet und 2 Gew.-% Ag₂O umfasst, das auf Aluminiumoxid getragen ist. Das Katalysatormaterial wurde auf einem 400 Zellen pro Quadratzoll umfassenden Cordieritmonolithsubstrat getragen. Die Katalysatorvorrichtung wurde unter Verwendung von Luft und 10% Wasser bei 650°C für 16 Stunden vor dem Test thermisch gealtert. Es sei zu verstehen, dass die Einzelheiten der Katalysatorvorrichtung als beispielhaft zu verstehen sind, um die hier beschriebene Steuerstrategie zu demonstrieren. Abhängig von spezifischen Anwendungsdetails können andere silberhaltige Katalysatorvorrichtungen anwendbar sein. Wie nachfolgend beschrieben ist, werden andere Washcoat-Beladungen und Silberbeladungen geprüft und beeinflussen Einzelheiten der Steuerstrategie. Es hat sich gezeigt, dass die Silber-(”Ag”)-Beladung einen wichtigen Parameter darstellt, um eine NO_x-Reduktion und Katalysatorleistungsfähigkeit zu beeinflussen, wobei ein Bereich von Silberbeladungen (typischerweise um 1 bis 3 Gew.-% mit einem optimalen Wert um 2 Gew.-%) stärkere NO_x-Umwandlungen unterstützt, wahrscheinlich aufgrund einer erhöhten Dispersion.
Nun Bezug nehmend auf die 1–19 sind repräsentative Datengraphe gezeigt, die Ergebnisse umfassen, die durch Ausführung von Aspekten des Verfahrens erreicht werden, indem HC-Kraftstoff oberhalb des beispielhaften Ag-Al-Katalysators selektiv eingespritzt wird. Die in den Datengraphen beschriebenen Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Laborreaktors entwickelt, um einen simulierten Abgaszustrom über eine Probe des Ag-Al-Katalysators zu führen, der auf ein 400 Zellen pro Quadratzoll umfassenden Cordieritmonolith-Substrat aufgebracht war, wobei der Laborreaktor simulierten Dieselkraftstoff verwendete. Das Nachbehandlungssystem wurde mit geeigneten Sensoren instrumentell ausgestattet, einschließlich einer magneto-pneumatischen Abgasanalyseeinrichtung, um eine O₂-Konzentration in dem Abgas zu bestimmen, einem Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometer, um NO_x-Konzentrationsniveaus, die in den beispielhaften Katalysator eintreten und diesen verlassen, zu bestimmen, und einem Strömungsmesser, um einen Abgasdurchfluss zu bestimmen, der in eine Katalysatorraumgeschwindigkeit (SV) umwandelbar ist. Die Raumgeschwindigkeit repräsentiert eine Volumenrate der Zufuhr von Abgas pro Volumeneinheit des Katalysators und besitzt eine Einheit einer inversen Stunde (h^–1).
Laborbasisbedingungen umfassten die folgenden Standardgase in dem simulierten Abgaszustrom: 10% O₂, 5% CO₂, 5% H₂O, 750 Teile pro Million (nachfolgend ”ppm”) CO und 250 ppm H₂. Die simulierte Dieselkraftstoffmischung, die als das NO_x-Reduktionsmittel für alle Laborreaktorvorgänge verwendet wurde, bestand aus einer volumetrischen Mischung von n-Dodekan (67 Vol.-% langkettiges Alkan) und m-Xylol (33 Vol.-%, aromatisch). Die Wirkung der Raumgeschwindigkeit, NO_x als NO oder NO₂ und Konzentrationseffekte von O₂, NO_x, H₂ und HC wurden als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur bewertet.
1 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV im Bereich von 12500 h^–1 bis 75000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 250 ppm NO und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
2 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 250 ppm NO und variierende Mengen des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis im Bereich von etwa 2:1 bis 12:1 vorzusehen.
3 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom Sauerstoff im Bereich von 2% bis 20%, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 250 ppm NO und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
4 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 12500 h^–1 lag und ein Abgaszustrom Sauerstoff im Bereich von 2% bis 10%, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 100 ppm NO und 79 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen. Zusätzlich ist ein Abgaszustrom mit 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 100 ppm NO und 158 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs gezeigt, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 15:1 vorzusehen.
5 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom Sauerstoff im Bereich von 2% bis 10%, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm NO_x (NO oder NO₂) und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
6 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 6% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 oder 4000 ppm H₂, 250 ppm NO_x (NO oder NO₂) und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
7 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 25000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 oder 1000 ppm H₂, 100 ppm NO und 151 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 15:1 vorzusehen, oder die SV lag bei 50000 h^–1 und ein Abgaszustrom umfasste 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 oder 2000 ppm H₂, 250 ppm NO und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
8 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der H₂-Konzentration aufgetragen ist, wobei SV im Bereich von 12500 h^–1 bis 50000 h^–1 lag und eine Abgastemperatur bei 250 oder 350°C lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 100 oder 250 ppm NO and variierende ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis vorzusehen, das im Bereich von etwa 8:1 bis 15:1 variierte.
9 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO und einen Bereich von 250 bis 8000 ppm H₂, 250 ppm NO und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
10 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der H₂-Konzentration aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm NO und 187 ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NOx-Verhältnis von etwa 8:1 vorzusehen.
11 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion des HC₁:NO_x-Verhältnisses aufgetragen ist, wobei SV im Bereich von 12500 bis 50000 h^–1 lag und eine Abgastemperatur bei 250 oder 350°C lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 oder 0 ppm H₂, 25, 100 oder 250 ppm NO und variierende ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 0 bis 25:1 vorzusehen. Die Ergebnisse geben optimale HC₁:NO_x-Betriebsverhältnisse an.
12 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Reduktionsmittelkonzentration, die simulierten Dieselkraftstoff, gemessen in ppmC₁, umfasste, aufgetragen ist, wobei SV im Bereich von 12500 bis 50000 h^–1 lag und eine Abgastemperatur bei 250 oder 350°C lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 oder 0 ppm H₂, 25, 100 oder 250 ppm NO und variierende ppm des Reduktionsmittels, das simulierten Dieselkraftstoff aufwies, umfasste, wobei das HC₁:NO_x-Verhältnis im Bereich von etwa 0 bis 25:1 lag. Die Ergebnisse geben optimale HC₁-Betriebsmengen (in ppm, C₁) an.
13 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 12500 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, einen Bereich von 250 bis 2000 ppm H₂, 100 oder 250 ppm NO und variierende Mengen des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis im Bereich von etwa 8:1 bis 15:1 vorzusehen.
14 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 12500 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 25, 100 oder 250 ppm NO und variierende Mengen des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 bis 28:1 vorzusehen.
15 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 250 ppm NO and ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8:1 umfasste, und wobei verschiedene Kraftstoffzusammensetzungen verwendet wurden, einschließlich n-C₈H₁₈ (n-Oktan) and n-C₁₂H₂₆ (n-Dodekan).
16 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über verschiedene Proben des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Katalysatoreinlasstemperatur (C) aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 200 ppm NO unter Verwendung von 250 ppm n-Oktan als Reduktionsmittel umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 10:1 vorzusehen, wobei eine Washcoat-Beladung von 1,07 g/Kubikzoll. bis 2,93 g/Kubikzoll über die verschiedenen Proben variiert wurde.
17 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Sauerstoffkonzentration (%) aufgetragen ist, wobei SV bei 25000 h^–1 lag und eine Abgastemperatur bei 350°C lag, der Probenkatalysator eine Washcoat-Beladung von 2 Gew.-% Ag₂O besaß und ein Abgaszustrom Sauerstoff im Bereich von 2% bis 15%, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 250 ppm NO und variierende ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis im Bereich von etwa 8:1 bis 15:1 vorzusehen.
18 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über die Probe des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Sauerstoffkonzentration (%) aufgetragen ist, wobei SV bei 25000 h^–1 lag und eine Abgastemperatur bei 350°C lag, der Probenkatalysator eine Washcoat-Beladung von 3 Gew.-% Ag₂O besaß und ein Abgaszustrom Sauerstoff im Bereich von 2% bis 15%, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 250 ppm NO und variierende ppm des simulierten Dieselkraftstoffs umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis im Bereich von etwa 8:1 bis 18:1 vorzusehen.
19 umfasst eine graphische Darstellung von Testergebnissen, die eine NO_x-Umwandlung (%) über zwei Proben des Ag-Al-Katalysators zeigt, die als eine Funktion der Reduktionsmittelkonzentration, die simulierten Dieselkraftstoff, gemessen in ppmC₁, umfasst, aufgetragen ist, wobei SV bei 50000 h^–1 lag, eine Abgastemperatur bei 350°C lag, die Probenkatalysatoren eine Ag-Beladung von entweder 2 Gew.-% Ag₂O oder 6 Gew.-% Ag₂O besaßen und ein Abgaszustrom 10% Sauerstoff, 5% H₂O, 5% CO₂, 750 ppm CO, 250 ppm H₂, 100 ppm NO und variierende ppm des Reduktionsmittels, der simulierten Dieselkraftstoff aufwies, umfasste, um ein HC₁:NO_x-Verhältnis im Bereich von 0 bis 25:1 vorzusehen. Die Ergebnisse geben optimale HC₁-Betriebsmengen (in ppm, C₁) an.
Ergebnisse der Daten, die unter Bezugnahme auf die 1–15 dargestellt sind, geben an, dass für Katalysatoren, auf denen 2% Ag getragen ist: eine NO_x-Umwandlung durch SV (1) beeinflusst wird. Bei hoher SV werden sowohl die Anspringtemperatur (T_50%, Temperatur, bei der 50% NO_x-Umwandlung auftritt) als auch die Spitzentemperatur (Temperatur, bei der eine maximale NO_x-Umwandlung auftritt) zu einer höheren Temperatur mit einer entsprechenden Verringerung der Spitzen-NO_x-Umwandlung verschoben. Zusätzlich beeinflussen unter hohen Abgasdurchflüssen (d. h. hoher SV) Größen der Konzentration von eingespritztem HC, die als HC₁:NO_x (”C:N”)-Verhältnisse (2) gezeigt ist, und einer O₂-Konzentration (3) den Gesamt-Katalysator-NO_x-Wirkungsgrad, wobei der NO_x-Wirkungsgrad mit zunehmender Konzentration von eingespritztem Kohlenwasserstoff und zunehmender O₂-Konzentration zunimmt. Die maximale NO_x-Umwandlung nimmt ab, und die Spitzentemperatur wird zu einer höheren Temperatur verschoben, wenn die O₂-Konzentration abnimmt (3); jedoch ist dies bei geringerer SV und geringerer NO-Konzentration (4) kein Problem. Eine Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge bei hoher SV verbessert die maximale NO_x-Umwandlung, jedoch nur bei Temperaturen über 350°C (2). Somit kann die Verwendung einer Abgasrückführung (nachfolgend ”AGR”) zur Steuerung des Sauerstoffgehalts in dem Abgaszustrom und der Zusatz einer geeigneten Menge an Kraftstoff zu dem Abgaszustrom Umwandlungsniveaus verbessern, wie in den 2 und 3 gezeigt ist. Eine andere Technik zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades, insbesondere bei Bedingungen mit hoher SV und geringem O₂ erfolgt durch die Verwendung eines Dieseloxidationskatalysators oder einer Plasmaozonerzeugungsvorrichtung oberhalb des HC-SCR-Katalysators, um NO, d. h. eine Primär-NO_x-Art aus dem Motor, in NO₂ umzuwandeln und damit die Leistungsfähigkeit bei geringen O₂-Konzentrationen zu verbessern (5). Jedoch wird der Vorteil prinzipiell bei Temperaturen über 350°C erreicht, was unter typischen Betriebsbedingungen nicht durchführbar sein kann, da das thermische Gleichgewicht NO_x als NO (nicht NO₂) begünstigt und eine niedrige O₂-Konzentration eine NO-Oxidation zu NO₂ begrenzt. Alternativ dazu verbessert der Zusatz kleiner Mengen an H₂ (1000–4000 ppm) die Spitzen-NO_x-Leistungsfähigkeit und erweitert das Betriebstemperaturfenster des Katalysators, wobei die Abgas-NO_x-Art entweder als NO oder NO₂ vorliegt (6). Ein Vergleich der 5 und 6 zeigt einen ausgeprägteren Vorteil, der mit einem Zusatz von H₂ erreicht wird, relativ zu einer NO-Oxidation zu NO₂. Der Effekt des Zusatzes von H₂ ist bei hoher SV am nützlichsten (7), wobei die optimale Menge an H₂ von der Katalysatortemperatur abhängt (9–10). Ein Zusatz von H₂ bei Temperaturen unter 250°C oder über 500°C ist allgemein nicht nützlich. Ein Zusatz von H₂ bei Temperaturen über 500°C behindert eine Katalysatorleistungsfähigkeit aufgrund einer Beschleunigung der HC-Oxidationsreaktion relativ zu der NO_x-Reduktionsreaktion. Die Ergebnisse von 8 zeigen, dass Verbesserungen bei der Niedertemperaturumwandlung (250–350°C) über einen breiten Bereich von Raumgeschwindigkeiten (12.500–50.00 h^–1) und NO_x-Konzentrationen (100–250 ppm) mit etwa 2000 ppm H₂ in dem Abgaszustrom erhalten werden. Das HC₁:NO_x-Verhältnis (11), das notwendig ist, um eine maximale NO_x-Umwandlung bei niedriger Temperatur (250–350°C) zu erhalten, variiert breit (das HC₁:NO_x-Verhältnis liegt im Bereich von etwa 4:1 zu größer als 20:1) und ist von der SV und der Einlass-NO_x-Konzentration abhängig. Jedoch bleibt die Absolutmenge an eingespritztem HC-Kraftstoff (12) bei etwa 1200 ppm, gemessen auf einer C₁-Basis, relativ konstant. Die mit Bezug auf die 11 und 12 gezeigten Ergebnisse zeigen die Wichtigkeit von H₂ bei dem Gesamt-NO_x-Umwandlungswirkungsgrad mit einer sehr schlechten Umwandlung bei 350°C und SV von 25.000 h^–1 ohne vorhandenen H₂, sogar bei hohen HC-Niveaus. Bei höheren Katalysatortemperaturen (> 350°C) ist mehr HC erforderlich (4, 13), um die Selektivität der NO_x-Reduktionsreaktion relativ zu der HC-Oxidation zu verbessern. Zu 13 ist auch anzumerken, dass bei geringer SV (12.500 h^–1) mehr H₂ bei geringer Temperatur die Anforderung nach eingespritztem HC verringert, jedoch bei höherer Temperatur mehr H₂ den Gesamtumwandlungswirkungsgrad senkt (d. h. Kompromiss zwischen HC und H₂). Daher sind allgemein mehr H₂ (1000–4000 ppm) und geringere Mengen an HC (< 1200 ppm C₁) bei geringeren Katalysatortemperaturen (< 350°C) erforderlich, während bei höheren Katalysatortemperaturen (> 350°C) mehr HC (> 1200 ppm C₁) und kleinere Mengen an H₂ (< 1000 ppm) notwendig sind. 14 demonstriert die Einlass-NO_x-Konzentration, die bei geringer SV von 250 auf 25 ppm abnimmt, wobei sich die Niedertemperaturleistungsfähigkeit signifikant verbessert. Die Niedrigtemperaturleistungsfähigkeit wie auch die Spitzen-NO_x-Umwandlung variieren, wenn sich der aromatische und polyaromatische Gehalt des Kraftstoffs (33 Vol.-% m-Xylol in einem ersten simulierten Dieselkraftstoff, ”sim-Diesel1”, und 23 Vol.-% m-Xylol/ 10 Vol.-% Naphthalen in einem zweiten simulierten Dieselkraftstoff, ”sim-Diesel2”) ändert (15).
Ferner wurden auch verschiedene Washcoat-Beladungen und Ag-Beladungen bei hoher SV (50.000 h^–1) unter Verwendung von n-Oktan (16) oder simuliertem Dieselkraftstoff (17–19) als Reduktionsmittel geprüft. Die optimale Washcoat-Beladung für einen Katalysator mit 2 Gew.-% Ag₂O ist mit 2,93 g/Kubikzoll gezeigt (16). Die maximale NO_x-Umwandlung und die Anspringtemperatur werden beide durch die Washcoatmenge und Beladungen mit aktivem Metall beeinflusst. Ein Vergleich der Ergebnisse, die in den 17 und 18 gezeigt sind, demonstriert, dass mehr HC erforderlich ist, um eine maximale NO_x-Umwandlung bei 350°C und 25.000 h^–1 für den Katalysator mit 3 Gew.-% Ag₂O (HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 12) im Vergleich zu dem Katalysator mit 2 Gew.-% Ag₂O (HC₁:NO_x-Verhältnis von etwa 8) zu erreichen. Zusätzlich existiert eine geringere Abhängigkeit von der O₂-Konzentration bei höherer Ag-Beladung. In 19 gezeigte Ergebnisse geben an, dass, wenn der Ag-Gehalt in einem Katalysator zunimmt, die Menge an erforderlichem HC bei 350°C und 50.000 h^–1 zunimmt. Wie in den 16–19 gezeigt ist, sind unter verschiedenen Betriebsbedingungen in dem Abgaszustrom wahrscheinlich verschiedene Mengen an O₂ und HC, daher H₂ erforderlich. Die Mengen an O₂ und HC, daher H₂, die wahrscheinlich in dem Abgaszustrom erforderlich sind, sind von Faktoren der Katalysatorzusammensetzung abhängig, umfassend: Washcoatbeladung, Ag-Beladung und Zusatz anderer katalytischer Unterstützerelemente, wodurch die Größe spezifischer Steuerparameter, die unter Bezugnahme auf Tabelle 1 beschrieben sind, beeinflusst wird.
Wie oben beschrieben ist, wird eine NO_x-Reduktion unter Verwendung des beispielhaften Ag/Al₂O₃-Katalysators und Kohlenwasserstoffen, die an einem Fahrzeug vorhanden sind, erreicht, wie durch Kraftstoffkomponenten- und simulierte Kraftstoffmischungen demonstriert wird. Es sind die Wirkungen der Raumgeschwindigkeit, NO_x als NO oder NO₂ und Konzentrationswirkungen von O₂, NO_x, H₂ und HC auf eine NO_x-Reduktionsaktivität bei typischen Dieselmotorabgastemperaturen vorgesehen.

Auf Grundlage der unter Bezugnahme auf die 1–19 beschriebenen Daten können Steuerstrategien entwickelt werden, um eine maximale NO_x-Reduktion unter verschiedenen Betriebsbedingungen in einem beispielhaften HC-SCR-Nachbehandlungssystem effektiv beizubehalten. Bevorzugte Steuerstrategien unter Verwendung des Katalysators mit 2 Gew.-% getragenem Ag für acht Motorbetriebsbedingungen sind in Tabelle 1 unten detailliert aufgelistet, wobei die O₂-Konzentration, das HC₁:NO_x-Verhältnis und die H₂-Konzentration selektiv auf Grundlage von Betriebsbedingungen des Abgaszustromes gesteuert sind. Es sind spezifische Abgaszustrombetriebsbedingungen beschrieben und wie folgt definiert: Katalysatortemperatur: Hoch > 350°C und Niedrig < 350°C; Abgasdurchfluss in Bezug auf die Raumgeschwindigkeit: Hoch ≥ 50.000 h^–1 und Niedrig < 15.000 h^–1; und Einlass-NO_x-Konzentration: Hoch > 200 ppm und Niedrig ≤ 100 ppm. Tabelle 1A

Betriebsbedingung	#1	#2	#3	#4
Katalysatortemperatur	Hoch	Hoch	Niedrig	Hoch
Abgasdurchfluss	Hoch	Hoch	Hoch	Niedrig
NO_x-Konzentration	Hoch	Niedrig	Hoch	Hoch
Steuerstrategie für:
O₂Konzentration	> 10%	> 10%	> 10%	< 10%
HC₁:NO_x-Verhältnis	10 bis 15	15 bis 20	4 bis 8	10–15
H₂-Konzentration (ungefähr)	2000 ppm	1000 ppm	4000 ppm	250 ppm

Tabelle 1B

Betriebsbedingung	#5	#6	#7	#8
Katalysatortemperatur	Niedrig	Niedrig	Niedrig	Hoch
Abgasdurchfluss	Niedrig	Niedrig	Hoch	Niedrig
NO_x-Konzentration	Hoch	Niedrig	Niedrig	Niedrig
Steuerstrategie für:
O₂-Konzentration	10%	10%	> 10%	< 10%
HC₁:NO_x-Verhältnis	10 bis 15	15 bis 20	10 bis 15	15 bis 20
H₂-Konzentration (ungefähr)	1000 ppm	1000 ppm	4000 ppm	250 ppm

Nun Bezug nehmend auf 20 zeigt ein schematisches Diagramm eine Ausführungsform eines Verbrennungsmotors, eines Abgasnachbehandlungssystems und eines Steuersystems, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet worden sind. Das beispielhafte Motor- und Steuersystem umfasst einen herkömmlichen Viertakt-Verbrennungsmotor 10 und ein elektronisches Motorsteuermodul („ECM”) 5. Der Motor 10 umfasst einen bekannten Motor mit Kompressionszündung, der in einem Betriebsbereich arbeitet, der hauptsächlich eine magere Stöchiometrie aufweist. Alternativ dazu kann der Motor 10 einen Motor umfassen, der eine beliebige einer Anzahl von Motorsteuerungsstrategien verwendet, die mit einer mageren Stöchiometrie arbeiten, wie z. B. Motoren mit homogener Kompressionszündung und Fremdzündungsmotoren mit Magerverbrennung. Der Motor 10 umfasst eine Vielzahl von sich hin- und herbewegenden Kolben, die an einer Kurbelwelle angebracht sind, welche funktionell an einem Fahrzeugantriebsstrang angebracht ist, um ein Antriebsdrehmoment an den Antriebsstrang zu liefern. Der Motor 10 erzeugt einen Abgaszustrom, der geregelte Bestandteile, die durch das Nachbehandlungssystem umgewandelt werden sollen, umfasst, die unter anderem typischerweise Kohlenwasserstoffe („HC”), Kohlenmonoxid („CO”), Stickoxide („NO_x”) und Partikelmaterial („PM”) umfassen.
Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst ein integriertes System, das dazu bestimmt ist, um Bestandteile des Abgaszustromes in unschädliche Gase umzuwandeln. Ein Abgaskrümmer führt die Abgasströmung und leitet sie zu dem Abgasnachbehandlungssystem. Das beispielhafte Nachbehandlungssystem umfasst Vorrichtungen, die einen Oxidationskatalysator („DOC”) 14, einen selektiven katalytischen Reduktions(„SCR”)-Katalysator 20 und einen zweiten Katalysator 24 umfassen. Der zweite Katalysator 24 ist als ein zweiter Oxidationskatalysator („DOC”) kombiniert mit einem Dieselpartikelfilter („CDPF”) gezeigt. Es sei zu verstehen, dass der zweite Katalysator 24 einzeln oder in Kombination andere bekannte Abgasnachbehandlungsvorrichtungen umfassen kann, einschließlich Dieselpartikelfilter mit oder ohne Katalysator, Luftpumpen, externe Heizvorrichtungen, Schwefelabfangeinrichtungen, Phosphorabfangeinrichtungen, selektive Reduktionsvorrichtungen und andere. Jede der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen umfasst eine Vorrichtung, die Technologien mit verschiedenen Fähigkeiten zum Behandeln der Bestandteile des Abgaszustromes verwendet, umfassend: Oxidation, selektive katalytische Reduktion, eine HC-Dosierung und ein Filtern von Partikeln. Die Vorrichtungen sind unter Verwendung von bekannten Rohren und Verbindern fluidmäßig in Serie verbunden.
Die beispielhafte SCR-Vorrichtung 20 umfasst einen auf einem Substrat getragenen Silber-Aluminiumoxid-Katalysator, der in einer Metallanordnung untergebracht und als ein Element des Abgassystems angeordnet ist. Typischerweise umfasst der Silber-Aluminiumoxid-Katalysator einen Bereich von eins bis vier Gewichtsprozent (Gew.-%). Typischerweise umfasst das Substrat eine metallische oder keramische monolithische Vorrichtung, die eine Vielzahl von Strömungsdurchgängen aufweist, wobei der Katalysator auf die Wände der Durchgänge beschichtet ist. Wie zuvor beschrieben wurde, umfasst die beispielhafte SCR-Vorrichtung, die für die hier beschriebenen Ergebnisse verwendet ist, katalytisches Material mit 2 Gew.-% Ag₂O, das auf Aluminiumoxid getragen ist, wobei das katalytische Material auf einem 400 Zellen pro Quadratzoll umfassenden Cordierit-Monolith-Substrat getragen ist. Die beispielhafte SCR-Vorrichtung ist veranschaulichend und nicht einschränkend.
Das Nachbehandlungssystem umfasst Erfassungsvorrichtungen und -systeme, die mit dem ECM 5 vorzugsweise signalmäßig verbunden sind. Die Erfassungsvorrichtungen umfassen einen NO_x-Sensor 12, der dazu dient, den Motor 10 verlassende Abgase zu erfassen, einen Temperatursensor 26, der dazu dient, eine Temperatur von den Oxidationskatalysator 14 verlassenden Abgasen und oberhalb des SCR-Katalysators 20 zu messen, um eine Betriebstemperatur des SCR-Katalysators 20 zu bestimmen, und eine Abgaserfassungsvorrichtung 22, die einen zweiten Sensor darstellt, der dazu dient, Bestandteile von Abgasen nach dem SCR-Katalysator 20 zur Rückführung und Diagnose zu überwachen. Der NO_x-Sensor 12 umfasst bevorzugt einen Sensor, der dazu dient, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das mit einem Parameterwert für eine NO_x-Konzentration in dem Abgaszustrom korrelierbar ist, und ferner dazu dient, ein zweites elektrisches Signal zu erzeugen, das mit einem Parameterwert für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgaszustromes korrelierbar ist, woraus der Sauerstoffgehalt bestimmt werden kann. Die Abgaserfassungsvorrichtung 22 umfasst bevorzugt einen zweiten NO_x-Sensor 22, der dazu dient, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das mit einem Parameterwert für eine NO_x-Konzentration in dem Abgaszustrom korrelierbar ist. Alternativ dazu kann der NO_x-Sensor 12 eine virtuelle Erfassungsvorrichtung umfassen, wobei die NO_x-Konzentration in dem Abgaszustrom auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird, was eine bekannte Technik darstellt.
Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst eine Kohlenwasserstoff(”HC”)-Dosiervorrichtung 16 zum Einspritzen einer gesteuerten Menge an HC-Reduktionsmittel oberhalb des SCR-Katalysators 20. Eine beispielhafte HC-Dosiervorrichtung ist in der Patentanmeldung US 2008/0066454 A1 beschrieben. Die HC-Dosiervorrichtung ist funktionell mit dem ECM 5 verbunden, das derart ausgebildet ist, um eine zeitliche Steuerung und Menge der HC-Einspritzung typischerweise in der Form eines Kraftfahrzeugkraftstoffs in den Abgaszustrom zu steuern. Alternativ dazu können Kohlenwasserstoffe von dem Motor als ein Reduktionsmittelmaterial verwendet werden, um NO_x in dem SCR-Katalysator unter Verwendung einer Steuerstrategie nach der Einspritzung zu reduzieren. Bei einer derartigen Ausführungsform muss der Oxidationskatalysator 14 nicht in dem Nachbehandlungssystem enthalten sein.
Das Steuersystem umfasst vorzugsweise eine verteilte Steuermodularchitektur, die eine Vielzahl von Steuermodulen aufweist, die dazu geeignet sind, um eine koordinierte Steuerung der verschiedenen Fahrzeugsysteme einschließlich des hierin beschriebenen Antriebssystems vorzusehen. Das Steuersystem dient dazu, Eingänge von Erfassungsvorrichtungen zu überwachen, passende Information zu synthetisieren und Algorithmen zum Steuern verschiedener Aktuatoren auszuführen, um Fahreranforderungen zu erfüllen und Steuerziele zu erreichen, die solche Parameter wie Kraftstoffverbrauch, Emissionen, Leistung, Fahrverhalten und den Schutz der Ausstattung umfassen. Die verteilte Steuerungsarchitektur umfasst das ECM 5 und eine Benutzerschnittstelle („UI”) 13, die funktionell mit weiteren Vorrichtungen verbunden ist, über die ein Fahrer eines Fahrzeugs typischerweise den Betrieb des Fahrzeugs und des Antriebssystems steuert oder lenkt. Vorrichtungen, über die ein Fahrer eines Fahrzeugs einen Eingang an die UI bereitstellt, umfassen typischerweise ein Gaspedal, ein Bremspedal, einen Gangwählhebel und einen Fahrzeugtempomat. Jede/s der zuvor erwähnten Steuermodule und Vorrichtungen kommuniziert mit weiteren Steuermodulen, Vorrichtungen, Sensoren und Aktuatoren über einen lokalen Hochgeschwindigkeitsnetzwerk(„LAN”)-Bus, der allgemein als Element 6 bezeichnet ist. Der LAN-Bus 6 erlaubt eine strukturierte Übermittlung von Steuerparametern und -befehlen zwischen den verschiedenen Prozessoren, Steuermodulen und Vorrichtungen. Das verwendete spezifische Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Mitteilungsübermittlung und einen Mehrfachsteuermodulanschluss zwischen den zuvor erwähnten Steuermodulen und weiteren Steuermodulen, die eine Funktionalität wie z. B. ABS-Bremsen, Traktionskontrolle und Fahrzeugstabilität bereitstellen.
Das ECM 5 umfasst eine Zentralverarbeitungseinheit, die über Datenbusse signalmäßig elektrisch mit flüchtigen und nicht flüchtigen Speichervorrichtungen verbunden ist. Das ECM 5 ist funktionell an Erfassungsvorrichtungen und weiteren Ausgabevorrichtungen angeschlossen, um den Betrieb des Motors 10 und des Abgasnachbehandlungssystems, wie gezeigt, fortgesetzt zu überwachen und zu steuern. Die Ausgabevorrichtungen umfassen vorzugsweise Subsysteme, die für eine geeignete Steuerung und einen geeigneten Betrieb des Motors erforderlich sind und z. B. ein Luftansaugsystem, ein Kraftstoffeinspritzsystem, ein Funkenzündsystem (wenn ein Funkenzündungsmotor verwendet ist, z. B. ein Motor mit homogener Kompressionszündung), ein Abgasrückführ-(AGR)-System und ein Kraftstoffverdunstungssystem umfassen. Die Motorerfassungsvorrichtungen umfassen Vorrichtungen, die dazu dienen, um einen Motorbetrieb, äußere Bedingungen und eine Bedieneranforderung zu überwachen, und sind typischerweise über Kabelstränge bzw. -bäume signalmäßig an dem ECM 5 angeschlossen.
Algorithmen, die in den nicht flüchtigen Speichervorrichtungen gespeichert sind, werden von der Zentralverarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, um Eingänge von den Erfassungsvorrichtungen zu überwachen und Motorsteuerungs- und -diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb des Motors unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Die Algorithmen werden typischerweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, wobei jeder Steueralgorithmus mindestens einmal pro Schleifenzyklus ausgeführt wird. Schleifenzyklen werden typischerweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines Motorbetriebes ausgeführt. Alternativ können Steueralgorithmen in Ansprechen auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Ein zyklisches Ereignis, z. B. eine Berechnung einer Motorkraftstoffzufuhr, kann bei jedem Motorzyklus ausgeführt werden. Ein Diagnosealgorithmus kann einmal pro Motorzündung-ein-Zyklus ausgeführt werden. Ein Diagnosealgorithmus kann weitere Einschränkungen aufweisen, die Anforderungen umfassen, um spezifische Freigabekriterien vor einer Ausführung zu erfüllen. Dem Fachmann ist die Verwendung des ECM 5 für einen Steuer- und Diagnosebetrieb von verschiedenen Aspekten des Verbrennungsmotors 10 allgemein bekannt.
Katalysatortemperaturen im Bereich von 150–550°C sind für die beispielhafte Anwendung wie auch die folgenden Bereiche von Gasphasenkonzentrationen, denen der Katalysator potentiell ausgesetzt sein kann, relevant: O₂ (2–20%), NO_x (25–250 ppm) und H₂ (bis zu 8000 ppm), geliefert durch entweder einen POx-Kraftstoffreformer oder eine Steuerung einer Verbrennung in dem Zylinder, wie einer Nacheinspritzung. Zusätzlich haben Abgasdurchflüsse im Bereich von 10 l pro Sekunde im Leerlauf bis 75 l pro Sekunde unter Beschleunigungsbedingungen Raumgeschwindigkeiten im Bereich von 7.000 h^–1 bis 54.000 h^–1 für eine katalytische Reaktorvorrichtung, die ein Volumen von 5,0 Liter besitzt, zur Folge.
Schwerere Kohlenwasserstoffe (beispielsweise n-Dodekan), die in Dieselkraftstoff vorhanden sind, sehen eine NO_x-Umwandlung in einem niedrigeren Temperaturbereich vor, was die Einführung einer Sekundärkraftstoffeinspritzung in das Abgas erleichtert. Ein Zusatz von Wasserstoff zu dem Zustrom verringert die Anspringtemperatur weiter für eine NO_x-Umwandlung über Al/Al₂O₃-Katalysatoren für sowohl leichte (Prope, Propan) als auch schwere (n-Dodekan) Kohlenwasserstoffe. Ein Zusatz von Kohlenmonoxid in den Abgaszustrom hat keine Reduzierung von NO_x über Ag/Al₂O₃-Katalysatoren gezeigt.
Die verwendete spezifische Steuerstrategie, d. h. HC-Einspritzmenge gegenüber H₂-Einspritzmenge gegenüber NO₂-Anteil, wie hier beschrieben ist, ist schließlich von der SV und der Temperatur des HC-SCR-Katalysators wie auch der Einlass-NO_x-Konzentration abhängig. Unter Bedingungen mit niedrigen O₂-Konzentrationen (< 10%) und/oder niedrigen Temperaturen (< 350°C) ohne übermäßigen H₂-Zusatz in dem Zustrom (d. h. ≤ 250 ppm H₂) ist Vorsicht geboten, um sicherzustellen, dass keine übermäßigen Mengen an HC eingespritzt werden, um so eine Koksbildung und mögliche Deaktivierung des SCR-Katalysators zu minimieren.
Abgasbedingungen, die während eines laufenden Motorbetriebs gesteuert werden können, umfassen die Menge an eingespritztem Dieselkraftstoff, d. h. Kohlenwasserstoff (”HC”), der zur Reduktion von NO_x über den SCR-Katalysator verwendet ist, und die H₂-Einspritzmenge von entweder einem POx-Kraftstoffreformer oder einer Steuerstrategie nach der Einspritzung im Zylinder. Zusätzlich kann die Größe der AGR (in %) und der PCCI-Verbrennung (”kompressionsgezündete Verbrennung mit vorgemischter Ladung)” dazu verwendet werden, NO_x-Konzentrationen aus dem Motor zu senken und eine O₂-Konzentration in dem Abgaszustrom zu variieren.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren, um die NO_x-Konzentration aus dem Motor selektiv zu N₂ in dem Abgaszustrom unter Verwendung einer Steuerung von Betriebsbedingungen des beispielhaften Verbrennungsmotors während eines Betriebs bei magerer Stöchiometrie zu reduzieren. Sie umfasst, dass ein Maß von NO_x-Gasen in dem Abgaszustrom und ein bevorzugtes Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis auf Grundlage gewählter Parameter des Abgaszustroms bestimmt werden; und das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel selektiv in den Abgaszustrom oberhalb der Ag-Al-Katalysatorreaktorvorrichtung 20 abgegeben wird. Kraftstoff ist das bevorzugte Reduktionsmittel, um NO_x in der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung 20 zu reduzieren. Es sind Motorbetriebsbedingungen und Abgastemperaturbereiche definiert, die eine optimale NO_x-Umwandlung erzielen. Die interessanten Abgasparameter umfassen die Katalysatorbetriebstemperatur, den Abgasdurchfluss, die NO_x-Konzentration und die Sauerstoffkonzentration. Die Parameter werden von dem Steuersystem bevorzugt verwendet, um ein optimales HC₁/NO_x-Verhältnis für die NO_x-Reduktion unter den spezifischen Betriebsbedingungen zu berechnen. Das HC₁/NO_x-Verhältnis ist als eine Menge von eingespritztem Kraftstoff auf einer C₁-Basis, geteilt durch die Einlass-NO_x-Konzentration definiert (beispielsweise besitzt 1 ppm verdunsteter Dieselkraftstoff etwa 14 Kohlenstoffatome; daher erfordert ein HC₁:NO_x-Verhältnis von 10 mit 100 ppm Einlass-NO_x in den Abgaszustrom eine Einspritzung von 10 × 100/14 = 71 ppm Dieselkraftstoff). Das HC₁/NO_x-Verhältnis wird dazu verwendet, die korrekte Kraftstoffmenge zur NO_x-Reduktion über den Katalysator zu berechnen und einzuspritzen. Die Motorbetriebsparameter werden ferner dazu verwendet, eine optimale Wasserstoff-(H₂)-Konzentration zur NO_x-Reduktion zu berechnen, die unter Verwendung verfügbarer Verfahren, wie einem Partialoxidationskraftstoffreformer oder ein System nach der Einspritzung im Zylinder, in den Abgaszustrom eingespritzt werden kann. Es sind Kriterien zur Auswahl eines optimalen Katalysatorvolumens für einen gegebenen Motor definiert, die einen volumetrischen Abgasdurchfluss/Katalysatorvolumen = Raumgeschwindigkeit in h^–1 umfassen. Ferner sind hier beschriebene Verfahren effektiv, um eine hohe NO_x-Umwandlung bei O₂-Konzentrationen aus dem Motor von so niedrig wie 2% zu erzielen. Derartige Motorsteuerschemata wie AGR und PCCI und andere Niedertemperaturverbrennungsstrategien werden verwendet, um die NO_x- und O₂-Konzentrationen aus dem Motor zu variieren und damit eine optimale NO_x-Umwandlung über den Katalysator zu erreichen. Es sind Kompromisse zwischen NO_x-Niveaus aus dem Motor und O₂-Niveaus aus dem Motor definiert, um eine optimale NO_x-Umwandlung zu erreichen. Eine Oxidationsvorrichtung, wie ein bekannter Dieseloxidationskatalysator oder eine bekannte Plasmaozonerzeugungsvorrichtung kann oberhalb des NO_x-Reduktionskatalysators verwendet werden, um NO (primäre NO_x-Arten aus dem Motor) zu NO₂ bei niedriger Temperatur zu oxidieren und damit die optimale NO_x-Umwandlung zu erreichen. Bei niedrigen Temperaturen werden bevorzugt weniger Kraftstoffreduktionsmittel und mehr H₂ eingespritzt. Umgekehrt werden bei hohen Temperaturen mehr Kraftstoffreduktionsmittel und weniger H₂ eingespritzt. Unter hohen Abgasströmungsbedingungen werden höhere Mengen an H₂ eingespritzt. Die vorher erwähnten Betriebsparameter sind anwendbar, um ein optimales HC₁/NO_x-Verhältnis zur NO_x-Reduktion auf Grundlage der Katalysatorformulierung zu berechnen, beispielsweise Ag-Metallbeladung, Washcoatbeladung und Zusatz anderer Nicht-Ag-Komponenten. Die Verwendung derartiger Steuerstrategien erlaubt eine Optimierung der Fahrzeugkraftstoffwirtschaftlichkeit, während eine maximale NO_x-Reduktion über den Katalysator erreicht wird, durch eine Kombination von AGR, PCCI-(Niedertemperatur-)Verbrennung, eingespritzter Kraftstoffmenge und eingespritzter H₂-Menge. Ferner sind Betriebsgrenzen zur Verwendung des eingespritzten Reduktionsmittelkraftstoffs unter Bedingungen von hoher Raumgeschwindigkeit, niedriger O₂-Konzentration und niedriger Temperatur definierbar, um eine potentielle Koksbildung (kohlenstoffhaltige Ablagerungen) und mögliche Katalysatordeaktivierung ohne übermäßigen H₂-Zusatz in dem Abgaszustrom zu minimieren. Es können Kraftstoffkomponenten bestimmt werden, die die optimale NO_x-Umwandlung erzielen.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer NO_x-Konzentration, die von einem Abgasnachbehandlungssystem ausgegeben wird, das eine Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) umfasst, während eines Magerbetriebs eines Verbrennungsmotors (10), umfassend, dass: ein bevorzugtes Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis auf Grundlage gewählter Parameter eines Abgaszustroms bestimmt wird; eine Größe von NO_x aus dem Motor (10) gesteuert wird; eine Größe von Sauerstoff aus dem Motor (10) gesteuert wird; ein Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) selektiv abgegeben wird; und ein Mengendurchfluss von Wasserstoff in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) selektiv gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Größe von NO_x aus dem Motor (10) umfasst, dass eine Abgasrückführung in dem Verbrennungsmotor (10) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Größe von Sauerstoff aus dem Motor (10) umfasst, dass eine Größe einer kompressionsgezündeten Verbrennung mit vorgemischter Ladung des Verbrennungsmotors (10) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Größe von Sauerstoff aus dem Motor (10) umfasst, dass ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors (10) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel Motorkraftstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gewählten Parameter des Abgaszustroms eine Einlasstemperatur zu der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung, einen Mengendurchfluss, eine NO_x-Konzentration auf Grundlage des Parametermaßes von NO_x-Gasen und eine Sauerstoffkonzentration umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 10:1 und 15:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NO_X-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 15:1 und 20:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NO_X-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_X-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 4:1 und 8:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NO_x-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 10:1 und 15:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NO_x-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 10:1 und 15:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NO_x-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 15:1 und 20:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NO_x-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 10:1 und 15:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NO_x-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis ein HC₁:NO_x-Verhältnis in einem Bereich zwischen 15:1 und 20:1 umfasst, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NO_x-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass NO_x aus dem Motor in NO₂ in dem Abgaszustrom oberhalb des selektiv abgegebenen Kohlenwasserstoffreduktionsmittels in den Abgaszustrom oxidiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass der Mengendurchfluss von Wasserstoff in dem Abgaszustrom selektiv erhöht wird und ein Mengenstrom des abgegebenen Kohlenwasserstoffreduktionsmittels mit abnehmender Einlasstemperatur verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass der Mengendurchfluss von Wasserstoff in dem Abgaszustrom selektiv verringert wird und der Mengenstrom des abgegebenen Kohlenwasserstoffreduktionsmittels mit zunehmender Einlasstemperatur erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend, dass der Mengendurchfluss von Wasserstoff in den Abgaszustrom mit zunehmendem Abgasdurchfluss selektiv erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass Sauerstoff in dem Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) selektiv gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf größer als 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 2000 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NOx-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf größer als 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 1000 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NOx-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf größer als 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 4000 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NOx-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf kleiner als 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 250 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NOx-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf etwa 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 1000 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NOx-Konzentration hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf etwa 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 1000 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NOx-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf größer als 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 4000 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur niedrig ist, der Mengendurchfluss hoch ist und die NOx-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass die Sauerstoffkonzentration auf weniger als 10% und die Wasserstoffkonzentration auf etwa 250 ppm gesteuert werden, wenn die Einlasstemperatur hoch ist, der Mengendurchfluss niedrig ist und die NOx-Konzentration niedrig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Abgeben von Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) umfasst, dass eine Nacheinspritzung einer Motorkraftstoffeinspritzeinrichtung (16) selektiv betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Abgeben von Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) umfasst, dass eine Menge des Kohlenwasserstoffreduktionsmittels in das Abgassystem während eines Magerbetriebs des Motors (10) zugemessen wird.
Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor (10) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: einer Einspritzvorrichtung (16), die dazu dient, das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom oberhalb der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20) abzugeben; und ein Steuersystem (5), das derart ausgebildet ist, um: ein Parametermaß von NO_x-Gasen in dem Abgaszustrom zu bestimmen; das bevorzugte Kohlenwasserstoff/NO_x-Verhältnis zu bestimmen; und die Einspritzvorrichtung (16) zu steuern, um das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel in den Abgaszustrom während eines Magerbetriebs des Verbrennungsmotors (10) selektiv abzugeben.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 29, wobei das Kohlenwasserstoffreduktionsmittel Motorkraftstoff umfasst.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 29, wobei das Steuersystem, das derart ausgebildet ist, um ein Parametermaß von NO_x-Gasen in dem Abgaszustrom zu bestimmen, derart ausgebildet ist, um das Parametermaß von NO_x-Gasen auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen zu bestimmen.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 29, wobei das Steuersystem (5), das derart ausgebildet ist, um ein Parametermaß von NO_x-Gasen in dem Abgaszustrom zu bestimmen, umfasst, dass das Steuersystem (5) derart ausgebildet ist, um einen Signaleingang von einem NO_x-Sensor (12) zu überwachen, der dazu dient, den Abgaszustrom zu überwachen.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 29, ferner mit einem Oxidationskatalysator (14) oberhalb der Einspritzvorrichtung (16) und der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20).
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 29, ferner mit einer Plasmaozonerzeugungsvorrichtung oberhalb der Einspritzvorrichtung (16) und der Silber-Aluminiumoxid-Katalysatorreaktorvorrichtung (20).
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 29, ferner mit einem Oxidationskatalysator (24), einem Dieselpartikelfilter, einem Luftpumpeneinlass, einer externen Heizvorrichtung, einer Schwefelabfangeinrichtung, einer Phosphorabfangeinrichtung oder einer Vorrichtung für selektive Reduktion.