DE102012205678B4 - Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Abgasleitung in Fluidkommunikation mit dem Verbrennungsmotor, die derart konfiguriert ist, Abgas von dem Verbrennungsmotor aufzunehmen; eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, die ein Durchströmsubstrat, das in einen starren Behälter gepackt ist, umfasst, und einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit dem Abgas in der Abgasleitung besitzt; eine Zusammensetzung für selektive katalytische Reduktion, die an dem Durchströmsubstrat zur Reduzierung von Stickoxiden (”NOx”) in dem Abgas in der Anwesenheit eines Ammoniakreduktionsmittels angeordnet ist; eine Partikelfiltervorrichtung mit einem Wandströmungssubstrat, das derart konfiguriert ist, das Abgas von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern, und die in dem starren Behälter stromabwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion angeordnet ist; ein Dosiersystem mit einem Controller in Signalkommunikation mit einem NOx-Sensor, der stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion und stromabwärts des Dosiersystems positioniert ist, und einem NOx-Sensor, der stromabwärts der Partikelfiltervorrichtung positioniert ist, und das derart konfiguriert ist, Ammoniak in das Abgas stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion auf Grundlage von Information einzuspritzen, die durch den Controller von dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen NOx-Sensor gesammelt wird, um dadurch die Reduktion von NOx darin zu optimieren; und eine ammoniakneutrale Oxidationskatalysatorverbindung, die Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in der Partikelfiltervorrichtung oxidiert, in Bezug auf Ammoniak in dem Abgas nicht reaktiv ist, in das Wandströmungssubstrat der Partikelfiltervorrichtung verteilt ist und derart konfiguriert ist, Ammoniakbestandteile des die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion verlassenden Abgases hindurch zu lassen, so dass wenig oder kein Ammoniak in NOx umgewandelt wird, wobei die ammoniakneutrale Oxidationskatalysatorverbindung Pd, Ce, Cu, Mo, Fe, Mn, La, Na oder K oder eine Kombination daraus umfasst.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere ein effizientes System zur Überwachung des NOx-Umwandlungswirkungsgrades katalytischer Behandlungsvorrichtungen.
  • HINTERGRUND
  • Das Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, ist ein heterogenes Gemisch, das gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid (”CO”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (”HC”) und Stickoxide (”NOx”), wie auch Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) enthält, die Partikelmaterial bilden. Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise an Katalysatorträgern oder -substraten, die in dem Abgassystem eines Verbrennungsmotors positioniert sind, angeordnet sind, sind vorgesehen, um bestimmte oder alle von diesen Abgasbestandteilen in nicht regulierte Abgaskomponenten umzuwandeln. Beispielsweise können Abgassysteme für Verbrennungsmotoren eine oder mehrere einer edelmetallhaltigen Oxidationskatalysator-(”OC-”)Vorrichtung für die Reduktion von CO und überschüssigem HC , eine Katalysatorvorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) für die Reduktion von NOx und eine Partikelfilter-(”PF-”)Vorrichtung zur Entfernung von Partikelmaterial aufweisen.
  • Bei einer Abgasbehandlungstechnologie im Gebrauch für hohe Niveaus an Partikelmaterialreduktion kann die PF-Vorrichtung eine von mehreren bekannten Abgasfilteraufbauten verwenden, die eine Wirksamkeit bei der Entfernung des Partikelmaterials von dem Abgas gezeigt haben. Derartige Abgasfilteraufbauten können umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, keramische Waben-Wandströmungsfilter, Filter aus gewickelter oder gepackter Faser, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Keramikwandströmungsfilter haben in Kraftfahrzeuganwendungen eine signifikante Akzeptanz erfahren.
  • Der Abgasfilteraufbau ist ein physikalischer Aufbau zur Entfernung von Partikeln von Abgas, und infolge dessen besitzt die Ansammlung gefilterter Partikel in dem Abgasfilteraufbau die Wirkung der Erhöhung des Gegendrucks in dem Abgassystem, dem der Motor ausgesetzt ist und durch diese bewältigt werden muss. Um Gegendruckzunahmen, die durch die Ansammlung von Abgaspartikeln in dem Abgasfilteraufbau bewirkt werden, zu berücksichtigen, wird die PF-Vorrichtung periodisch gereinigt oder regeneriert. Eine Regeneration einer PF-Vorrichtung in Fahrzeuganwendungen erfolgt typischerweise automatisch und wird durch einen Motor- oder anderen geeigneten Controller auf Grundlage von Signalen, die durch Motor- und Abgassystemsensoren erzeugt werden, gesteuert. Das Regenerationsereignis betrifft die Erhöhung der Temperatur des Abgasfilteraufbaus der PF-Vorrichtung typischerweise durch Erwärmung des Motorabgases auf Niveaus, die oftmals über 600°C liegen, um die angesammelten Partikel zu verbrennen.
  • Ein Verfahren zum Erzeugen der Abgastemperaturen, die in dem Abgassystem zur Regeneration des Abgasfilteraufbaus der PF-Vorrichtung erforderlich sind, besteht darin, nicht verbrannte HC an eine OC-Vorrichtung, die stromaufwärts der PF-Vorrichtung angeordnet ist, oder an eine Oxidationskatalysatorverbindung zu liefern, die in der PF-Vorrichtung selbst angeordnet ist. Die HC können an das Abgassystem durch direkte Kraftstoffeinspritzung in das Abgassystem geliefert werden oder kann durch ”übermäßige Kraftstoffbelieferung” oder ”Späteinspritzung von Kraftstoff” in den Verbrennungsmotor erreicht werden. Das Ergebnis sind mit dem Abgas gemischte nicht verbrannte HC, die durch das Abgassystem strömen und durch den Oxidationskatalysator in einer exothermen Reaktion oxidiert werden, die die Temperatur des Abgases anhebt. Das erhitzte Abgas verbrennt die Partikelansammlung in dem Abgasfilteraufbau der PF-Vorrichtung. Der Zusatz eines Oxidationskatalysators zu dem Abgasfilteraufbau kann ein Senken der Oxidationstemperatur von Ruß und Partikeln und somit der erforderlichen Regenerationstemperaturen unterstützen. Dies resultiert in einer erhöhten Haltbarkeit der PF-Vorrichtung und geringeren HC-Anforderungen zur Regeneration und daher in einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit für den Verbrennungsmotor. Zusätzlich ist ein derartiger Oxidationskatalysator, der auf den Abgasfilteraufbau der PF-Vorrichtung angewendet wird, nützlich bei der Oxidation jeglicher verbleibender überschüssiger HC in dem Abgas wie auch der Reduktion von Kohlenmonoxidbestandteilen (”CO”), die aus der Verbrennung von Ruß und Partikeln resultieren.
  • Eine Technologie, die entwickelt worden ist, um die Niveaus von NOx-Emissionen in Abgas zu reduzieren, das durch Verbrennungsmotoren erzeugt wird, die Kraftstoff in Überschusssauerstoff verbrennen, umfasst eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”). Eine SCR-Katalysatorzusammensetzung in der SCR-Vorrichtung enthält bevorzugt einen Zeolit sowie ein oder mehrere Komponenten unedler Metalle, wie Eisen (”Fe”), Kobalt (”Co”), Kupfer (”Cu”) oder Vanadium (”V”), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, wie Ammoniak (”NH3”) umzuwandeln. NOx-Sensoren, die stromaufwärts und stromabwärts der SCR-Vorrichtung angeordnet sind, überwachen einen NOx-Umwandlungswirkungsgrad, und Information, die durch die Sensoren geliefert wird, wird von einem Reduktionsmittelsteuersystem verwendet, um die in das Abgassystem einzuspritzende Menge an NH3 zur Verwendung durch die SCR-Vorrichtung zu bestimmen.
  • Für Abgasbehandlungssysteme, die insbesondere in Fahrzeuganwendungen verwendet werden, haben Raum-, Kosten- und Leistungsanforderungen manchmal die Anordnung einer oder mehrerer Abgasbehandlungsvorrichtungen in einem einzelnen Behälter oder Gehäuse erfordert. Beispielsweise können eine SCR-Vorrichtung und eine PF-Vorrichtung gemeinsam untergebracht sein. In gewissen Situationen, wie in einer Chassis Certification, ist die SCR-Vorrichtung bevorzugt stromaufwärts der PF-Vorrichtung angeordnet, um die thermische Trägheit vor dem SCR zu reduzieren, so dass er schnell erwärmt werden kann, um die NOx-Reduktion so bald wie möglich zu starten. Jedoch kann der Zusatz eines Oxidationskatalysators zu dem Abgasfilteraufbau in der Umwandlung von überschüssigem NH3, das die SCR-Vorrichtung verlässt, in NOx resultieren, was eine irreführende oder unzuverlässige NOx-Sensorablesung durch den stromabwärtigen NOx-Sensor zur Folge hat. Eine derartige Ablesung kann in einer unkorrekten Dosierung von NH3 durch das Reduktionsmittelsteuersystem resultieren (z. B. der NOx-Sensor weist bei Erfassung von viel NOx (aus einer NH3-Oxidation stammend) mehr NH3 an). Dies resultiert in einem noch höheren NH3-Schlupf usw. Zusätzlich ist NH3 ein nicht reguliertes Gas, und seine Oxidation in ein reguliertes Gas, wie NOx, stellt ein unerwünschtes Merkmal einer oxidativen PF-Vorrichtung dar. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, den stromabwärtigen NOx-Sensor in dem Raum zwischen den Substraten der SCR-Vorrichtung und der PV-Vorrichtung unter Verwendung einer Schnorchelvorrichtung zu platzieren, die sich in den Raum erstreckt und einen Anteil des die SCR-Vorrichtung verlassenden Abgases zu einem NOx-Sensor umlenkt. Jedoch ist es aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung von NH3- und NOx-Konzentrationen über die Austrittsseite der SCR-Vorrichtung wie auch des begrenzten Einbauraums zwischen den beiden Substraten schwierig, eine genaue und zuverlässige NOx-Ablesung zu erhalten, die für das Abgas, das die SCR-Vorrichtung über ihren gesamten Austrittsquerschnitt verlässt, repräsentativ ist.
  • Herkömmliche Ab gasbehandlungssysteme für Verbrennungsmotoren sind aus den Druckschriften US 2011/0 000 194 A1 , DE 10 2007 056 202 A1 , US 2010/0 180 579 A1 , WO 2010/094 313 A1 und US 2010/0 319 320 A1 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erfindungsgemäßes Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor umfasst eine Abgasleitung in Fluidkommunikation mit dem Motor, die derart konfiguriert ist, ein Abgas von dem Motor aufzunehmen. Eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, die ein Durchströmsubstrat, das in einen starren Behälter gepackt ist, umfasst, besitzt einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit Abgas in der Abgasleitung. Eine Zusammensetzung für selektive katalytische Reduktion ist an dem Durchströmsubstrat zur Reduzierung von Stickoxiden (”NOx”) in dem Abgas in Anwesenheit eines Ammoniakreduktionsmittels angeordnet. Eine Partikelfiltervorrichtung mit einem Wandströmungssubstrat, das derart konfiguriert ist, das Abgas von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern, ist in dem starren Behälter stromabwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion angeordnet. Ein Ammoniakdosiersystem, das einen Controller in Signalkommunikation mit einem NOx-Sensor, der stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion und stromabwärts des Ammoniakdosiersystems angeordnet ist, und einem NOx-Sensor, der stromabwärts der Partikelfiltervorrichtung angeordnet ist, umfasst, ist derart konfiguriert, Ammoniak in das Abgas stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion auf Grundlage von Information einzuspritzen, die durch den Controller von dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen NOx-Sensor gesammelt wird, um dadurch die Reduzierung von NOx in dem Abgas zu optimieren. Eine ammoniakneutrale Oxidationskatalysatorverbindung, die Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in der Partikelfiltervorrichtung oxidiert und in Bezug auf Ammoniak in dem Abgas nicht reaktiv ist, ist in dem Wandströmungssubstrat der Partikelfiltervorrichtung verteilt und derart konfiguriert, Ammoniakbestandteile des Abgases, die die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion verlassen, mit wenig oder keiner Umwandlung der Ammoniakbestandteile zu N2, N2O und NOx durchzulassen. Die ammoniakneutrale Oxidationskatalysatorverbindung umfasst Pd, Ce, Cu, Mo, Fe, Mn, La, Na oder K oder eine Kombination daraus.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der begleitenden Figur offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Abgasbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor ist; und
  • 2 ein Testausdruck ist, der die Leistungsfähigkeit eines ammoniakneutralen Katalysators zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
  • Nun Bezug nehmend auf die Figur ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung auf ein Abgasbehandlungssystem 10 für die Reduzierung regulierter Abgasbestandteile eines Verbrennungsmotors 12 gerichtet. Es sei angemerkt, dass der Verbrennungsmotor 12 Dieselmotorsysteme, Benzinmotorsysteme und Variationen daraus aufweisen kann, jedoch nicht darauf beschränkt ist.
  • Das Abgasbehandlungssystem 10 weist eine Abgasleitung 14 auf, die mehrere Segmente umfassen kann, die dazu dienen, Abgas 16 von dem Verbrennungsmotor 12 an verschiedene Abgasbehandlungsvorrichtungen (wird beschrieben) des Abgasbehandlungssystems 10 zu transportieren. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen können eine oder mehrere Oxidationskatalysator-(”OC”)-Vorrichtungen 18 aufweisen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die OC-Vorrichtung 18 ein Durchström-Metall- oder Keramik-Monolithsubstrat (”Substrat”) 20 auf, das in einen starren Behälter 24 zwischen einem Einlass 26 und einem Auslass 28 gepackt ist, die in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 stehen und derart konfiguriert sind, die Strömung von Abgas 16 hindurch zu unterstützen. Das Substrat 20 besitzt eine Oxidationskatalysatorverbindung 22, die daran angeordnet ist. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Platingruppenmetalle, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren, wie unedle Metalle, oder Kombinationen daraus, enthalten. Die OC-Vorrichtung 18 ist allgemein bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger und nicht flüchtiger HC- und CO nützlich, die von dem Motor als Teil des Abgases 16 emittiert und oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden. Zusätzlich kann die OC-Vorrichtung 18 eine wichtige Komponente in dem Abgasbehandlungssystem zur Oxidation von HC und CO sein, um ausreichend Wärme zu erzeugen, um angesammelten Ruß in einem Partikelfilter während einer Regeneration einer PF-Vorrichtung zu verbrennen.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Abgasbehandlungsvorrichtung, die eine Vorrichtung 38 für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) aufweist, stromabwärts der OC-Vorrichtung 18 angeordnet. Auf eine Weise ähnlich der OC-Vorrichtung kann die SCR-Vorrichtung 38 ein Durchström-Keramik- oder Metallmonolithsubstrat (”Substrat”) 40 aufweisen, das in einen starren Behälter 42 gepackt ist, einen Einlass 44 und einen Auslass 46 in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 aufweisen, die derart konfiguriert sind, die Abgasströmung 16 hindurch zu unterstützen. Das Substrat 40 besitzt eine daran aufgetragene SCR-Katalysatorzusammensetzung 36. Die SCR-Katalysatorzusammensetzung enthält bevorzugt einen Zeolit und ein oder mehrere Komponenten unedler Metalle, wie Eisen (”Fe”), Kobalt (”Co”) oder Kupfer (”Cu”), die effizient dazu dienen können, Bestandteile von Stickoxiden (”NOx”) in dem Abgas 16 in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels umzuwandeln, wie Ammoniak (”NH3”). Zusätzlich kann der SCR-Katalysator auf Vanadiumpentoxid/Titanoxid, auf Platin oder einer Kombination daraus basieren. Andere Vanadiumpentoxidfreie Formulierungen (z. B. azidisches Zirkoniumdioxid) können ebenfalls verwendet werden.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das NH3-Reduktionsmittel 48 durch ein Ammoniakdosiersystem geliefert werden, das einen Reduktionsmittelliefertank 50 aufweist, der mit einer Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 54 in Fluidkommunikation steht. Die Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 54 spritzt das Ammoniakreduktionsmittel 48 in die Abgasleitung 14 zur Mischung mit dem Abgas 16 an einer Stelle stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 38 ein. Das Reduktionsmittel 48 kann in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft in der Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 54 gemischt werden, um die Dispersion des eingespritzten Sprühnebels zu unterstützen. Ein Controller, wie ein Antriebsstrang oder ein Fahrzeugcontroller 68, ist funktionell mit dem Abgasbehandlungssystem 10 durch Signalkommunikation mit einer Anzahl von Sensoren verbunden und überwacht dieses, wie stromaufwärtige und stromabwärtige NOx-Sensoren 70 bzw. 72. Die NOx-Sensoren überwachen die Niveaus von NOx nahe dem Einlass 44 und dem Auslass 46 des starren Behälters 42 und bestimmen durch von den Sensoren erhaltenen Informationen die geeignete NH3-Reduktionsmitteldosierung, die von der SCR-Vorrichtung 38 zur optimalen Leistung erforderlich ist. Der Controller 68 kann als Teil des Reduktionsmittelsteuersystems arbeiten und stellt den Betrieb der Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung 54 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 12 und auf Grundlage der beschriebenen Information, die von den Sensoren 70, 72 erhalten wird, ein. Der hier verwendete Begriff ”Controller” kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten aufweisen, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die SCR-Vorrichtung 38 üblicherweise mit einer Partikelfilter-(”PF”)-Vorrichtung 38A untergebracht sein, die dazu dient, das Abgas 16 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern. Die PF-Vorrichtung 38A kann unter Verwendung eines Keramik-Wand strömungsmonolithfiltersubstrats (”Substrat”) 80 aufgebaut sein, das in den starren Behälter 42 stromabwärts der SCR-Vorrichtung 38 gepackt ist. Der Keramik-Wandströmungsmonolithfilter 80 besitzt eine Mehrzahl sich längs erstreckender Durchgänge 82, die durch sich längs erstreckende Wände 84 definiert sind. Die sich längs erstreckenden Durchgänge 82 weisen einen Untersatz von Einlassdurchgängen (nicht gezeigt), die ein offenes Einlassende und ein geschlossenes Auslassende besitzen, und einen Untersatz von Auslassdurchgängen (nicht gezeigt) auf, die ein geschlossenes Einlassende und ein offenes Auslassende besitzen. Abgas 16, das in die PF-Vorrichtung 38A durch die offenen Einlassenden der Einlassdurchgänge eintritt, wird durch benachbarte sich längs erstreckende Wände 84 zu den Auslassdurchgängen getrieben, wie es in der Technik bekannt ist. Durch diesen Wand strömungsmechanismus wird das Abgas 16 von Kohlenstoff und anderen Partikeln gefiltert. Die gefilterten Partikel werden an den sich längs erstreckenden Wanden 84 der Einlassdurchgänge abgeschieden und besitzen mit der Zeit die Wirkung der Erhöhung des Abgasgegendrucks, dem der Verbrennungsmotor 12 ausgesetzt ist. Es sei angemerkt, dass der Keramik-Wandströmungsmonolithfilter 80 lediglich beispielhafter Natur ist und dass die PF-Vorrichtung 38A andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie Filter mit gewickelter oder gepackter Faser, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern etc. In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Keramikwandströmungsmonolithfilter 80 der PF-Vorrichtung 38A eine darin verteilte Oxidationskatalysatorzusammensetzung 90 auf. Der Zusatz der Oxidationskatalysatorzusammensetzung 90 zu der PF-Vorrichtung 38A resultiert in einer 2-Wege-Abgasbehandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, regulierte Komponenten des Abgases 16 zu reduzieren wie auch Kohlenstoff und andere Partikel zu entfernen. Die Oxidationskatalysatorverbindung 90 ist bevorzugt eine ”NH3-neutrale” Oxidationskatalysatorverbindung, die in Bezug auf NH3 in dem Abgas 16 im Wesentlichen nicht reaktiv ist. Genauer reagiert die Oxidationskatalysatorverbindung 90 nicht mit NH3, das in dem Abgas 16 stromabwärts der SCR-Vorrichtung 38 vorhanden ist, wodurch eine geringe oder keine Ammoniakoxidation, wenn die Betriebstemperatur der PF-Vorrichtung 38A kleiner als 425°C ist, und wenig Bildung von NOx resultiert, das die PF-Vorrichtung 38A verlässt, wenn die Betriebstemperatur der PF-Vorrichtung 38A größer als 425°C ist, 2. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der ”NH3-neutrale” Oxidationskatalysator ein Nicht-Platin-(”Nicht-Pt”)-Katalysator, der Palladium (”Pd”), unedle Metalle (Ce, Cu, Mo, Fe, Mn, La, etc.), Alkalimetalle (Na, K) oder Kombinationen daraus enthalten kann.
  • Die ”NH3-neutrale” Oxidationskatalysatorverbindung 90 dient dazu, HC und CO in der PF-Vorrichtung 38A nützlich in nicht regulierte Bestandteile zu oxidieren, ohne die NOx-Niveaus zu beeinträchtigen, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 72 erfasst werden. Als Folge repräsentiert die durch den Controller 68 gesammelte Information das Niveau von NOx, das die SCR-Vorrichtung 38 verlässt, genau, jedoch nachdem das Abgas 16 durch die PF-Vorrichtung 38A gelangt ist. Infolgedessen wird die NH3-Dosierung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 38 nur auf Grundlage der Leistungsfähigkeit der SCR-Vorrichtung 38 optimiert. Zusätzlich reduziert die ”NH3-neutrale” Oxidationskatalysatorverbindung durch Oxidation der HC und des CO im Wesentlichen weißen Rauch und Geruch während eines DPF-Regenerationsprozesses.
  • Bei einer anderen beispielhaften, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Keramik-Wandströmungsmonolithfilter 80 der PF-Vorrichtung 38A auf eine Katalysatorzusammensetzung verzichten. Das nicht katalysierte Wandströmungskeramiksubstrat ist natürlicherweise ”NH3-neutral”, und das Abgas 16 kann durch die PF-Vorrichtung 38A gelangen, wobei NOx-Niveaus, die durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 72 erfasst werden, beeinträchtigt sind. Infolgedessen repräsentiert die durch den Controller 68 gesammelte Information die Niveaus von die SCR-Vorrichtung 38 verlassendem NOx genau, nachdem das Abgas 16 durch die PF-Vorrichtung 38A gelangt ist, und die NH3-Dosierung stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 38 wird als Folge davon nur basierend auf der Leistungsfähigkeit der SCR-Vorrichtung 38 optimiert.
  • Während die Erfindung mit einer SCR-Vorrichtung und einer PF-Vorrichtung in einer einzelnen starren Schale oder Ummantelung mit dem NOx-Sensor stromabwärts der SCR gezeigt ist, sei zu erkennen, dass es mit einer NH3-neutralen PF-Vorrichtung nützlich ist, dass diese nicht dazu dient, NH3 (d. h. Ammoniakschlupf) in NOx umzuwandeln. Während der Controller NH3-Schlupf durch die Rückkopplung von den NOx-Sensoren minimiert, kann manchmal während gewisser Manöver (z. B. schnelle Beschleunigung) ein gewisses Niveau an NH3-Schlupf vorhanden sein. In einem solchen Fall ist es unerwünscht, dass der NH3-Schlupf in NOx umgewandelt wird und sich mit dem NOx-Umwandlungswirkungsgrad des Abgasbehandlungssystems überlagert.

Claims (3)

  1. Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Abgasleitung in Fluidkommunikation mit dem Verbrennungsmotor, die derart konfiguriert ist, Abgas von dem Verbrennungsmotor aufzunehmen; eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, die ein Durchströmsubstrat, das in einen starren Behälter gepackt ist, umfasst, und einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit dem Abgas in der Abgasleitung besitzt; eine Zusammensetzung für selektive katalytische Reduktion, die an dem Durchströmsubstrat zur Reduzierung von Stickoxiden (”NOx”) in dem Abgas in der Anwesenheit eines Ammoniakreduktionsmittels angeordnet ist; eine Partikelfiltervorrichtung mit einem Wandströmungssubstrat, das derart konfiguriert ist, das Abgas von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern, und die in dem starren Behälter stromabwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion angeordnet ist; ein Dosiersystem mit einem Controller in Signalkommunikation mit einem NOx-Sensor, der stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion und stromabwärts des Dosiersystems positioniert ist, und einem NOx-Sensor, der stromabwärts der Partikelfiltervorrichtung positioniert ist, und das derart konfiguriert ist, Ammoniak in das Abgas stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion auf Grundlage von Information einzuspritzen, die durch den Controller von dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen NOx-Sensor gesammelt wird, um dadurch die Reduktion von NOx darin zu optimieren; und eine ammoniakneutrale Oxidationskatalysatorverbindung, die Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in der Partikelfiltervorrichtung oxidiert, in Bezug auf Ammoniak in dem Abgas nicht reaktiv ist, in das Wandströmungssubstrat der Partikelfiltervorrichtung verteilt ist und derart konfiguriert ist, Ammoniakbestandteile des die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion verlassenden Abgases hindurch zu lassen, so dass wenig oder kein Ammoniak in NOx umgewandelt wird, wobei die ammoniakneutrale Oxidationskatalysatorverbindung Pd, Ce, Cu, Mo, Fe, Mn, La, Na oder K oder eine Kombination daraus umfasst.
  2. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung für selektive katalytische Reduktion auf Vanadiumpentoxid/Titanoxid, Platin oder einer Kombination daraus basiert.
  3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Ammoniakdosiersystem ferner umfasst: einen Reduktionsmittelliefertank; und eine Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung in Fluidkommunikation mit dem Reduktionsmittelliefertank und dem Controller, die derart konfiguriert ist, Reduktionsmittel in die Abgasleitung zum Mischen mit dem Abgas einzuspritzen, wobei die Reduktionsmitteleinspritzeinrichtung an einer Stelle stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion angeordnet ist.
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