DE102012223021B4 - Katalytisches automobilnachbehandlungssystem - Google Patents

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Abstract

Katalytisches Nachbehandlungssystem für Abgas eines Dieselmotors, wobei das System einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), eine Nachbehandlungsvorrichtung, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist, wobei die Nachbehandlungsvorrichtung eine periodische Wärmebehandlung erfordert, und Mittel zum Erzeugen einer Temperaturerhöhung in der Nachbehandlungsvorrichtung umfasst, wobei der Dieseloxidationskatalysator (DOC) eine Katalysatorzusammensetzung, die auf eine Substrateinheit geträgert ist, umfasst, wobei die Katalysatorzusammensetzung Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein oder mehrere Trägermaterialien, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid, Ceroxid-Zirkoniumoxid und Titanoxid ausgewählt sind, umfasst; wobei die stromaufseitige Zone des Dieseloxidationskatalysators (DOC), die Platin (Pt) und Palladium (Pd) umfasst, eine Konzentration an Platin (Pt) aufweist, die größer ist als die Konzentration an Platin (Pt) in dem Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC), wobei das Gewichtsverhältnis Pt:Pd sowohl in der stromaufseitigen Zone als auch im Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC) 1:1,5 bis 2:1 beträgt, wobei die stromaufseitige Zone eine Länge von 12,7 bis 50,8 mm (0,5 bis 2 Zoll) aufweist und eine höhere Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) als der Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC) besitzt; und wobei die Substrateinheit ein Durchflussmonolith ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein katalytisches Nachbehandlungssystem, insbesondere für eine Automobilverwendung, beispielsweise für einen Dieselmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung katalytische Nachbehandlungssysteme, die einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) und eine regenerierbare Nachbehandlungsvorrichtung umfassen, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine stets zunehmende Reglementierung von Emissionen aus Fahrzeugen wurde durch eine Kombination aus Konstruktionsdesign, einschließlich ausgeklügeltem Motormanagement, und einer Vielzahl von katalytischen Nachbehandlungsvorrichtungen erfüllt.
  • Im Falle von Abgasen aus Motoren mit Kompressionszündung (hier als „Diesel“-Motoren bezeichnet) sind die reglementierten Emissionen die von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC), Stickoxiden (NOx) und Feinstaub. Bei Feinstaub, der häufig auch als „Ruß“ bezeichnet wird, handelt es sich um komplexe Feststoffe, von denen Kohlenstoffteilchen den Hauptteil bilden. Einst war die Emission von Feinstaub der von Dieselmotoren ausgestoßene charakteristische „Rauch“ insbesondere bei einem Betrieb unter schwerer Last wie während eines Aufstiegs auf einen Hügel bzw. Berg. Die Kohlenstoffteilchen tragen auch wechselnde Mengen an absorbierten oder adsorbierten Kohlenwasserstoffen und Oxidationsnebenprodukten.
  • Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) war die erste für Leichtlastdieselfahrzeuge eingeführte katalytische Nachbehandlungsvorrichtung. Ein DOC umfasst einen Katalysator, der nahezu vollständig auf Metallen der Platingruppe (PGM), insbesondere Platin basiert, optional in Kombination mit einem anderen PGM und/oder einem katalytischen Basismetall bzw. unedlen Metall, in einer auf ein Durchflusskatalysatorsubstrat mit großer Oberfläche abgeschiedenen Form. Eine Substrateinheit wird umgangssprachlich als „Stein“ bezeichnet. Der DOC bewirkt eine Oxidation von CO und HC und eine Verringerung der Masse von Feinstaub und jahrelang war ein DOC in der Lage, die Reglementierungen für Leichtlastdieselemissionen zu erfüllen.
  • Da höhere Standards für eine Emissionssteuerung aus Dieselfahrzeugen eingeführt wurden, wurde es notwendig, sich mit Feinstaub auseinanderzusetzen. Dieselmotoren liefern allgemein ein niedrigeres Niveau an NOx als Motoren mit Funkenzündung oder Benzinmotoren, wobei Dieselmotoren so konstruiert werden können, dass der Feinstaub verringert wird, auch wenn es zu Lasten einer Erhöhung von NOx geschieht oder umgekehrt. Unter den gegenwärtigen Bestimmungen in Europa, die auch in USA eingeführt werden, weisen gegenwärtig Dieselfahrzeuge des Standes der Technik eine Kombination eines DOC und eines Rußfilters auf und können auch ein NOx-Reduktionssystem besitzen. Das Rußfilter ist häufig, wenn auch nicht ausschließlich, ein katalysiertes Rußfilter (CSF) und auch wenn diese sich im Detail unterscheiden können, umfassen sie allgemein ein keramisches Wandstromfilter oder weniger häufig ein gesintertes Metallfilter. Das katalysierte Filter trägt eine Schicht eines Rußoxidationskatalysators, beispielsweise aus einer Kombination aus PGM und Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen.
  • Derartige Filter sind in der Lage, die Regelungen für Partikelemissionen zu erfüllen. Auch wenn derartige Filter während normalen Fahrzyklen, die einen Hochgeschwindigkeitsabschnitt umfassen, nicht durch eine Akkumulation von Ruß geplagt werden, können Szenarien des wirklichen Lebens, beispielsweise in Städten, längere Perioden eines Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit und/oder ausgedehnte Leerlaufperioden umfassen, während denen sich Ruß in dem Filter akkumulieren kann, die Abgastemperaturen jedoch für die katalytische Oxidation des Rußes nicht ausreichend sind. Das Blockieren entweder der Filterflächen oder eine Akkumulation von Ruß in den Durchgängen im Filter kann so sein, dass der Gegendruck auf ein Maß erhöht wird, dass die Motoreffizienz in negativer Weise beeinträchtigt wird, oder in einem Extremfall, dass der Motor selbst geschädigt wird. Es ist folglich notwendig, eine Filterregeneration in einer gewissen Form bereitzustellen, um das Filter freizumachen.
  • Eine passive Regeneration umfasst das Laufenlassen des Fahrzeugs bei ausreichend hoher Geschwindigkeit, dass die Abgase eine Temperatur erreichen, bei der eine Oxidation von akkumuliertem Ruß beginnt.
  • Die Alternative einer aktiven Regeneration ist beispielsweise in der GB 2 406 803 A beschrieben. Kraftstoff in Form von zusätzlichem HC im Abgas wird dem DOC zugespeist, wo er verbrennt und die Temperatur der Abgase bis zu einem Punkt erhöht, an dem eine katalytische Verbrennung des akkumulierten Rußes auf dem katalytischen Rußfilter initiiert wird. Die GB 2 406 803 A (Johnson Matthey), die eine aktive Regeneration betrifft, offenbart einen DOC mit einer Pt-Komponente in einem stromaufseitigen Ende des Steins mit einer Pd-Komponente in dem stromabseitigen Ende des Steins. Die alleinige weitere Offenbarung der Abmessungen führt aus: „Die im Wesentlichen Pd-freie, Pt-enthaltende Zone kann bis zur Hälfte der Länge des Substratmonoliths ausmachen oder eine Größe vom „Streifen“-Typ ausmachen.“ Es sei darauf hingewiesen, dass der Zweck unterschiedlicher Zusammensetzungen aus einer Sulfatierung herrührt, die von schwefelhaltigen Dieselkraftstoffen herrührt. Obwohl in europäischen Ländern gegenwärtige Dieselkraftstoffe niedrige oder ultraniedrige Schwefelgehalte aufweisen, verbleiben Belange hinsichtlich höherer Schwefelgehalte, die in vielen anderen Ländern gefunden werden.
  • Die WO 00/ 29 726 A1 (Engelhard) beschreibt in einer Ausführungsform einen Durchflusskatalysator oder DOC (an einigen Orten verwirrend als zweiter Katalysator beschrieben) stromauf eines katalysierten Rußfilters. Der DOC besitzt eine gleichförmige Zusammensetzung, der CSF kann jedoch ein 4 Zoll langes, mit Pt angereichertes Ende aufweisen. In einigen Tests wird der DOC zusammen mit dem CSF getestet und in einigen Experimenten wird das CSF alleine verwendet. In einigen der CSF-Experimente befindet sich das mit Pt angereicherte Ende stromauf, in einigen Experimenten befindet sich das mit Pt angereicherte Ende stromab. Diese frühe CSF-Offenbarung zieht eine aktive Regeneration des CSF nicht in Betracht.
  • Die WO 2009/ 005 910 A1 (Cummins) beschreibt ein Abgasnachbehandlungssystem, bei dem die Vorderfläche eines Steins eine physikalische Form oder eine chemische Beschichtung aufweist, die in wirksamer Weise ein „Verstopfen“ oder eine Blockierung oder Flächenverstopfung eines Steins, der einem Dieselpartikel enthaltenden Abgasstrom ausgesetzt wird, verhindert. Wenn eine chemische Beschichtung verwendet wird, wird schlicht ausgeführt, dass diese auf der Vorderfläche des Steins getragen werden soll und sich nicht in die Fluidwege des Steins erstrecken soll.
  • Die US 2008/0 045 405 A1 offenbart einen Dieseloxidationskatalysator für die Behandlung von Abgasemissionen, der eine stromaufseitige und eine stromabseitige Washcoatschicht umfasst, wobei das Pt:Pd-Gewichtsverhältnis in der stromaufseitigen Washcoatschicht größer ist als das Pt:Pd-Gewichtsverhältnis in der stromabseitigen Washcoatschicht.
  • Die WO 2007/ 077 462 A1 (Johnson Matthey) offenbart einen DOC mit drei Zonen, der die Leistungsfähigkeit eines DOC mit einer gleichförmigen Zusammensetzung oder eines DOC mit einer einzelnen Zone einer höheren Pt-Beladung am stromaufseitigen Ende des Steins verbessern soll. Es ist kein aktives Regenerationssystem offenbart, so dass es keine periodische Anreicherung von Abgas gibt. Obwohl sich die Erfindung mit einem „Auslösch“-Problem befassen soll, wird dieses Problem bei kälteren Teilen des Neuen Europäischen Fahrzyklus erzeugt. Die Erfinder der WO 2007/ 077 462 A1 stellten fest, dass eine gleichförmige Beladung von PGM auf dem DOC oder ein DOC mit einer relativ hohen Beladung auf einem Frontabschnitt eine Tendenz zum Auslöschen oder Erlöschen zeigt. Die in der WO 2007/ 077 462 A1 verteidigte Lösung besteht darin, eine dritte Zone mit höherer Beladung am stromabseitigen Ende des DOC einzuarbeiten. Das behandelte Problem unterscheidet sich von dem der vorliegenden Erfindung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wir haben festgestellt, dass eine aktive Regeneration eines Filters in einem System aus einer Kombination aus DOC/Filter immer noch beträchtlich von der Abgastemperatur beim Eintritt in den DOC abhängt. Diese Beobachtung gilt insbesondere, wenn der DOC bereits gealtert wurde. D.h. selbst wenn der DOC „angesprungen“ ist, kann, wenn die Abgastemperatur etwa 250 °C beträgt, ein Anspringen des DOC während eines aktiven Regenerationsvorgangs noch erlöschen. Dieses Ergebnis ist in Anbetracht der Tatsache überraschend, dass überschüssiger HC-Kraftstoff zu dem DOC zum Zwecke zugespeist wird, die Abgastemperatur zu erhöhen, um ein Anspringen des Rußfilterkatalysators zu bewirken, und man würde erwarten, dass der DOC selbst im Sinne eines Anspringens in Betrieb bleiben sollte. Dass man ein solches Ereignis bei einer Abgastemperatur von 250 °C beobachten können sollte, die bei Dieselmotorabgasen nicht unüblich ist, kann Probleme beim Steuern von regulierten Emissionen aufwerfen.
  • Die Bedeutung des Ausdrucks „Anspringen“ in einem katalytischen Fahrzeugnachbehandlungssystem ist auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt. Sofern nicht anders angegeben, wird davon ausgegangen, dass ein Katalysator bei einer Temperatur anspringt, bei der 50 % (beispielsweise 50 Gew.-%) einer Komponente katalytisch umgewandelt werden.
  • Weitere in einem Abgassystem angeordnete Vorrichtungen können auch eine periodische Regeneration oder andere Wärmebehandlung erfordern. Beispielsweise können selektive katalytische Reduktions (SCR)-Katalysatoren, beispielsweise solche auf der Basis einer Kupferkomponente, eine Desulfatierung erfordern und dies kann bequemerweise durch thermische Behandlung erfolgen. Folglich ist die Erzeugung einer Exotherme durch Zuspeisen von weiterem Kraftstoff in ein Abgassystem oder in Abgas in der Lage, eine Reihe von unterschiedlichen Abgasnachbehandlungsvorrichtungen zu regenerieren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, Systeme zur Verbesserung der Wirksamkeit von DOCs in einem aktiven Regenerationssystem bereitzustellen. Ein wichtiger Teil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen DOC mit einer wirksameren ersten Zone als beispielsweise der Rest des DOC bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung liefert folglich ein katalytisches Nachbehandlungssystem für Abgase eines Dieselmotors gemäß Definition in Anspruch 1.
  • Überraschenderweise zeigt im Hinblick auf die WO 2007/ 077 462 A1 der Dieseloxidationskatalysator mit derartigen speziellen Abmessungen einer stromaufseitigen Zone keine „Auslösch“-Performance in dem interessierenden Bereich, sondern behält eher ein Anspringen bei im Gegensatz zu einer gleichförmigen Zusammensetzung oder einem Zonen-DOC mit einem kleineren „Streifen“ hoher Aktivität, selbst wenn die gleiche Gesamt-PGM-Beladung beibehalten wird. Experimentelle Ergebnisse, die die überraschenden erfindungsgemäßen Effekte veranschaulichen, sind detaillierter im Folgenden beschrieben.
  • Herkömmliche Nachbehandlungsvorrichtungen, beispielsweise regenerierbare Vorrichtungen, auf der Basis von metallischen oder keramischen Durchflusssubstraten für Abgaskatalysatoren und für Abgasfilter sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt und die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf derartige Vorrichtungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Vorrichtungen begrenzt sein und die Verwendung von stärker unüblichen Durchflusskatalysatorsubstraten oder Filterkonstruktionen fällt unter den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Beschrieben wird auch ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der Aktivität eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) während einer aktiven Wärmebehandlung einer stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) in einem Dieselmotorabgasnachbehandlungssystem angeordneten Nachbehandlungsvorrichtung bei Abgastemperaturen von 200 bis 375 °C durch Führen von Abgas über einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), der eine stromaufseitige Zone einer Länge von 0,5 bis 2 Zoll (12,7 is 50,81 mm) einer höheren Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) als der Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC) aufweist oder umfasst.
  • Beschrieben wird des Weiteren ein Verfahren zur Vermeidung eines Auslöschens eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) während eines aktiven Wärmebehandlungsvorgangs für eine Nachbehandlungsvorrichtung, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist, bei einer Abgastemperatur von 200 bis 375 °C durch Führen von mit Kohlenwasserstoffen (HC) angereichertem Abgas über einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), der eine stromaufseitige Zone einer Länge von 0,5 bis 2 Zoll (12,7 bis 50,81 mm) einer höheren Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) als der Rest des DOC aufweist oder umfasst.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das einen Dieselmotor und ein katalytisches Nachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Beschrieben wird des Weiteren die Verwendung einer Zone in einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), um während einer aktiven Wärmebehandlung einer Nachbehandlungsvorrichtung, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist, typischerweise bei einer Abgastemperatur von 200 bis 375 °C (a) die Aktivität des Dieseloxidationskatalysators (DOC) aufrecht zu erhalten und/oder (b) das Auslöschen des Dieseloxidationskatalysators (DOC) zu vermeiden, indem ein mit Kohlenwasserstoffen (HC) angereichertes Abgas über den Dieseloxidationskatalysator (DOC) geführt wird, wobei die Zone eine Länge von 0,5 bis 2 Zoll (12,7 bis 50,81 mm) aufweist und eine höhere Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) aufweist als der Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC). Im Allgemeinen befindet sich die Zone stromauf (d.h. an einem stromaufseitigen Ende) des Dieseloxidationskatalysators.
  • Beschrieben wird auch die Verwendung eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) zur Regeneration einer Nachbehandlungsvorrichtung, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist, typischerweise in einem katalytischen Nachbehandlungssystem für ein Abgas eines Dieselmotors, wobei der Dieseloxidationskatalysator (DOC) eine stromaufseitige Zone einer Länge von 0,5 bis 2 Zoll (12,7 bis 50,81 mm) höherer Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) als der Rest des Dieseloxidationskatalysator (DOC) umfasst. Im Allgemeinen erfordert die Nachbehandlungsvorrichtung eine periodische Wärmebehandlung. Beschrieben wird des Weiteren die Verwendung des Dieseloxidationskatalysators (DOC) zur Regeneration einer Nachbehandlungsvorrichtung, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist, in Kombination mit Mitteln zur Erzeugung einer Temperaturerhöhung bei der Nachbehandlungsvorrichtung.
  • Figurenliste
  • Um die Erfindung vollständiger verstehen zu können, wird auf die folgenden Beispiele lediglich zur Veranschaulichung und unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren Bezug genommen.
    • 1 ist ein Graph, der die Temperatur in drei Regionen im Inneren eines herkömmlichen Dieseloxidationskatalysators (DOC 1) zeigt, wenn ein Abgas hindurch geführt wird. DOC 1 besitzt eine gleichförmige PGM-Beladung.
    • 2 ist ein Graph, der die Temperatur in drei Regionen im Inneren eines Dieseloxidationskatalysators zeigt, der einen 10 mm „Streifen“ an höherer PGM-Konzentration aufweist (DOC 2), wenn ein Abgas hindurch geführt wird.
    • 3 ist ein Graph, der die Temperatur in drei Regionen im Inneren eines Dieseloxidationskatalysators gemäß der vorliegenden Erfindung (DOC 3) zeigt, wenn ein Abgas hindurch geführt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Allgemeinen bezeichnet jede Bezugnahme auf hier verwendetes Abgas typischerweise ein Abgas aus einem Dieselmotor.
  • Typischerweise beträgt die Temperatur des Abgases, das über den Dieseloxidationskatalysator (DOC) geführt wird, 200 bis 375 °C. Somit können Aspekte der vorliegenden Erfindung, die eine Verwendung oder ein Verfahren betreffen, eine Stufe eines Inberührungsbringens eines Abgases bei einer Temperatur von 200 bis 375 °C mit dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder eines Führens eines Abgases bei einer Temperatur von 200 bis 375 °C über oder durch den Dieseloxidationskatalysator (DOC) umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) mit einer stromaufseitigen Zone, die eine höhere Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) als der Rest (beispielsweise die stromabseitige(n) Zone(n)) des DOC aufweist. Eine Zone mit einer höheren Reaktivität gegenüber Kohlenwasserstoffen kann eine Exotherme (d.h. Wärme) erzeugen, wenn das Abgas eine Temperatur unter der „Anspring“-Temperatur des Rests des DOC aufweist. Die erzeugte Wärme kann beispielsweise über das Abgas und durch die Substrateinheit oder den Stein übertragen werden, um den Rest des DOC auf seine „Anspring“-Temperatur zu bringen. Sie kann auch den Rest des DOC bei seiner Anspringtemperatur halten, wenn die Temperatur des Abgases abfällt (beispielsweise wenn der Motor im Leerlauf ist). Die Oxidationsaktivitäten der stromaufseitigen Zone und des Rests des DOC gegenüber Kohlenwasserstoffen (HC) können mittels beliebiger auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannter, üblicher Techniken gemessen werden.
  • Die Oxidationsaktivität der stromaufseitigen Zone und des Rests oder der stromabseitigen Zone(n) des DOC gegenüber Kohlenwasserstoffen (HC) wird vorzugsweise als T50 für Kohlenwasserstoffe gemessen. So ist die T50 für Kohlenwasserstoffe der stromaufseitigen Zone niedriger als die T50 für Kohlenwasserstoffe des Rests oder der stromabseitigen Zone(n) des DOC. Die T50 ist auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt und stellt die niedrigste Temperatur dar, bei der eine 50%ige Umwandlung eines speziellen Reaktionsteilnehmers, in diesem Fall der Kohlenwasserstoffe, erfolgt. Die T50 betrifft typischerweise eine 50%ige Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in einem Abgas aus einem Dieselmotor, beispielsweise einem Dieselmotor, der mit Dieselkraftstoff (beispielsweise B7) gemäß EN590:1993 Standard, vorzugsweise Dieselkraftstoff gemäß EN590:1999, stärker bevorzugt Dieselkraftstoff gemäß EN590:2004 oder EN590:2009 betrieben wird.
  • Die stromaufseitige Zone besitzt eine Länge von 12,7 bis 50,81 mm (0,5 bis 2 Zoll). Es ist bevorzugt, dass die stromaufseitige Zone eine Länge von 12,7 bis 44,45 mm (0,5 bis 1,75 Zoll), beispielsweise 12,7 bis 38,1 mm (0,5 bis 1,5 Zoll) oder 15,24 bis 38,1 mm (0,6 bis 1,75 Zoll), stärker bevorzugt 11,05 bis 31,75 mm (0,75 bis 1,25 Zoll) aufweist. Typischerweise besitzt die stromaufseitige Zone eine Länge von etwa oder ungefähr 2,54 cm (1 Zoll). Die Bezugnahme auf die Länge im Kontext mit der hier verwendeten stromaufseitigen Zone bezeichnet ihre mittlere Länge. Wie es auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt ist, gibt es einige Variationen bei der genauen Länge der Zone in Abhängigkeit von dem für seine Herstellung verwendeten Verfahren. Normalerweise weicht die Länge um nicht mehr als 10 % vom Mittelwert, vorzugsweise um nicht mehr als 5 %, stärker bevorzugt um nicht mehr als 1 % vom Mittelwert der Länge ab. Zur Vermeidung von Zweifeln wird die Länge der stromaufseitigen Zone allgemein parallel zur Längsachse des DOC von seinem Einlassende aus gemessen.
  • Typischerweise weist der DOC einen Durchmesser von 63,5 bis 381 mm (2,5 bis 15 Zoll), beispielsweise 101,6 bis 381 mm (4 bis 15 Zoll), vorzugsweise 127 bis 317,5 mm (5 bis 12,5 Zoll), beispielsweise 152,4 bis 254 mm (6 bis 10 Zoll) auf.
  • Die Länge des DOC (d.h. insgesamt) beträgt typischerweise 63,5 bis 381 mm (2,5 bis 15 Zoll), beispielsweise 76,2 bis 317,5 mm (3 bis 12,5 Zoll), vorzugsweise 101,6 bis 279,4 mm (4 bis 11 Zoll) (beispielsweise 127 bis 254 mm (5 bis 10 Zoll)).
  • Im Allgemeinen sind die Abmessungen des DOC herkömmliche Abmessungen. Beispielsweise kann der DOC einen Durchmesser von 101,6 bis 381 mm (4 bis 15 Zoll) und eine Länge von 63,5 bis 254 mm (2,5 bis 10 Zoll) aufweisen. Jede Bezugnahme auf die Länge oder den Durchmesser im Kontext mit dem DOC, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine mittlere Länge oder einen mittleren Durchmesser. Normalerweise weicht die Länge oder der Durchmesser um nicht mehr als 10 % von dem Mittelwert ab, vorzugsweise um nicht mehr als 5 %, stärker bevorzugt um nicht mehr als 1 % von dem Mittelwert der Länge bzw. des Durchmessers ab.
  • Obwohl die Art (d.h. die Länge und/oder Oxidationsaktivität) der stromaufseitigen Zone wichtig ist, kann/können der Rest oder die stromabseitige(n) Zone(n) des DOC verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. So kann der Rest des DOC beispielsweise eine nicht gleichförmige Zusammensetzung aufweisen (beispielsweise kann der Rest des DOC mehrere Zonen und/oder Schichten, beispielsweise zwei oder drei Zonen oder Schichten, umfassen). Aufgrund der Knappheit der PGMs und ihres folglich hohen Preises geht eine Präferenz hin zu einer Minimierung der Gesamtmenge an PGM in dem DOC. Die vorliegende Erfindung kann eine bessere DOC-Leistungsfähigkeit bei keiner größeren Gesamtbeladung mit PGM liefern und unter bestimmten Umständen können niedrigere Gesamt-PGM-Beladungen beim DOC verwendet werden.
  • Der DOC umfasst allgemein eine Katalysatorzusammensetzung, die auf eine Substrateinheit geträgert ist (beispielsweise einen „Stein“). Die Katalysatorzusammensetzung umfasst Platin und Palladium.
  • Typischerweise umfasst der DOC eine Gesamtmenge an PGM (beispielsweise die Gesamtmenge aus Platin (Pt) und Palladium (Pd)) von 0,53 bis 14,3 g/l (15 bis 400 g/ft3). Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge an PGM 0,71 bis 10,59 g/l (20 bis 300 g/ft3), stärker bevorzugt 0,88 bis 8,83 g/l (25 bis 250 g/ft3), noch stärker bevorzugt 1,24 bis 7,06 g/l (35 bis 200 g/ft3) und noch stärker bevorzugt 1,77 bis 6,18 g/l (50 bis 175 g/ft3).
  • Wenn der DOC Platin und Palladium umfasst, beträgt das Gewichtsverhältnis Pt:Pd (sowohl in der stromaufseitigen Zone als auch im Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC)) 1:1,5 bis 2:1 (beispielsweise 1:1,5 bis 1,5:1).
  • Typischerweise beträgt die PGM-Konzentration der stromaufseitigen Zone 0,35 bis 5,30 g/l (10 bis 150 g/ft3). Vorzugsweise beträgt die PGM-Konzentration der stromaufseitigen Zone 0,53 bis 4,77 g/l (15 bis 135 g/ft3), stärker bevorzugt 0,71 bis 4,41 g/l (20 bis 125 g/ft3), beispielsweise 0,88 bis 3,53 g/l (25 bis 100 g/ft3).
  • In einer allgemeinen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die stromaufseitige Zone Platin (Pt) und Palladium (Pd). So kann die stromaufseitige Zone eine stromaufseitige Katalysatorzusammensetzung umfassen, die PGMs umfasst, die aus Platin (Pt) und Palladium (Pd) bestehen. In dieser Ausführungsform können das Platin und das Palladium die einzigen PGMs in der stromaufseitigen Zone des DOC sein.
  • Erfindungsgemäß ist die Konzentration an Platin (Pt) in der stromaufseitigen Zone größer als die Konzentration an Platin (Pt) im Rest oder der (den) stromabseitigen Zone(n) des DOC. Stärker bevorzugt ist die Konzentration an Palladium (Pd) in der stromaufseitigen Zone kleiner als die Konzentration an Palladium (Pd) im Rest oder der (den) stromabseitigen Zone(n) des DOC.
  • Wenn die stromaufseitige Zone Platin (Pt) und Palladium (Pd) umfasst, ist das Gewichtsverhältnis Platin (Pt): Palladium (Pd) typischerweise ≥1:1. Vorzugsweise ist das Gewichtsverhältnis Platin (Pt):Palladium (Pd) ≥1,1:1, stärker bevorzugt ≥1,25:1, insbesondere ≥1,5:1, wie beispielsweise ≥1,75:1 (beispielsweise 2:1). So umfasst die stromaufseitige Zone des DOC Platin (Pt) und Palladium (Pd) in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 bis 1:1 (beispielsweise 2:1 bis 1,1:1), stärker bevorzugt 2:1 bis 1,25:1 (beispielsweise 2:1 bis 1,5:1).
  • Die Katalysatorzusammensetzung kann optional des Weiteren ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel (beispielsweise einen Zeolith) und/oder ein oder mehrere Trägermaterialien umfassen. Kohlenwasserstoffadsorptionsmittel sind auf dem einschlägigen Fachgebiet wohlbekannt. Beispiele für geeignete Trägermaterialien umfassen Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid, Ceroxid-Zirconiumoxid und Titanoxid.
  • Der DOC basiert üblicherweise, wenn auch nicht ausschließlich, auf einem herkömmlichen keramischen Durchflussstein. Der DOC kann 15,5 oder mehr Zellen pro cm2 (100 oder mehr Zellen pro Quadratzoll), beispielsweise 62 Zellen pro cm2 (400 Zellen pro Quadratzoll) aufweisen.
  • So ist die Substrateinheit oder der „Stein“ typischerweise eine Durchflusssubstrateinheit, beispielsweise ein Durchflussmonolith. Ein Durchflussmonolith umfasst typischerweise einen Wabenmonolith (beispielsweise einen metallischen oder keramischen Wabenmonolith) mit einer Vielzahl von Kanälen, die sich durch ihn hindurch erstrecken, wobei die Kanäle an beiden Enden offen sind.
  • Allgemein ist die Substrateinheit ein keramisches Material oder ein metallisches Material. Vorzugsweise besteht das Substrat aus Cordierit (SiO2-Al2O3-MgO), Siliciumcarbid (SiC), einer Fe-Cr-Al-Legierung, einer Ni-Cr-Al-Legierung oder einer nicht rostenden Stahllegierung oder ist daraus hergestellt.
  • Typischerweise ist die Nachbehandlungsvorrichtung (die stromab des DOC angeordnet ist) ein Rußfilter oder ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator (beispielsweise eine Katalysatoreinheit für eine selektive katalytische Reduktion).
  • Wenn die Nachbehandlungsvorrichtung ein Rußfilter ist, wird nicht davon ausgegangen, dass der spezielle Typ, die spezielle Form oder die spezielle Konstruktion des Rußfilters für die vorliegende Erfindung kritisch ist und es kann katalysiert oder nicht katalysiert sein.
  • Im Allgemeinen umfasst das Rußfilter eine Substrateinheit, bei der es sich um einen Filtermonolith oder einen Durchflussmonolith handelt, wie beispielsweise ein Durchflussmonolith gemäß obiger Beschreibung. Vorzugsweise ist die Substrateinheit ein Filtermonolith. Die Substrateinheit kann mit einer Katalysatorzusammensetzung beschichtet sein.
  • Ein Filtermonolith umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl von Einlasskanälen und eine Vielzahl von Auslasskanälen, wobei die Einlasskanäle an dem stromaufseitigen Ende (d.h. der Abgaseinlassseite) offen sind und an einem stromabseitigen Ende (d.h. der Abgasauslassseite) verschlossen oder versiegelt sind, die Auslasskanäle an einem stromaufseitigen Ende verschlossen oder versiegelt sind und an einem stromabseitigen Ende offen sind, und wobei jeder Einlasskanal von einem Auslasskanal durch eine poröse Struktur getrennt ist.
  • Wenn die Substrateinheit des Rußfilters ein Filtermonolith ist, ist es bevorzugt, dass der Filtermonolith ein Wandstromfilter ist. In einem Wandstromfilter ist jeder Einlasskanal wechselweise von einem Auslasskanal durch eine Wand einer porösen Struktur getrennt und umgekehrt. Es ist bevorzugt, dass die Einlasskanäle und die Auslasskanäle eine Wabenanordnung aufweisen. Wenn es eine Wabenanordnung gibt, ist es bevorzugt, dass die vertikal und lateral zu einem Einlasskanal benachbarten Kanäle an einem stromaufseitigen Ende verschlossen sind und umgekehrt (d.h. die vertikal und lateral zu einem Auslasskanal benachbarten Kanäle sind an einem stromabseitigen Ende verschlossen). Bei Betrachten von einem der Enden nehmen die wechselweise verschlossenen und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts an.
  • Wenn das Rußfilter eine Katalysatorzusammensetzung umfasst, kann die Katalysatorzusammensetzung für ein Oxidieren von (i) Feinstaub (PM) und/oder (ii) Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HCs) geeignet sein. Wenn die Katalysatorzusammensetzung für ein Oxidieren von PM geeignet ist, ist die erhaltene Nachbehandlungsvorrichtung als katalysiertes Rußfilter (CSF) bekannt. Typischerweise umfasst die Katalysatorzusammensetzung Platin und/oder Palladium.
  • Die Nachbehandlungsvorrichtung kann ein SCR-Katalysator sein. SCR-Katalysatoren sind auch auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Wenn das katalytische Nachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen SCR-Katalysator als Nachbehandlungsvorrichtung umfasst, kann das katalytische Nachbehandlungssystem des Weiteren einen Injektor zum Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels wie Ammoniak oder Harnstoff in Abgas stromab des DOC und stromauf des SCR-Katalysators umfassen. Alternativ oder zusätzlich zu dem Injektor kann das katalytische Nachbehandlungssystem des Weiteren ein Motormanagementmittel zum Anreichern des Abgases mit Kohlenwasserstoffen umfassen. Der SCR-Katalysator kann anschließend die Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOx verwenden. Wenn das Substrat des SCR-Katalysators ein Filtermonolith ist, dann ist der Katalysator ein SCRF-Katalysator.
  • Die Mittel zur Erzeugung einer Temperaturerhöhung in der Nachbehandlungsvorrichtung (beispielsweise auf dem Wege einer aktiven Wärmebehandlung zur Regeneration der Vorrichtung) sind erfindungsgemäß nicht kritisch und können aus den auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten gewählt werden. Die Mittel können folglich aus einem Motormanagementsystem, das eine späte Kraftstoffinjektion oder Kraftstoffinjektion während eines Abgasablassens erleichtert, einem Kraftstoffbrenner nach einem Turbo, Widerstandsheizspulen und einem Kohlenwasserstoff- oder Kraftstoffinjektor ausgewählt sein. Der Injektor kann stromauf des DOC oder stromab des DOC und stromauf der Nachbehandlungsvorrichtung angeordnet sein.
  • Ein aktiver Wärmebehandlungsvorgang kann ausgelöst werden, wenn ein bestimmter (d.h. nicht akzeptabler) Gegendruck in dem System vorhanden ist, oder er kann durch Computermittel, die Motorbetriebsbedingungen verfolgen, die mit einer Partikelerzeugung, Sulfatierung oder anderem verbunden sind, initiiert werden. HC zusätzlich zu dem bereits im Abgas enthaltenen kann durch ein Management einer Kraftstoffinjektion direkt oder indirekt in einen oder mehrere Zylinder bereitgestellt werden, beispielsweise eine zusätzliche oder längere Kraftstoffinjektion; eine Injektion nach der Verbrennung oder eine Injektion in den Abgaskrümmer oder die Abgasrohrleitung.
  • Das katalytische Nachbehandlungssystem kann des Weiteren einen Schwerlastdieselmotor umfassen. Die vorliegende Erfindung wird in geeigneter Weise auf Schwerlastdieselanwendungen angewandt, sie kann jedoch auf andere Motoren, wenn es notwendig oder wenn es von Vorteil ist, angewandt werden.
  • Im Falle von Schwerlastanwendungen reichen die Abgastemperaturen am Einlass zu dem DOC typischerweise von etwa 225 bis 275 °C.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug, das einen Dieselmotor und das katalytische Nachbehandlungssystem umfasst. Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Schwerlastdieselfahrzeug (HDV), beispielsweise ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von >8500 Pfund (US-Pfunde) gemäß Definition durch die Gesetzgebung in den Vereinigten Staaten.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft auch das Vermeiden einer Auslöschung eines DOC speziell während eines aktiven Wärmebehandlungsvorgangs (d.h. zur Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung). Die Bezugnahme auf die Vermeidung einer Auslöschung, wie sie hier verwendet wird, bezeichnet das Verringern oder Verhindern einer Auslöschung. Eine Auslöschung erfolgt, wenn die T50 des DOC, üblicherweise die T50 für Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid, die Temperatur des DOC und typischerweise auch die Temperatur des Abgases übersteigt.
  • Vorzugsweise wird der erfindungsgemäß verwendete DOC durch Beschichten des gesamten Steins mit einer ersten Beschichtung, die einen Oberflächenvergrößerungsmittel, wie beispielsweise ein thermisch stabiles Aluminiumoxid mit hoher Oberfläche, und eine Lösung oder Suspension des gewünschten katalytischen Metalls, das optional bereits auf einem Träger wie Aluminiumoxid abgeschieden ist, umfasst, hergestellt. Ein bevorzugtes Verfahren zur Beschichtung besteht in einer Applikation einer ersten katalytischen Lösung unter Verwendung eines vakuumverstärkten Precision Coating (Marke Johnson Matthey)-Verfahrens, wie es beispielsweise aus der Vorrichtung und dem Verfahren, die in der WO 99/ 47 260 A1 beschrieben sind, entwickelt wurde. Nachfolgend wird eine zweite katalytische Lösung unter Verwendung des gleichen Precision Coating-Verfahrens in einer derartigen Menge und unter solchen Bedingungen appliziert, dass die gewünschte stromaufseitige Zone abgeschieden wird. Das stromabseitige Ende der Zone muss nicht gerade sein, vorausgesetzt, dass man eine mittlere oder minimale Länge von 12,7 mm (0,5 Zoll) erhält. Alternative Beschichtungsverfahren können verwendet werden, vorausgesetzt, dass diese eine adäquate gleichförmige Katalysatorbeschichtung liefern. Derartige Alternativen sind für einen Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet verfügbar und können ein Imprägnieren, Washcoating und eine chemische Gasphasenabscheidung umfassen, obwohl nach gegenwärtigen Überlegungen die bevorzugten Verfahren die sind, die am einfachsten zu steuern sind und am kosteneffektivsten sind.
  • Die stromaufseitige Zone wird typischerweise wie folgt hergestellt oder ist wie folgt erhältlich: (a) eine zusätzliche Präzisionsbeschichtungsstufe eines Applizierens einer zweiten katalytischen Beschichtung auf einen Bereich eines Steins, der bereits gleichförmig mit Katalysator beschichtet wurde, (b) Imprägnieren einen Bereichs eines Steins, der bereits mit Katalysator gleichförmig beschichtet wurde, (c) katalytisches Washcoaten eines Bereichs eines Steins, der bereits gleichförmig mit Katalysator beschichtet wurde, oder (d) chemische Gasphasenabscheidung eines oder mehrerer katalytischer Metalle auf einen Bereich eines Steins, der bereits gleichförmig mit Katalysator beschichtet wurde.
  • Die Konzentration an in der ersten und zweiten Lösung verwendetem katalytischem Metall kann durch einen Fachmann entsprechend der Notwendigkeit, um die gewünschte Konzentration an oder Beladung mit katalytischem Metall bereitzustellen, berechnet werden. Beispielsweise kann die erste Lösung eine PGM-Konzentration aufweisen, um 0,35 bis zu 3,53 g/l (10 bis zu 100 g/ft3) PGM zu erreichen, geeigneterweise verwendet man ein Gemisch oder eine Legierung von Pt und Pd in einem Gewichtsverhältnis von 1:1,5 bis 2:1. Die zweite Lösung kann eine PGM-Konzentration aufweisen, um 0,35 bis 5,30 g/l (10 bis 150 g/ft3) PGM zu erreichen, wobei Pt:Pd-Verhältnisse von 1:1,5 bis 2:1 verwendet werden.
  • Der stromabseitige Bereich des DOC weist vorzugsweise aus Gründen der Einfachheit und der Herstellungskosten eine gleichförmige Beladung mit katalytischem Metall auf. Nichtsdestotrotz kann eine variierende Konzentration beispielsweise ein oder mehrere weitere Katalysator„streifen“ enthalten sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • BEISPIELE
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Herstellung von Dieseloxidationskatalvsatoren
  • Drei DOCs wurden unter Verwendung von identischen Steinen hergestellt und alle wiesen identische Gesamt-PGM-Beladungen von 1,41 g/l (40 g/ft3) auf. Jeder DOC besaß einen Durchmesser von 266,7 mm (10,5 Zoll) und eine Länge von 101,6 mm (4 Zoll). Alle DOCs wurden einem herkömmlichen Altern durch Erwärmen während 12,5 h auf 750 °C in einem Ofen unterzogen, so dass die DOCs Vertreter von DOCs waren, die verwendet worden waren.
  • DOC 1: Ein herkömmlicher und im Handel erhältlicher Dieseloxidationskatalysator wurde hergestellt (DOC 1), der eine gleichförmige Beladung mit Pt:Pd in einem Verhältnis von 7:6 aufwies.
  • DOC 2: Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC 2) mit einer gleichförmigen Beladung von etwa 1,41 g/l (40 g/ft3), jedoch mit einem 10 mm „Streifen“ höherer PGM-Konzentration wurde hergestellt. Der DOC 2 wurde durch Eintauchen eines DOC mit seiner ersten Beschichtung in eine weitere Katalysatoraufschlämmung/lösung bei einem Pt:Pd-Verhältnis von 1:1, um einen Streifen hoher Konzentration bei einer Beladung von 3,53 g/l (100 g/ft3) zu erhalten, hergestellt.
  • DOC 3: Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC 3) mit einer gleichförmigen Beschichtung von etwa 1,41 g/l (40 g/ft3) und einer Zone mit einer Tiefe von 25,4 mm (1 Zoll) mit einer höheren PGM-Beladung von 3,53 g/l (100 g/ft3) bei einem Pt:Pd-Verhältnis von 1:1 wurde unter Verwendung des für den DOC 2 beschriebenen Verfahrens hergestellt.
  • Testverfahren
  • Eine thermische Analyse eines jeden der Dieseloxidationskatalysatoren wurde durchgeführt, indem ein Abgas aus einem Dieselmotor, der mit einem EUV B7-Kraftstoff (7 % Biokraftstoff) sowohl für den Motorbetrieb als auch für die Anreicherung befeuert wurde und der bei 2200 U/min lief, hindurchgeführt wurde. Der Motor war ein EUVI 6-Zylindermotor mit 7 Liter Hubraum, der 235 kW bei 2500 U/min leistet und der mit einem 7. Injektor ausgestattet war, der in der Abgasrohrleitung stromauf des DOC positioniert war.
  • Thermoelemente wurden entlang der Mittellinie des DOC-Steins in von der stromaufseitigen Fläche her gemessenen Tiefen von 7,6 mm (T1), 25,6 mm (T5) und 94,6 mm (T9) insertiert. T5 ist folglich am Beginn der stromabseitigen Zone, obwohl dieser Punkt später als in einer „mittleren“ Position beschrieben wird. Nach 1700 Sekunden oder 1800 Sekunden eines Strömens wurde das Abgas angereichert, um ein mit HC angereichertes Gas bei 250 °C während eines Filterregenerationsvorgangs darzustellen, und es wurde durch den DOC geführt.
  • Ergebnisse
  • Die Ergebnisse sind in den 1 bis 3 dargestellt, bei denen es sich um Auftragungen der Temperatur gegen die Zeit in Sekunden für jeden der getesteten DOCs handelt.
  • Die 1 zeigt, dass es lediglich eine kleine Exotherme an der Front eines herkömmlichen DOC (DOC 1) gibt. Es gibt eine etwas größere Exotherme in der „mittleren“ Position und, obwohl eine Peaktemperatur von 450 °C erreicht wird, ist dies lediglich für eine kurze Zeit. Das anfängliche Anspringen wird nach 2100 Sekunden vollständig ausgelöscht.
  • Die Ergebnisse für den DOC 2 sind in 2 dargestellt. Wenn die Anreicherung nach 1800 Sekunden begonnen wird, sind die Peaktemperaturen an allen Positionen höher als beim DOC 1. Es ist jedoch klar, dass das Anspringen nicht fortbesteht, und die Exotherme wird abermals vollständig nach 2100 Sekunden ausgelöscht.
  • Die Ergebnisse für den DOC 3 sind in 3 dargestellt. Wenn die Anreicherung nach 1700 Sekunden gestartet wird, sind die Temperaturdiagramme für alle Thermoelementpositionen stark verschieden von den Ergebnissen für DOC 1 und DOC 2. Es wurde festgestellt, dass die Temperaturen anfänglich stark ansteigen und dann stabile Temperaturen bei allen Thermoelementpositionen nach 2000 Sekunden erreicht werden. Die Temperaturen werden gehalten, bis die Anreicherung nach 3000 Sekunden beendet wurde.
  • Diese Tests zeigen deutlich den Vorteil der vorliegenden Erfindung unter den Testbedingungen. Im Falle von Schwerlastanwendungen liegen die Abgastemperaturen am Einlass zu dem DOC typischerweise in einem Bereich von etwa 225 bis 275 °C.
  • Zusätzlich wurden Tests durchgeführt, um HC in Austrittsgasen aus jedem DOC nachzuweisen. Möglicherweise überrascht es angesichts der oben beschriebenen Tests nicht, dass ein HC-Entgleiten in hohen Niveaus nach Auslöschen des Anspringens sowohl für den DOC 1 als auch für den DOC 2 nachgewiesen wird, während für den DOC 3 HC in wirksamer Weise entfernt wird, während gleichzeitig die gewünschte Exotherme, die für eine Filterregeneration adäquat ist, erzeugt wird.

Claims (11)

  1. Katalytisches Nachbehandlungssystem für Abgas eines Dieselmotors, wobei das System einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), eine Nachbehandlungsvorrichtung, die stromab des Dieseloxidationskatalysators (DOC) angeordnet ist, wobei die Nachbehandlungsvorrichtung eine periodische Wärmebehandlung erfordert, und Mittel zum Erzeugen einer Temperaturerhöhung in der Nachbehandlungsvorrichtung umfasst, wobei der Dieseloxidationskatalysator (DOC) eine Katalysatorzusammensetzung, die auf eine Substrateinheit geträgert ist, umfasst, wobei die Katalysatorzusammensetzung Platin (Pt), Palladium (Pd) und ein oder mehrere Trägermaterialien, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid, Ceroxid-Zirkoniumoxid und Titanoxid ausgewählt sind, umfasst; wobei die stromaufseitige Zone des Dieseloxidationskatalysators (DOC), die Platin (Pt) und Palladium (Pd) umfasst, eine Konzentration an Platin (Pt) aufweist, die größer ist als die Konzentration an Platin (Pt) in dem Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC), wobei das Gewichtsverhältnis Pt:Pd sowohl in der stromaufseitigen Zone als auch im Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC) 1:1,5 bis 2:1 beträgt, wobei die stromaufseitige Zone eine Länge von 12,7 bis 50,8 mm (0,5 bis 2 Zoll) aufweist und eine höhere Oxidationsaktivität für Kohlenwasserstoffe (HC) als der Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC) besitzt; und wobei die Substrateinheit ein Durchflussmonolith ist.
  2. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die stromaufseitige Zone eine Länge von 12,7 bis 38,1 mm (0,5 bis 1,5 Zoll) aufweist.
  3. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei die stromaufseitige Zone eine Länge von etwa 25,4 mm (etwa 1 Zoll) aufweist.
  4. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dieseloxidationskatalysator (DOC) einen Durchmesser von 101,6 bis 381,0 mm (4 bis 15 Zoll) und eine Länge von 63,5 bis 254,0 mm (2,5 bis 10 Zoll) aufweist.
  5. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dieseloxidationskatalysator (DOC) ein Gemisch von Pt und Pd oder eine Legierung von Pt und Pd umfasst.
  6. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rest des Dieseloxidationskatalysators (DOC) mehrere Zonen und/oder Schichten umfasst.
  7. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gewichtsverhältnis von Platin (Pt) zu Palladium (Pd) in der stromaufseitigen Zone ≥ 1:1 beträgt.
  8. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die PGM-Konzentration der stromaufseitigen Zone 0,353 bis 5,297 g/l (10 bis 150 g/ft3) beträgt.
  9. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nachbehandlungsvorrichtung ein Rußfilter ist.
  10. Katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Nachbehandlungsvorrichtung eine Katalysatoreinheit zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) ist.
  11. Fahrzeug, das einen Dieselmotor und ein katalytisches Nachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
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