DE102013207921B4 - Verfahren zur Stickstoffmonoxid-Oxidation über silber-basierten Katalysatoren und katalytischer Reaktor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Behandlung des Abgasstroms, der aus einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor während eines Zeitraums nach dem Kaltstart des Motors strömt, wobei der Motor während des Kaltstarts in einem Magerbetrieb läuft, der Abgasstrom ein Gemisch aus Stickstoffmonoxid, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Wasser, Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff umfasst, der Abgasstrom eine Anfangstemperatur von unter 75 °C hat und sich während eines weiteren Motorbetriebs zunehmend erwärmt, wobei das Verfahren umfasst:kontinuierliches Leiten des Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoffmonoxid enthaltenden Abgasstroms in Kontakt mit einem partikulären Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50), um wenigstens einen Teil des Stickstoffmonoxids zu Stickstoffdioxid zu oxidieren und um zeitweise etwas des Stickstoffoxids und des Stickstoffdioxid-Produktes an dem partikulären Katalysatormaterial zu speichern, wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator das erste Katalysatormaterial ist, mit dem der strömende Abgasstrom in Kontakt kommt; der Silber/Aluminiumoxid-Katalysator Partikel von Silber oder einem Silberoxid, das auf Trägerpartikeln aus Aluminiumoxid abgeschieden ist, umfasst; der Silbergehalt der Silber/Aluminiumoxid-Katalysator Partikel im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Summe der Partikel von Silber oder Silberoxid und Aluminiumoxid liegt;und danach unverzüglich und kontinuierlich Leiten des Abgasstroms in Kontakt mit einem katalytischen Material, das Partikel eines Platingruppenmetalls oder mehrerer Platingruppenmetalle umfasst, zur Oxidation von Stickstoffmonoxid, wenn die Temperatur des Abgases ansteigt und den Platingruppenmetall-Katalysator (14) auf eine Arbeitstemperatur erwärmt, undFortsetzen des Leitens des Abgases in Kontakt mit jedem von dem Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) und den Platingruppenmetall-Partikeln für die Dauer des Motorbetriebs, während gespeichertes Material von dem partikulären Silber/Aluminiumoxid-Katalysator entfernt wird und der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator seine Wirkung auf den erwärmten Abgasstrom beendet, wenn er eine Temperatur von über 250 °C erreicht hat und bis der Motor abgestellt ist und nach einem Motorabkühlzeitraum erneut gestartet wird, wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) als Washcoat-Schichten an den Wandoberflächen von parallelen offenendigen Kanälen in einem monolithischen Körper (54) abgeschieden ist, wobei sich die parallelen offenendigen Kanäle von einem Abgasstromeinlass (56) zu einem Abgasstromauslass des monolithischen Körpers erstrecken, und wobei Partikel eines Oxidationskatalysators (14), der Partikel eines Platingruppenmetalls umfasst, als Washcoat an den Wandoberflächen von parallelen offenendigen Kanälen abgeschieden sind, wobei der Washcoat des Platingruppenmetalls sich an den Wandoberflächen vom Abgasstromeinlass des Körpers (54) zu seinem Abgasstromauslass erstreckt, und wobei Partikel des partikulären Silber/AluminiumoxidKatalysators (12, 50) als ein Washcoat, der über den Washcoat-Partikeln des Platingruppenmetalls liegt, abgeschieden sind,wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) so angeordnet ist, dass Abgas aus einem Abgaskrümmer des Motors in einen definierten Abgasströmungsweg austritt und in Kontakt mit dem Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) strömt, nachdem er eine Distanz von nicht mehr als 50 Zentimeter entlang dem Strömungsweg nach Verlassen des Abgaskrümmers geströmt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft die Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) in Stickstoffdioxid (NO2) im Abgas mit relativ niedriger Temperatur (z. B. von etwa 75 °C bis etwa 250°C) aus einem Dieselmotor nach einem Kaltstart. Ein Silber-basierter Katalysator (Ag- oder Silberoxid-Nanopartikel, geträgert auf Al2O3-Partikeln), der eng an den Abgaskrümmer gekoppelt ist, ist beim Oxidieren eines signifikanten Teils des NO zu NO2 in einem Wasserstoff enthaltenden Abgas wirksam. Das Silberkatalysatormaterial dient auch dazu, das NOx zeitweilig während des Aufwärmens von stromabwärts gelegenen katalytischen Reaktoren, die zur Umwandlung von Abgasbestandteilen zur Austragung in die Atmosphäre angeordnet sind, zu speichern.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In den letzten mehreren Dekaden haben Automobilhersteller kontinuierlich sinkende Grenzwerte für die Mengen an Kohlenmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxiden (zusammen NOx), die im Abgas aus Fahrzeugmotoren in die Atmosphäre ausgetragen werden, erfüllt. Diese Anforderungen von verringerten Abgasemissionen sind mit den Forderungen nach verstärkter Kraftstoffeinsparung kombiniert. Diese kombinierten Anforderungen haben immer höher entwickeltere Motoren, Computersteuerung von Motoren und Abgasbehandlungssysteme, einschließlich katalytischer Reaktoren, im Abgasstrom erforderlich gemacht.
  • Derzeitige Abgasbehandlungssysteme sind bei der Behandlung des Abgases aus einem aufgewärmten Motor ziemlich wirksam, da die Katalysatormaterialien auf Temperaturen (z. B. 250 °C und darüber) erwärmt wurden, bei denen sie dazu dienen, Kohlenmonoxid und unvollständig verbrannte Kraftstoffbestandteile wirksam zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren und Stickstoffoxide zu Stickstoff zu reduzieren. Diese Behandlungssysteme sind sowohl für benzinbetriebene Motoren, die bei einem stöchiometrischen Luft-zu-Brennstoff-Verhältnis arbeiten, als auch für Dieselmotoren (und andere Magerverbrennungsmotoren), die mit einem beträchtlichen Luftüberschuss arbeiten (manchmal als „mager verbrennend“ bezeichnet), ziemlich effektiv. Es war schwierig, Abgasemissionen unmittelbar nach einem Kaltmotorstart zu behandeln, bevor das Abgas den katalytischen Reaktor oder die katalytischen Reaktoren auf die wirksamen Temperaturen der Katalysatormaterialien erwärmt hat. Es wird realisiert, dass solche unbehandelten Emissionen einen signifikanten Teil der Gesamtemissionen bei der Auftragsuntersuchung von Motorabgassystemen ausmachen. Das Problem ist bei der Behandlung von gemischten Stickstoffoxiden im Abgas von Dieselmotoren besonders schwierig. Diese Stickstoffoxide umfassen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), das Gemisch wird typischerweise als NOx bezeichnet. Es gibt daher einen Bedarf für bessere Systeme zur Behandlung des Abgases aus einem Motor nach einem Kaltstart. Der Bedarf ist bei Magerverbrennungsmotoren bzw. mager verbrennenden Motoren, zum Beispiel Dieselmotoren, besonders akut, wobei diese die Tendenz zeigen, kühlere Abgasströme zu produzieren, und zwar aufgrund des Überschusses an Luft, der in den Verbrennungsgemischen verwendet wird, mit denen seine Zylinder beschickt werden.
  • EP 1 541 219 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Katalysatoranordnung zur NOx-Reduktion bei niedrigen Temperaturen. Das Abgas aus einem Motor wird zunächst über einen Katalysator geleitet, der Silber und Aluminiumoxid enthalten kann. Anschließend kann das Abgas über einen Diesel- Oxidations-Katalysator und durch einen Dieselpartikelfilter geleitet werden.
  • US 2011/0011068 A1 beschreibt ein Abgasbehandlungssystem mit einem HC-Katalysator, einem Oxidationskatalysator mit einem Metall aus der Platin-Gruppe, einem U-SCR-Katalysator und einem Dieselpartikelfilter.
  • In der EP 2 223 735 A1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem beschrieben, welches ein Reformierungsmittel, ein Adsorptionsmittel und ein Reinigungsmittel umfasst. Das Reformierungsmittel ist stromaufwärts des Adsorptionsmittels angeordnet und das Adsorptionsmittel umfasst Silberoxid als Katalysator und ein Oxid oder mehrere Oxide aus der Gruppe Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zirkonoxid, Titanoxid, Ceroxid und Zeolith.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung zur Behandlung von Abgas, insbesondere während des Zeitraums nach einem Kaltstart des Motors, bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch einen katalytischen Reaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Veranschaulichende Techniken dieser Erfindung werden für die spezifische Ausführungsform eines Dieselmotors in einem Kraftfahrzeug beschrieben werden.
  • Allerdings sind Techniken der Erfindung auch in der Kaltstartphase von mager verbrennenden Benzinmotoren und anderen Verbrennungsmotoren, die Kohlenwasserstoffkraftstoff verbrennen (ganz gleich, ob sie kompressionsgezündet oder funkengezündet werden), die so betrieben werden, dass sie eine Kombination aus Stickstoffmonoxid und Wasserstoff in ihrem Abgasstrom produzieren, insbesondere nach einem Starten des Motors, wenn er bei Umgebungstemperatur oder bei einer Temperatur unter seiner Aufwärmtemperatur ist und sein Abgas die Abgasbehandlungssysteme des Fahrzeugs noch nicht auf ihre Betriebstemperaturen erwärmt hat, anwendbar.
  • Die Zusammensetzung des Abgases, das durch Kolbenwirkung aus dem Abgaskrümmer eines Dieselmotors gepumpt wird, ist eine Funktion der Zusammensetzung des kompressionsgezündeten Dieselkraftstoffs, des hohen Luft-zu-Kraftstoff-Massenverhältnisses (typischerweise etwa 17:1) und der Effizienz der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern des Motors. Der Abgasstrom, der aus dem Abgaskrümmer eines aufgewärmten Dieselmotors gepumpt wird, umfasst ein Gemisch aus Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff, Wasser und Stickstoff. Es ist notwendig, die Austragung jedes anderen Bestandteils als Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser zu minimieren. Natürlich zeigt eine erhöhte Effizienz der Kraftstoffnutzung und -verbrennung im Motor die Tendenz, die Austragung von Kohlendioxid und anderen Abgasbestandteilen zu verringern.
  • Eine Technik für die Behandlung von Dieselabgas hat das Gas einer Folge von Verfahrensschritten unterworfen. Das Abgas, das den Abgaskrümmer des Motors verlässt, wird durch Abschnitte einer geeigneten hochtemperaturbeständigen und oxidationsbeständigen Metallrohrleitung geleitet, die unter der Karosserie des Kraftfahrzeugs und zwischen zwei oder mehr Behältern mit Katalysatormaterial oder Filtermaterial geht, bevor das Gas aus dem letzten Rohrleitungsabschnitt in die Atmosphäre freigesetzt wird. Beispielsweise wird das heiße Abgas zuerst über einen Dieseloxidationskatalysator (DOC, typischerweise bestehend aus einem Gemisch sehr kleiner Partikel von Platingruppenmetallen, die an Aluminiumoxidpartikeln mit hoher spezifischer Oberfläche abgeschieden sind) zur Oxidation von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid geführt. Stromabwärts des DOC wird eine geeignete Menge eines ausgewählten Reduktionsmaterials, zum Beispiel Ammoniak (aus Harnstoff), in den Abgasstrom eingespritzt und das Abgas, das jetzt das zugesetzte Reduktionsmittel enthält, wird über einen weiteren Katalysator, der für die chemische Reduktion von NO2 (und NO) zu Stickstoff ausgewählt wurde, geleitet. Diese zweite induzierte Reaktion wird oft selektive katalytische Reduktion (SCR, Selective Catalytic Reduction) genannt, da der ausgewählte Katalysator von dem Reduktionsmaterial, das dem Abgasstrom zugesetzt wird, abhängt. Ein Dieselpartikelfilter (DPF)-Körper ist typischerweise ebenfalls in dem Abgasstrom angeordnet.
  • Derzeitige Reduktionskatalysatoren für die Verwendung von Ammoniak als die reduzierende Substanz bzw. Reduktionssubstanz umfassen geeignete Eisensubstituierte Zeolithe und Kupfer-substituierte Zeolithe. Dieses Reduktionssystem arbeitet am besten, wenn ein merklicher Teil des NO, das den Abgaskrümmer verlässt, typischerweise etwa 50 %, zu NO2 oxidiert wurde. Diese Technik ist wirksam, wenn der Abgasstrom den DOC oder das SCR auf geeignete Arbeitstemperaturen erhitzt hat. Allerdings hatte Dieselabgas, das aus dem Abgaskrümmer unmittelbar nach einem Kaltstart austritt, nicht die Zeit, den DOC oder das SCR zu erwärmen, und es treten unbehandelte Abgasbestandteile in die Atmosphäre ein. Außerdem enthält das Kaltstartabgas typischerweise auch Wasserstoff.
  • Diese Erfindung stellt ein Katalysatormaterial bereit, das aus sehr kleinen (Nanometergröße) Partikel von Silber (oder einem Silberoxid), die auf größeren Partikeln aus Aluminiumoxid mit großer spezifischer Oberfläche abgeschieden und von diesen geträgert werden (Ag/Al2O3), besteht. Dieses partikuläre Material enthält erfindungsgemäß 0,5 bis 10 Gew.-% an Silber. Es wird festgestellt, dass dieser Silber-basierte Katalysator (in der Gegenwart einer geringen Menge an Wasserstoff) bei der Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) und der zeitweiligen Speicherung von gemischten Stickstoffoxiden (NOx) in Abgasströmen mit Temperaturen von etwa 75°C bis 250°C (vorzugsweise etwa 100°C bis etwa 190°C) sehr wirksam ist. Wie es detaillierter in dieser Beschreibung beschrieben wird, kann ein Durchflussreaktor mit Kanalwandoberflächen, die geeignete Washcoat-Schichten dieses geträgerten Silbermaterials tragen, enggekoppelt mit dem Abgaskrümmer eines Dieselmotors, verwendet werden, um die Auspuffendrohremission von NOx für Zeiträume unmittelbar nach einem Motorkaltstart zu verringern.
  • Während des Zeitraums nach dem Starten eines Dieselmotors (oder eines anderen mager verbrennenden Motors) enthält das Abgas typischerweise Wasserstoff in Mengen von etwa 100 ppm bis etwa 1 000 ppm oder mehr, zusätzlich zu NOx, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid, Sauerstoff, Wasser und Stickstoff. Entsprechend der Techniken dieser Erfindung ist ein Silber-basierter Katalysator stromaufwärts des PGM-enthaltenden DOC platziert. Das Ag/Al2O3-Material ist zur Oxidation eines signifikanten Teils des NO zu NO2 in Vorbereitung für den stromabwärts gelegenen SCR-Reaktor wirksam. Der Silberkatalysator begünstigt nicht nur in wirksamer Weise die Oxidation von NO in Gegenwart von Wasserstoff in dem relativ kühlen Abgas, er wirkt auch als zeitweilige Speichermasse für das resultierende Gemisch aus NO2 und restlichem NO während Zeiträumen mit relativ niedrigen Abgastemperaturen, zum Beispiel unter etwa 250°C. Die Funktion unseres Silberreaktors, enggekoppelt an den Dieselabgaskrümmer und stromaufwärts im Abgasstrom zu dem PGM-DOC, ist zeitweilig bzw. temporär. Enggekoppelte Katalysatoren sind typischerweise von etwa 5 cm bis etwa 50 cm stromabwärts von der Abgaskrümmung oder von einem Turbolader, der nahe der Abgaskrümmung platziert ist, um einen Teil des Abgases zu rezirkulieren, montiert. Der Silberreaktor dient nur als Oxidationskatalysator und Speichermaterial, bis er auf über etwa 250°C erhitzt ist. Danach ist der Wasserstoffgehalt des Abgases auch oft inhärent verringert und die Arbeitstemperaturen der stromabwärts gelegenen Durchfluss-DOC- und -SCR-Katalysatorkörper erlauben den Beginn ihrer vorgesehenen Funktionen. Dann fließt das heiße Abgas einfach durch das Silber-basierte Material und auf die stromabwärts gelegenen Reaktionskörper. Später allerdings, wenn der Fahrzeugmotor einen weiteren Kaltstart erfährt, ist der Silberreaktor an Ort und Stelle, um seine NO-Oxidations- und zeitweiligen NOx-Speicherfunktionen auszuführen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist Silber/Aluminiumoxid-Katalysator und zeitweiliges NOx-Speichermaterial als ein Washcoat an den Wänden eines extrudierten Cordierit-Monolith-Körpers, der viele parallele Durchflusskanäle hat, die sich von einer Einlassseite zu einer Auslassseite erstrecken, abgeschieden. Der monolithische Körper ist typischerweise im Durchschnitt rund oder elliptisch und hat zum Beispiel 400 Kanäle pro Quadrat-Inch Einlassflächen-Oberfläche, jeweils mit einer quadratischen oder hexagonalen Öffnung. Der monolithische Körper kann in einem geeigneten hochtemperatur- und oxidationsbeständigen Behälter (zum Beispiel Edelstahlkörper) mit einem Abgasstromeinlass und einem stromabwärts gelegenen Auslass enthalten sein und eng mit dem Abgaskrümmer des Motors gekoppelt sein. So wird der Strom des Abgases in die
  • Kanäle des Cordierit-Körpers aufgeteilt und wird in engen Kontakt mit den Silberkatalysatorpartikeln, die an jeder Kanaldurchgangswand abgeschieden sind, gebracht. Die Gesamtmenge an solchem Silber enthaltendem Katalysator wird zur Bereitstellung der Oxidation von NO und der zeitweiligen Speicherung von NOx auf der Basis des Abgasstroms und der Aufwärmzeit für die Kolbenschlagverdrängung des Dieselmotors, aus dem das Abgas strömt, bestimmt. Eine repräsentative Raumgeschwindigkeit für den Strom durch mit Washcoat-Schichten versehenen Kanäle des Monolithen kann etwa 50 000 h-1 sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Silber/Aluminiumoxid-Material an einem metallischen Substrat oder einem anderen Wandstromsubstrat geträgert sein.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung spezifischer Beispiele, die in dieser Beschreibung folgt, ersichtlich werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm, das den Fluss eines NO-enthaltenden und Wasserstoff-enthaltenden Dieselabgasstrom (Verfahrenstrom Kasten 10), der einen Abgaskrümmer verlässt und anschießend durch ein Silber-Aluminiumoxid (Ag/Al2O3)-Katalysatorbett (Kasten 12), ein Dieseloxidationskatalysatorbett (DOC, Kasten 14), ein Bett zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR, Kasten 16) und einen Dieselpartikelfilter (DPF, Kasten 18) strömt, veranschaulicht.
    • 2 ist ein Diagramm %-Umwandlung von NO zu NO2 (vertikale Achse 20) versus durchschnittliche Katalysatortemperatur (°C) (horizontale Achse 22) für synthetische Abgasströme, die über ein 2 % Ag/Al2O3-Katalysatorbett (Kurve 24) bzw. ein PGM-DOC (7:1 Pt:Pd mit 49 g/ft3) Katalysatorbett (Kurve 26) strömen.
    • 3 ist ein Diagramm der Konzentration (ppm) von NOx, gespeichert an Ag/Al2O3, (vertikale Achse 30), versus durchschnittliche Katalysatortemperatur (°C) (horizontale Achse 32) für synthetische Abgasströme, die zu Beginn 205 ppm NOx (horizontale Linie 34 = 195 ppm NO und 10 ppm NO2) und 0 ppm H2 (Kurve 36) oder 200 ppm H2 (Kurve 38) oder 500 ppm H2 (Kurve 40) enthalten, wobei jeder über ein 2 % Ag/Al2O3-Katalysatorbett strömt.
    • 4 ist eine schräge Seitenansicht eines zylindrischen Durchfluss-Edelstahlbehälters, der einen extrudierten zylindrischen Cordierit-Körper mit vielen parallelen Kanälen einschließt, von denen jeder einen quadratischen Querschnitt hat und sich von einer flachen Abgasstrom-Einlassseite des Körpers zu einer flachen Abgasstrom-Auslassseite des Körpers erstreckt. Die vier Wände jedes Kanals sind mit einer dünnen Washcoat-Schicht aus Silber/Aluminiumoxid-Katalysator zur Verwendung gemäß dieser Offenbarung beschichtet. In dieser Darstellung sind der Behälter und der Cordierit-Körper jeweils als runde Zylinder geformt, und ein Teil der runden Behälterwand ist weggebrochen, um den Cordierit-Körper zu zeigen.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Abgasemissionen aus einem Fahrzeugmotor, der an einem Dynamometer läuft, werden oft evaluiert, indem der Motor nach einem spezifizierten Testverfahren betrieben wird, bei dem der Motor einem Kaltstart unterzogen wird und danach, wie vorgeschrieben, beschleunigt und entschleunigt wird. Ein solches Verfahren ist U.S. Federal Test Procedure 75 Cycle. Es wird festgestellt, dass, wenn ein repräsentativer leichter Dieselmotor gemäß dem FTP 75 Cycle betrieben wird, mehr als 50 % der Auspuffendrohr-Emissionen an NOx während der ersten zwei Testzyklen nach einem Kaltstart ausgestoßen werden. Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und ein Silber-basiertes Katalysatorsystem zur Verwendung bei der Reduzierung von NOx-Auspuffendrohr-Emissionen während solcher Motorbetriebsperioden bereitzustellen.
  • Während eines Aufwärmbetriebs produzieren solche Dieselmotoren typischerweise ein heißes Abgas mit relativ hohen Gehalten an Sauerstoff, Wasser und Stickstoffoxiden (NOx). Im Fall von Dieselmotoren liegt die Temperatur des Abgases typischerweise im Bereich von 50 bis 150 °C aus einem kalten Motor und 200 bis 400 °C aus einem aufgewärmten Motor (abhängig zum Beispiel von der Motorlast) und es hat eine repräsentative Zusammensetzung, nach Volumen, von etwa 10 % Sauerstoff, 6 % Kohlendioxid, 5 % Wasser, 0,1 % Kohlenmonoxid, 180 ppm Kohlenwasserstoffen, 235 ppm NOx (meist NO) und als Rest im Wesentlichen Stickstoff. Das Abgas enthält oft einige sehr kleine kohlenstoffreiche Partikel. Und zu dem Ausmaß, in dem der Kohlenwasserstoffkraftstoff Schwefel enthält, kann das Abgas aus der Verbrennungsquelle auch Schwefeldioxid enthalten. Es ist erwünscht, solche Abgaszusammensetzungen zu behandeln, um die Austragung jeder anderen Substanz als Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser in die Atmosphäre zu minimieren. Ein repräsentativer Wert der Strömungsrate eines solchen Fahrzeugabgasstroms ist im Hinblick auf das effektive Volumen von Abgasbehandlungsvorrichtungen zum Beispiel 50 000 h-1.
  • Die NOx-Gase, die typischerweise variierende Gemische von Stickstoffoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) umfassen, sind infolge des hohen Sauerstoff (O2)-Gehalts in dem heißen Abgasstrom schwierig zu Stickstoff (N2) zu reduzieren. Es wird festgestellt, dass, wenn ein Teil des NO zu NO2 oxidiert ist, es selektive katalytische Reduktionszusammensetzungen und katalytische Durchflussreaktorkonzepte zum Reduzieren eines großen Teils des NO und NO2 im heißen Abgas zu Stickstoff gibt, bevor das Abgas aus dem Fahrzeugauspuffsystem ausgetragen wird. So befindet sich in vielen Abgasbehandlungssystemen für Magermotoren ein geeigneter Durchfluss-Oxidationskatalysatorkörper geeigneterweise nahe an dem Motorabgaskrümmer, um die wirksame und rechtzeitige Oxidation von NO und CO und HC im Abgas zu begünstigen. Ein zweites Katalysatormaterial befindet sich stromabwärts von dem Oxidationskatalysatorreaktor in dem strömenden Abgasstrom für die Reduktion eines großen Teils des NO und NO2 zu Stickstoff und Wasser. Manchmal wird dem Abgas ein Reduktionsmaterial zugesetzt, um die selektive Reduktionsreaktion zu ermöglichen, und der Motor kann wiederholt, aber sehr kurz, in einem kraftstoffreichen Modus mehrmals laufengelassen werden, um geringe Mengen an unverbranntem Kraftstoff als Reduktionsmittel für die Stickstoffoxide zuzuführen.
  • Bei einem Starten bzw. Anlassen des kalten Motors müssen diese Oxidations- und Reduktionskatalysatormaterialien durch den Abgasstrom oft von Umgebungstemperatur auf ihre jeweiligen Arbeitstemperaturen erhitzt werden. Es ist notwendig, während allen Stufen des Motorbetriebs, einschließlich des Zeitraums, in dem das Abgassystem nach einem Kaltstart erwärmt wird, das meiste des Kohlenmonoxids und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in dem Abgas zu Kohlendioxid und Wasser umzuwandeln und das meiste des NOx in Stickstoff umzuwandeln.
  • Die Techniken dieser Erfindung nutzen die Beobachtung der Erfinder, dass Wasserstoff in Mengen von etwa 100 bis 1 000 ppm oder mehr im Abgas des Dieselmotors nach Motorkaltstart vorliegt. Der Motor wird typischerweise unter einem computergesteuerten Motorregulierungssystem zum Management des Zeitpunkts und der Menge der Kraftstoffeinspritzung und des Luftstroms betrieben, und während Zeiträumen nach einem Kaltstart kann bewirkt werden, dass Wasserstoff im Abgas des Dieselmotors während dieser Stufe des Fahrzeugbetriebs vorliegt. Das Silber/ Aluminiumoxid-Material, das bei Durchführungen dieser Erfindung verwendet wird, nutzt das Vorliegen von geeigneten (aber relativ kleinen) Wasserstoffmengen in Kombination mit dem Silber-Katalysator und -Speichermaterial, das sich nahe dem Abgaskrümmer des Motors befindet, um eine gewisse Oxidation von NO zu NO2 bei Abgastemperaturen im Bereich von 75°C bis etwa 250°C zu begünstigen und zeitweise etwas des Gemisches von NO und NO2 zu speichern, bis das Abgas das Silbermaterial über seine beste Arbeitstemperatur erhitzt und andere stromabwärts gelegene Abgasbehandlungsreaktoren die Funktionen der Abgasbehandlung übernehmen. Es ist vorteilhaft, dass der Abgasstrom in Kontakt mit dem Silber-enthaltenden Oxidationskatalysator gebracht wird, bevor er in Kontakt mit anderen Abgasbehandlungsmaterialien strömt. Allerdings ist anerkannt, dass in einigen Motorsystemen ein Teil des Abgasstroms umgeleitet werden kann, wenn er den Abgaskrümmer verlässt, und in die Verbrennungskammern des Motors zurückgeführt werden kann.
  • Wie in dem schematischen Abgasfließdiagramm von 1 gezeigt ist, umfasst das Abgas aus einem Dieselmotor nach einem Kaltstart (Kasten 10) Stickstoffmonoxid (NO), Sauerstoff und Wasserstoff. Natürlich enthält das Abgas auch (wie oben beschrieben wurde) eine kleine Menge an NO2, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, restlichen Kraftstoffkohlenwasserstoffen, Sauerstoff, Wasser und Stickstoff. Die Aufgabe des Ag/Al2O3-Reaktors (Kasten 12) besteht darin, aus dem Vorliegen des Wasserstoffs Nutzen zu ziehen und etwas des Sauerstoffs in der Oxidation von etwas des NO zu NO2 zu verwenden. Auf diese Weise wechselwirken der relativ kühle Abgasstrom und das relativ kühle Silberreaktormaterial, ausgehend zum Beispiel von etwa 70°C und allmählich erwärmend auf etwa 250°C, um einen Großteil des NO zu NO2 umzuwandeln und etwas des umgesetzten NOx an den Oberflächen des Silber/Aluminiumoxid-Materials zu speichern. Wie in 1 dargestellt ist, trägt der kontinuierliche Strom des sich erwärmenden Abgases, der Reihe nach, in dem geschlossenen Durchflussabgassystem, aus dem Ag/Al2O3-Behälter (Kasten 12) zu dem DOC-Reaktor (Kasten 14, typischerweise enthaltend einen PGM-Katalysator, ein Gemisch aus Pt und Pd), einem Reaktor zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR, Kasten 16) und einem Filter für Dieselpartikel (DPF, Kasten 18). In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Reduktionsmittel für NOx, zum Beispiel Ammoniak oder ein Kohlenwasserstoff, dem Abgas an einer Stelle stromaufwärts des SCR-Reaktors 16 zugesetzt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann es auch bevorzugt sein, einen Ag/Al2O3-Katalysator und den DOC-Katalysator als Washcoat-Material in einem einzigen Durchfluss-Cordierit-Körper zu kombinieren, wie es in dieser Beschreibung unten beschrieben wird.
  • Zunächst kann der sich erwärmende DOC (Kasten 14) auch einiges NOx speichern, das aus dem Silberkatalysator (Kasten 12) entweicht. Allmählich wird der DOC (Kasten 14) aber die Oxidation von Kohlenmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen und eine weitere Oxidation von NO beginnen. Wenn der DOC (Kasten 14) seine optimale Arbeitstemperatur erreicht, übernimmt er die Oxidationsfunktion des Silber/Aluminiumoxid-Reaktors (Kasten 12). In Abhängigkeit von dem entwickelten NO2-verstärkten NOx-Reduktionskatalysator kann ein Reduktionsmaterial, zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, dem Abgas zugesetzt werden, bevor es in den SCR-Reaktor (Kasten 16) eintritt. Und Dieselpartikelmaterial wird in dem DPF (Kasten 18) entfernt, bevor das Abgas aus dem Auspuffendrohr des Fahrzeugs ausgetragen wird.
  • Während die stromabwärts gelegenen Komponenten eines Diesel- oder Magermotorabgases in der gewählten Funktion variieren können, wird der Ag/Al2O3-Reaktor für einen zeitweiligen bzw. temporären Zeitraum, nach einem Start des Motors, verwendet, um eine NOx-Behandlung des Abgassystems durch Oxidieren von NO und Speichern von NOx, wenn das Abgassystem relativ kalt ist und bis die stromabwärts gelegenen Komponenten des Abgassystems ihre vorgesehenen Funktionen beginnen, zu verbessern.
  • Das Diagramm von 2 veranschaulicht die Wirksamkeit eines partikulären 2 Gew.-%-Ag-Katalysators, geträgert auf Aluminiumoxidpartikeln, bei der Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) in einem synthetischen Gasstrom, der Wasserstoff enthält. Der Silberkatalysator wurde hergestellt, indem Silber auf Aluminiumoxidpartikeln abgeschieden wurde und das Material in Luft mit 10 % Wasser bei 650°C für 24 Stunden gealtert wurde. Eine ähnliche NO-Oxidationsuntersuchung wurde unter Verwendung eines kommerziellen DOC-Katalysators, bestehend aus einem Gemisch aus Platin und Palladium auf Aluminiumoxidpartikeln (7:1 Pt:Pd mit 1730 g/Kubikmeter (49 g/Kubikfuß)), durchgeführt.
  • Bei der Untersuchung, die 2 zugrunde liegt, wurden die entsprechenden Katalysatormaterialien in einem Quarzreaktorrohr platziert und in einen Ofen eingesetzt, in dem sie allmählich bei Temperaturniveaus im Bereich von 100 °C bis 400 °C mit 2 °C pro Minute erhitzt wurden. Synthetische Gasgemische, bestehend aus 195 ppm NO, 10 ppm NO2, 500 ppm Wasserstoff, 400 ppm Kohlenmonoxid, 238 ppm Propen, 96 ppm Propan, 5 % Wasser, 8 % Kohlendioxid, 10 % Sauerstoff und als Rest Stickstoff, wurden mit einer Raumgeschwindigkeit SV = 30 000 h-1 durch die Katalysatorpartikel strömen gelassen. Die Zusammensetzung des Gases, das aus dem Katalysatorbett austritt, wurde unter Verwendung eines Fourier-Transform-Infrarot (FTIR)-Spektrometers gemessen. Die Umwandlungswerte von NO zu NO2 (vertikale Achse, 20) über einen Temperaturbereich von 100 °C bis 400 °C (horizontale Achse, 22) für jeden Katalysator sind grafisch in 2 gezeigt. Es ist zu sehen, dass die NO-Umwandlung unter Verwendung des Silberkatalysators (Kurve 24) unter 100 °C beginnt und ein Maximum von etwa 72 % Umwandlung bei etwa 235°C erreicht. Der PGM-Katalysator (Kurve 26) begann keine Umwandlung von NO, bis der Katalysator etwa 170°C erreichte, und erreichte eine maximale Umwandlung von etwa 51 % bei etwa 310°C. Diese Tests sind für viele Tests repräsentativ, die die Fähigkeit des betreffenden Silberkatalysators zur Oxidation von NO zu NO2 in sauerstoffhaltigen Abgasgemischen, die Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe enthalten, bestätigen.
  • Es wurde experimentell gefunden, dass Wasserstoffgehalte von etwa 100 ppm bis etwa 1 000 ppm oder mehr in den NO, Wasser und Sauerstoff enthaltenden Abgasgemischen signifikant zu der Wirksamkeit des Silberkatalysators beim Oxidieren von NO zu NO2 und der Speicherung von NO und NO2 beitragen. Es wird gefunden, dass im Allgemeinen das Vorliegen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen die Oxidation von NO über dem Silberkatalysator in dem Wasserstoff enthaltenden Strom nicht hemmt.
  • Die Speicherung von NOx, das durch die Oxidation von NO zu NO2 aus einem NO-enthaltenden Strom produziert wird, wird bei der Untersuchung, die 3 zugrunde liegt, bewiesen, wobei 2 Gew.-%-Ag-Katalysator auf Aluminiumoxid in das Reaktorrohr gebracht wurde und in einen Ofen eingesetzt wurde, in dem er progressiv auf ein Temperaturniveau im Bereich von 35°C bis 175°C mit 36°C pro Minute erwärmt wurde. In einem Ansatz zur Simulation eines Kaltstarts bei einem Fahrzeug wurden synthetische Gasgemische, bestehend aus 195 ppm NO, 10 ppm NO2, 400 ppm Kohlenmonoxid, 238 ppm Propen, 96 ppm Propan, 2 % Wasser, 8 % Kohlendioxid, 10 % Sauerstoff und als Rest Stickstoff, mit einer Raumgeschwindigkeit SV = 30 000 h-1 durch die Katalysatorpartikel strömen gelassen. In 3 ist die Menge an NOx in ppm, die an dem Silber/Aluminiumoxid-Katalysator aus jedem synthetischen Gasgemisch gespeichert wurde, auf der vertikalen Achse 30 bei der durchschnittlichen Katalysatortemperatur (°C) auf der horizontalen Achse 32 angegeben. Die NOx-Konzentration (205 ppm) im Einlassstrom wird durch die horizontale Linie 34 angezeigt. Somit geben NOx-Konzentrationswerte unter dieser Linie die Speicherung von NOx über dem Silberkatalysator an. Die Konzentrationswerte von absorbiertem NOx bei entweder 0 ppm Wasserstoff (Kurve 36) oder 200 ppm Wasser (Kurve 38) oder 500 ppm Wasserstoff (Kurve 40) sind in 3 grafisch dargestellt. Es ist zu sehen, dass die NO-Konzentration unter Verwendung des Silberkatalysators über etwa 75 °C abzunehmen beginnt, wenn die Konzentration von 0 bis 200 bis 500 ppm H2 ansteigt. Diese Tests sind für viele Tests repräsentativ, die die Eignung des betreffenden Silberkatalysators zur Oxidation von NO zu NO2 und seine anschließende Speicherung in Sauerstoffenthaltenden Abgasgemischen, die Wasserstoff enthalten, bestätigen.
  • Eine Darstellung eines geeigneten katalytischen Reaktors 50 zur Aufnahme eines Silber/Aluminiumoxid-Katalysators im Abgasstrom eines Dieselmotors ist in 4 gezeigt. Der Reaktor 50 kann einen runden röhrenförmigen Edelstahlkörper 52 zum engen Einschließen eines extrudierten, runden, zylindrischen, honigwabengeformten Cordierit-Katalysator-Trägerkörpers 54, der in zwei heraus gebrochenen Fenstern in der Seite des Körpers 52 zu sehen ist, umfassen. Katalysatorträgerkörper 54 kann aus einem anderen bekannten und geeigneten hochtemperaturbeständigen Metall oder keramischem Material geformt sein. In dieser Ausführungsform ist der Cordierit-Katalysator-Trägerkörper 54 mit vielen Abgasdurchflusskanälen geformt, die sich von einer stromaufwärts gelegenen Abgaseinlassseite 56 des Trägerkörpers 54 durch die Länge des Körpers zu einer stromabwärts gelegenen Abgasauslassseite (in 4 nicht sichtbar) des Körpers 54 erstrecken. Zum Beispiel werden 400 Durchflusskanäle pro Quadrat-Inch Einlassseite typischerweise während Extrusion des keramischen Körpers gebildet. Die Wände dieser kleinen Durchflusskanäle sind als sich kreuzende Linien in der Darstellung der Abgasströmungs-Einlassseite 56 dargestellt. Ein Silber-auf-Aluminiumoxid-Partikel-Katalysator ist in der Form eines Washcoats auf die Wände jedes der Kanäle des extrudierten keramischen Trägerkörpers 54 aufgetragen. Der Durchmesser des Stahlkörpers 52 und des eingeschlossenen Silber-basierten Oxidationskatalysator-Trägerkörpers 54 ist bezüglich der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abgasleitungen vergrößert, um so den Zug auf den Abgasstrom zu verringern, wenn er in die Einlassseite 56 des Silberkatalysator-Trägerkörpers eintritt und durch die mit Washcoat beschichteten Kanäle strömt. Trägerkörper 54 ist innerhalb des Stahlkörpers 52 abgedichtet, sodass der Abgasstrom in Kontakt mit dem Silber-Aluminiumoxid-Washcoat an den Kanalwandoberflächen von Trägerkörper 54 gelenkt wird. Der Katalysatorträgerkörper ist so mit ausreichend Kanalwandoberfläche dimensioniert, dass diese ausreichend Wash-Coat-Material trägt, um einen genügenden Katalysatorkontakt mit einem strömenden Abgas während seiner Verweilzeit im Reaktor 50 bereitzustellen.
  • Wie in 4 zu sehen ist, ist das stromaufwärts gelegene Ende des Stahlgehäusekörpers 52 (wie durch Abgasstromrichtungspfeil 58 angezeigt) von einem sich erweiternden Edelstahl-Abgaseinlassabschnitt 60 eingeschlossen. Abgaseinlass 62 des Abgaseinlassabschnitts 60 ist so dimensioniert und angepasst, dass er den Abgasstrom aus einer Abgasleitung (in 4 nicht gezeigt), die eng an den Abgaskrümmer eines Dieselmotors oder eines anderen Magermotors gekoppelt ist, aufnimmt.
  • In ähnlicher Weise ist das stromabwärts gelegene Ende (Abgasstrompfeil 64) des Stahlgehäusekörpers 52 durch einen konvergierenden Abgasauslassabschnitt 66 mit einem Abgasauslass 68 eingeschlossen. Auslass 68 ist so angepasst, dass er an eine Abgasleitung geschweißt oder in anderer Weise mit ihr verbunden ist, um das Abgas zu einem weiter stromabwärts gelegenen Behandlungsreaktor, zum Beispiel einem DOC-Reaktor oder einem SCR-Reaktor, zu leiten.
  • In der obigen Darstellung ist der Silber/Aluminiumoxid-Katalysator entlang der vollen Länge eines extrudierten Cordierit-Körpers, der für die Oxidation von NO und die Speicherung von NOx während des Kaltstartzeitraums eines Motors dimensioniert ist, durch Washcoat beschichtet. Allerdings kann ein derartiger Katalysator-trägerkörper sowohl für eine silberkatalysierte Oxidation als auch für die DOC-Funktion dimensioniert sein. Das heißt, das Silbermaterial könnte als ein Washcoat in Kanälen am stromaufwärtigen Ende eines extrudierten monolithischen Trägerkörpers mit einem herkömmlichen DOC-Katalysator als Washcoat an den stromabwärtigen Enden derselben Kanäle beschichtet sein. Erfindungsgemäß ist das Silberkatalysatormaterial als eine Washcoat-Schicht über den vorher aufgetragenen Washcoat aus PGM oder nicht erfindungsgemäß einem anderen DOC-Material aufgetragen.
  • Demnach ist ein Silber/Aluminiumoxid-Katalysator bei der Oxidation von NO zu NO2 in Dieselabgasströmen mit relativ niedriger Temperatur, wo das Abgas relativ geringe Mengen an Wasserstoff, zum Beispiel 100 ppm bis 1 000 ppm oder mehr Wasserstoff in einem Abgasstrom enthält, sehr hilfreich. Der Silbergehalt des Silber/Aluminiumoxid-Katalysators liegt geeigneterweise und erfindungsgemäß im Bereich von 0,5 % bis 10 %. Ein Motorbetrieb kann während solcher Kaltstartzeiträumen in einfacher Weise so reguliert werden, dass er Wasserstoff aus der Verbrennung von Dieselkraftstoff für solche zeitweiligen Oxidations- und Speicherfunktionen des Silberkatalysatormaterials bereitstellt.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Behandlung des Abgasstroms, der aus einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor während eines Zeitraums nach dem Kaltstart des Motors strömt, wobei der Motor während des Kaltstarts in einem Magerbetrieb läuft, der Abgasstrom ein Gemisch aus Stickstoffmonoxid, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Wasser, Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff umfasst, der Abgasstrom eine Anfangstemperatur von unter 75 °C hat und sich während eines weiteren Motorbetriebs zunehmend erwärmt, wobei das Verfahren umfasst: kontinuierliches Leiten des Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoffmonoxid enthaltenden Abgasstroms in Kontakt mit einem partikulären Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50), um wenigstens einen Teil des Stickstoffmonoxids zu Stickstoffdioxid zu oxidieren und um zeitweise etwas des Stickstoffoxids und des Stickstoffdioxid-Produktes an dem partikulären Katalysatormaterial zu speichern, wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator das erste Katalysatormaterial ist, mit dem der strömende Abgasstrom in Kontakt kommt; der Silber/Aluminiumoxid-Katalysator Partikel von Silber oder einem Silberoxid, das auf Trägerpartikeln aus Aluminiumoxid abgeschieden ist, umfasst; der Silbergehalt der Silber/Aluminiumoxid-Katalysator Partikel im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Summe der Partikel von Silber oder Silberoxid und Aluminiumoxid liegt; und danach unverzüglich und kontinuierlich Leiten des Abgasstroms in Kontakt mit einem katalytischen Material, das Partikel eines Platingruppenmetalls oder mehrerer Platingruppenmetalle umfasst, zur Oxidation von Stickstoffmonoxid, wenn die Temperatur des Abgases ansteigt und den Platingruppenmetall-Katalysator (14) auf eine Arbeitstemperatur erwärmt, und Fortsetzen des Leitens des Abgases in Kontakt mit jedem von dem Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) und den Platingruppenmetall-Partikeln für die Dauer des Motorbetriebs, während gespeichertes Material von dem partikulären Silber/Aluminiumoxid-Katalysator entfernt wird und der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator seine Wirkung auf den erwärmten Abgasstrom beendet, wenn er eine Temperatur von über 250 °C erreicht hat und bis der Motor abgestellt ist und nach einem Motorabkühlzeitraum erneut gestartet wird, wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) als Washcoat-Schichten an den Wandoberflächen von parallelen offenendigen Kanälen in einem monolithischen Körper (54) abgeschieden ist, wobei sich die parallelen offenendigen Kanäle von einem Abgasstromeinlass (56) zu einem Abgasstromauslass des monolithischen Körpers erstrecken, und wobei Partikel eines Oxidationskatalysators (14), der Partikel eines Platingruppenmetalls umfasst, als Washcoat an den Wandoberflächen von parallelen offenendigen Kanälen abgeschieden sind, wobei der Washcoat des Platingruppenmetalls sich an den Wandoberflächen vom Abgasstromeinlass des Körpers (54) zu seinem Abgasstromauslass erstreckt, und wobei Partikel des partikulären Silber/AluminiumoxidKatalysators (12, 50) als ein Washcoat, der über den Washcoat-Partikeln des Platingruppenmetalls liegt, abgeschieden sind, wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) so angeordnet ist, dass Abgas aus einem Abgaskrümmer des Motors in einen definierten Abgasströmungsweg austritt und in Kontakt mit dem Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) strömt, nachdem er eine Distanz von nicht mehr als 50 Zentimeter entlang dem Strömungsweg nach Verlassen des Abgaskrümmers geströmt ist.
  2. Verfahren zur Behandlung des Abgases aus einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoffgehalt des gesamten Abgasstroms im Bereich von 100 ppm bis 1 000 ppm während eines Zeitraums nach dem Kaltstart des Motors liegt.
  3. Verfahren zur Behandlung des Abgases aus einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Fahrzeug-Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist, der so reguliert ist, dass er während des Hauptteils seines Betriebs mit einem Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis von 17:1 arbeitet.
  4. Verfahren zur Behandlung des Abgasstroms nach Anspruch 1, wobei der Abgasstrom, der von den Partikeln des Platingruppenmetallkatalysators (14) weg geht, dann einer katalysierten Reduktionsreaktion unterworfen wird, um Stickstoffoxide zu Stickstoff zu reduzieren.
  5. Katalytischer Reaktor für die Behandlung des Abgases aus einem mager verbrennenden, mit Kohlenwasserstoffkraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart des Motors, wobei der Abgasstrom durch eine Abgasaustrittsöffnung aus dem Motor ausgestoßen wird und nach einem Kaltstart ein Gemisch aus Stickstoffmonoxid, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Wasser, Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff umfasst, wobei der Abgasstrom bei einer Anfangstemperatur von unter 75 °C beim Kaltstart ist und sich während des weiteren Motorbetriebs zunehmend erwärmt; wobei der katalytische Reaktor als partikulärer Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) ausgebildet ist und Partikel von Silber oder einem Silberoxid abgeschieden auf Trägerpartikeln aus Aluminiumoxid umfasst und der Silbergehalt im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Summe der Partikel von Silber oder Silberoxid und Aluminiumoxid liegt, wobei der partikuläre Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) als Washcoat-Schichten an den Wandoberflächen von parallelen offenendigen Kanälen in einem monolithischen Körper (54) abgeschieden ist, wobei sich die parallelen offenendigen Kanäle von einem Abgasstromeinlass (56) zu einem Abgasstromauslass des monolithischen Körpers erstrecken, und wobei Partikel eines Oxidationskatalysators (14), der Partikel eines Platingruppenmetalls umfasst, als Washcoat an den Wandoberflächen von parallelen offenendigen Kanälen abgeschieden sind, wobei der Washcoat des Platingruppenmetalls sich an den Wandoberflächen vom Abgasstromeinlass des Körpers (54) zu seinem Abgasstromauslass erstreckt, und wobei Partikel des partikulären Silber/AluminiumoxidKatalysators (12, 50) als ein Washcoat, der über den Washcoat-Partikeln des Platingruppenmetalls liegt, abgeschieden sind, wobei der katalytischer Reaktor zur Anordnung derart angepasst ist, dass das Abgas in einem definierten Abgasströmungsweg aus dem Motor austritt und in Kontakt mit dem Silber/Aluminiumoxid-Katalysator (12, 50) strömt, nachdem es über eine Distanz von nicht mehr als 50 Zentimeter entlang des Strömungswegs geströmt ist, nachdem es die Abgaskrümmung verlassen hat.
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