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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungssystem und insbesondere ein Abgasbehandlungssystem mit verbesserten Betriebscharakteristiken bei geringen Temperaturen.
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HINTERGRUND
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Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, ist ein heterogenes Gemisch, das gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid (”CO”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (”KW”) und Stickoxide (”NOx”), wie auch Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) enthalten kann, die Partikelmaterial (”PM”) bilden. In einem Motorabgassystem sind Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise an Katalysatorträgern oder -substraten angeordnet sind, vorgesehen, um bestimmte oder alle der Abgasbestandteile in nicht regulierte Abgasbestandteile umzuwandeln.
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Bei einer Abgasbehandlungstechnologie werden verschiedene bekannte Katalysator- und Filterstrukturen verwendet, die eine Wirksamkeit bei der Reduzierung oder Entfernung regulierter Bestandteile von Abgas gezeigt haben. Beispielsweise kann ein Oxidationskatalysator verwendet werden, CO und KW von dem Abgas in CO2 und Wasser zu oxidieren. Eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) kann in Verbindung mit einem Reduktionsmittel verwendet werden, um NOx von dem Abgas zu reduzieren oder zu entfernen. Ein Partikelfilter kann dazu verwendet werden, Partikel, die in dem Abgas verbleiben, abzufangen.
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Die Oxidation der KW und des CO kann an dem Oxidationskatalysator stattfinden, sobald der Oxidationskatalysator eine angemessene Betriebstemperatur erreicht. Zusätzlich kann eine NOx-Reduktion oder -Entfernung an der SCR-Vorrichtung stattfinden, sobald die SCR-Vorrichtung eine angemessene Betriebstemperatur erreicht, typischerweise etwa 200°C. Jedoch führen ein Oxidationskatalysator und eine SCR-Vorrichtung bei geringen Temperaturen, beispielsweise während des Kaltstarts eines Verbrennungsmotors, keine effiziente Oxidation von KW und CO bzw. Entfernung oder Reduzierung von NOx durch. Somit können von einer Zeitperiode zwischen dem Start des Motors, bis eine ausreichende Betriebstemperatur in einer Abgasleitung und seinerseits an dem Oxidationskatalysator und der SCR-Vorrichtung erreicht ist, regulierte Bestandteile, wie KW, CO und NOx, nicht zufriedenstellend reduziert werden.
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Demgemäß ist es erwünscht, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Oxidieren und/oder Reduzieren regulierter Bestandteile in einem Abgasstrom während eines Kaltstarts eines Verbrennungsmotors bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Das System weist eine Abgasleitung, die sich von dem Motor erstreckt und derart konfiguriert ist, einen Abgasstrom von dem Motor aufzunehmen, eine erste Einspritzeinrichtung in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung, die derart konfiguriert ist, selektiv Kraftstoff, der nicht verbrannten Kohlenwasserstoff (KW) enthält, in die Abgasleitung einzuspritzen, und einen Oxidationskatalysator auf, der in der Abgasleitung stromabwärts von der ersten Einspritzeinrichtung angeordnet ist. Das System weist ferner einen Katalysator für kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktion (KW-SCR von engl.: ”hydrocarbon selektive catalyst reduction”), der auf den Oxidationskatalysator aufgebracht ist, eine Heizvorrichtung, die an einer stromaufwärtigen Seite des Oxidationskatalysators positioniert und derart konfiguriert ist, den Oxidationskatalysator und den KW-SCR-Katalysator zu heizen, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR), die in der Abgasleitung stromabwärts von dem Oxidationskatalysator angeordnet ist, sowie einen Partikelfilter auf, der stromabwärts von der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion positioniert ist.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasbehandlungssystems vorgesehen, um NOx in einem Abgasstrom während eines Kaltstarts eines Verbrennungsmotors zu reduzieren. Das Abgasbehandlungssystem weist eine Abgasleitung, eine erste Einspritzeinrichtung, eine Heizvorrichtung, einen Oxidationskatalysator, einen Katalysator für kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktion (KW-SCR), der auf den Oxidationskatalysator aufgebracht ist, eine zweite Einspritzeinrichtung, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) sowie einen Partikelfilter auf. Das Verfahren umfasst ein Überwachen einer Temperatur des Oxidationskatalysators mit zumindest einem Temperatursensor einer Mehrzahl von Temperatursensoren, ein Aktivieren der Heizvorrichtung in Ansprechen darauf, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators unter einer ersten Schwellentemperatur liegt, ein Überwachen einer Temperatur der Heizvorrichtung mit zumindest einem Temperatursensor der Mehrzahl von Temperatursensoren, ein Betreiben der ersten Einspritzeinrichtung, um einen Kraftstoff, der nicht verbrannten Kohlenwasserstoff (KW) enthält, in die Abgasleitung in Ansprechen darauf einzuspritzen, dass die Temperatur der Heizvorrichtung eine zweite Schwellentemperatur überschreitet, ein Überwachen einer Temperatur der SCR-Vorrichtung mit zumindest einem Temperatursensor der Mehrzahl von Temperatursensoren und ein Deaktivieren der Heizvorrichtung und ein Beenden des Betriebs der ersten Einspritzeinrichtung in Ansprechen darauf, dass die Temperatur der SCR-Vorrichtung eine dritte Schwellentemperatur überschreitet.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, leicht offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten kommen lediglich beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen vor, wobei die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, bei denen:
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1 ein Diagramm ist, das ein Abgasbehandlungssystem, NOx-Steuerungen während eines Kaltstarts mittels KW-SCR verwendet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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2 ein Diagramm ist, das ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasbehandlungssystems, das NOx-Steuerungen während eines Kaltstarts mittels KW-SCR verwendet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf 1 ist ein Abgasbehandlungssystem 20 zur Reduzierung von regulierten Abgasbestandteilen, die durch einen Verbrennungsmotor 22 ausgestoßen werden, vorgesehen. Es versteht sich, dass das Abgasbehandlungssystem 20, das hier beschrieben ist, in verschiedenen Motorsystemen, die einen Abgaspartikelfilter verwenden, verwendet werden kann. Derartige Motorsysteme können, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Dieselsysteme, Benzinsysteme sowie verschiedene Maschinensysteme mit homogener Kompressionszündung aufweisen.
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Das Abgasbehandlungssystem 20 umfasst zumindest eine Abgasleitung 30, die sich von dem Motor 22 erstreckt. Ein Abgasstrom 25 tritt aus dem Motor 22 aus und strömt in die Abgasleitung 30. Das Abgasbehandlungssystem 20 weist einen Oxidationskatalysator (OC) 32 auf, der in der Abgasleitung 30 in einem Strömungspfad des Abgasstromes 25 positioniert ist. Der Oxidationskatalysator 32 kann ein Durchström-Metall- oder Keramik-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine starre Schale oder einen starren Kanister mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung gepackt ist. Das Substrat kann eine Oxidationskatalysatorverbindung (nicht gezeigt), die daran angeordnet ist, aufweisen, die als ein Washcoat aufgetragen sein kann und Platingruppenmetalle, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder eine Kombination daraus enthalten kann. Der Oxidationskatalysator 32 ist bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger und nichtflüchtiger KW und CO in dem Abgasstrom 25 nützlich, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
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Das Abgasbehandlungssystem 20 weist ferner eine Vorrichtung 34 für selektive katalytische Reduktion (SCR) auf, die in der Abgasleitung 30 stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 32 angeordnet ist. Die SCR-Vorrichtung 34 ist in Fluidkommunikation mit dem Abgasstrom 25 positioniert. Ähnlich dem Oxidationskatalysator 32 kann die SCR-Vorrichtung 34 auch ein Durchström-Keramik- oder Metall-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine starre Schale oder einen starren Kanister mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung gepackt ist. Das Substrat weist eine darauf aufgetragene SCR-Katalysatorzusammensetzung (nicht gezeigt) auf. Die SCR-Katalysatorzusammensetzung enthält bevorzugt einen Zeolith sowie ein oder mehrere Unedelmetallkomponenten, wie Eisen (”Fe”), Kobalt (”Co”), Kupfer (”Cu”) oder Vanadium (”V”), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas in Anwesenheit eines Reduktionsmittels umzuwandeln.
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Das Abgasbehandlungssystem 20 weist ferner eine Partikelfilterbaugruppe 36 auf. Die Partikelfilterbaugruppe 36 steht in Fluidkommunikation mit dem Abgasstrom 25 in der Abgasleitung 30 und ist derart konfiguriert, den Abgasstrom 25 aufzunehmen. Die Partikelfilterbaugruppe 36 kann stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 34 positioniert sein und dient dazu, den Abgasstrom 25 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern.
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Die Partikelfilterbaugruppe 36 weist einen Filter 38 auf. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Filter 38 unter Verwendung eines Keramik-Wandströmungsmonolithfilters geformt sein, der in eine starre wärmebeständige Schale oder in einen starren wärmebeständigen Kanister mit einem Einlassende und einem Auslassende in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 30 gepackt ist. Der keramische Wandströmungsmonolithfilter 38 kann ein Monolithpartikelfänger sein und eine Mehrzahl sich längs erstreckender Durchgänge aufweisen, die durch sich längs erstreckende Wände definiert sind. Die Durchgänge umfassen einen Teilsatz von Einlassdurchgängen, die ein offenes Einlassende und ein geschlossenes Auslassende aufweisen, sowie einen Teilsatz von Auslassdurchgängen, die ein geschlossenes Einlassende und ein offenes Auslassende aufweisen. Abgas, das in den Filter 38 durch die Einlassenden der Einlassdurchgänge eintritt, wird durch benachbarte, sich längs erstreckende Wände zu den Auslassdurchgängen aufgrund dessen getrieben, dass benachbarte Einlass- und Auslassdurchgänge an gegenüberliegenden Enden verstopft oder geschlossen sind. Der Abgasstrom 25 wird von Kohlenstoff und anderen Partikeln durch diesen Wandströmungsmechanismus gefiltert. Die gefilterten Partikel werden an den sich längs erstreckenden Wänden der Einlassdurchgänge abgelagert und besitzen mit der Zeit die Wirkung der Erhöhung des Abgasgegendrucks, dem der Motor 22 ausgesetzt ist. Die Wände des Wandströmungsmonolithfilters 38 können eine poröse keramische Wabenwand aus Cordieritmaterial umfassen. Es kann ein beliebiger Typ von Keramikmaterial, das für die hier dargestellten Zwecke geeignet ist, verwendet werden. Es sei zu verstehen, dass der Keramik-Wandströmungsfilter 38, der oben beschrieben ist, lediglich beispielhafter Natur ist und andere geeignete Filter in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann die Partikelfilterbaugruppe 36 andere Filtervorrichtungen aufweisen, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc., zusätzlich zu oder anstelle des oben beschriebenen Filters 38.
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Das Abgasbehandlungssystem 20 umfasst ferner eine Heizvorrichtung 40, die nahe einer stromaufwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 32 positioniert ist. Die Heizvorrichtung 40 kann eine elektrische Heizvorrichtung (”EHC”) sein, die derart konfiguriert ist, Wärme an den Oxidationskatalysator 32 zu liefern. Die Heizvorrichtung 40 ist derart konfiguriert, während Kaltstartszenarien zu arbeiten, um den Oxidationskatalysator 32 schneller zu aktivieren, so dass der Oxidationskatalysator 32 erfolgreich KW und CO in CO2 und Wasser oxidieren kann, wodurch die regulierten Bestandteile von dem Abgas entfernt werden.
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Der Oxidationskatalysator 32 ist mit einem Katalysator 42 für kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktion (KW-SCR) beschichtet. Der KW-SCR-Katalysator kann auf ein stromaufwärtiges Ende des Oxidationskatalysators 32 stromabwärts von der Heizvorrichtung 40 aufgebracht sein. Der KW-SCR-Katalysator 42 kann NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 reduzieren, wenn der Abgasstrom 25 durch den Oxidationskatalysator 32 gelangt. Eine NOx-Reduktion kann beginnen, wenn der Oxidationskatalysator 32 auf etwa 300°C erhitzt ist. Somit kann während eines Kaltstarts, während die SCR-Vorrichtung 34 aufwärmt und eine Temperatur, die zur NOx-Reduktion ausreichend ist, nicht erreicht wird, der Oxidationskatalysator 32 erhitzt werden und dazu dienen, NOx von dem Abgasstrom 25 zu reduzieren, wie nachfolgend weiter beschrieben ist.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist eine erste Einspritzeinrichtung 44 stromaufwärts von der Heizvorrichtung 40 und der Oxidationskatalysatorvorrichtung 32 angeordnet, die mit dem KW-SCR-Katalysator 42 beschichtet ist. Die erste Einspritzeinrichtung 44 ist in Fluidkommunikation mit dem Abgasstrom 25 in der Abgasleitung 30 angeordnet. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die erste Einspritzeinrichtung 44 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Die erste Einspritzeinrichtung 44 steht in Fluidkommunikation mit Kraftstoff, der nicht verbrannte KW (nicht gezeigt) enthält, in einem Kraftstoffliefertank (nicht gezeigt) durch eine Kraftstoffleitung (nicht gezeigt). Die erste Einspritzeinrichtung 44 ist derart konfiguriert, Kraftstoff, der nicht verbrannte KW enthält, in die Abgasleitung 30 zur Strömung mit dem Abgasstrom 25 durch den mit KW-SCR beschichteten Oxidationskatalysator 32 selektiv einzuspritzen.
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Das Abgasbehandlungssystem 20 kann ferner eine zweite Einspritzeinrichtung 46 aufweisen, die stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 32 und stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 34 angeordnet ist. Die zweite Einspritzeinrichtung 46 steht in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 30 und ist derart konfiguriert, ein Reduktionsmittel, wie Harnstoff oder Ammoniak oder eine Kombination daraus periodisch und selektiv in den Abgasstrom 25 einzuspritzen. Es können andere geeignete Verfahren zur Lieferung des Reduktionsmittels an den Abgasstrom 25 verwendet werden. Das Reduktionsmittel wird von einem Reduktionsmittelliefertank (nicht gezeigt) durch eine Lieferleitung (nicht gezeigt) geliefert. Das Reduktionsmittel kann in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft in der zweiten Einspritzeinrichtung 46 gemischt sein, um die Dispersion des eingespritzten Sprühnebels in dem Abgas zu unterstützen. Eine Mischanordnung 48 kann in der Abgasleitung 30 stromabwärts von der zweiten Einspritzeinrichtung 46 positioniert sein, um ein Mischen des eingespritzten Reduktionsmittels mit dem Abgasstrom 25 zu unterstützen.
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Das Abgasbehandlungssystem 20 kann ferner eine Mehrzahl von Sensoren aufweisen, die in und entlang der Abgasleitung 30 positioniert sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Mehrzahl von Sensoren eine Mehrzahl von Temperatursensoren 50, 52, 54, 56 aufweisen. Beispielsweise kann ein erster Temperatursensor 50 stromaufwärts von der Heizvorrichtung 40 und dem Oxidationskatalysator 32 positioniert sein, ein zweiter Temperatursensor 52 kann stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 32 und stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 34 positioniert sein, ein dritter Temperatursensor 54 kann zwischen der SCR-Vorrichtung 34 und dem Filter 38 positioniert sein, und ein vierter Temperatursensor 56 kann stromabwärts von dem Filter 38 positioniert sein.
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Die Mehrzahl von Sensoren kann ferner zumindest einen NOx-Sensor 58 und eine Mehrzahl von Drucksensoren 60, 62 aufweisen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der zumindest eine NOx-Sensor 58 stromabwärts von dem Oxidationskatalysator 32 und stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 34 positioniert und derart konfiguriert, NOx in dem Abgasstrom 25 zu messen. Die Mehrzahl von Drucksensoren 60, 62 kann einen ersten Drucksensor 60, der zwischen der SCR-Vorrichtung 34 und dem Filter 38 positioniert ist, und einen zweiten Drucksensor 62 aufweisen, der stromabwärts von dem Filter 38 positioniert ist. Der erste und zweite Drucksensor 60, 62 können die Strömung des Abgasstromes 25 durch die Abgasleitung 30 messen. Es sei zu verstehen, dass die Anzahl und Positionierung der Temperatursensoren 50, 52, 54, 56, des NOx-Sensors 58 und der Drucksensoren 60, 62 von den oben beschriebenen Beispielen abweichen können.
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Ein Controller 64, wie ein Fahrzeug- oder Motorcontroller, ist funktional mit dem Motor 22 und dem Abgasbehandlungssystem 20 verbunden und überwacht diese durch Signalkommunikation mit der Mehrzahl von Sensoren 50, 62, einschließlich den Temperatursensoren 50, 52, 54, 56, dem zumindest einen NOx-Sensor 58 und den Drucksensoren 60, 62. Der Controller 64 kann beispielsweise 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. Zusätzlich kann der Controller 64 kommunikativ mit der ersten Einspritzeinrichtung 44, der zweiten Einspritzeinrichtung 46 und der Heizvorrichtung 40 verbunden sein. Demgemäß kann der Controller 64 die erste und zweite Einspritzeinrichtung 44, 46 und die Heizvorrichtung 40 zur NOx-Emissionssteuerung in Ansprechen auf verschiedene Temperaturprofile in dem Abgasstrom 25 selektiv betätigen, wie nachfolgend beschrieben ist. Ein Steuern der NOx-Emissionen kann zumindest teilweise in Ansprechen auf Signale erfolgen, die von den verschiedenen Sensoren empfangen werden, einschließlich den Temperatursensoren 50, 52, 54, 56, dem zumindest einen NOx-Sensor 58 und den Drucksensoren 60, 62.
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Im Gebrauch dient die SCR-Vorrichtung 34 dazu, NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 zu reduzieren. Jedoch muss die SCR-Vorrichtung 34 zunächst eine ausreichende Temperatur erreichen, um Katalysatorverbindungen daran zu aktivieren oder zum Anspringen zu bringen, um die NOx-Niveaus zu reduzieren. Typischerweise beträgt diese Temperatur etwa 200°C. Beim Erreichen dieser Temperatur kann eine Verzögerung auftreten, da eine thermische Masse des stromaufwärtigen Abgassystems thermische Energie zu der SCR-Vorrichtung 34 verzögert.
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Bei den beispielhaften Ausführungsformen oben zielt der elektrisch beheizte, KW-SCR-beschichtete Oxidationskatalysator 32 darauf ab, NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 während eines Kaltstartszenarios in einer Zeitperiode, bevor die SCR-Vorrichtung 34 eine ausreichende Temperatur erreicht, um NOx-Niveaus zu reduzieren, zu reduzieren. Beispielsweise spritzt bei dem Kaltstartszenario die erste Einspritzeinrichtung 44 einen Kraftstoff, der nicht verbrannte KW enthält, in die Abgasleitung 30 stromaufwärts der Heizvorrichtung 40, des KW-SCR-Katalysators 42 und des Oxidationskatalysators 32 ein. Die Heizvorrichtung 40 und der eingespritzte Kraftstoff bewirken eine exotherme Reaktion, die den KW-SCR-Katalysator 42 an dem Oxidationskatalysator auf eine Temperatur (typischerweise etwa 300°C) bringt, die ausreichend ist, um NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 zu reduzieren, der durch den Oxidationskatalysator 32 strömt. Während dieser Zeit gelangt Wärme von dem Abgasstrom 25 zusammen mit Wärme, die durch die Heizvorrichtung 40 und oxidierenden eingespritzten Kraftstoff erzeugt wird, stromabwärts und dient dazu, die Temperatur der SCR-Vorrichtung 34 zu erhöhen. Nachdem die SCR-Vorrichtung 34 eine Temperatur (typischerweise etwa 200°C) erreicht hat, bei der sie betreibbar ist, um NOx in dem Abgasstrom 25 zu reduzieren, werden die Heizvorrichtung 40 und der eingespritzte Kraftstoff abgeschaltet und die KW-SCR-Funktion wird nicht mehr verwendet.
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Bezug nehmend auf 2 steuert der Controller 64 den Betrieb des Abgasbehandlungssystems 20 unter Verwendung von Kaltstart-NOx-Steuerungen. Ein Verfahren zum Betrieb des Abgasbehandlungssystems 20 beginnt bei 110 und kann nach einem Kaltstart des Motors 22 kontinuierlich laufen. Bei 120 überwacht der Controller 64 eine Temperatur des Oxidationskatalysators 32 über die Temperatursensoren, beispielsweise den ersten und zweiten Temperatursensor 50, 52, um zu ermitteln, ob der Oxidationskatalysator 32 erhitzt werden muss. Bei 130 wird, wenn der Controller 64 ermittelt, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators 32 unterhalb einer ersten Schwellentemperatur liegt, d. h. die Temperatur des Oxidationskatalysators 32 unzureichend ist, damit der KW-SCR-Katalysator 42 NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 reduzieren kann, der Controller 64 die Heizvorrichtung 40 aktivieren. Bei 140 überwacht der Controller 64 die Temperatur der Heizvorrichtung 40 über die Temperatursensoren, beispielsweise den ersten und zweiten Temperatursensor 50, 52. Bei 150 betätigt, wenn der Controller 64 ermittelt, dass die Heizvorrichtung 40 bei oder oberhalb einer zweiten Schwellentemperatur ist, d. h. einer Temperatur, die ausreichend ist, um eine exotherme Reaktion zu bewirken, der Controller 64 die erste Einspritzeinrichtung 44, um den Kraftstoff, der nicht verbrannte KW enthält, in den Abgasstrom 25 in der Abgasleitung 30 stromaufwärts von der Heizvorrichtung 40, dem KW-SCR-Katalysator 42 und dem Oxidationskatalysator 32 einzuspritzen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Einspritzung des Kraftstoffs durch die erste Einspritzeinrichtung 44 eine Funktion der Temperatur der Heizvorrichtung, der Temperatur des Oxidationskatalysators 32 und der Abgasströmung in der Abgasleitung, wie durch die Drucksensoren 60, 62 gemessen ist. Die Einspritzung des Kraftstoffs ist auch eine Funktion des KW-SCR-Katalysators und der NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25, wie durch den zumindest einen NOx-Sensor 58 gemessen ist.
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Bei 160 überwacht der Controller 64 eine Temperatur der SCR-Vorrichtung 34 über die Temperatursensoren, beispielsweise den dritten und vierten Temperatursensor 54, 56. Bei 170 deaktiviert, wenn der Controller 64 ermittelt, dass die Temperatur der SCR-Vorrichtung 34 größer als eine dritte Schwellentemperatur ist, d. h. einer Temperatur, bei der die SCR-Vorrichtung 34 angesprungen ist, um NOx-Niveaus zu reduzieren, der Controller 64 die Heizvorrichtung 40 und die erste Einspritzeinrichtung 44. An diesem Punkt wird die Heizvorrichtung abgeschaltet, und der Kraftstoff, der nicht verbrannte KW enthält, wird nicht mehr in den Abgasstrom 25 eingespritzt. Bei 180 beendet der Controller 64 das Verfahren.
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Weiter Bezug nehmend auf 2 betätigt bei 125, wenn der Controller 64 ermittelt, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators 32 (bei 120 überwacht) größer als die erste Schwellentemperatur ist, der Controller 64 die erste Einspritzeinrichtung 44, um Kraftstoff, der nicht verbrannte KW enthält, in den Abgasstrom 25 einzuspritzen. Hier ist der Kraftstoff, der eingespritzt wird, eine Funktion des KW-SCR-Katalysators 42 und NOx, wie durch den zumindest einen NOx-Sensor 58 gemessen ist. Der Controller 64 fährt bei 160 mit einer Überwachung der Temperatur der SCR-Vorrichtung 34 fort.
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Ferner beendet, wenn der Controller 64 ermittelt, dass die Temperatur der Heizvorrichtung 40 (bei 140 überwacht) kleiner als die zweite Schwellentemperatur ist, dann der Controller 64 das Verfahren bei 180. Wenn der Controller 64 ermittelt, dass die Temperatur der SCR-Vorrichtung 32 (bei 160 überwacht) kleiner als die dritte Schwellentemperatur ist, beendet der Controller 64 das Verfahren bei 180.
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Bei den beispielhaften Ausführungsformen oben dient die Heizvorrichtung 40 dazu, den KW-SCR-Katalysator 42 an dem Oxidationskatalysator 32 auf eine Temperatur zu heizen, die ausreichend ist, um NOx in dem Abgasstrom 25 vor einem Anspringen der SCR-Vorrichtung 34 zu reduzieren. Dies bedeutet, während eines Kaltstartszenarios des Motors, bevor die SCR-Vorrichtung 34 eine Temperatur erreicht, die ausreichend ist, um NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 zu reduzieren, können der Oxidationskatalysator 32 und der KW-SCR-Katalysator 42 durch die Heizvorrichtung 40 erhitzt werden. Der KW-SCR-Katalysator kann um 300°C aktiviert werden und NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 bei Einspritzen eines Kraftstoffs, der nicht verbrannte KW enthält, reduzieren, bevor die SCR-Vorrichtung 34 eine Temperatur erreicht, die zur NOx-Reduzierung ausreichend ist. Demgemäß kann das Abgasbehandlungssystem 20 NOx-Niveaus in dem Abgasstrom 25 während eines Kaltstartszenarios reduzieren, wodurch die Freisetzung regulierter Abgasbestandteile an die Atmosphäre reduziert wird.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.
