DE102015118097A1 - Catalyst Design for a Selective Catalytic Reduction Filter (SCR) - Google Patents

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Abstract

Es ist eine verbesserte Filtervorrichtung mit selektiver katalytischer Reduktion (SCRF) vorgesehen, die eine Reduktion von Stickoxiden (NOx) aus einer Oxidation von Ruß, Kohlenwasserstoff (KW) und Kohlenmonoxid (CO) trennt. Die SCRF-Vorrichtung weist eine Dieseloxidationskatalysatoreinheit zur Oxidation von KW und CO und zur Oxidation von Dieselkraftstoff, um DPF-Regenerationen zu unterstützen, sowie eine SCR-Filtereinheit auf, die zumindest einen Einlasskanal aufweist und mit der Dieseloxidationskatalysatoreinheit verbunden ist, um eine (Ruß-)Emission zu steuern, geschlupften KW und CO während einer DPF-Regeneration aufzureinigen und Stickoxide in dem Dieselabgas zu reduzieren. Zumindest ein Einlasskanal ist mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator beschichtet, und zumindest ein Auslasskanal ist mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion beschichtet.An improved selective catalytic reduction (SCRF) filter apparatus is provided which separates a reduction of nitrogen oxides (NOx) from an oxidation of soot, hydrocarbon (HC), and carbon monoxide (CO). The SCRF apparatus includes a diesel oxidation catalyst unit for oxidizing HC and CO and for oxidizing diesel fuel to promote DPF regeneration, and an SCR filter unit having at least one intake port and connected to the diesel oxidation catalyst unit to provide a (soot) catalyst. ) To control emission, purify hatched HC and CO during a DPF regeneration and to reduce nitrogen oxides in the diesel exhaust. At least one inlet channel is coated with an ammonia-neutral oxidation catalyst, and at least one outlet channel is coated with a selective catalytic reduction catalyst.

Description

GEBIET DER VORLIEGENDEN TECHNOLOGIEFIELD OF THE PRESENT TECHNOLOGY

Die vorliegende Technologie betrifft allgemein eine Dieselabgasemissionssteuerung. Genauer betrifft die vorliegende Technologie das gleichzeitige Steuern von Stickoxiden (NOx), Partikelmaterial (PM), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (KW) unter Verwendung eines innovativ ausgelegten SCR-Filters (SCRF).The present technology generally relates to a diesel exhaust emission control. More specifically, the present technology relates to the simultaneous control of nitrogen oxides (NOx), particulate matter (PM), carbon monoxide (CO), and hydrocarbons (HC) using an innovative SCR filter (SCRF).

HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN TECHNOLOGIEBACKGROUND OF THE PRESENT TECHNOLOGY

In einem Dieselmotor muss das Abgas korrekt behandelt werden, um schädliche Schmutzstoffe vor einer Freisetzung an die Atmosphäre zu entfernen. Das Abgas gelangt durch ein katalytisches Wandlersystem, das einen DOC (Dieseloxidationskatalysator), einen SCR-Filter (SCRF) sowie einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) aufweist. Der DOC oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (KW) und Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2). Der DOC verhält sich auch wie ein ”Dieselbrenner”, um den eingespritzten Dieselkraftstoff zu oxidieren und damit exotherme Energie zur Unterstützung periodischer Rußoxidationen oder Regenerationen des Dieselpartikelfilters (DPF) zu erzeugen. Der SCRF ist eine Kombination aus SCR- und DPF-Technologien.In a diesel engine, the exhaust gas must be treated properly to remove harmful contaminants from release to the atmosphere. The exhaust gas passes through a catalytic converter system comprising a DOC (Diesel Oxidation Catalyst), an SCR filter (SCRF) and a selective catalytic reduction (SCR) catalyst. The DOC oxidizes carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) and nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ). The DOC also behaves like a "diesel burner" to oxidize the injected diesel fuel to produce exothermic energy to support periodic soot oxidation or diesel particulate filter (DPF) regeneration. The SCRF is a combination of SCR and DPF technologies.

Ein System zur Einspritzung von Dieselabgasfluid (DEF) spritzt eine Harnstofflösung in das Abgas zur Bereitstellung von Ammoniak (NH3) ein, um Stickoxide (NOx) zu ungefährlichem Stickstoff und Wasser in der Anwesenheit des SCR-Katalysators zu reduzieren. Dieselabgas enthält relativ hohe Niveaus an Partikelmaterial (PM), das auch als Ruß bekannt ist. Der katalytische Wandler kann allgemein keinen elementaren Kohlenstoff, wie Ruß, entfernen. Ruß wird gewöhnlich durch den DPF abgereinigt. Der DPF muss durch Abbrennen des Rußes, der sich in dem DPF angesammelt hat, bei Temperaturen von größer als 500°C regeneriert werden. Der SCR ist ein individueller katalytischer Wandler, der die restlichen Stickoxide (NOx) durch Ammoniak (NH3) aus dem Abgas reduziert.A diesel exhaust fluid injection (DEF) system injects a urea solution into the exhaust gas to provide ammonia (NH 3 ) to reduce nitrogen oxides (NOx) to safe nitrogen and water in the presence of the SCR catalyst. Diesel exhaust contains relatively high levels of particulate matter (PM), also known as soot. The catalytic converter generally can not remove elemental carbon, such as carbon black. Soot is usually cleaned by the DPF. The DPF must be regenerated by burning off the soot that has accumulated in the DPF at temperatures greater than 500 ° C. The SCR is an individual catalytic converter that reduces the residual nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas by ammonia (NH 3 ).

Das katalytische Wandlersystem, das den SCRF enthält, ist, obwohl es schädliche Emissionskomponenten entfernt, aufgrund der geringen DPF-Regenerationseffizienz, schlechte CO- und KW-Aufreinigungsaktivitäten des SCRF während eines DPF-Regenerationsprozesses sowie einer potentiellen Kontamination des SCR-Katalysators durch Aschevergiftung, KW-Verkokung, Rußabladung, etc. nicht optimal effizient. Die vorliegende Technologie ist hauptsächlich auf ein verbessertes Abgasbehandlungssystem durch eine innovative Katalysatorauslegung des SCRF gerichtet.The catalytic converter system containing the SCRF, although removing harmful emission components, is due to the low DPF regeneration efficiency, poor CO and HC purification activities of the SCRF during a DPF regeneration process, and potential contamination of the SCR catalyst by ash poisoning, HC -Carbage, soot unloading, etc. not optimally efficient. The present technology is primarily directed to an improved exhaust treatment system through an innovative catalyst design of the SCRF.

ZUSAMMENFASSUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER TECHNOLOGIESUMMARY OF EMBODIMENTS OF TECHNOLOGY

Die vorliegende Technologie weist ein hocheffizientes Dieselabgasbehandlungssystem auf, das einen SCRF enthält, der eine DPF-Regenerationseffizienz, NOx-Reduktionszuverlässigkeit sowie CO- und KW-Aufreinigungsaktivitäten während DPF-Regenerationen verbessert.The present technology has a highly efficient diesel exhaust treatment system that includes a SCRF that improves DPF regeneration efficiency, NOx reduction reliability, and CO and HC purification activities during DPF regeneration.

Bei einer Ausführungsform weist die vorliegende Technologie eine Dieselabgasbehandlungsvorrichtung auf, die eine Dieseloxidationskatalysatoreinheit zur Aufnahme von Dieselabgas sowie eine Filtereinheit für selektive katalytische Reduktion (SCRF) umfasst, die zumindest einen Einlasskanal aufweist und mit der Dieseloxidationskatalysatoreinheit verbunden ist, um CO und KW zu oxidieren, Stickoxide (NOx) zu reduzieren und PM-Emission in dem Dieselabgas zu steuern, wobei zumindest ein Einlasskanal mit einem Ammoniak-(NH3)-neutralen Oxidationskatalysator beschichtet ist und zumindest ein Auslasskanal mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) unter Verwendung von Ammoniak (NH3) zur NOx-Reduktion beschichtet ist.In one embodiment, the present technology includes a diesel exhaust treatment device including a diesel oxidation catalyst unit for receiving diesel exhaust gas and a selective catalytic reduction (SCRF) filter unit having at least one inlet channel and connected to the diesel oxidation catalyst unit to oxidize CO and HC, nitrogen oxides (NOx) and to control PM emission in the diesel exhaust, wherein at least one inlet channel is coated with an ammonia (NH3) neutral oxidation catalyst and at least one outlet channel with a catalyst for selective catalytic reduction (SCR) using ammonia ( NH3) is coated for NOx reduction.

Bei einer anderen Ausführungsform weist die vorliegende Technologie einen Filter mit selektiver katalytischer Reduktion (SCRF) auf, der zumindest einen Einlasskanal zur Aufnahme des Dieselabgases und zumindest einen Auslasskanal, der mit der Mehrzahl von Einlasskanälen verbunden ist, umfasst, wobei der zumindest eine Einlasskanal mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator beschichtet ist und der zumindest eine Auslasskanal mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) beschichtet ist.In another embodiment, the present technology comprises a selective catalytic reduction (SCRF) filter including at least one inlet duct for receiving the diesel exhaust gas and at least one outlet duct connected to the plurality of inlet ducts, the at least one inlet duct having one ammonia-neutral oxidation catalyst is coated and the at least one outlet channel with a catalyst for selective catalytic reduction (SCR) is coated.

Bei einer noch weiteren Ausführungsform weist die vorliegende Technologie ein Verfahren zur Verbesserung der Reduktion von Stickoxiden (NOx) aus Dieselabgas auf, das umfasst, dass das Dieselabgas aufgenommen wird, das Dieselabgas mit Ammoniak (NH3) oder DEF-(Harnstoff-)Lösung als einer Ammoniakquelle in eine Filtervorrichtung mit selektiver katalytischer Reduktion (SCRF) zugeführt wird, die mehrere Einlasskanäle aufweist, die mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator beschichtet sind, und alle entsprechenden Auslasskanäle mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion beschichtet sind, Ammoniak durch die Einlasskanäle zu den Auslasskanälen geführt wird und Stickoxide (NOx) in den Auslasskanälen des SCRF reduziert werden.In yet another embodiment, the present technology includes a method of improving the reduction of nitrogen oxides (NOx) from diesel exhaust, which includes receiving the diesel exhaust, the diesel exhaust with ammonia (NH3) or DEF (urea) solution as one Ammonia source is fed into a selective catalytic reduction (SCRF) filter apparatus having a plurality of inlet channels coated with an ammonia neutral oxidation catalyst and all of the respective outlet channels are coated with a selective catalytic reduction catalyst, ammonia being passed through the inlet channels to the outlet channels and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust passages of the SCRF.

Bei einer zusätzlichen Ausführungsform weist die vorliegende Technologie auch ein Verfahren zur Verbesserung der DPF-Regenerationseffizienz mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator auf, der auf alle Einlasskanäle beschichtet ist, wobei Ruß (oder PM) vor einer Ausführung der DPF-Regeneration kontinuierlich abgeschieden oder mit der Zeit angesammelt wird. Überdies können mit dem gegebenen Oxidationskatalysator Rest-CO- und KW-Emissionen oxidiert werden, um Auspuff-CO- und KW-Emissionen während der DPF-Regeneration effektiv zu reduzieren.In an additional embodiment, the present technology also includes A method of improving DPF regeneration efficiency with an ammonia neutral oxidation catalyst coated on all inlet channels wherein carbon black (or PM) is continuously deposited or accumulated over time prior to performing DPF regeneration. Moreover, with the given oxidation catalyst, residual CO and HC emissions can be oxidized to effectively reduce exhaust CO and HC emissions during DPF regeneration.

Weitere Merkmale und Vorteile der Technologie wie auch der Aufbau und der Betrieb verschiedener Ausführungsformen der Technologie sind nachfolgend detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Technologie nicht auf die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist. Somit sind die Ausführungsformen hier nur zu illustrativen Zwecken dargestellt. Zusätzliche Ausführungsformen werden dem Fachmann auf Grundlage der hier enthaltenen Lehren offensichtlich.Other features and advantages of the technology as well as the construction and operation of various embodiments of the technology are described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the technology is not limited to the specific embodiments described herein. Thus, the embodiments are shown herein for illustrative purposes only. Additional embodiments will be apparent to those skilled in the art based on the teachings contained herein.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die begleitenden Zeichnungen, die hier eingeschlossen sind und Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen die vorliegende Technologie und dienen zusammen mit der Beschreibung ferner dazu, die Grundsätze der Technologie zu erläutern und einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Technologie herzustellen und anzuwenden.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate the present technology and, together with the description, further serve to explain the principles of the technology and to enable one skilled in the art to make and use the technology.

1 ist eine Darstellung eines katalytischen Wandlers; 1 is a representation of a catalytic converter;

2 ist ein Schema einer SCR-Filterauslegung nach dem Stand der Technik; 2 FIG. 13 is a schematic of a prior art SCR filter design; FIG.

3 ist ein Schema eines SCR-Filters der vorliegenden Technologie; und 3 Figure 12 is a schematic of an SCR filter of the present technology; and

4 ist ein Diagramm, das eine Leistungsfähigkeit von Ammoniak-(NH3)-neutralen Katalysatoren zeigt, die in einem SCR-Filter der Technologie verwendet werden können. 4 Figure 3 is a graph showing performance of ammonia (NH3) neutral catalysts that can be used in a SCR filter of the technology.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der TechnologieDetailed description of embodiments of the technology

Während die vorliegende Technologie hier mit illustrativen Ausführungsformen für bestimmte Anwendungen beschrieben ist, sei zu verstehen, dass die Technologie nicht darauf beschränkt ist. Der Fachmann, dem die hier bereitgestellten Lehren zugänglich sind, erkennt zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs davon sowie zusätzliche Gebiete, in denen die Technologie von signifikantem Nutzen ist. Merkmale, die in verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben sind, beschrieben sind, können kombiniert werden.While the present technology is described herein with illustrative embodiments for particular applications, it should be understood that the technology is not so limited. Those skilled in the art to which the teachings provided herein recognize additional modifications, applications, and embodiments within the scope thereof, as well as additional fields in which the technology is of significant use. Features described in various embodiments described in the present application may be combined.

1 ist eine Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 zur Behandlung von Abgas in einem Dieselmotor. Das gegebene System oder ein ähnliches System kann genauso zur Behandlung eines mager verbrennenden Benzinmotors verwendet werden. Das Abgas 102 wird in den Dieseloxidationskatalysator (DOC) 110 zugeführt oder tritt in diesen ein und gelangt durch ein Rohr, so dass es einen Filter (SCRF) für selektive katalytische Reduktion (SCR) 106 erreicht. Der SCRF stellt eine Kombination von SCR- und DPF-Technologien dar und steuert sowohl NOx- als auch Partikelmaterial-(PM- als auch Ruß bekannt)Emissionen gleichzeitig. Nach Filterung durch den SCRF gelangt das Abgas zu dem SCR-Katalysator 104, an dem mehr NOx durch Reduktion entfernt wird. 1 is a representation of an aftertreatment system 100 for treating exhaust gas in a diesel engine. The given system or similar system may also be used to treat a lean-burn gasoline engine. The exhaust 102 gets into the diesel oxidation catalyst (DOC) 110 enters or enters and passes through a tube so that it has a selective catalytic reduction (SCRF) filter (SCRF). 106 reached. The SCRF represents a combination of SCR and DPF technologies and controls both NOx and particulate matter (both PM and soot) emissions simultaneously. After filtering by the SCRF, the exhaust gas reaches the SCR catalyst 104 where more NOx is removed by reduction.

In dem System 100 reduziert der SCR-Katalysator 104 NOx unter Verwendung von Ammoniak (NH3). Das Ammoniak wird in das System 100 durch eine Harnstofflösung, z. B. eine Lösung für Dieselabgasfluid (DEF) eingeführt, die in den Abgasstrom durch eine DEF-Einspritzeinrichtung 108 eingespritzt wird. Die Harnstofflösung mischt sich mit dem heißen Abgas und erzeugt Ammoniak (NH3), das ein Mittel zur Reduzierung von NOx in dem Abgas darstellt. Sowohl die Einlass- als auch Auslasskanäle des SCRF 106 sind mit SCR-Katalysator beschichtet; jedoch kann das DPF-Substrat des SCRF 106 nicht mit überschüssigem SCR-Katalysator beschichtet werden, da die überschüssige Beschichtung einen Gegendruck für den Dieselmotor aufbauen würde. Somit ist es allgemein bevorzugt, dass ein stromabwärtiger SCR-Wandler 104 installiert ist. Der stromabwärtige SCR-Wandler reduziert ferner das restliche NOx mit Ammoniak.In the system 100 reduces the SCR catalyst 104 NOx using ammonia (NH3). The ammonia gets into the system 100 through a urea solution, eg. B. a solution for diesel exhaust fluid (DEF) introduced into the exhaust gas flow through a DEF injector 108 is injected. The urea solution mixes with the hot exhaust gas and generates ammonia (NH3), which is a means of reducing NOx in the exhaust gas. Both the inlet and outlet ports of the SCRF 106 are coated with SCR catalyst; however, the DPF substrate of the SCRF 106 be coated with excess SCR catalyst, since the excess coating would build up a back pressure for the diesel engine. Thus, it is generally preferred that a downstream SCR converter 104 is installed. The downstream SCR converter also reduces the residual NOx with ammonia.

Während einer DPF-Regeneration wird der DOC verwendet, um den eingespritzten Dieselkraftstoff zu oxidieren und damit exotherme Energie (Wärme) zum Abbrennen von Ruß zu erzeugen, der sich in den Einlasskanälen eines SCRF 106 angesammelt hat. Jedoch schlupfen einige restliche KW und CO aus dem DOC 110 bei Oxidierung des eingespritzten Dieselkraftstoffs. Wenn das Abgas, das mit KW und CO gemischt ist, aus dem DOC 110 schlupft und sich das aus der Harnstofflösung erzeugte NH3 durch das Abgassystem bewegt und in den SCRF 106 gelangt, entfernt der SCRF 106 NOx aus dem Abgas. Jedoch entfernt der SCRF 106 KW und CO nicht effektiv, da der SCRF 106 mit keinem Katalysatormittel ausgestattet ist, um KW und CO effektiv zu oxidieren. Zu diesem Zweck ist ein Aufreinigungskatalysator (in 1 nicht gezeigt) an dem Auspuff erforderlich, um die restlichen KW und CO zu entfernen.During DPF regeneration, the DOC is used to oxidize the injected diesel fuel to produce exothermic energy (heat) to burn off soot that builds up in the intake passages of a SCRF 106 has accumulated. However, some residual KW and CO slip out of the DOC 110 upon oxidation of the injected diesel fuel. If the exhaust gas mixed with HC and CO is out of the DOC 110 slips and the NH3 generated from the urea solution moves through the exhaust system and into the SCRF 106 arrives, removes the SCRF 106 NOx from the exhaust. However, the SCRF 106 does not effectively remove KW and CO since the SCRF 106 with no catalyst agent to effectively oxidize HC and CO. For this purpose, a purification catalyst (in 1 not shown) on the exhaust to remove the remaining HC and CO.

Wenn das Abgas mit der Harnstofflösung durch die DPF-Einspritzeinrichtung 108 eingespritzt wird, reduziert aus der Harnstofflösung erzeugtes Ammoniak NOx in dem SCRF 106. Wenn NOx reduziert wird, wird auch Ruß erzeugt, der sich in den Einlasskanälen des SCRF 106 ansammelt. Somit wird periodisch eine DPF-Regeneration durchgeführt, während der Dieselkraftstoff in das Abgassystem 100 eingespritzt wird und der DOC 110 den eingespritzten Dieselkraftstoff verbrennt, um den Ruß abzubrennen. Ein typischer SCR-Katalysator ist jedoch nicht effektiv bei der Oxidation von Ruß während einer DPF-Regeneration, und dies resultiert in einer unvollständigen DPF-Regeneration. Die ineffiziente DPF-Regeneration erhöht ihrerseits den Kraftstoffverbrauch und erhöht die Wahrscheinlichkeit ungesteuerter DPF-Regenerationen. When the exhaust gas with the urea solution through the DPF injector 108 ammonia produced from the urea solution reduces NOx in the SCRF 106 , As NOx is reduced, soot is also generated in the intake ports of the SCRF 106 accumulates. Thus, DPF regeneration is periodically performed while the diesel fuel is exhausted 100 is injected and the DOC 110 burns the injected diesel fuel to burn off the soot. However, a typical SCR catalyst is not effective in oxidizing carbon black during DPF regeneration, and this results in incomplete DPF regeneration. The inefficient DPF regeneration, in turn, increases fuel consumption and increases the likelihood of uncontrolled DPF regeneration.

2 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen SCRF 200 zur Verarbeitung von Dieselabgas. Abgas 202 strömt in die Einlasskanäle 210 des SCRF 200. Die Einlasskanäle 210 sind mit einem SCR-Katalysator 206 beschichtet, wie einem SCR-Katalysator auf Zeolithbasis. Das Abgas 202 wird mit Ammoniak, das aus der Harnstofflösung erzeugt wird, zur Reduzierung von NOx in dem SCRF gemischt; in der Zwischenzeit wird Abgasruß in den Einlasskanälen des SCRF 200 abgeschieden, und das von Ruß gefilterte Abgas 202 tritt durch den Auslasskanal 208 aus. Der SCRF 200 mit dem Harnstoff kann gleichzeitig NOx- und PM-Emissionen in dem Dieselabgas steuern; jedoch ist ein typischer Harnstoff-SCR-Katalysator, wie ein SCR auf Zeolithbasis, bei der Oxidation von Kohlenwasserstoff (KW) und Kohlenstoffmonoxid (CO) bei geringer Abgastemperatur (< 350°C) inaktiv. Überdies ist ein SCR-Katalysator zur Katalysierung einer Rußoxidation während einer DPF-Regeneration relativ inaktiv, was in einer geringen Effizienz einer DPF-Regeneration resultiert. 2 is a schematic representation of a conventional SCRF 200 for processing diesel exhaust. exhaust 202 flows into the inlet channels 210 of the SCRF 200 , The inlet channels 210 are with an SCR catalyst 206 coated, such as a zeolite SCR catalyst. The exhaust 202 is mixed with ammonia generated from the urea solution to reduce NOx in the SCRF; In the meantime, exhaust soot is in the intake passages of the SCRF 200 deposited, and the soot filtered exhaust gas 202 enters through the outlet channel 208 out. The SCRF 200 with the urea can simultaneously control NOx and PM emissions in the diesel exhaust; however, a typical urea-SCR catalyst, such as a zeolite based SCR, is inactive in the oxidation of hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) at low exhaust gas temperature (<350 ° C). Moreover, an SCR catalyst for catalyzing soot oxidation during DPF regeneration is relatively inactive, resulting in low DPF regeneration efficiency.

Aufgrund des Rußaufbaus innerhalb des SCRF 200 kann die Effizienz der NOx-Entfernung durch einen Harnstoff-SCR-Katalysator, der an die Einlasskanäle 210 beschichtet ist, reduziert sein, und die Haltbarkeit des SCR-Katalysators kann durch Kontaminationen aus einer KW-Verkokung und Ascheablagerungen beeinflusst sein. Der Rußaufbau erfordert auch, dass eine DPF-Regeneration periodisch ausgeführt wird. Während der DPF-Regeneration wird Dieselkraftstoff in das Abgas eingespritzt, und der Ruß wird abgebrannt. Wenn die Rußansammlung mit höherer Rate auftritt, sind häufigere DPF-Regenerationen erforderlich, und folglich besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass die ungesteuerte DPF-Regeneration durch Fahrbedingungen beeinträchtigt wird.Due to soot build-up within the SCRF 200 The efficiency of NOx removal can be enhanced by a urea SCR catalyst attached to the intake ports 210 may be reduced, and the durability of the SCR catalyst may be affected by contamination from HC coking and ash deposits. The soot build-up also requires periodic DPF regeneration. During DPF regeneration, diesel fuel is injected into the exhaust gas and the soot is burned off. If soot accumulation occurs at a higher rate, more frequent DPF regeneration is required and, as a result, uncontrolled DPF regeneration is more likely to be affected by driving conditions.

Die Mängel des SCRF von 2 werden durch eine verbesserte Auslegung des SCRF-Katalysators gemäß der vorliegenden Technologie überwunden. 3 ist eine schematische Darstellung eines verbesserten SCRF 300. Die Einlasskanäle 310 dieses SCRF sind mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator (ANOC) 306 beschichtet. Der ANOC 306 ist grundsätzlich inaktiv oder nicht selektiv zur Ammoniakoxidation, wenn die Temperatur unterhalb 400°C liegt, behält jedoch unter 400°C die Fähigkeit einer KW- und CO-Oxidation als ein spezieller Typ eines DOC-Katalysators bei. Durch Beschichten der Einlasskanäle 310 mit einem Washcoat aus ANOC-Katalysator 306 kann das Ammoniak, das über eine Einspritzung von DEF (Harnstofflösung) erzeugt wird, sicher durch die Einlasskanäle 310 ohne Oxidation, wenn die Temperatur geringer als 400°C ist, eindringen. Die Auslasskanäle 312 des neuen SCRF sind mit einem Washcoat aus einem Harnstoff-SCR-Katalysator beschichtet, wie einem SCR auf Zeolithbasis.The shortcomings of the SCRF of 2 are overcome by an improved design of the SCRF catalyst according to the present technology. 3 is a schematic representation of an improved SCRF 300 , The inlet channels 310 this SCRF are compatible with an ammonia-neutral oxidation catalyst (ANOC) 306 coated. The ANOC 306 is basically inactive or non-selective to ammonia oxidation when the temperature is below 400 ° C, but retains below 400 ° C the capability of HC and CO oxidation as a specific type of DOC catalyst. By coating the inlet channels 310 with a washcoat of ANOC catalyst 306 For example, the ammonia generated via an injection of DEF (urea solution) can safely pass through the intake ports 310 without oxidation, if the temperature is lower than 400 ° C, penetrate. The outlet channels 312 of the new SCRF are coated with a washcoat of a urea SCR catalyst, such as a zeolite based SCR.

Wie in 3 gezeigt ist, strömt das Abgas 302 mit Ammoniak in die Einlasskanäle 304 des SCRF 300, und der Ammoniak kann durch die Kanäle, die mit ANOC 306 beschichtet sind, strömen und die Auslasskanäle 308 erreichen. In den Auslasskanälen 308 reduziert der Ammoniak Stickoxide (NOx) des Abgases in der Anwesenheit des SCR-Katalysators 106, bevor das Abgas freigesetzt wird. Der SCR-Katalysator wird während der Reduzierung von NOx nicht verbraucht. Wenn das Abgas in den Einlass strömt, der mit ANOC 306 beschichtet ist, tritt eine KW- und CO-Oxidation wie auch Rußabscheidung, KW-Verkokung und Ascheansammlungen auf. Der NOx in dem Abgas strömt im Wesentlichen unbeeinflusst durch die Einlasskanäle 310 und erreicht die Auslasskanäle 312, die mit dem SCR-Katalysator 106 beschichtet sind. Die Aktivität der SCR-NOx-Reduktion findet in den Auslasskanälen zuverlässiger statt, da die NOx-Reduktion separat von der Rußabscheidung, KW-Verkokung und Ascheansammlung stattfindet.As in 3 is shown, the exhaust gas flows 302 with ammonia into the inlet channels 304 of the SCRF 300 and the ammonia can pass through the channels with ANOC 306 are coated, flow and the outlet channels 308 to reach. In the outlet channels 308 The ammonia reduces nitrogen oxides (NOx) of the exhaust gas in the presence of the SCR catalyst 106 before the exhaust gas is released. The SCR catalyst is not consumed during the reduction of NOx. When the exhaust gas flows into the inlet connected to ANOC 306 is coated, occurs a HC and CO oxidation as well as soot deposition, HC coking and ash accumulation. The NOx in the exhaust gas flows substantially unaffected by the intake passages 310 and reaches the outlet channels 312 that with the SCR catalyst 106 are coated. The activity of SCR NOx reduction takes place more reliably in the exhaust ducts because NOx reduction takes place separately from soot separation, HC coking and ash accumulation.

Da die Reduktion von NOx in den Auslasskanälen 312 auftritt, wenn das Abgas durch die Auslasskanäle strömt, und die Rußabscheidung, KW-Verkokung und Ascheansammlung größtenteils in den Einlasskanälen 310 auftreten, wird eine Kontamination des SCR-Washcoats in den Auslasskanälen 312 durch Asche sowie eine Maskierung durch KW-Verkokung verhindert. Infolgedessen ist die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des SCRF 300 gesteigert.Because the reduction of NOx in the exhaust ducts 312 occurs when the exhaust gas flows through the exhaust ports, and soot deposition, HC coking and ash accumulation mostly in the intake ports 310 occur, contamination of the SCR washcoat in the outlet channels 312 prevented by ash as well as a masking by KW coking. As a result, the reliability and durability of the SCRF 300 increased.

Bei der verbesserten SCRF-Katalysatorauslegung ist die DPF-Regenerationseffizienz durch einen ammoniakneutralen Oxidationskatalysator (ANOC) zusammen mit einer effektiveren KW- und CO-Schlupfsteuerung gesteigert. Infolgedessen kann ein geringerer Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs realisiert werden, und eine DPF-Regeneration muss weniger häufig durchgeführt werden, wodurch die Möglichkeit reduziert wird, dass die DPF-Regeneration durch Fahrzeugfahrbedingungen, wie eine ungesteuerte DPF-Regeneration in einem Leerlaufzustand, beeinflusst wird.In the improved SCRF catalyst design, DPF regeneration efficiency is enhanced by an ammonia neutral oxidation catalyst (ANOC) along with more effective HC and CO slip control. As a result, lower fuel consumption of the vehicle can be realized, and DPF regeneration must be performed less frequently, thereby reducing the chance that DPF regeneration will be affected by vehicle driving conditions such as uncontrolled DPF regeneration in an idle state.

4 ist ein Diagramm 400, das die Leistungsfähigkeit ammoniakneutraler Katalysatoren in Verbindung mit der vorliegenden Technologie zeigt. Die X-Achse gibt eine Einlasstemperatur in Grad Celsius (°C) von ammoniakneutralen Katalysatoren, die einen Referenz-DOC-Katalysator aufweisen, an. Die linke Y-Achse gibt einen Prozentsatz der Umwandlung von Ammoniak (NH3) an, und die rechte Y-Achse gibt einen Prozentsatz an, um den Stickoxide (NOx) über Ammoniakoxidation neu gebildet werden. 4 is a diagram 400 showing the performance of ammonia-neutral catalysts in conjunction with the present technology. The X-axis indicates an inlet temperature in degrees Celsius (° C) of ammonia-neutral catalysts having a reference DOC catalyst. The left Y axis indicates a percentage of conversion of ammonia (NH3) and the right Y axis indicates a percentage to recreate the nitrogen oxides (NOx) via ammonia oxidation.

Die Säulen 402 repräsentieren eine Leistungsfähigkeit eines herkömmlichen DOC bei verschiedenen Temperaturen. Die Säulen 404 repräsentieren eine Leistungsfähigkeit eines verbesserten ammoniakneutralen Oxidationskatalysators (ANOC) bei verschiedenen Temperaturen. Wie zu sehen ist, startet eine NOx-Neubildung so lange nicht, bis sich die Temperatur etwa 400°C für einen gegebenen ANOC annähert. Im Gegensatz dazu beginnt eine Ammoniak-(NH3-)Umwandlung und NOx-Neubildung für den typischen DOC bei einer wesentlich geringeren Temperatur von etwa 250°C.The columns 402 represent a performance of a conventional DOC at different temperatures. The columns 404 represent a performance of an improved ammonia-neutral oxidation catalyst (ANOC) at various temperatures. As can be seen, NOx re-formation does not start until the temperature approaches about 400 ° C for a given ANOC. In contrast, ammonia (NH3) conversion and NOx recharge begins for the typical DOC at a much lower temperature of about 250 ° C.

Es sei angemerkt, dass die Abschnitte der detaillierten Beschreibung und nicht die Abschnitte der Zusammenstellung und der Zusammenfassung dazu bestimmt sind, um zur Interpretation der Ansprüche verwendet zu werden. Die Abschnitte der Zusammenfassung und Zusammenstellung können eine oder mehrere (jedoch nicht alle beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, wie von dem/den Erfinder(n) beabsichtigt ist, darstellen und sind somit nicht dazu bestimmt, die vorliegende Technologie und die angefügten Ansprüche auf irgendeine Weise einzuschränken. Es liegt innerhalb des Schutzumfangs der Technologie, dass verschiedene Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, kombiniert werden können.It should be noted that the portions of the detailed description and not the portions of the compilation and summary are intended to be used to interpret the claims. The Summary and Summary sections may represent one or more (but not all of the exemplary embodiments of the present technology as intended by the inventor (s)), and thus are not intended to be construed as limiting the present technology and the appended claims It is within the scope of the technology that various embodiments described in the present specification may be combined.

Claims (10)

Abgasbehandlungsvorrichtung, umfassend: eine Dieseloxidationskatalysatoreinheit zur Aufnahme von Abgas; und eine Filtereinheit mit selektiver katalytischer Reduktion, die zumindest einen Einlasskanal aufweist und mit der Dieseloxidationskatalysatoreinheit verbunden ist, um Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid zu oxidieren, Stickoxid zu reduzieren und eine Partikelmaterialemission in dem Abgas zu steuern, wobei der zumindest eine Einlasskanal mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator beschichtet ist.Exhaust treatment device, comprising: a diesel oxidation catalyst unit for receiving exhaust gas; and a selective catalytic reduction filter unit having at least one inlet passage and connected to the diesel oxidation catalyst unit for oxidizing hydrocarbon and carbon monoxide, reducing nitrogen oxide, and controlling particulate matter emission in the exhaust gas; wherein the at least one inlet channel is coated with an ammonia-neutral oxidation catalyst. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit zumindest einem Auslasskanal, der mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion beschichtet ist.The exhaust treatment device of claim 1, further comprising at least one exhaust passage coated with a selective catalytic reduction catalyst. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion, der mit der Filtereinheit mit selektiver katalytischer Reduktion zur Reduzierung der Stickoxide verbunden ist.The exhaust treatment apparatus according to claim 1, further comprising a selective catalytic reduction catalyst connected to the selective catalytic reduction filter unit for reducing nitrogen oxides. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Einspritzeinrichtung für Dieselabgasfluid zum Einspritzen einer Harnstofflösung in das Abgas.The exhaust treatment device according to claim 1, further comprising a diesel exhaust gas injection device for injecting a urea solution into the exhaust gas. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einspritzeinrichtung für Dieselabgasfluid zwischen der Dieseloxidationskatalysatoreinheit und der Filtereinheit mit selektiver katalytischer Reduktion angeordnet ist.The exhaust treatment device according to claim 4, wherein the diesel exhaust fluid injection device is disposed between the diesel oxidation catalyst unit and the selective catalytic reduction filter unit. Filter mit selektiver katalytischer Reduktion, umfassend: zumindest einen Einlasskanal zur Aufnahme von Abgas; und zumindest einen Auslasskanal, der mit dem zumindest einen Einlasskanal verbunden ist, wobei der zumindest eine Einlasskanal mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator beschichtet ist.Filter with selective catalytic reduction, comprising: at least one inlet channel for receiving exhaust gas; and at least one outlet channel connected to the at least one inlet channel, wherein the at least one inlet channel is coated with an ammonia-neutral oxidation catalyst. Filter mit selektiver katalytischer Reduktion nach Anspruch 6, wobei der zumindest eine Auslasskanal mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion beschichtet ist.The selective catalytic reduction filter of claim 6, wherein the at least one exhaust passage is coated with a selective catalytic reduction catalyst. Verfahren zum Reduzieren von Stickoxiden aus einem Abgas, umfassend, dass: ein Abgas mit Ammoniak in eine Filtervorrichtung für selektive katalytische Reduktion zugeführt wird, die zumindest einen Einlasskanal, der mit einem ammoniakneutralen Oxidationskatalysator beschichtet ist, und zumindest einen Auslasskanal umfasst, der mit einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion beschichtet ist; der Ammoniak durch den zumindest einen Einlasskanal zu dem zumindest einen Auslasskanal geführt wird; und in dem zumindest einen Auslasskanal Stickoxide in dem Abgas reduziert werden.A method of reducing nitrogen oxides from an exhaust gas, comprising: supplying an exhaust gas with ammonia into a selective catalytic reduction filter device comprising at least one inlet channel coated with an ammonia-neutral oxidation catalyst and at least one outlet channel coated with a selective catalytic reduction catalyst; the ammonia is passed through the at least one inlet channel to the at least one outlet channel; and in the at least one outlet channel nitrogen oxides are reduced in the exhaust gas. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, dass eine Harnstofflösung in das Abgas eingespritzt wird, um das Ammoniak zu erzeugen.The method of claim 8, further comprising injecting a urea solution into the exhaust gas to produce the ammonia. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, dass in dem zumindest einen Einlasskanal Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid in dem Abgas oxidiert werden.The method of claim 8, further comprising that in the at least one inlet channel Hydrocarbon and carbon monoxide are oxidized in the exhaust gas.
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