DE112016000147T5 - Abgassystem für einen dieselmotor - Google Patents

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Ceren AYDIN
Shadab Mulla
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Abstract

Beschrieben ist ein Abgassystem zum Behandeln eines von einem Dieselmotor produzierten Abgases, welches Folgendes umfasst: (a) eine Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Platingruppenmetall (PGM) und ein Substrat umfasst, wobei das Platingruppenmetall (PGM) aus Platin (Pt), Palladium (Pd) und einer Kombination hiervon ausgewählt ist; (b) einen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas, der sich stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) befindet; (c) einen ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas, wobei der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Substrat und eine erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung umfasst, wobei das Substrat entweder ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat ist; (d) einen zweiten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator stromab des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators, wobei der zweite selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Durchflusssubstrat und eine zweite selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Zusammensetzung umfasst; und wobei mindestens ein Bestandteil aus der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgassystem für einen Dieselmotor. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das das Abgassystem umfasst, sowie ein Verfahren zum Behandeln eines von einem Dieselmotor produzierten Abgases.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Dieselmotoren produzieren eine Abgasemission, die allgemein mindestens vier Klassen von Schadstoffen enthält, gegen die auf der ganzen Welt von internationalen Organisationen Gesetze erlassen wurden: Kohlenstoffmonoxid (CO), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HCs), Stickstoffoxide (NOx) und partikelförmiges Material (PM). Es gibt eine Vielzahl von Emissionssteuerungsvorrichtungen zum Behandeln eines oder mehrerer jedes Schadstofftyps. Diese Emissionssteuerungsvorrichtungen sind häufig als Teil eines Abgassystems kombiniert, um sicherzustellen, dass alle vier Schadstoffklassen behandelt werden, bevor eine Emission des Abgases in die Umwelt erfolgt.
  • Dieselmotoren, insbesondere Schwerlast- (HD)-Dieselmotoren sind so konzipiert, dass sie eine verbesserte Kraftstoffökonomie aufweisen. Als Konsequenz dieser Ausgestaltungen stoßen Dieselmotoren höhere Niveaus von Stickstoffoxiden (NOx) aus und die Abgassysteme für solche Motoren müssen eine zunehmend höhere NOx-Umwandlung liefern, um diesen Emissionsvorschriften zu entsprechen.
  • Es wurde gezeigt, dass eine selektive katalytische Reduktion (SCR) eine wirksame Lösung zum Erfüllen von NOx-Emissionserfordernissen und -vorschriften für Dieselmotoren, insbesondere HD-Dieselmotoren, ist. Im Hinblick auf die zunehmende Forderung nach einer verbesserten Kraftstoffökonomie würde ein Verbessern der NOx-Emissionsreduktion des SCR-Systems höhere NOx-Emissionen am Motorausgang ermöglichen. Solche Erfordernisse sind jedoch eine Herausforderung für gegenwärtige Abgassystemgestaltungen, die typischerweise aus einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), einem katalysierten Rußfilter (CSF) und einem SCR-Katalysator bestehen.
  • Ein Ansatz besteht darin, das CSF durch einen Dieselpartikelfilter (DPF) zu ersetzen, der mit einer katalytischen SCR-Zusammensetzung beschichtet ist, wobei der SCR-Durchflusskatalysator stromabseitig verbleibt. Ein Beispiel für ein solches Abgassystem ist in SAE 2014-01-1525 beschrieben. Es wurde gezeigt, dass selektive katalytische ReduktionsKatalysatoren auf einem Filtersubstrat hohe NOx-Umwandlungsleistungen besitzen (siehe SAE 2008-01-0072, SAE 2011-01-1312 und SAE 2012-01-0843).
  • Es ist ferner wünschenswert, die Menge von Distickstoffmonoxid (N2O) in Abgasemissionen zu minimieren. Die US-Umweltschutzbehörde hat erklärt, dass der Einfluss von 1 Pound Distickstoffmonoxid (N2O) auf die Erwärmung der Atmosphäre über 300-mal so hoch ist wie derjenige von 1 Pound Kohlenstoffdioxid (CO2). Distickstoffmonoxid (N2O) ist des Weiteren ein Ozon abbauender Stoff (ODS). Es wurde vermutet, dass Distickstoffmonoxid- (N2O)-Moleküle etwa 120 Jahre in der Atmosphäre verbleiben, bevor sie entfernt oder zerstört werden. Die derzeitigen Rechtsvorschriften zur Regulierung von Motoremissionen begrenzen Distickstoffmonoxid (N2O) nicht, da dieses gesondert als Treibhausgas (GHG) reguliert ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Abgassystem, das in der Lage ist, eine sehr hohe NOx-Umwandlung, insbesondere bei niedriger Temperatur (z.B. beim „Kaltstart“ - wenn ein Dieselmotor aus dem kalten Zustand gestartet wird), bereitzustellen. Das Abgassystem kann ferner die Menge des N2O, das als Nebenprodukt während einer NOx-Reduktion erzeugt wird, minimieren.
  • Die Erfindung liefert ein Abgassystem zum Behandeln eines von einem Dieselmotor produzierten Abgases, umfassend:
    1. (a) eine Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Platingruppenmetall (PGM) und ein Substrat umfasst, wobei das Platingruppenmetall (PGM) aus Platin (Pt), Palladium (Pd) und einer Kombination hiervon ausgewählt ist;
    2. (b) einen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas, welcher sich stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) befindet;
    3. (c) einen ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas, wobei der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Substrat und eine erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung umfasst, wobei das Substrat entweder ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat ist;
    4. (d) einen zweiten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator stromab des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators, wobei der zweite selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Durchflusssubstrat und eine zweite selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Zusammensetzung umfasst; und
    wobei mindestens ein Bestandteil aus: der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist.
  • Die Erfinder fanden heraus, dass eine ausgezeichnete NOx-Umwandlung bei Verwendung des erfindungsgemäßen Abgassystems erhalten werden kann. Es wurde festgestellt, dass die von dem Abgassystem gelieferte NOx-Umwandlung weiter verbessert werden kann durch (a) Zudosieren von NH3-Gas, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, direkt stromauf des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators und/oder (b) Erwärmen des Abgases aus der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), insbesondere wenn die Abgastemperatur relativ niedrig ist. Das Abgassystem der Erfindung kann eine > 95 %ige NOx-Umwandlung unter interstationären FTP-Testzyklen liefern, was Dieselmotoren ermöglichen wird, zukünftigen Emissionsvorschriften zu entsprechen und Ziele der Kraftstoffökonomie zu erreichen.
  • Die Erfindung liefert ferner ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst einen Dieselmotor und ein Abgassystem gemäß der Erfindung.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Behandeln eines von einem Dieselmotor produzierten Abgases. Das Verfahren umfasst die Stufen eines Leitens eines von einem Dieselmotor produzierten Abgases durch ein Abgassystem, insbesondere ein Abgassystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Figurenliste
  • Die 1 bis 5 sind schematische Darstellungen von Aspekten eines Abgassystems gemäß der Erfindung.
    • 1 zeigt ein Abgassystem, bei dem ein aus einem Turbolader ausströmendes Abgas (1) eines Dieselmotors in einen Oxidationskatalysator (10) strömt, der ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator sein kann. Das aus dem Oxidationskatalysator ausströmende Dieselabgas (2) strömt durch eine Leitung in Richtung eines ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators, bei dem es sich um einen ersten selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysator (40) handelt. Ein Seitenstrom-NH3-Dosierer (20) ist in der Lage, gasförmiges NH3 in die Leitung einzuführen. Ein herkömmlicher Harnstoffdosierer (25) befindet sich ebenfalls in der Leitung. Sowohl der Seitenstrom-NH3-Dosierer (20) als auch der Harnstoffdosierer (25) befinden sich stromauf eines Mischer (30). Der Mischer ist benachbart zu der Einlassfläche des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators (SCR-DPF) (40). (Es gibt) einen zweiten selektiven katalytischen Reduktions- (SCR)-Katalysator (50). Der SCR-DPF (40) und der SCR-Katalysator (50) sind eng gekoppelt und können in dem gleichen Behälter (60) angeordnet sein. Das Abgas aus dem Auslass des SCR-Katalysators (50) kann anschließend zu einem optionalen Ammoniak-Slip-Katalysator (70) geführt werden.
    • 2 zeigt das gleiche Abgassystem, wie es in 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass der Oxidationskatalysator (10) in 1 durch ein katalysiertes Rußfilter (80) ersetzt wurde. Der erste SCR-Katalysator weist ein Durchflusssubstrat auf.
    • 3 zeigt ein ähnliches Abgassystem zu dem Abgassystem in 2, mit der Ausnahme, dass ein Oxidationskatalysator (10) zusätzlich zu dem katalysierten Rußfilter (80) vorhanden ist. Der Oxidationskatalysator kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator sein.
    • 4 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung eines Seitenstrom-NH3-Dosierers zeigt. Abgas aus einem Dieselmotor strömt von einem Abgaskrümmer (5) zu einem Turbolader (15) in dem Abgassystem. Eine Umgehung (35) ermöglicht, dass ein gewisser Teil des Abgases (3) in eine Anordnung für eine Seitenstrom-NH3-Dosierung strömt. Die Anordnung kann optional ein katalysiertes Rußfilter (45) enthalten. Der Seitenstrom-NH3-Dosierer (20) enthält einen herkömmlichen Harnstoffdosierer (55) und einen Harnstoffhydrolysekatalysator (65) zum Herstellen von NH3, das in den Abgashauptstrom (1) aus dem Turbolader (15) eingeführt werden kann.
    • 5 zeigt ein zu dem in 1 gezeigten Abgassystem ähnliches Abgassystem. Der Oxidationskatalysator (10) kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein katalysiertes Rußfilter (CSF), ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator oder eine Kombination eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) und eines katalysierten Rußfilters (CSF) sein. Zusätzlich oder als Alternative zu dem Seitenstrom-NH3-Dosierer (20) kann das Abgassystem ein elektrisches Heizgerät (75) enthalten, das zum Erwärmen des Abgases, das aus dem Oxidationskatalysator (10) ausströmt, verwendet werden kann.
    • 6 ist ein Histogramm, das die prozentuale NOx-Umwandlung für die Beispiele 1 und 2 in einem interstationären FTP-Schwerlastzyklus zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wird nun weiter beschrieben. Die nachfolgenden Abschnitte beziehen sich auf unterschiedliche Teile des Abgassystems und definieren jeden Teil detaillierter und betreffen auch das Fahrzeug und das Verfahren der Erfindung. Jeder so definierte Teil oder Aspekt der Erfindung kann mit einem beliebigen anderen Teil oder Aspekt der Erfindung kombiniert werden, wenn nicht das Gegenteil deutlich angegeben ist. Insbesondere kann ein beliebiges Merkmal, das als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben ist, mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Merkmalen, das bzw. die als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben sind, kombiniert werden.
  • Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs)
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung ist zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), vorzugsweise CO und HCs, geeignet. Die Emissionssteuerungsvorrichtung kann des Weiteren zum Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) geeignet sein.
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus:
    1. (i) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC);
    2. (ii) einem katalysierten Rußfilter (CSF);
    3. (iii) einem Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator;
    4. (iv) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem katalysierten Rußfilter (CSF); und
    5. (v) einem Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und einem katalysierten Rußfilter (CSF)
    besteht.
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist, befindet sich der DOC vorzugsweise stromauf, vorzugsweise direkt stromauf des CSF. Somit ist ein Auslass des DOC an einen Einlass des CSF gekoppelt (z.B. durch eine Abgasleitung fluidisch gekoppelt).
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist, befindet sich der Kaltstartkonzept-Katalysator bevorzugt stromauf, vorzugsweise direkt stromauf des CSF. Somit ist ein Auslass des Kaltstartkonzept-Katalysators an einen Einlass des CSF gekoppelt (z.B. mittels einer Abgasleitung fluidisch gekoppelt).
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder (ii) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist, sind vorzugsweise der DOC und das CSF oder der Kaltstartkonzept-Katalysator und das CSF eng gekoppelt. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen dem Auslassende des Dieseloxidationskatalysator oder des Kaltstartkonzept-Katalysators und dem Einlassende des katalysierten Rußfilters von 1,0 mm bis 300 mm, vorzugsweise 3 mm bis 200 mm, bevorzugter 5 mm bis 15 mm (z.B. 8 mm bis 100 mm), wie beispielsweise 10 mm bis 80 mm (z.B. 12 mm bis 70 mm) und noch bevorzugter 15 mm bis 50 mm beträgt. Dies ist für eine Wärmeübertragung und für ein Einsparen von Raum vorteilhaft.
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein katalysiertes Rußfilter (CSF), (ii) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator mit einem Filtersubstrat, (iii) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder (iv) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF ist, weist vorzugsweise der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Durchflusssubstrat auf.
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder (ii) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator mit einem Durchflusssubstrat ist, weist vorzugsweise der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Filtersubstrat auf (d.h. der erste SCR-Katalysator ist ein SCR-DPF).
  • Allgemein ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Abgassystem ein einzelnes Filtersubstrat umfasst.
  • Im Allgemeinen ist der Einlass der Emissionssteuerungsvorrichtung an einen Turbolader gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt), vorzugsweise direkt fluidisch gekoppelt. Somit strömt der Abgashauptstrom von dem Dieselmotor durch einen Turbolader zu der Emissionssteuerungsvorrichtung.
  • Typischerweise umfassen der Dieseloxidationskatalysator (DOC) und/oder das katalysierte Rußfilter (CSF) jeweils eine katalytische Zusammensetzung, die auf einem Substrat angeordnet oder geträgert ist. Die katalytische Zusammensetzung umfasst das Platingruppenmetall (PGM), das aus Platin (Pt), Palladium (Pd) und einer Kombination hiervon ausgewählt ist.
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Dieseloxidationskatalysator und/oder ein katalysiertes Rußfilter ist, kann die oder jede katalytische Zusammensetzung unabhängig weiter mindestens ein Trägermaterial umfassen. Das oder jedes Trägermaterial kann unabhängig ein hitzebeständiges Oxid umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Typischerweise ist das oder jedes hitzebeständige Oxid unabhängig aus der Gruppe ausgewählt, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und einem Misch- oder Verbundoxid hiervon, wie z.B. einem Misch- oder Verbundoxid von zwei oder mehr hiervon, besteht. Beispielsweise kann das hitzebeständige Oxid aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Aluminiumoxid, Zirconiumoxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid, Titanoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Siliciumdioxid, Zirconiumoxid-Titanoxid, Ceroxid-Zirconiumoxid, Aluminiumoxid-Magnesiumoxid besteht. Es ist bevorzugt, dass das oder jedes hitzebeständige Oxid unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Ceroxid-Aluminiumoxid und Ceroxid-Zirconiumoxid besteht. Stärker bevorzugt ist das oder jedes hitzebeständige Oxid aus der aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid bestehenden Gruppe ausgewählt.
  • Jedes Platingruppenmetall (PGM) ist typischerweise auf einem Trägermaterial angeordnet oder geträgert. Das PGM kann direkt auf dem Trägermaterial angeordnet sein oder ist direkt von dem Trägermaterial geträgert. Beispielsweise kann bzw. können Platin und/oder Palladium auf dem Trägermaterial dispergiert bzw. verteilt sein.
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Dieseloxidationskatalysator und/oder ein katalysiertes Rußfilter ist, ist das Platingruppenmetall (PGM) jeder katalytischen Zusammensetzung vorzugsweise aus Platin (Pt) und einer Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) ausgewählt. Es ist bevorzugt, dass das Platingruppenmetall (PGM) jeder katalytischen Zusammensetzung eine Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) ist.
  • Wenn das Platingruppenmetall (PGM) eine Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd) ist, können individuelle Partikel von Platin und Palladium vorhanden sein, die getrennt oder vermischt sein können, oder das Platin und das Palladium können in Form einer Legierung, vorzugsweise einer bimetallischen Legierung, vorhanden sein.
  • Im Allgemeinen kann der Dieseloxidationskatalysator eine Gesamtbeladung an Platingruppenmetall von 20 bis 200 g·ft-3, vorzugsweise 25 bis 175 g·ft-3 und stärker bevorzugt 30 bis 160 g·ft-3 aufweisen.
  • Das katalysierte Rußfilter kann eine Gesamtbeladung an Platingruppenmetall von 0,5 bis 10 g·ft-3, vorzugsweise 1 bis 7,5 g·ft-3 und stärker bevorzugt 4 bis 6 g·ft-3 aufweisen.
  • Der Dieseloxidationskatalysator und/oder das katalysierte Rußfilter können jeweils unabhängig ein Verhältnis der Gesamtmasse des Platins und der Gesamtmasse des Palladiums von 5:1 bis 1:5 (z.B. 3:1 bis 1:3), wie beispielsweise 2:1 bis 1:2, umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Gesamtmasse von Platin größer ist als die Gesamtmasse von Palladium. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Gesamtmasse von Platin zu der Gesamtmasse von Palladium 5:1 bis 1,1:1 (z.B. 4:1 bis 7:6), wie z.B. 3:1 bis 1,25:1 (z.B. 2,5:1 bis 1,25:1).
  • Der Dieseloxidationskatalysator und/oder das katalysierte Rußfilter können jeweils unabhängig eine Gesamtmenge des Trägermaterials von 0,1 bis 4,5 g·Zoll-3 (z.B. 0,25 bis 4,0 g·Zoll-3), vorzugsweise 0,5 bis 3,0 g·Zoll-3, stärker bevorzugt 0,6 bis 2,5 g·Zoll-3 (z.B. 0,75 bis 1,5 g·Zoll-3) umfassen.
  • Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Dieseloxidationskatalysator ist, kann der Dieseloxidationskatalysator eine stromabseitige Zone umfassen. Die stromabseitige Zone ist an einem Auslassende des Substrats angeordnet. Die stromabseitige Zone kann zur Durchführung einer speziellen Funktion, wie z.B. einem Einfangen und/oder Abfangen von verflüchtigtem Platin oder einem Oxidieren von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) formuliert sein.
  • Die stromabseitige Zone kann eine Zusammensetzung zum Einfangen und/oder Abfangen von verflüchtigtem Platin aufweisen. Eine solche Zone vermindert oder verhindert, dass verflüchtigtes Platin auf einem stromabseitigen selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator kondensiert. Zusammensetzungen zum Einfangen und/oder Abfangen von verflüchtigtem Platin sind in der WO 2013/088133 A1 , WO 2013/088132 A1 , WO 2013/088128 A1 , WO 2013/050784 A2 und in der internationalen Patentanmeldung PCT/ GB2016/050285 beschrieben.
  • Die stromabseitige Zone kann Platin, Mangan oder ein Oxid hiervon und ein Aluminiumoxid umfassendes Trägermaterial umfassen. Das Platin und das Mangan oder ein Oxid hiervon sind vorzugsweise auf dem Trägermaterial angeordnet oder geträgert. Es wurde festgestellt, dass, wenn Mangan oder ein Oxid hiervon in einer stromabseitigen (Zone) enthalten ist, eine ausgezeichnete NO-Oxidationsaktivität erhalten werden kann.
  • Wenn die stromabseitige Zone Mangan umfasst, umfasst das Trägermaterial vorzugsweise Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder mit Siliciumdioxid dotiertes Aluminiumoxid oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Wenn die stromabseitige Zone Mangan umfasst, kann die stromabseitige Zone ferner Palladium, wie z.B. auf dem Trägermaterial angeordnetes oder geträgertes Palladium, umfassen. Die stromabseitige (Zone) weist vorzugsweise ein Gewichtsverhältnis von Platin zu Palladium von ≥ 2:1 (z.B. Pt:Pd 1:0 bis 2:1), stärker bevorzugt ≥ 4:1 (z.B. Pt:Pd 1:0 bis 4:1) auf.
  • Der Dieseloxidationskatalysator kann ferner ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial umfassen. Das Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial kann ein Zeolith sein. Der Zeolith ist vorzugsweise nicht ein mit Übergangsmetall ausgetauschter Zeolith.
  • Es ist bevorzugt, dass der Zeolith ein mittelporiger Zeolith (z.B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) oder ein großporiger Zeolith (z.B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ist. Es kann bevorzugt sein, dass der Zeolith nicht ein kleinporiger Zeolith (z.B. ein Zeolith mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen) ist.
  • Beispiele für geeignete Zeolithe oder Typen von Zeolithen umfassen Faujasit, Clinoptilolit, Mordenit, Silicalit, Ferrierit, Zeolith X, Zeolith Y, ultrastabilen Zeolith Y, AEI-Zeolith, ZSM-5-Zeolith, ZSM-12-Zeolith, ZSM-20-Zeolith, ZSM-34-Zeolith, CHA-Zeolith, SSZ-3-Zeolith, SAPO-5-Zeolith, Offretit, einen Beta-Zeolith oder einen Kupfer-CHA-Zeolith. Der Zeolith ist vorzugsweise ZSM-5, ein Beta-Zeolith oder ein Y-Zeolith.
  • Wenn die katalytische Region ein Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterial umfasst, beträgt die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterials 0,05 bis 3,00 g·Zoll-3, speziell 0,10 bis 2,00 g·Zoll-3, insbesondere 0,2 bis 1,0 g·Zoll-3. Beispielsweise kann die Gesamtmenge des Kohlenwasserstoffadsorptionsmittelmaterials 0,8 bis 1,75 g·Zoll-3, wie beispielsweise 1,0 bis 1,5 g·Zoll-3 betragen.
  • Ein Vorteil der Einbeziehung eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) in das Abgassystem besteht darin, dass die Menge des von dem DOC erzeugten N2O minimal ist.
  • Ein Vorteil der Einbeziehung eines katalysierten Rußfilters (CSF) in das Abgassystem besteht darin, dass das CSF Ruß (d.h. partikelförmiges Material) entfernt. Das CSF kann alleine für die Rußentfernung verantwortlich sein (z.B. wenn der erste SCR-Katalysator ein Durchflusssubstrat aufweist) oder kann zu der Gesamtrußentfernung des Abgassystems beitragen (z.B. wenn der erste SCR-Katalysator einen SCR-DPF ist).
  • Die Emissionssteuerungsvorrichtung kann einen Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator umfassen (entweder alleine oder mit einem katalysierten Rußfilter (CSF)). Im Vergleich zu DOCs und CSFs ist ein Kaltstartkonzept-Katalysator (im Folgenden hier als „Kaltstartkatalysator“ bezeichnet) in der Lage, NOx bei relativ niedrigen Temperaturen mit hoher Speichereffizienz zu speichern. Ein Kaltstartkatalysator setzt NOx frei, wenn er eine bestimmte Temperatur erreicht (anders als Mager-NOx-Fallen (LNTs) oder NOx-Speicherkatalysatoren (NSCs), die NOx freisetzen, wenn die Zusammensetzung des Abgases „fett“ wird).
  • Ein Vorteil von Kaltstartkatalysatoren besteht darin, dass sie in der Lage sind, NOx zu speichern, wenn die Temperatur des Abgassystems relativ niedrig ist, so dass der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator und der zweite selektive katalytische Reduktions-Katalysator ihre wirksame Betriebstemperatur zum Reduzieren für NOx noch nicht erreicht haben. Die NOx-Freisetzungstemperatur des Kaltstartkatalysators kann größer oder gleich der wirksamen Betriebstemperatur des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators und/oder des zweiten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators sein. Dies bedeutet, dass der Kaltstartkatalysator NOx freisetzen kann, wenn das Abgassystem eine Temperatur erreicht hat, bei der der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator und/oder der zweite selektive katalytische Reduktions-Katalysator NOx in wirksamer Weise reduzieren kann bzw. können.
  • Typischerweise umfasst der Kaltstartkatalysator ein katalytisches Material, das auf einem Substrat angeordnet oder geträgert ist. Das katalytische Material umfasst einen Molekularsiebkatalysator oder kann im Wesentlichen daraus bestehen. Der Molekularsiebkatalysator umfasst ein Edelmetall und ein Molekularsieb oder besteht im Wesentlichen daraus. Der Molekularsiebkatalysator kann gemäß dem in WO 2012/166868 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
  • Im Allgemeinen umfasst der Molekularsiebkatalysator ein mit Edelmetall ausgetauschtes Molekularsieb oder besteht im Wesentlichen daraus.
  • Das Edelmetall ist typischerweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh) und Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Stärker bevorzugt ist das Edelmetall aus Palladium (Pd), Platin (Pt) und einem Gemisch hiervon ausgewählt.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Edelmetall Palladium (Pd) und optional ein zweites Metall, das aus der aus Platin (Pt) und Rhodium (Rh) bestehenden Gruppe ausgewählt ist, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Noch bevorzugter umfasst das Edelmetall Palladium (Pd) und optional Platin (Pt) oder besteht daraus. Stärker bevorzugt umfasst der Molekularsiebkatalysator Palladium als alleiniges Edelmetall.
  • Wenn das Edelmetall Palladium (Pd) und ein zweites Metall umfasst oder daraus besteht, beträgt das Massenverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1. Stärker bevorzugt beträgt das Massenverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall > 1:1 und das Molverhältnis von Palladium (Pd) zu dem zweiten Metall beträgt > 1:1.
  • Der Molekularsiebkatalysator kann ferner ein unedles Metall umfassen. Somit kann der Molekularsiebkatalysator ein Edelmetall, ein Molekularsieb und optional ein unedles Metall umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Der Molekularsiebkatalysator kann ein mit Edelmetall und mit unedlem Metall ausgetauschtes Molekularsieb umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Das unedle Metall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Zink (Zn) und Zinn (Sn) sowie Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das unedle Metall aus der aus Eisen, Kupfer und Cobalt, stärker bevorzugt Eisen und Kupfer bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Noch bevorzugter ist das unedle Metall Eisen.
  • Alternativ kann der Molekularsiebkatalysator im Wesentlichen frei von einem unedlen Metall, wie einem unedlen Metall, das aus der aus Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Zink (Zn) und Zinn (Sn) sowie Gemischen von zwei oder mehr hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, sein. Somit kann der Molekularsiebkatalysator ein unedles Metall nicht umfassen.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der Molekularsiebkatalysator nicht ein unedles Metall umfasst.
  • Das Molekularsieb ist typischerweise aus Aluminium, Silicium und/oder Phosphor zusammengesetzt. Das Molekularsieb weist im Allgemeinen eine dreidimensionale Anordnung (z.B. ein Gerüst) von SiO4, AlO4 und/oder PO4 auf, die durch gemeinsame Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Das Molekularsieb kann ein anionisches Gerüst aufweisen. Die Ladung des anionischen Gerüsts kann durch Kationen, wie beispielsweise durch Kationen der Alkali- und/oder Erdalkalielemente (z.B. Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba), Ammoniumkationen und/oder Protonen ausgeglichen werden.
  • Typischerweise weist das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst, ein Aluminophosphatgerüst oder ein Silicoaluminophosphatgerüst auf. Das Molekularsieb kann ein Alumosilicatgerüst oder ein Aluminophosphatgerüst aufweisen. Es ist bevorzugt, dass das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst oder ein Silicoaluminophosphatgerüst aufweist. Stärker bevorzugt weist das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst auf.
  • Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst aufweist, ist das Molekularsieb vorzugsweise ein Zeolith.
  • Im Allgemeinen kann das Molekularsieb ein mit Edelmetall ausgetauschtes Molekularsieb sein (z.B. ein Edelmetall-ausgetauschtes Molekularsieb mit einem Alumosilicat- oder einem Aluminophosphatgerüst). Das Edelmetall kann auf einer Extra-Gerüst-Stelle auf der äußeren Oberfläche des Molekularsiebs oder in einem Kanal, einem Hohlraum oder einem Käfig des Molekularsiebs vorhanden sein.
  • Der Molekularsiebkatalysator weist im Allgemeinen mindestens 1 Gew.-% (d.h. die Menge des Edelmetalls des Molekularsiebkatalysators) an Edelmetall (z.B. durch Austausch, wie z.B. im Inneren von Poren des Molekularsiebs lokalisiert), vorzugsweise mindestens 5 Gew.-%, bevorzugter mindestens 10 Gew.-%, wie z.B. mindestens 25 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 50 Gew.-%, auf.
  • Das Molekularsieb kann aus einem kleinporigen Molekularsieb (d.h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), einem mittelporigen Molekularsieb (d.h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) und einem großporigen Molekularsieb (d.h. einem Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) ausgewählt sein. Stärker bevorzugt ist das Molekularsieb aus einem kleinporigen Molekularsieb und einem mittelporigen Molekularsieb ausgewählt.
  • In einer ersten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform ist das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb. Das kleinporige Molekularsieb weist vorzugsweise eine Gerüststruktur auf, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON sowie einem Gemisch oder einer Verwachsung von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Die Verwachsung ist vorzugsweise aus KFI-SIV, ITE-RTH, AEW-UEI, AEI-CHA und AEI-SAV ausgewählt. Stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur mit einem FTC, der AEI, CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung ist, auf. Noch stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur mit einem FTC, der AEI oder CHA, insbesondere AEI, ist, auf.
  • Vorzugsweise weist das kleinporige Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst oder ein Silicoaluminophosophatgerüst auf. Stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst auf (d.h. das Molekularsieb ist ein Zeolith), insbesondere wenn das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweist, die durch einen FTC dargestellt ist, der AEI, CHA oder eine AEI-CHA-Verwachsung, insbesondere AEI oder CHA, ist.
  • In einer zweiten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform weist das Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEI, MFI, EMT, ERI, MOR, FER, BEA, FAU, CHA, LEV, MWW, CON und EUO sowie Gemischen von zwei oder mehr hiervon besteht.
  • In einer dritten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform ist das Molekularsieb ein mittelporiges Molekularsieb. Das mittelporige Molekularsieb weist vorzugsweise eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus MFI, FER, MWW und EUO, stärker bevorzugt MFI, besteht.
  • In einer vierten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform ist das Molekularsieb ein großporiges Molekularsieb. Das großporige Molekularsieb weist vorzugsweise eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CON, BEA, FAU, MOR und EMT, stärker bevorzugt BEA, besteht.
  • In jeder der ersten bis vierten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsformen weist das Molekularsieb vorzugsweise ein Alumosilicatgerüst auf (z.B. ist das Molekularsieb ein Zeolith). Jeder der vorgenannten Drei-Buchstaben-Codes steht für einen Gerüsttyp in Übereinstimmung mit der „IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature“ und/oder der „Structure Commission of the International Zeolite Association“.
  • Das Molekularsieb weist typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 10 bis 200 (z.B. 10 bis 40), wie beispielsweise 10 bis 100, bevorzugter 15 bis 80 (z.B. 15 bis 30), auf. Das SAR bezieht sich im Allgemeinen auf ein Molekular(sieb) mit einem Alumosilicatgerüst (z.B. einen Zeolith) oder einem Silicoaluminophosphatgerüst, vorzugsweise einem Alumosilicatgerüst (z.B. einen Zeolith).
  • Der Molekularsiebkatalysator der ersten, dritten und vierten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsformen (und auch für einige der Gerüsttypen der zweiten Molekularsiebkatalysator-Ausführungsform) kann, insbesondere wenn das Molekularsieb ein Zeolith ist, ein Infrarotspektrum mit einem charakteristischen Absorptionspeak im Bereich von 750 cm-1 bis 1050 cm-1 (zusätzlich zu den Absorptionspeaks für das Molekularsieb selbst) aufweisen. Vorzugsweise liegt der charakteristische Absorptionspeak in dem Bereich von 800 cm-1 bis 1000 cm-1, bevorzugter in dem Bereich von 850 cm-1 bis 975 cm-1.
  • Im Allgemeinen umfasst der Kaltstartkatalysator eine Gesamtbeladung an Edelmetall (d.h. des Molekularsiebkatalysators, insbesondere in der ersten Region) von ≥ 1 g·ft-3, vorzugsweise > 1g·ft-3 und bevorzugter > 2 g·ft-3.
  • Der Kaltstartkatalysator umfasst typischerweise eine Gesamtbeladung an Edelmetall (d.h. des Molekularsiebkatalysators) von 1 bis 250 g·ft-3, vorzugsweise 5 bis 150 g·ft-3, bevorzugter 10 bis 100 g·ft-3.
  • Im Allgemeinen ist das oder jedes Substrat (d.h. der Emissionssteuerungsvorrichtung) ein Monolith (der hierin auch als Substratmonolith bezeichnet wird). Solche Monolithe sind auf dem einschlägigen Fachgebiet gut bekannt.
  • Das Substrat, insbesondere der Substratmonolith, weist vorzugsweise einen Durchmesser von ≥ 7 Zoll (z.B. ≥ 17,8 cm) auf. Solche Substratmonolithe werden zumeist bei Schwerlastdieselanwendungen verwendet.
  • Typischerweise umfasst ein Dieseloxidationskatalysator ein Substrat, das ein Durchflusssubstrat (z.B. ein Durchflussmonolith) ist. Ein katalysiertes Rußfilter umfasst ein Substrat, das ein Filtersubstrat (z.B. ein Filtermonolith) ist. Ein Kaltstartkatalysator umfasst ein Substrat, das ein Durchflusssubstrat (z.B. ein Durchflussmonolith) oder ein Filtersubstrat (z.B. ein Filtermonolith) ist. Es ist bevorzugt, dass der Kaltstartkatalysator ein Substrat umfasst, welches ein Durchflusssubstrat ist.
  • Ein Durchflussmonolith umfasst typischerweise einen Wabenmonolith (z.B. einen Metall- oder einen keramischen Wabenmonolith), der eine Vielzahl von durch ihn hindurch verlaufenden Kanälen aufweist, wobei die Kanäle an beiden Enden offen sind.
  • Der Filtermonolith kann ein Wandstromfiltersubstratmonolith sein. Ein Wandstromfiltersubstratmonolith umfasst allgemein eine Vielzahl von Einlasskanälen und eine Vielzahl von Auslasskanälen, wobei die Einlasskanäle an einem stromaufseitigen Ende (d.h. der Gaseinlassseite) offen sind und an einem stromabseitigen Ende (d.h. der Abgasauslassseite) verstopft oder verschlossen sind, die Auslasskanäle an einem stromaufseitigen Ende verstopft oder verschlossen sind und an einem stromabseitigen Ende offen sind, und wobei jeder Einlasskanal von einem Auslasskanal durch eine Wand (z.B. eine Wand, die eine poröse Struktur aufweist) getrennt ist.
  • Bei einem Wandstromfiltersubstratmonolith ist jeder Einlasskanal alternierend von einem Auslasskanal durch eine Wand (z.B. von poröser Struktur) getrennt und umgekehrt. Es ist bevorzugt, dass die Einlasskanäle und die Auslasskanäle in einer Wabenanordnung angeordnet sind. Wenn eine Wabenanordnung vorliegt, ist es bevorzugt, dass die Kanäle, die vertikal und lateral zu einem Einlasskanal benachbart sind, an einem stromaufseitigen Ende verschlossen sind und umgekehrt (d.h. die vertikal und lateral zu einem Auslasskanal benachbarten Kanäle sind an einem stromabseitigen Ende verschlossen). Bei Betrachtung von einem der beiden Enden her haben die abwechselnd verschlossenen und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts.
  • Im Allgemeinen kann das Substrat eine röhrenförmige, faserförmige oder partikelförmige Form aufweisen. Beispiele für geeignete Trägersubtrate umfassen ein Substrat des monolithischen Cordierit-Wabentyps, ein Substrat des monolithischen SiC-Wabentyps, ein Substrat des Schichtfasertyps oder des Gewirketyps, ein Substrat des Schaumtyps, ein Substrat des Querströmungstyps, ein Substrat des Metalldrahtgeflechttyps, ein Substrat des porösen Metallkörpertyps und ein Substrat vom Typ keramischer Partikel.
  • Typischerweise ist der Dieseloxidationskatalysator und/oder das katalysierte Rußfilter und/oder der Kaltstartkatalysator im Wesentlichen frei von Rhodium und/oder ist im Wesentlichen frei von einer NOx-Speicherkomponente, die ein Oxid, ein Carbonat oder ein Hydroxid eines Alkalimetalls, eines Erdalkalimetalls und eines Seltenerdmetalls umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Stärker bevorzugt umfasst der Dieseloxidationskatalysator und/oder das katalysierte Rußfilter und/oder der Kaltstartkatalysator nicht Rhodium und/oder umfasst nicht eine NOx-Speicherkomponente, die ein Oxid, ein Carbonat oder ein Hydroxid eines Alkalimetalls, eines Erdalkalimetalls und/oder eines Seltenerdmetalls umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Es kann bevorzugt sein, dass der Molekularsiebkatalysator im Wesentlichen frei von Platin ist. Stärker bevorzugt umfasst der Molekularsiebkatalysator kein Platin.
  • Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas
  • Das Abgassystem der Erfindung umfasst einen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas. Zur Klarstellung sei angemerkt, dass der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas nicht (z.B. umfasst er andere Komponenten als) das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas gemäß nachfolgender Beschreibung ist.
  • Typischerweise ist der Injektor ein Flüssigkeitsinjektor, der zum Einführen einer einen Ammoniakvorläufer umfassenden Lösung in das Abgas geeignet ist.
  • Der Ammoniakvorläufer ist vorzugsweise Harnstoff oder Ammoniumformiat, stärker bevorzugt Harnstoff. Harnstoffdosiersysteme für SCR-Katalysatoren sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Im Allgemeinen zerstäubt der Injektor den Ammoniakvorläufer oder eine den Ammoniakvorläufer umfassende Lösung bei der Injektion in das Abgas, beispielsweise durch Versprühen des Ammoniakvorläufers oder der den Ammoniakvorläufer umfassenden Lösung. Der Injektor kann ein luftloser Injektor oder ein luftunterstützter Injektor sein.
  • Der Injektor ist zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators ausgestaltet. Es ist bevorzugt, dass der Injektor zum steuerbaren Einführen einer Menge eines Ammoniakvorläufers in das Abgas stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators ausgestaltet ist. Stärker bevorzugt ist der Injektor so ausgestaltet, dass er in steuerbarer Weise eine Menge eines Ammoniakvorläufers in das Abgas stromauf des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators einführt, um ein molares Ammoniak-zu-NOx-Verhältnis (ANR) von 0,7 bis 1,3 (z.B. 0,9 bis 1,2), wie z.B. 1,0 bis 1,2 (z.B. etwa 1:1) zu liefern.
  • Der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas ist stromab, vorzugsweise stromab des Auslasses, der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) vorhanden (z.B. lokalisiert). Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder (ii) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist, dann ist der Injektor vorzugsweise stromab des Auslasses des CSF vorhanden (z.B. lokalisiert).
  • Typischerweise besitzt die Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) einen Auslass, der durch eine Abgasleitung an einen Einlass des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators gekoppelt, vorzugsweise fluidisch gekoppelt ist. Der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas ist vorzugsweise zwischen dem Auslass der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem Einlass des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators lokalisiert. Der Injektor ist vorzugsweise mit einer Abgasleitung zwischen dem Auslass der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem Einlass des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators verbunden.
  • Der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas ist typischerweise an einen Speichertank des Ammoniakvorläufers gekoppelt, vorzugsweise fluidisch gekoppelt. Somit kann das erfindungsgemäße Abgassystem des Weiteren einen Speichertank des Ammoniakvorläufers umfassen.
  • Der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas kann elektrisch an ein Motormanagementsystem gekoppelt sein. Das Motormanagementsystem kann zum Auslösen des Injektors, einen Ammoniakvorläufer in das Abgas zu injizieren, wenn die Temperatur des Abgases ≥ T1 ist, wobei T1 200 °C, vorzugsweise 215 °C, bevorzugter 230 °C beträgt, konfiguriert sein. Es ist besonders bevorzugt, dass das Motormanagementsystem so konfiguriert ist, dass der Injektor angesteuert wird, einen Ammoniakvorläufer in das Abgas zu injizieren, wenn die Temperatur des Abgases ≥ T1 beträgt und wenn das molare ANR des Abgases < 0,7, vorzugsweise < 0,9 ist.
  • Das Motormanagementsystem und/oder der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas kann elektrisch an einen Temperatursensor (z.B. ein Thermoelement) gekoppelt sein, der stromauf, vorzugsweise direkt stromauf, des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators lokalisiert ist. Der Temperatursensor ist stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) lokalisiert. Der Temperatursensor ist zur Bestimmung von T1 geeignet.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Motormanagementsystem und/oder der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas elektrisch an einen NOx-Sensor gekoppelt sein, der stromauf, vorzugsweise direkt stromauf, des selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators lokalisiert ist. Der NOx-Sensor ist vorzugsweise stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas lokalisiert.
  • Das Abgassystem kann ferner einen Mischer umfassen, wobei der Mischer stromauf des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators und stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas vorhanden (z.B. lokalisiert, wie beispielsweise in der Abgasleitung lokalisiert) ist.
  • Erster selektiver katalytischer Reduktions- (SCR)-Katalysator
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem umfasst einen ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator. Der erste SCR-Katalysator ist stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas vorhanden (z.B. lokalisiert). Der erste SCR-Katalysator befindet sich stromauf des zweiten selektiven katalytischen Reduktions- (SCR)-Katalysators.
  • Der erste SCR-Katalysator umfasst ein Substrat und eine erste SCR-Katalysatorzusammensetzung. Das Substrat kann ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrats sein. Der Begriff „erste“ in dem Ausdruck „erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung“ wird verwendet, um die Zusammensetzung von anderen selektiven katalytischen Reduktions-Zusammensetzungen abzugrenzen, die in dem Abgassystem vorhanden sind.
  • Wenn der erste SCR-Katalysator ein Durchflusssubstrat aufweist, kann das Substrat die erste SCR-Katalysatorzusammensetzung umfassen (d.h. der erste SCR-Katalysator wird durch Extrusion erhalten) oder die erste SCR-Katalysatorzusammensetzung kann auf dem Substrat angeordnet oder geträgert sein (d.h. die erste SCR-Katalysatorzusammensetzung wird auf das Substrat mittels eines Washcoatverfahrens appliziert). Es ist bevorzugt, dass die erste SCR-Katalysatorzusammensetzung auf dem Substrat angeordnet oder geträgert ist.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass der erste SCR-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist. Wenn der erste SCR-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist, ist er ein selektiver katalytischer Reduktions-Filter-Katalysator, der hierin abgekürzt als „SCR-DPF“ bezeichnet wird. Der SCR-DPF umfasst ein Filtersubstrat und die erste selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Zusammensetzung.
  • Die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung, eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung oder ein Gemisch hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Solche SCR-Katalysatorzusammensetzungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst Vanadium oder Wolfram oder ein Gemisch hiervon in geträgerter Form auf einem hitzebeständigen Oxid. Das hitzebeständige Oxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und Kombinationen hiervon besteht.
  • Es kann bevorzugt sein, dass die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und/oder ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3) in geträgerter Form auf einem hitzebeständigen Oxid, das aus der aus Titanoxid (z.B. TiO2), Ceroxid (z.B. CeO2) und einem Misch- oder Verbundoxid von Cer und Zirconium (z.B. CexZr(1-x)O2, wobei x = 0,1 bis 0,9, vorzugsweise x = 0,2 bis 0,5) bestehenden Gruppe ausgewählt ist, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid Titanoxid (z.B. TiO2) ist, beträgt vorzugsweise die Konzentration des Oxids von Vanadium 0,5 bis 6 Gew.-% (z.B. der auf Metalloxid basierenden SCR-Formulierung) und/oder die Konzentration des Oxids von Wolfram (z.B. WO3) beträgt 5 bis 20 Gew.-%. Stärker bevorzugt sind das Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und das Oxid von Wolfram (z.B. WO3) auf Titanoxid (z.B. TiO2) geträgert.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid Ceroxid (z.B. CeO2) ist, beträgt vorzugsweise die Konzentration des Oxids von Vanadium 0,1 bis 9 Gew.-% (z.B. der auf Metalloxid basierenden SCR-Formulierung) und/oder die Konzentration des Oxids von Wolfram (z.B. WO3) beträgt von 0,1 bis 9 Gew.-%.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und optional ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3) in geträgerter Form auf Titanoxid (z.B. TiO2) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierungen signifikant weniger N2O als Nebenprodukt produzieren, insbesondere wenn die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung stromauf einer auf einem Kupfer enthaltenden Molekularsieb basierenden SCR-Katalysatorformulierung angeordnet ist.
  • Die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst ein Molekularsieb, welches optional ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb ist. Es ist bevorzugt, dass die SCR-Katalysatorformulierung ein mit Übergangsmetall ausgetauschtes Molekularsieb umfasst.
  • Im Allgemeinen kann die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Molekularsieb umfassen, das ein Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith), ein Aluminophosphatgerüst (z.B. AIPO), ein Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. SAPO), ein heteroatomhaltiges Alumosilicatgerüst, ein heteroatomhaltiges Aluminophosphatgerüst (z.B. MeAlPO, wobei Me für ein Metall steht) oder ein heteroatomhaltiges Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. MeAPSO, wobei Me für ein Metall steht) aufweist. Das Heteroatom (d.h. in einem heteroatomhaltigen Gerüst) kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Bor (B), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zirconium (Zr), Zink (Zn), Eisen (Fe), Vanadium (V) und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das Heteroatom ein Metall ist (z.B. kann jedes der obigen heteroatomhaltigen Gerüste ein metallhaltiges Gerüst sein).
  • Es ist bevorzugt, dass die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Molekularsieb mit einem Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith) oder einem Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. SAPO) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Stärker bevorzugt weist das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith) auf.
  • Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst besitzt (beispielsweise ist das Molekularsieb ein Zeolith) weist typischerweise das Molekularsieb ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 5 bis 200 (z.B. 10 bis 200), vorzugsweise 10 bis 100 (z.B. 10 bis 30 oder 20 bis 80), wie z.B. 12 bis 40, bevorzugter von 15 bis 30, auf.
  • Typischerweise ist das Molekularsieb mikroporös. Ein mikroporöses Molekularsieb besetzt Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 nm (z.B. in Übereinstimmung mit der IUPAC-Definition von „mikroporös“ [siehe Pure & Appl. Chem., 66(8), (1994), 1739-1758]).
  • Die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung kann ein kleinporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), ein mittelporiges Molekularsieb (z.B. eine Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) oder ein großporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon umfassen.
  • Wenn das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, kann das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsung von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise weist das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der aus CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR und ITE bestehen Gruppe ausgewählt ist. Stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CHA und AEI besteht. Das kleinporige Molekularsieb kann eine durch den FTC CHA dargestellte Gerüststruktur aufweisen. Das kleinporige Molekularsieb kann eine durch den FTC AEI dargestellte Gerüststruktur aufweisen. Wenn das kleinporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC CHA dargestelltes Gerüst aufweist, kann der Zeolith Chabasit sein.
  • Wenn das Molekularsieb ein mittelporiges Molekularsieb ist, kann das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI und WEN oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsungen von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise weist das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der aus FER, MEL, MFI und STT bestehen Gruppe ausgewählt ist. Stärker bevorzugt weist das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus FER und MFI, insbesondere MFI, besteht. Wenn das mittelporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC FER oder MFI dargestelltes Gerüst aufweist, kann der Zeolith Ferrierit, Silicalit oder ZSM-5 sein.
  • Wenn das Molekularsieb ein großporiges Molekularsieb ist, kann das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, -RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY und VET oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsungen von zwei oder mehr hiervon besteht. Vorzugsweise weist das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der aus AFI, BEA, MAZ, MOR und OFF bestehen Gruppe ausgewählt ist. Stärker bevorzugt weist das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus BEA, MOR und MFI besteht. Wenn das großporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC BEA, FAU oder MOR dargestelltes Gerüst aufweist, kann der Zeolith ein Beta-Zeolith, Faujasit, Zeolith-Y, Zeolith-X oder Mordenit sein.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist.
  • Die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst vorzugsweise ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb. Das Übergangsmetall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Cobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium und Rhenium besteht. Es ist bevorzugt, dass das Übergangsmetall aus der aus Kupfer und Eisen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Das Übergangsmetall kann Eisen sein. Ein Vorteil von SCR-Katalysatorformulierungen, die ein Eisen-ausgetauschtes Molekularsieb enthalten, besteht darin, dass solche Formulierungen eine ausgezeichnete NOx-Reduktionsaktivität bei einer höheren Temperatur als beispielsweise ein Kupfer-ausgetauschtes Molekularsieb besitzen. Ein Eisen-ausgetauschtes Molekularsieb kann ferner eine minimale Menge an N2O (im Vergleich zu anderen Typen von SCR-Katalysatorformulierungen) erzeugen.
  • Das Übergangsmetall kann Kupfer sein. Ein Vorteil von ein Kupfer-ausgetauschtes Molekularsieb enthaltenden SCR-Katalysatorformulierungen besteht darin, dass solche Formulierungen eine ausgezeichnete NOx-Reduktionsaktivität bei niedrigen Temperaturen aufweisen (z.B. kann diese der Niedrigtemperatur-NOx-Reduktionsaktivität eines Eisen-ausgetauschten Molekularsiebs überlegen sein).
  • Das Übergangsmetall kann auf einer Extra-Gerüst-Stelle auf der äußeren Oberfläche des Molekularsiebs oder in einem Kanal, einem Hohlraum oder einem Käfig des Molekularsiebs vorhanden sein.
  • Typischerweise umfasst das Übergangsmetall-ausgetauschte Molekularsieb eine Menge von 0,10 bis 10 Gew.-% des Übergangsmetall-ausgetauschten Molekular (molecular), vorzugsweise eine Menge von 0,2 bis 5 Gew.-%.
  • Im Allgemeinen umfasst der erste katalytische Reduktions-Katalysator eine erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung in einer Gesamtkonzentration von 0,5 bis 4,0 g·Zoll-3, vorzugsweise von 1,0 bis 3,0 4,0 g·Zoll-3.
  • Es kann bevorzugt sein, dass die erste SCR-Katalysatorzusammensetzung ein Gemisch einer auf Metalloxid basierenden SCR-Katalysatorformulierung und einer auf einem Molekularsieb basierenden SCR-Katalysatorformulierung umfasst. Es ist bevorzugt, dass (a) die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und optional ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3) in geträgerter Form auf Titanoxid (z.B. TiO2) umfasst und (b) die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb umfasst. Bevorzugter ist das Übergangsmetall des Übergangsmetall-ausgetauschten Molekularsiebs Eisen. Der Zeolith weist vorzugsweise eine durch MFI dargestellte Gerüststruktur auf.
  • Wenn der erste SCR-Katalysator ein SCR-DPF ist, ist das Filtersubstrat vorzugsweise ein Wandstromfiltersubstratmonolith, beispielsweise wie er oben im Hinblick auf ein katalysiertes Rußfilter beschrieben ist.
  • Der Wandstromfiltersubstratmonolith (z.B. des SCR-DPF) weist typischerweise eine Zelldichte von 60 bis 400 Zellen pro Quadratzoll (cpsi) auf. Es ist bevorzugt, dass der Wandstromfiltersubstratmonolith eine Zelldichte von 100 bis 350 cpsi, bevorzugter 200 bis 300 cpsi, aufweist.
  • Der Wandstromfiltersubstratmonolith kann eine Wanddicke (z.B. durchschnittliche Innenwanddicke) von 0,20 bis 0,50 mm, vorzugsweise 0,25 bis 0,35 mm (z.B. von etwa 0,30 mm), aufweisen.
  • Im Allgemeinen weist der unbeschichtete Wandstromfiltersubstratmonolith eine Porosität von 50 bis 80 %, vorzugsweise 55 bis 75 % und stärker bevorzugt von 60 bis 70 %, auf.
  • Der unbeschichtete Wandstromfiltersubstratmonolith weist typischerweise eine mittlere Porengröße von mindestens 5 µm auf. Es ist bevorzugt, dass die mittlere Porengröße 10 bis 40 µm, wie z.B. 15 bis 35 µm, stärker bevorzugt 20 bis 30 µm beträgt.
  • Das Wandstromfiltersubstrat kann ein symmetrisches Zellendesign oder ein asymmetrisches Zellendesign aufweisen.
  • Im Allgemeinen ist bei einem SCR-DPF die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung in der Wand des Wandstromfiltersubstratmonoliths angeordnet. Zusätzlich kann die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung auf den Wänden der Einlasskanäle und/oder auf den Wänden der Auslasskanäle angeordnet sein.
  • Zweiter selektiver katalytischer Reduktions- (SCR)-Katalysator
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem umfasst einen zweiten selektiven katalytischen Reduktions- (SCR)-Katalysator. Der zweite SCR-Katalysator befindet sich stromab, vorzugsweise direkt stromab, des ersten SCR-Katalysators. Somit ist ein Auslass des ersten SCR-Katalysators typischerweise an einen Einlass des zweiten SCR-Katalysators gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt).
  • Der erste SCR-Katalysator und der zweite SCR-Katalysator können eng gekoppelt sein. Der Abstand zwischen dem Auslass des ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators kann 1,0 mm bis 300 mm, vorzugsweise 3 mm bis 200 mm, stärker bevorzugt 5 mm bis 150 mm (z.B. 8 mm bis 100 mm), wie z.B. 10 mm bis 80 mm (z.B. 12 mm bis 70 mm), und noch bevorzugter 15 mm bis 50 mm betragen. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Wärmeübertragung und hinsichtlich einer Raumeinsparung.
  • Der zweite SCR-Katalysator umfasst ein Durchflusssubstrat und eine zweite selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Zusammensetzung. Der Begriff „zweite“ in dem Ausdruck „zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung“ wird zur Abgrenzung der Zusammensetzung von anderen selektiven katalytischen Reduktions-Zusammensetzungen, die in dem Abgassystem vorhanden sind, verwendet. Der Ausdruck erfordert nicht, dass der zweite SCR-Katalysator zwei oder mehr selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzungen aufweist.
  • Die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung, eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung oder ein Gemisch hiervon umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann die gleiche wie die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung sein oder kann von der ersten selektiven katalytischen Reduktions-Zusammensetzung verschieden sein.
  • Die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst Vanadium oder Wolfram oder ein Gemisch hiervon in geträgerter Form auf einem hitzebeständigen Oxid. Das hitzebeständige Oxid kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Ceroxid und Kombinationen hiervon besteht.
  • Es kann bevorzugt sein, dass die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und/oder ein Oxid von Wolfram (z.B.WO3) in geträgerter Form auf einem hitzebeständigen Oxid, das aus der aus Titanoxid (z.B. TiO2), Ceroxid (z.B. CeO2) und einem Misch- oder Verbundoxid von Cer und Zirconium (z.B. CexZr(1-x)O2, wobei x = 0,1 bis 0,9, vorzugsweise x = 0,2 bis 0,5) besteht, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid Titanoxid (z.B. TiO2) ist, beträgt vorzugsweise die Konzentration des Oxids von Vanadium 0,5 bis 6 Gew.-% (z.B. der auf Metalloxid basierenden SCR-Formulierung) und/oder die Konzentration des Oxids von Wolfram (z.B. WO3) beträgt 5 bis 20 Gew.-%. Stärker bevorzugt sind das Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und das Oxid von Wolfram (z.B. WO3) auf Titanoxid (z.B. TiO2) geträgert.
  • Wenn das hitzebeständige Oxid Ceroxid (z.B. CeO2) ist, beträgt vorzugsweise die Konzentration des Oxids von Vanadium von 0,1 bis 9 Gew.-% (z.B. der auf Metalloxid basierenden SCR-Formulierung) und/oder die Konzentration des Oxids von Wolfram (z.B. WO3) beträgt von 0,1 bis 9 Gew.-%.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und optional ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3) in geträgerter Form auf Titanoxid (z.B. TiO2) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Es wurde festgestellt, dass auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierungen signifikant weniger N2O als Nebenprodukt produzieren.
  • Die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung kann eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst ein Molekularsieb, welches optional ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb ist. Es ist bevorzugt, dass die SCR-Katalysatorformulierung ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb umfasst.
  • Im Allgemeinen kann die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Molekularsieb umfassen, das ein Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith), ein Aluminophosphatgerüst (z.B. AIPO), ein Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. SAPO), ein heteroatomhaltiges Alumosilicatgerüst, ein heteroatomhaltiges Aluminophosphatgerüst (z.B. MeAlPO, wobei Me für ein Metall steht) oder ein heteroatomhaltiges Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. MeAPSO, wobei Me für ein Metall steht) aufweist. Das Heteroatom (d.h. in einem heteroatomhaltigen Gerüst) kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Bor (B), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zirconium (Zr), Zink (Zn), Eisen (Fe), Vanadium (V) und Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht. Es ist bevorzugt, dass das Heteroatom ein Metall ist (z.B. kann jedes der obigen heteroatomhaltigen Gerüste ein metallhaltiges Gerüst sein).
  • Es ist bevorzugt, dass die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Molekularsieb mit einem Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith) oder einem Silicoaluminophosphatgerüst (z.B. SAPO) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Stärker bevorzugt weist das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst (z.B. Zeolith) auf.
  • Wenn das Molekularsieb ein Alumosilicatgerüst besitzt (beispielsweise ist das Molekularsieb ein Zeolith), weist das Molekularsieb typischerweise ein Siliciumdioxid-zu-Aluminiumoxid-Molverhältnis (SAR) von 5 bis 200 (z.B. 10 bis 200), vorzugsweise 10 bis 100 (z.B. 10 bis 30 oder 20 bis 80), wie z.B. 12 bis 40, bevorzugter von 15 bis 30 auf.
  • Typischerweise ist das Molekularsieb mikroporös. Ein mikroporöses Molekularsieb besitzt Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 nm (z.B. in Übereinstimmung mit der IUPAC-Definition von „mikroporös“ [siehe Pure & Appl. Chem., 66(8), (1994), 1739-1758]).
  • Die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung kann ein kleinporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von acht tetraedrischen Atomen), ein mittelporiges Molekularsieb (z.B. eine Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zehn tetraedrischen Atomen) oder ein großporiges Molekularsieb (z.B. ein Molekularsieb mit einer maximalen Ringgröße von zwölf tetraedrischen Atomen) oder eine Kombination von zwei oder mehr hiervon umfassen.
  • Wenn das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, kann das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsung von zwei oder mehr hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Vorzugsweise weist das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der aus CHA, LEV, AEI, AFX, ERI, SFW, KFI, DDR und ITE bestehen Gruppe ausgewählt ist. Stärker bevorzugt weist das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus CHA und AEI besteht. Das kleinporige Molekularsieb kann eine durch den FTC CHA dargestellte Gerüststruktur aufweisen. Das kleinporige Molekularsieb kann eine durch den FTC AEI dargestellte Gerüststruktur aufweisen. Wenn das kleinporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC CHA dargestelltes Gerüst aufweist, kann der Zeolith Chabasit sein.
  • Wenn das Molekularsieb ein mittelporiges Molekularsieb ist, kann das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der aus AEL, AFO, AHT, BOF, BOZ, CGF, CGS, CHI, DAC, EUO, FER, HEU, IMF, ITH, ITR, JRY, JSR, JST, LAU, LOV, MEL, MFI, MFS, MRE, MTT, MVY, MWW, NAB, NAT, NES, OBW, PAR, PCR, PON, PUN, RRO, RSN, SFF, SFG, STF, STI, STT, STW, SVR, SZR, TER, TON, TUN, UOS, VSV, WEI und WEN oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsungen von zwei oder mehr hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Vorzugsweise weist das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der aus FER, MEL, MFI und STT bestehen Gruppe ausgewählt ist. Stärker bevorzugt weist das mittelporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus FER und MFI, insbesondere MFI, besteht. Wenn das mittelporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC FER oder MFI dargestelltes Gerüst aufweist, kann der Zeolith Ferrierit, Silicalit oder ZSM-5 sein.
  • Wenn das Molekularsieb ein großporiges Molekularsieb ist, kann das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur aufweisen, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der aus AFI, AFR, AFS, AFY, ASV, ATO, ATS, BEA, BEC, BOG, BPH, BSV, CAN, CON, CZP, DFO, EMT, EON, EZT, FAU, GME, GON, IFR, ISV, ITG, IWR, IWS, IWV, IWW, JSR, LTF, LTL, MAZ, MEI, MOR, MOZ, MSE, MTW, NPO, OFF, OKO, OSI, -RON, RWY, SAF, SAO, SBE, SBS, SBT, SEW, SFE, SFO, SFS, SFV, SOF, SOS, STO, SSF, SSY, USI, UWY und VET oder einem Gemisch und/oder einer Verwachsungen von zwei oder mehr hiervon bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Vorzugsweise weist das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der aus AFI, BEA, MAZ, MOR und OFF bestehen Gruppe ausgewählt ist. Stärker bevorzugt weist das großporige Molekularsieb eine Gerüststruktur auf, die durch einen FTC dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus BEA, MOR und MFI besteht. Wenn das großporige Molekularsieb ein Zeolith ist und ein durch den FTC BEA, FAU oder MOR dargestelltes Gerüst aufweist, kann der Zeolith ein Beta-Zeolith, Faujasit, Zeolith-Y, Zeolith-X oder Mordenit sein.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist.
  • Die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst vorzugsweise ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb. Das Übergangsmetall kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Cobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium und Rhenium besteht. Es ist bevorzugt, dass das Übergangsmetall aus der aus Kupfer und Eisen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Das Übergangsmetall kann Eisen sein. Ein Vorteil von SCR-Katalysatorformulierungen, die ein Eisen-ausgetauschtes Molekularsieb enthalten, besteht darin, dass solche Formulierungen eine ausgezeichnete NOx-Reduktionsaktivität bei einer höheren Temperatur als beispielsweise ein Kupfer-ausgetauschtes Molekularsieb besitzen. Ein Eisen-ausgetauschtes Molekularsieb kann ferner eine minimale Menge an N2O (im Vergleich zu anderen Typen von SCR-Katalysatorformulierungen) erzeugen.
  • Das Übergangsmetall kann Kupfer sein. Ein Vorteil von SCR-Katalysatorformulierungen, die ein Kupfer-ausgetauschtes Molekularsieb enthalten, besteht darin, dass solche Formulierungen eine ausgezeichnete NOx-Reduktionsaktivität bei niedrigen Temperaturen aufweisen (z.B. kann diese der Niedrigtemperatur-NOx-Reduktionsaktivität eines Eisen-ausgetauschten Molekularsiebs überlegen sein).
  • Das Übergangsmetall kann auf einer Extra-Gerüst-Stelle auf der äußeren Oberfläche des Molekularsiebs oder in einem Kanal, einem Hohlraum oder einem Käfig des Molekularsiebs vorhanden sein.
  • Typischerweise umfasst das Übergangsmetall-ausgetauschte Molekularsieb eine Menge von 0,10 bis 10 Gew.-% des Übergangsmetall-ausgetauschten Molekular (molecular), vorzugsweise eine Menge von 0,2 bis 5 Gew.-%.
  • Es kann bevorzugt sein, dass die zweite SCR-Katalysatorzusammensetzung ein Gemisch einer auf Metalloxid basierenden SCR-Katalysatorformulierung und einer auf einem Molekularsieb basierenden SCR-Katalysatorformulierung umfasst. Es ist bevorzugt, dass (a) die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium (z.B. V2O5) und optional ein Oxid von Wolfram (z.B. WO3) in geträgerter Form auf Titanoxid (z.B. TiO2) umfasst und (b) die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb umfasst. Bevorzugter ist das Übergangsmetall des Übergangsmetall-ausgetauschten Molekularsiebs Eisen.
  • Im Allgemeinen umfasst der zweite SCR-Katalysator die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung in einer Gesamtkonzentration von 0,5 bis 4,0 g·Zoll-3, wie z.B. 1,0 bis 3,5 g·Zoll-3.
  • Der zweite SCR-Katalysator umfasst ein Durchflusssubstrat. Das Durchflusssubstrat ist vorzugsweise ein Durchflussmonolith, beispielsweise wie er oben in Bezug auf einen Dieseloxidationskatalysator beschrieben ist.
  • Der Durchflussmonolith (z.B. des zweiten SCR-Katalysators) weist typischerweise eine Zelldichte von 200 bis 1.000 Zellen pro Quadratzoll (cpsi) auf. Es ist bevorzugt, dass der Durchflussmonolith eine Zelldichte von 400 bis 1.000 cpsi, stärker bevorzugt von 500 bis 900 cpsi (z.B. 600 bis 800 cpsi) aufweist.
  • Der Durchflussmonolith kann eine Wanddicke (z.B. eine durchschnittliche Innenwanddicke) von 0,05 bis 0,35 mm, vorzugsweise von 0,06 bis 0,25 mm, stärker bevorzugt von 0,7 bis 0,15 mm (z.B. 0,07 bis 0,12 mm) aufweisen.
  • Das Substrat des zweiten SCR-Katalysators kann die zweite SCR-Katalysatorzusammensetzung umfassen (d.h. der zweite SCR-Katalysator wird durch Extrusion erhalten) oder die zweite SCR-Katalysatorzusammensetzung kann auf dem Substrat angeordnet oder geträgert sein (d.h. die zweite SCR-Katalysatorzusammensetzung wird auf das Substrat mittels eines Washcoatverfahrens appliziert). Es ist bevorzugt, dass die zweite SCR-Katalysatorzusammensetzung auf dem Substrat angeordnet oder geträgert ist.
  • Im Allgemeinen weist der unbeschichtete Durchflussmonolith eine Porosität von 20 bis 80 %, vorzugsweise 40 bis 70 % und stärker bevorzugt 45 bis 60 % auf. Es ist vorteilhaft für den unbeschichteten Durchflussmonolith, eine hohe Porosität zu besitzen, da diese eine relativ hohe Konzentration der auf dem Substrat anzuordnenden zweiten SCR-Katalysatorzusammensetzung ermöglicht.
  • Der zweite SCR-Katalysator kann eine stromabseitige Zone, vorzugsweise an einem Auslassende des Substrats, umfassen. Die stromabseitige Zone umfasst typischerweise eine Ammoniak-Slip-Katalysator- (ASC)-Formulierung. Die Ammoniak-Slip-Katalysator- (ASC)-Formulierung ist zum Oxidieren von Ammoniak (z.B. des Ammoniaks, das nicht durch die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung zu Stickstoff oxidiert wurde) geeignet. Ammoniak-Slip-Katalysator- (ASC)-Formulierungen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Elektrisch beheizbare Leitung
  • Das Abgassystem der Erfindung kann des Weiteren eine elektrisch beheizbare Leitung umfassen. Die elektrisch beheizbare Leitung ist zwischen der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) und dem ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator (d.h. stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung und stromauf des ersten SCR-Katalysators) vorhanden (z.B. lokalisiert). Die elektrisch beheizbare Leitung dient zum Erwärmen des aus der Emissionssteuerungsvorrichtung austretenden Abgases, wenn dieses eine relativ niedrige Temperatur aufweist. Durch elektrisches Erwärmen des Abgases an dieser Position ist es möglich, das Abgas schnell auf die wirksamen Betriebstemperaturen des stromabseitigen ersten SCR-Katalysators und des zweiten SCR-Katalysators für die Behandlung von NOx zu bringen.
  • Die elektrisch beheizbare Leitung ist typischerweise Teil der (d.h. lediglich ein Teil der) Abgasleitung zwischen dem Auslass der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem Einlass des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators. Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder (ii) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist, ist die elektrisch beheizbare Leitung vorzugsweise stromab des Auslasses des CSF vorhanden (z.B. lokalisiert).
  • Es ist bevorzugt, dass die elektrisch beheizbare Leitung an den Auslass der Emissionssteuerungsvorrichtung gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt), vorzugsweise direkt gekoppelt ist.
  • Typischerweise befindet sich die elektrisch beheizbare Leitung stromauf des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas. Wenn das Abgassystem einen Temperatursensor (z.B. zur Bestimmung von T1) und/oder einen NOx-Sensor umfasst, ist die elektrisch beheizbare Leitung vorzugsweise stromauf des Temperatursensors (z.B. zur Bestimmung von T1) und/oder eines NOx-Sensors vorhanden (z.B. lokalisiert).
  • Die elektrisch beheizbare Leitung umfasst typischerweise einen Anschluss für elektrischen Strom, vorzugsweise mindestens zwei Anschlüsse für elektrischen Strom, bevorzugter lediglich zwei Anschlüsse für elektrischen Strom. Jeder Anschluss für elektrischen Strom kann elektrisch mit dem elektrisch beheizbaren Substrat und einer elektrischen Stromquelle verbunden sein. Die elektrisch beheizbare Leitung kann mittels Joule'scher Erwärmung, wobei ein elektrischer Strom durch einen Widerstand elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt, beheizt werden.
  • Die elektrisch beheizbare Leitung ist eine gebräuchliche elektrisch heizbare Leitung.
  • Die elektrisch beheizbare Leitung kann elektrisch an ein Motormanagementmittel gekoppelt sein. Das Motormanagementmittel kann so konfiguriert sein, dass es die elektrisch beheizbare Leitung aktiviert, wenn die Temperatur des Abgases < T1 beträgt, wobei T1 230 °C, vorzugsweise 215 °C, stärker bevorzugt 200 °C, beträgt.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die elektrisch beheizbare Leitung an einen Temperatursensor (z.B. ein Thermoelement), der bzw. das stromauf, vorzugsweise direkt stromauf, des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators lokalisiert ist, gekoppelt sein. Der Temperatursensor ist stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) lokalisiert. Der Temperatursensor ist zur Bestimmung von T1 geeignet.
  • Dosierer für gasförmiges Ammoniak
  • Das Abgas(system) der Erfindung kann ferner ein Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas umfassen. Das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas ist vorzugsweise ein Mittel, um gasförmiges Ammoniak in das Abgas direkt einzuführen, insbesondere wenn die Temperatur des Abgases < T1 beträgt, wobei T1 230 °C, vorzugsweise 215 °C, stärker bevorzugt 200 °C beträgt. Zur Klarstellung sei angemerkt, dass das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas Ammoniak in gasförmiger Form direkt in den Abgasstrom einführt. Das gasförmige Ammoniak wird nicht, wie z.B. aus einem Ammoniakvorläufer, in situ in dem Abgashauptstrom erzeugt.
  • Das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas ist stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) und stromauf des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators angeordnet. Es ist bevorzugt, dass das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas so konfiguriert ist, dass es steuerbar eine Menge an gasförmigem Ammoniak in das Abgas stromauf des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators einführt, um ein molares Ammoniak-zu-NOx-Verhältnis (ANR) von 0,7 bis 1,3 (z.B. 0,9 bis 1,2), wie z.B. 1,0 bis 1,2 (z.B. etwa 1:1) zu liefern.
  • Es wurde festgestellt, dass die Einführung von gasförmigem Ammoniak in das Abgas, insbesondere bei relativ niedrigen Temperaturen, die Umwandlung von NOx über dem ersten SCR-Katalysator und/oder dem zweiten SCR-Katalysator erleichtern kann. Es ist nicht möglich, Ammoniakvorläufer, wie z.B. Harnstoff, bei relativ niedrigen Temperaturen in das Abgas zu injizieren, da bei solchen Temperaturen Ammoniak nicht in situ gebildet wird. Vielmehr kann Harnstoff bei niedrigen Temperaturen in dem Abgassystem auskristallisieren.
  • Das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas kann ein Ammoniak-Dosierer (z.B. einen Dosierer für gasförmiges Ammoniak) umfassen. Der AmmoniakDosierer ist typischerweise an die Leitung zwischen der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) und dem selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysator gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt) (d.h. (befindet sich) stromab des Auslasses der Emissionssteuerungsvorrichtung und stromauf des Einlasses des ersten SCR-Katalysators). Wenn die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) oder (ii) ein Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist, ist der Ammoniakdosierer vorzugsweise stromab des Auslasses des CSF vorhanden (z.B. lokalisiert).
  • Wenn das Abgassystem einen Mischer umfasst, ist der Ammoniakdosierer vorzugsweise stromauf des Mischers angeordnet.
  • Der Ammoniakdosierer kann stromauf oder stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass der Ammoniakdosierer stromauf des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas angeordnet ist.
  • Wenn das Abgassystem eine elektrisch beheizbare Leitung umfasst, kann der Ammoniakdosierer stromauf oder stromab der elektrisch beheizbaren Leitung angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass der Ammoniakdosierer stromab der elektrisch beheizbaren Leitung angeordnet ist.
  • Das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas kann ferner ein Mittel zum Erzeugen von gasförmigem Ammoniak aus einem Ammoniakvorläufer umfassen. Das Mittel zum Erzeugen von gasförmigem Ammoniak aus einem Ammoniakvorläufer ist an den Ammoniakdosierer gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt). Das Mittel zum Erzeugen von gasförmigem Ammoniak aus einem Ammoniakvorläufer ist in einer sekundären Abgasleitung lokalisiert. Der Ammoniakdosierer ist in dem Abgashauptsystem lokalisiert.
  • Typischerweise umfasst das Mittel zum Erzeugen von gasförmigem Ammoniak aus einem Ammoniakvorläufer:
    1. (i) einen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in eine sekundäre Abgasleitung; und
    2. (ii) einen Hydrolysekatalysator zum Umwandeln des Ammoniakvorläufers in gasförmiges Ammoniak;
    wobei der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in eine sekundäre Abgasleitung stromauf des Hydrolysekatalysators vorhanden (z.B. lokalisiert) ist.
  • Zur Klarstellung ist hervorzuheben, dass der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in eine sekundäre Abgasleitung ein zusätzlicher Injektor zu dem oben beschriebenen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in den Abgashauptstrom ist. Der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in eine sekundäre Abgasleitung wird hierin als „zweiter Injektor“ bezeichnet.
  • Typischerweise ist der zweite Injektor ein Flüssigkeitsinjektor, der zum Einführen einer einen Ammoniakvorläufer umfassenden Lösung in die sekundäre Abgasleitung geeignet ist. Der Ammoniakvorläufer ist vorzugsweise Harnstoff oder Ammoniumformiat, stärker bevorzugt Harnstoff.
  • Der sekundäre (bzw. zweite) Injektor zerstäubt den Ammoniakvorläufer oder eine den Ammoniakvorläufer umfassende Lösung bei der Injektion in die sekundäre Abgasleitung stromauf des Hydrolysekatalysators, beispielsweise durch Versprühen des Ammoniakvorläufers oder der den Ammoniakvorläufer umfassenden Lösung. Der sekundäre Injektor kann ein luftloser Injektor oder ein luftunterstützter Injektor sein.
  • Der sekundäre Injektor ist zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in die sekundäre Abgasleitung stromauf des Hydrolysekatalysators konfiguriert. Es ist bevorzugt, dass der sekundäre Injektor so konfiguriert ist, dass er steuerbar eine Menge eines Ammoniakvorläufers in die sekundäre Abgasleitung stromauf des Hydrolysekatalysators einführt.
  • Der sekundäre Injektor ist typischerweise an einen Speicherbehälter des Ammoniakvorläufers gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt), vorzugsweise ist der Speicherbehälter des Ammoniakvorläufers an den Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas (d.h. den Hauptinjektor) gekoppelt.
  • Der Hydrolysekatalysator zum Umwandeln des Ammoniakvorläufers in gasförmiges Ammoniak umfasst typischerweise ein Substrat und eine Hydrolysekatalysatorzusammensetzung, die auf dem Substrat angeordnet oder geträgert ist. Das Substrat ist vorzugsweise ein Durchflusssubstrat, bevorzugter ein Cordierit-Durchflusssubstrat. Katalysatorzusammensetzungen zum Hydrolysieren von Harnstoff sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt.
  • Die Hydrolysekatalysatorzusammensetzung kann Titandioxid (TiO2), wie z.B. mit Au dotiertes TiO2, umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Der Auslass der Hydrolysekatalysatorzusammensetzung ist typischerweise an den Ammoniakdosierer gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt).
  • Im Allgemeinen ist die sekundäre Abgasleitung an einen Abgaskrümmer des Dieselmotors gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt). Es ist bevorzugt, dass die zweite Abgasleitung an den Abgaskrümmer stromauf eines Turboladers gekoppelt ist. Die sekundäre Abgasleitung umgeht den Turbolader. In dieser Konfiguration wird eine kleine Menge an heißem Abgas (etwa 1,5 bis 7,0 %) aus dem Motor in die sekundäre Abgasleitung (d.h. ein Seitenstromsystem) gezogen. Wenn das Abgas von dem Turbolader zu der sekundären Abgasleitung abgelenkt wird, ist die Temperatur des Abgases in der sekundären Abgasleitung signifikant höher als die Temperatur in dem Hauptstrom des Abgases.
  • Das Mittel zum Erzeugen von gasförmigem Ammoniak aus einem Ammoniakvorläufer kann ferner ein Partikelfilter, vorzugsweise ein katalysiertes Rußfilter (CSF), umfassen.
  • Das Partikelfilter oder CSF ist in der sekundären Abgasleitung stromauf des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in die sekundäre Abgasleitung angeordnet. Das Partikelfilter oder CSF befindet sich auch stromauf des Hydrolysekatalysators zum Umwandeln des Ammoniakvorläufers in gasförmiges Ammoniak.
  • Die sekundäre Abgasleitung kann ein Ventil zum Schließen der sekundären Abgasleitung (z.B. wenn die Temperatur (T1) des Abgases zwischen der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem ersten SCR-Katalysator ≥ 200 °C, vorzugsweise 215 °C, bevorzugter 230 °C ist) umfassen. Das Ventil kann elektrisch an das Motormanagementsystem gekoppelt sein.
  • Typischerweise ist das Ventil stromauf des sekundären Injektors, vorzugsweise stromauf des Partikelfilters oder des CSF angeordnet.
  • Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC)
  • Zusätzlich oder als Alternative zu einer in einer stromabseitigen Zone des SCR-Katalysators vorhandenen Ammoniak-Slip-Katalysator- (ASC)-Formulierung kann das Abgassystem weiter einen Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC) (d.h. einen gesonderten ASC) umfassen. Der ASC umfasst eine Ammoniak-Slip-Katalysatorformulierung, die auf einem Substrat (d.h. einem Substrat, das von dem Substrat des zweiten SCR-Katalysators gesondert ist) angeordnet ist.
  • Typischerweise befindet sich der Ammoniak-Slip-Katalysator stromab, vorzugsweise direkt stromab, des zweiten SCR-Katalysators. Somit ist ein Auslass des zweiten SCR-Katalysators typischerweise an einen Einlass des Ammoniak-Slip-Katalysators gekoppelt (z.B. fluidisch gekoppelt).
  • Das Substrat des Ammoniak-Slip-Katalysators ist vorzugsweise ein Durchflussmonolith.
  • Fahrzeug
  • Die Erfindung liefert des Weiteren ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst einen Dieselmotor und ein Abgassystem gemäß der Erfindung. Der Dieselmotor ist typischerweise ein herkömmlicher (d.h. traditioneller) Dieselmotor.
  • Der Dieselmotor kann ein Motormanagement umfassen.
  • Das Fahrzeug kann ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV), beispielsweise gemäß Definition in der US-Gesetzgebung oder in der europäischen Gesetzgebung sein. Ein Leichtlastdieselfahrzeug weist typischerweise ein Gewicht von < 2840 kg, bevorzugter ein Gewicht von < 2610 kg auf.
  • In den USA bezeichnet ein Leichtlastdieselfahrzeug (LDV) ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von ≤ 8500 Pounds (US Ibs). In Europa bezeichnet der Begriff Leichtlastdieselfahrzeug (LDV): (i) Personenfahrzeuge mit nicht mehr als acht Sitzen zusätzlich zum Fahrersitz und mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 5 Tonnen, und (ii) Fahrzeuge zur Beförderung von Gütern mit einer maximalen Masse von nicht mehr als 12 Tonnen.
  • Es ist bevorzugt, dass das Fahrzeug ein Schwerlastdieselfahrzeug (HDV), wie beispielsweise ein Dieselfahrzeug mit einem Bruttogewicht von > 8500 Pounds (US Ibs) gemäß Definition in der US-Gesetzgebung, ist.
  • Der Dieselmotor kann mit einem Dieselkraftstoff betrieben werden, der ≤ 50 ppm Schwefel, bevorzugter ≤ 15 ppm Schwefel, wie beispielsweise ≤ 10 ppm Schwefel und noch stärker bevorzugter ≤ 5 ppm Schwefel umfasst. Solche Dieselkraftstoffe werden häufig als „einen ultra-geringen Schwefelgehalt aufweisender Diesel(kraftstoff)“ (ULSD) bezeichnet.
  • DEFINITIONEN
  • Der Begriff „Mischoxid“, wie hier verwendet, bezieht sich im Allgemeinen auf ein Gemisch von Oxiden in einer einzelnen Phase, wie herkömmlich auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt ist. Der Begriff „Verbundoxid“, wie hier verwendet, bezieht sich allgemein auf eine Zusammensetzung von Oxiden mit mehr als einer Phase, wie herkömmlich auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt ist.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen wird klargestellt, dass der Begriff „Kombination von Platin (Pt) und Palladium (Pd)“, wie hier in Bezug auf eine Region, eine Zone oder eine Schicht verwendet, sich auf das Vorhandensein von sowohl Platin als auch Palladium bezieht. Das Wort „Kombination“ erfordert nicht, dass das Platin und das Palladium in Form eines Gemischs oder einer Legierung vorhanden sind, obwohl ein solches Gemisch oder eine solche Legierung durch diesen Begriff umfasst ist.
  • Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“, wie hier verwendet, schränkt den Umfang eines Merkmals auf ein Umfassen der angegebenen Materialien und beliebiger weiterer Materialien oder Stufen, die die grundlegenden Eigenschaften dieses Merkmals nicht wesentlich beeinflussen, wie beispielsweise geringfügige Verunreinigungen, ein. Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“ umfasst den Ausdruck „besteht aus“.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen frei von“, wie er hier unter Bezugnahme auf ein Material, typischerweise im Zusammenhang mit dem Gehalt einer Washcoatregion, einer Washcoatschicht oder einer Washcoatzone verwendet wird, bedeutet, dass das Material in einer geringfügen Menge, wie beispielsweise ≤ 5 Gew.-%, vorzugsweise ≤ 2 Gew.-%, stärker bevorzugt ≤ 1 Gew.-%, (vorhanden ist). Der Ausdruck „im Wesentlichen frei von“ umfasst den Ausdruck „umfasst nicht“.
  • Der Ausdruck „etwa“, wie hier unter Bezugnahme auf einen Endpunkt eines numerischen Bereichs verwendet, umfasst den exakten Endpunkt des angegebenen numerischen Bereichs. Somit umfasst beispielsweise ein Ausdruck, der einen Parameter als einen Wert von bis zu „etwa 0,2“ aufweisend definiert, den Parameter mit einem Wert von bis zu und einschließlich 0,2.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun durch die nachfolgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • Beispiel 1
  • Ein Abgassystem, das eine Kombination eines Dieseloxidationskatalysators (DOC), eines selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators und eines SCR-Katalysators mit einem eine hohe Porosität aufweisenden Substrat wurde gemäß nachfolgender Beschreibung getestet.
  • Der Dieseloxidationskatalysator und der SCR-Katalysator wurden unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, wie sie z.B. in WO 99/47260 , WO 2011/080525 und WO 2014/195685 beschrieben sind, hergestellt. Der selektive katalytische Reduktions-Filter-Katalysator wurde unter Verwendung des in der WO 2015/145122 beschriebenen Verfahrens hergestellt.
  • Das Substrat des Dieseloxidationskatalysators (DOC) wies eine Größe von 10,5 Zoll x 4 Zoll auf. Das Substrat besaß eine Zelldichte von 400 cpsi und eine Wanddicke von 7 mil. Die Beladung der Katalysatorzusammensetzung betrug 40 g·ft-3. Die Katalysatorzusammensetzung enthielt Pt, Pd und Al2O3.
  • Das Substrat des selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysators wies eine Größe von 10,5 Zoll x 12 Zoll auf. Das Wandstromsubstrat besaß eine Zelldichte von 300 cpsi und eine Wanddicke von 12 mil. Die Washcoatbeladung betrug 1,7 g·Zoll-3. Die Katalysatorzusammensetzung enthielt einen Cu-Zeolith mit dem CHA-Gerüst. Die Kupferbeladung betrug 3,33 Gew.-%.
  • Das Substrat des selektiven katalytischen Reduktions- (SCR)-Katalysators wies eine Größe von 10,5 Zoll x 6 Zoll auf. Das Substrat besaß eine Zelldichte von 600 cpsi und eine Wanddicke von 4 mil. Die Washcoatbeladung betrug 4 g·Zoll-3. Die Katalysatorzusammensetzung enthielt einen Cu-Zeolith mit dem CHA-Gerüst. Die Kupferbeladung betrug 3,33 Gew.-%.
  • Der DOC, der SCR-DPF und der SCR-Katalysator wurden jeweils 100 Stunden bei 650 °C (unter Verwendung von 10 % Wasser) hydrothermal gealtert, bevor ein Testen des Abgassystems erfolgte.
  • Beispiel 2
  • Das Abgassystem von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass der Dieseloxidationskatalysator (DOC) durch einen Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator ersetzt wurde, wurde gemäß nachfolgender Beschreibung getestet.
  • Das Substrat des Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysators wies eine Größe von 10,5 Zoll x 6 Zoll auf. Das Substrat besaß eine Zelldichte von 400 cpsi und eine Wanddicke von 4 mil. Der Kaltstartkonzept-Katalysator wies zwei Schichten auf; eine untere Schicht und eine obere Schicht. Die untere Schicht (d.h. die direkt auf das Substrat aufgetragen ist) hatte eine Washcoatbeladung von 3 g·Zoll-3 der Katalysatorzusammensetzung. Die Katalysatorzusammensetzungen war ein Pd enthaltender Zeolith, wobei der Zeolith ein CHA-Gerüst aufwies. Die Beladung an Pd betrug 100 g·ft-3. Die obere Schicht (aufgetragen auf der unteren Schicht) enthielt Pt (50 g·ft-3) und Aluminiumoxid (1,12 g·Zoll-3). Das Gesamtgewichtsverhältnis von Pt zu Pd in dem Katalysator betrug 1:2.
  • Der Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator, der SCR-DPF und der SCR-Katalysator wurden jeweils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hydrothermal gealtert.
  • Testbedingungen
  • Die Abgassysteme der Beispiele 1 bis 3 wurden jeweils unter Verwendung eines Cummins ISL-Dieselmotors des Modelljahrs 2007 getestet. Die Motordetails sind in Tabelle 1 gezeigt. Während dieser Studie wurde die EGR so eingestellt, dass sie 4,0 g/hp-hr NOx am Motorausgang aufwies. Harnstoff wurde durch eine luftunterstützte Grundfos-Pumpe in das Abgas eingespeist und injiziert. Ein statischer Mischer von sechs Zoll wurde nach der Einspritzdüse und vor dem SCR-DPF in jedem Abgassystem platziert, um ein gutes Vermischen und die gleichförmige Verteilung von Harnstoff in dem Abgas sicherzustellen. Tabelle 1
    Modell Cummins ISL
    Emissionsstandard EPA 2007
    Hubraum 8,9 L
    Typ 4-Takt(motor)
    Leistung 425 hp
    Konfiguration/Zylinder Variable Geometrie Turbolader, Inline 6 Zylinder
    Steuerungen Elektronisches Steuerungsmodul (ECM)
    Zertifiziertes Emissionsniveau
    NOx (g/bhp-hr) 1,5
    nicht-Methan-HC (g/bhp-hr) 0,14
    partikelförmiges Material (g/bhp-hr) 0,01
    NOx-Emission während des Tests (EGR angepasst)
    NOx (g/bhp-hr) während kaltem FTP 4,0
  • Das bei dieser Studie verwendete Dynamometer war ein 800HP AC Motoring Dyno von Horiba. Der Ansaugluftstrom wurde mit einem Sierra-Air-Flow-Meter in einem Bereich von 0-2400 kg/h mit +/- 1 % Genauigkeit bzgl. des Skalenendwerts (in full scale) gemessen. Die Emissionen bei Motoraustritt wurden unter Verwendung eines Horiba MEXA 7500D Dual Bench (CO, HC und NOx)-Analysegeräts mit einer Genauigkeit von +/- 1 % über den gesamten Messbereich (across the full scale) gemessen. Die Emissionen am Systemausgang wurden ebenfalls gemessen, wobei ein FTIR (MKS Modell 2030 HS) verwendet wurde. Der SCR-DPF-Rückdruck wurde unter Verwendung von Druckwandlern, Setra Modell 206, überwacht. Die Temperaturen in dem System wurden unter Verwendung von Thermoelementen vom K-Typ gemessen.
  • Ein interstationäre Schwerlast-(FTP)-Zyklen umfassendes Testen wurde durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit dieses Systems zu bestimmen. Kalte und heiße Zyklen wurden während verschiedener Teile der Studie verwendet. Das durchschnittliche Ammoniak-zu-NOx-Verhältnis (ANR) für die Harnstoffeinspritzung während der interstationären Zyklen betrug 1,2 bis 1,3.
  • Ergebnisse
  • NOx-Reduktion unter einem kalten FTP-Zyklus
  • Die gesamte NOx-Umwandlung für jedes der Abgassysteme von Beispiel 1 und 2 wurde während des kalten HDD-FTP-Zyklus mit einem Ammoniak-zu-NOx-Verhältnis (ANR) von 1,2 bis 1,3 gemessen.
  • Vor dem Start des Tests wurde das System aktiv regeneriert, um den Ruß zu entfernen, und anschließend wurde das System 3 Stunden vor dem Start des FTP-Zyklus abgekühlt. Während dieser Tests wurde eine Standard-Harnstoffinjektion verwendet.
  • Während des kalten FTP lag die NOx-Umwandlung, die mit dem DOC-System (Beispiel 1) erreicht wurde, bei 75 %. Wenn das System mit dem Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator (Beispiel 2) getestet wurde, erhöhte sich die NOx-Umwandlung auf 80 %. Diese Zunahme war auf die Speicherung und Freisetzung von NOx durch den Kaltstartkonzept-(dCSC™)-Katalysator zurückzuführen. Der Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator speicherte NOx in den ersten 200 Sekunden des Zyklus, als das System kalt war. Während die Temperatur des Systems zunahm, etwa nach 300 Sekunden in dem Zyklus, wurde das gespeicherte NOx freigesetzt. An diesem Punkt war der SCR-DPF warm und in der Lage, NOx zu reduzieren. Obwohl es keine Harnstoffzudosierung während des kalten Abschnitts des Zyklus gab, ermöglichte die NOx-Speicherung und nachfolgende Freisetzung während der warmen Periode eine NOx-Umwandlung, als die Harnstoffzudosierung stattfand. Wenn ein DOC in dem System verwendet wurde (Beispiel 1), wurde keine Reduktion in den ersten 200 Sekunden erreicht. Ähnlich wie bei dem vorherigen System (Beispiel 2) war die Temperatur für ein Zudosieren von Harnstoff zu niedrig und daher konnte nicht-gespeichertes NOx während dieses Abschnitts nicht umgewandelt werden.
  • Die Ergebnisse während eines einen kalten FTP-(Zyklus) umfassenden Tests zeigten, dass das mit dem Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator (Beispiel 2) ausgestaltete System zu einer höheren NOx-Umwandlung aufgrund der Speicher- und Freisetzungsfähigkeit des Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysators in der Lage war. Der Vergleich zwischen den zwei Systemen ist in 6 gezeigt. Diese Leistungsfähigkeit zeigte den Vorteil des den Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator umfassenden Abgassystems für zukünftige, eine hohe NOx-Umwandlung aufweisende Systeme.
  • Wirkung von gasförmigem NH3 in dem kalten FTP-Zyklus
  • Die Wirkung eines Zudosierens von NH3-Gas unter den kalten Temperaturbedingungen des kalten FTP-Zyklus wurde bewertet.
  • Ein Seitenstrom-NH3-Dosierer wurde ausgestaltet, um bei Bedingungen, unter denen aufgrund sehr kalter Temperaturen Harnstoff nicht zudosiert werden konnte, NH3-Gas zu erzeugen und in den Hauptabgas(strom) zu injizieren. Der Seitenstriom-NH3-Dosierer war mit dem Motor vor dem Turbolader (pre-turbo) verbunden und eine geringe Menge des heißen Abgasstroms (etwa 1,5 bis 7,0 % (z.B. 15-25 kg/h)) wurde aus dem Motor in das Seitenstromsystem gezogen. Da der Strom von (einer Stelle) vor dem Turbolader zu dem Seitenstromdosierer umgelenkt wurde, war diese Abgasstromtemperatur signifikant höher als die Temperatur des Hauptabgas(stroms). Harnstoff wurde in den Seitenstromreaktor injiziert und wurde über einem Hydrolysekatalysator in NH3-Gas umgewandelt. Das erzeugte NH3 wurde in den Hauptabgas(strom) stromauf des Mischers und des SCR-DPF zurückgeführt.
  • Die Seitenstrom-NH3-Dosierersteuerung wurde dazu verwendet, NH3 in den Hauptabgasstrom vom Beginn des kalten FTP-Zyklus an (d.h. wenn es für eine Harnstoffzudosierung zu kalt war) zu injizieren, bis die SCR-DPF-Einlasstemperatur 215 °C erreichte. Wenn die Temperatur höher war als 215 °C wurde die NH3-Dosierung gestoppt und das Haupt- (Standard)-Harnstoffdosiersystem wurde für ein Injizieren von Harnstoff in das Abgas für den Rest des Zyklus aktiviert. Beide Systeminjektionssteuerungsstrategien wurden so eingestellt, dass ein gesamtes Ammoniak-zu-NOx-Verhältnis (ANR) von etwa 1,2 beibehalten wurde. Eine schematische Darstellung für die Anordnung ist in 4 gezeigt.
  • Bei dem einen DOC umfassenden Abgassystem (Beispiel 1) wurde nach 250 Sekunden eine NOx-Reduktion beobachtet. Dies war auf die frühe Verfügbarkeit von NH3-Gas in dem Abgasstrom zurückzuführen.
  • Das Experiment wurde wiederholt, wobei das Abgassystem verwendet wurde, das einen Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator (Beispiel 2) umfasste. Der Kaltstartkonzept-(dCSC™)-Katalysator speicherte NOx während der ersten 200 Sekunden. Als sich die Katalysatortemperatur erwärmte, wurde NOx freigesetzt. Da NH3 bereits zu Beginn des Zyklus verfügbar war, wurde mehr NOx an dem SCR-DPF im Vergleich zu dem Abgassystem von Beispiel 2 umgewandelt, wenn eine NOx-Reduktion unter einem kalten FTP-Zyklus ohne die Zugabe von NH3 unter Verwendung des Seitenstrom-NH3-Dosierers durchgeführt wurde.
  • Wenn NH3 unter Verwendung des Seitenstrom-NH3-Dosierers während des kalten FTP-Zyklus zugegeben wurde, erhöhte sich die NOx-Umwandlung bei dem den DOC enthaltenen Abgassystem (Beispiel 1) auf 80 % über der Basislinie. Bei dem den Kaltstartkonzept-(dCSC™)-Katalysator umfassenden Abgassystem (Beispiel 2) erhöhte sich die NOx-Umwandlung auf 83 %. Dieser Test zeigte, dass die Anwesenheit von NH3 in den frühen Stadien des Zyklus eine weitere Erhöhung der NOx-Umwandlung liefern kann.
  • Wirkung von vorgespeichertem NH3 in dem kalten FTP-Zyklus
  • Der Wirkung von vorgespeichertem NH3 zusammen mit einer Standard-Harnstoffzudosierung wurde unter dem kalten FTP-Zyklus bewertet. Das System wurde vor dem FTP-Testen mit Ammoniak vorgesättigt, um eine frühe und ausreichende Verfügbarkeit von gasförmigem NH3 zu simulieren. Das Vorsättigungstesten wurde während des Vorbereitungszyklus vor dem Beginn des kalten FTP durchgeführt. Die Vorsättigung wurde durchgeführt, indem mehrere heiße FTP-Zyklen mit einem ANR von etwa 1,2 bis 1,3 durchgeführt wurden, bis der SCR-DPF und der SCR-Katalysator als mit NH3 gesättigt erachtet wurden. Nach der Sättigung des Systems wurde der Motor ausgeschaltet und das System wurde 3 Stunden abkühlen gelassen. Nach dem Abkühlen wurde ein (1) kalter FTP-Test mit dem System zusammen mit einer normalen Harnstoffzudosierung durchgeführt. Eine NH3-Dosierung aus dem Seitenreaktor wurde während dieser Zeit nicht verwendet.
  • Wie zuvor war die Abgastemperatur kalt und es wurde kein Harnstoff während des Hauptteils der ersten Hälfte des Zyklus injiziert. Bei dem Abgassystem von Beispiel 1 (DOC) betrug die Durchschnittstemperatur etwa 245 °C. Die NOx-Reduktion startete jedoch bei 100 Sekunden, als eine Temperaturerhöhung auftrat. Der Hauptteil der NOx-Umwandlung startete nach etwa 230 Sekunden in dem Zyklus. Der Grund hierfür war die Anwesenheit von vorgesättigtem NH3 in dem System (SCR-DPF und SCR-Katalysator).
  • Bei dem Abgassystem von Beispiel 2 (Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator) wird NOx am Beginn des Zyklus gespeichert, und da vorgespeichertes NH3 verfügbar ist, ist der SCR-DPF in der Lage, NOx in den ersten 150 Sekunden weiter zu reduzieren. Da NOx nach ungefähr 250 Sekunden in dem Zyklus freigesetzt wird, ist der SCR-DPF in der Lage, aufgrund des zuvor gespeicherten NH3 das gesamte NOx zu reduzieren.
  • Während des kalten FTP war die NOx-Umwandlung auf 88 % bei dem DOCenthaltenden System (Beispiel 1) und auf mindestens 91 % bei dem den Kaltstartkonzept-(dCSC™)-Katalysator enthaltenden System (Beispiel 2) bei Verwendung der NH3-Vorsättigungsstrategie erhöht. Dieser Test zeigte, dass eine sehr viel höhere NOx-Umwandlung während des kalten FTP-Zyklus möglich ist, wenn genügend NH3 bereits ab der frühen Stadien des Zyklus vorhanden ist.
  • Wirkung von vorgespeichertem NH3 und Thermomanagement in dem kalten FTP-Zyklus
  • Ein elektrisches Heizgerät wurde hinter entweder dem DOC (Beispiel 1) oder dem Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator (Beispiel 2) und vor der Harnstoffinjektion und dem SCR-DPF installiert (siehe 5).
  • Um NH3 vorzuspeichern, wurden fünf aufeinanderfolgende FTP-Zyklen mit einer Harnstoffinjektion mit einem ANR von 1,2-1,3 zur Vorbehandlung jedes Systems ausgeführt. Das System wurde 3 Stunden abkühlen gelassen, bevor der kalte FTP-Zyklus ausgeführt wurde. Das gleiche ANR von 1,2-1,3 wurde während dieses Zyklus verwendet, um die Fähigkeit zur NOx-Reduktion des Systems zu bestimmen.
  • Das elektrische Heizgerät wurde zum Erwärmen des Abgases in den ersten 400 Sekunden (d.h. dem kalten Abschnitt) des kalten FTP-Zyklus verwendet. Die maximale Leistung für das Heizgerät lag bei 20 KW. Das elektrische Heizgerät wurde nach 400 Sekunden im Zyklus ausgeschaltet. Dieser Test diente dazu, einen Zustand mit einer Vorsättigung von NH3 sowie der Anwesenheit eines Thermomanagements zur Ermöglichung einer frühen NH3-NOX-Reaktion zu simulieren. Die Anwesenheit des Thermomanagements ermöglichte auch ein frühes Zudosieren von Harnstoff.
  • Durch Anschalten des elektrischen Heizgeräts stieg die Abgastemperatur rasch an und erreichte 200 °C nach 200 Sekunden in dem Zyklus. Die Durchschnittstemperatur betrug ungefähr 270 °C. Da NH3 in dem SCR-DPF und SCR-Katalysator vorgespeichert war, war vom Beginn des Zyklus an genügend Reduktionsmittel verfügbar. Es erfolgte keine Harnstoffzudosierung, während die Temperatur unter 200 °C lag. Eine Harnstoffzudosierung war nach 200 Sekunden im Zyklus möglich, als die Temperatur des SCR-Katalysators 200 °C erreichte.
  • Bei dem einen DOC enthaltenden Abgassystem (Beispiel 1) ermöglichte dies eine NOX-Reduktion von 94 %. Die NOx-Reduktion begann aufgrund der höheren Temperatur nach 80 Sekunden in dem Zyklus. Es waren nahezu keine NOX-Emissionspeaks nach 100 Sekunden in dem Zyklus vorhanden.
  • Bei dem den Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator enthaltenden Abgassystem (Beispiel 2) war der Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator in der Lage, eine signifikante Menge von NOX am Beginn des Zyklus während der ersten 100 Sekunden zu speichern. Nach 100 Sekunden begann mit steigender Temperatur der Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator, einen gewissen Teil des NOX freizusetzen, wobei der Hauptteil nach 250 Sekunden austrat. In der Zwischenzeit erreichte die Einlasstemperatur des SCR-DPF mittels des Heizgeräts 200 °C nach 100 Sekunden in dem Zyklus, was eine NOx-Reduktion über dem SCR-DPF und SCR-Katalysator ermöglichte. Dies wurde auch durch das verfügbare gespeicherte NH3 unterstützt. Als Ergebnis trat kein Durchbrechen von NOX in dem Auspuffrohr nach den ersten 100 Sekunden auf und sämtliches NOX wurde umgewandelt. Dies führte zu einer NOX-Umwandlung von 98 % bei Beispiel 2, also dem das Abgassystem, das den Kaltstartkonzept-(dCSC™)-Katalysator enthält.
  • Die Ergebnisse aus den obigen Tests sind in Tabelle 2 gezeigt, worin die NOX-Umwandlung des den Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator enthaltenden Abgassystems (Beispiel 2) mit dem den DOC enthaltenden Abgassystem (Beispiel 1) bezüglich aller unter dem kalten FTP getesteten Optionen verglichen werden. Die Ergebnisse hinsichtlich des Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysators zeigten stets eine höhere NOX-Reduktion des Systems im Vergleich zu dem einen DOC enthaltenden System, was die Vorteile des Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysators aufzeigt. Tabelle 2
    Durchschnittliche Temperatur (°C) NOx-Umwandlung (%)
    Beispiel 1 Beispiel 2
    Basislinie 245 75 80
    gasförmiges NH3 + Harnstoffzudosierung 245 80 83
    vorgespeichertes NH3 + Harnstoffzudosierung 245 88 91
    vorgespeichertes NH3 + Thermomanagement + Harnstoffzudosierung 270 94 98
  • Beispiel 3
  • Das Abgassystem von Beispiel 2 wurde durch Verändern der Katalysatorzusammensetzung des SCR-DPF von Cu-Zeolith zu einem Vanadium enthaltenden Katalysator modifiziert. Das Wandstromsubstrat, das verwendet wurde, war das gleiche wie das Wandstromsubstrat, das für den selektiven katalytischen Reduktions-Filter-Katalysator von Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Die Katalysatorzusammensetzung des SCR-DPF enthielt einen Vanadium-Wolfram-Titanoxid-Katalysator, wobei die Beladung von Vanadium 24 g·ft-3 betrug, die Beladung von Wolfram 303 g·ft-3 betrug und die Beladung von Titanoxid 1,12 g·Zoll-3 betrug. Die Katalysatorzusammensetzung enthielt auch einen Eisen-ausgetauschten Zeolith, wobei der Zeolith das MFI-Gerüst aufwies. Die Fe-Beladung betrug 10 g·ft-3 und die Zeolith-Beladung betrug 0,16 g·Zoll-3.
  • Der Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator war identisch zu dem in Beispiel 2 verwendeten Kaltstartkonzept-Katalysator. Der SCR-Katalysator war identisch zu dem in Beispiel 1 verwendeten SCR-Katalysator.
  • Der Kaltstartkonzept- (dCSC™)-Katalysator, der SCR-DPF und der SCR-Katalysator wurden jeweils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hydrothermal gealtert.
  • Das Abgassystem von Beispiel 3 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens und der gleichen Bedingungen, die für die Beispiele 1 und 2 verwendet worden waren, getestet, um die Wirkung von vorgespeichertem NH3 und die Wirkung von vorgespeichertem NH3 und einem Thermomanagement in dem kalten FTP-Zyklus zu bewerten. Das Abgassystem von Beispiel 2 wurde erneut getestet, um einen Vergleich zu liefern. Die Menge an N2O, die von dem Abgassystem der Beispiele 2 und 3 emittiert wurde, wurde ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
    NOx-Umwandlung (%) N2O (g/hp-hr)
    Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 2 Beispiel 3
    vorgespeichertes NH3 + Harnstoffzudosierung 91 92 0,13 0,04
    vorgespeichertes NH3 + Thermomanagement + Harnstoffzudosierung 98 997 0,15 0,06
  • Das Abgassystem von Beispiel 3 zeigt eine zu dem Abgassystem von Beispiel 2 vergleichbare NOX-Umwandlung. Jedoch war die Menge an N2O, die durch das Abgassystem von Beispiel 3 emittiert wurde, signifikant geringer als die N2O-Menge, die durch das Abgassystem von Beispiel 2 emittiert wurde.
  • Experimente zeigten auch, dass die Emission, die aus einem Abgassystem erhalten wird, bei dem der auf Cu-Zeolith basierende SCR-Katalysator in Beispiel 3 durch einen extrudierten auf Vanadium basierenden SCR-Katalysator ersetzt wurde, eine geringere Menge N2O im Vergleich zu dem Abgassystem von Beispiel 3 emittieren kann, wobei auch eine vergleichbare NOx-Umwandlung geliefert wird.
  • Zur Vermeidung von Missverständnissen wird klargestellt, dass der gesamte Inhalt beliebiger und aller hier zitierten Dokumente durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/088133 A1 [0034]
    • WO 2013/088132 A1 [0034]
    • WO 2013/088128 A1 [0034]
    • WO 2013/050784 A2 [0034]
    • GB 2016/050285 [0034]
    • WO 2012/166868 [0046]
    • WO 9947260 [0204]
    • WO 2011/080525 [0204]
    • WO 2014/195685 [0204]
    • WO 2015/145122 [0204]

Claims (33)

  1. Abgassystem zum Behandeln eines von einem Dieselmotor produzierten Abgases, umfassend: a) eine Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs), wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung ein Platingruppenmetall (PGM) und ein Substrat umfasst, wobei das Platingruppenmetall (PGM) aus Platin (Pt), Palladium (Pd) und einer Kombination hiervon ausgewählt ist; b) einen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas, der sich stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) befindet; c) einen ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator stromab des Injektors zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in das Abgas, wobei der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Substrat und eine erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung umfasst, wobei das Substrat entweder ein Durchflusssubstrat oder ein Filtersubstrat ist; d) einen zweiten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator, der sich stromab des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators befindet, wobei der zweite selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Durchflusssubstrat und eine zweite selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Zusammensetzung umfasst; und wobei mindestens ein Bestandteil aus der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist.
  2. Abgassystem nach Anspruch 1, das des Weiteren ein Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak in das Abgas umfasst, wobei das Mittel zum Einführen von gasförmigem Ammoniak stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) und stromauf des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators angeordnet ist.
  3. Abgassystem nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Erzeugen von gasförmigem Ammoniak aus einem Ammoniakvorläufer Folgendes umfasst: (i) einen Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in eine sekundäre Abgasleitung; und (ii) einen Hydrolysekatalysator zum Umwandeln des Ammoniakvorläufers in gasförmiges Ammoniak; wobei der Injektor zum Einführen eines Ammoniakvorläufers in eine sekundäre Abgasleitung sich stromauf des Hydrolysekatalysators befindet.
  4. Abgassystem nach Anspruch 3, wobei die sekundäre Abgasleitung mit einem Abgaskrümmer des Dieselmotors stromauf eines Turboladers verbunden ist.
  5. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine elektrisch beheizbare Leitung zwischen der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) und dem ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysator umfasst.
  6. Abgassystem nach Anspruch 5, wobei die elektrisch beheizbare Leitung Teil einer Abgasleitung zwischen einem Auslass der Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) und einem Einlass des ersten selektiven katalytischen Reduktions-Katalysators ist.
  7. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) aus der Gruppe ausgewählt sein kann, die aus (i) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), (ii) einem katalysierten Rußfilter (CSF), (iii) einem Kaltstartkonzept-Katalysator, (iv) einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem katalysierten Rußfilter (CSF) und (v) einem Kaltstartkonzept-Katalysator und einem katalysierten Rußfilter (CSF) besteht.
  8. Abgassystem nach Anspruch 7, wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder (i) ein katalysiertes Rußfilter (CSF); (ii) ein Kaltstartkonzept-Katalysator, der ein Filtersubstrat aufweist; (iii) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein katalysiertes Rußfilter (CSF); oder (iv) ein Kaltstartkonzept-Katalysator und ein katalysiertes Rußfilter (CSF) ist; und wobei der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Durchflusssubstrat aufweist.
  9. Abgassystem nach Anspruch 7, wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung entweder: (i) ein Dieseloxidationskatalysator (DOC); oder (ii) ein Kaltstartkonzept-Katalysator, der ein Durchflusssubstrat aufweist, ist; und wobei der erste selektive katalytische Reduktions-Katalysator ein Filtersubstrat aufweist.
  10. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emissionssteuerungsvorrichtung zum Oxidieren von Kohlenstoffmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffen (HCs) einen Kaltstartkonzept-Katalysator umfasst, wobei der Kaltstartkonzept-Katalysator ein auf einem Substrat geträgertes katalytisches Material umfasst, wobei das katalytische Material einen Molekularsiebkatalysator umfasst, der ein Edelmetall und ein Molekularsieb umfasst.
  11. Abgassystem nach Anspruch 10, wobei das Edelmetall Palladium umfasst.
  12. Abgassystem nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei das Molekularsieb aus einem kleinporigen Molekularsieb, einem mittelporigen Molekularsieb und einem großporigen Molekularsieb ausgewählt ist.
  13. Abgassystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, das eine Gerüststruktur aufweist, die durch einen Gerüsttyp-Code (FTC) dargestellt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ACO, AEI, AEN, AFN, AFT, AFX, ANA, APC, APD, ATT, CDO, CHA, DDR, DFT, EAB, EDI, EPI, ERI, GIS, GOO, IHW, ITE, ITW, LEV, KFI, MER, MON, NSI, OWE, PAU, PHI, RHO, RTH, SAT, SAV, SIV, THO, TSC, UEI, UFI, VNI, YUG und ZON und einem Gemisch oder einer Verwachsung von beliebigen zwei oder mehr hiervon besteht.
  14. Abgassystem nach Anspruch 13, wobei das kleinporige Molekularsieb eine Gerüststruktur mit einem durch AEI oder CHA dargestellten FTC aufweist.
  15. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei (b) der Injektor ein Flüssigkeitsinjektor zum Einführen einer einen Ammoniakvorläufer umfassenden Lösung in das Abgas ist.
  16. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung, eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung oder ein Gemisch hiervon umfasst.
  17. Abgassystem nach Anspruch 16, wobei die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst, die auf einem hitzebeständigen Oxid geträgertes Vanadium oder auf einem hitzebeständigen Oxid geträgertes Wolfram oder ein Gemisch hiervon umfasst.
  18. Abgassystem nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die erste selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst, die ein Übergangsmetall-ausgetauschtes Molekularsieb umfasst.
  19. Abgassystem nach Anspruch 18, wobei das Übergangsmetall des mit Übergangsmetall ausgetauschten Molekularsiebs aus der aus Kupfer und Eisen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  20. Abgassystem nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, wobei das mit Übergangsmetall ausgetauschte Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, das eine Gerüststruktur aufweist, die durch einen aus der aus CHA und AEI bestehenden Gruppe ausgewählten FTC dargestellt ist.
  21. Abgassystem nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die erste SCR-Katalysatorzusammensetzung ein Gemisch einer auf Metalloxid basierenden SCR-Katalysatorformulierung und einer auf einem Molekularsieb basierenden SCR-Katalysatorformulierung umfasst.
  22. Abgassystem nach Anspruch 21, wobei die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein Oxid von Vanadium und optional ein Oxid von Wolfram, geträgert auf Titanoxid, umfasst, und (b) die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein mit Übergangsmetall ausgetauschtes Molekularsieb umfasst, wobei das Übergangsmetall des mit Übergangsmetall ausgetauschten Molekularsiebs Eisen ist.
  23. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der (d) selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Katalysator ein Durchflusssubstrat aufweist, welches ein Durchflussmonolith ist, wobei der unbeschichtete Durchflussmonolith eine Porosität von 45 % bis 60 % aufweist.
  24. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung, eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung oder ein Gemisch hiervon umfasst.
  25. Abgassystem nach Anspruch 24, wobei die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung eine auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst, die Vanadium oder Wolfram oder ein Gemisch hiervon, das auf einem hitzebeständigen Oxid geträgert ist, umfasst.
  26. Abgassystem nach Anspruch 24 oder Anspruch 25, wobei die zweite selektive katalytische Reduktions-Zusammensetzung eine auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung umfasst, die ein mit Übergangsmetall ausgetauschtes Molekularsieb umfasst.
  27. Abgassystem nach Anspruch 26, wobei das Übergangsmetall des mit Übergangsmetall ausgetauschten Molekularsiebs aus der aus Kupfer und Eisen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  28. Abgassystem nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, wobei das mit Übergangsmetall ausgetauschte Molekularsieb ein kleinporiges Molekularsieb ist, das eine Gerüststruktur aufweist, die durch einen Gerüsttyp-Code dargestellt ist, der aus der aus CHA und AEI bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  29. Abgassystem nach einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei die zweite SCR-Katalysatorzusammensetzung ein Gemisch einer auf Metalloxid basierenden SCR-Katalysatorformulierung und einer auf einem Molekularsieb basierenden SCR-Katalysatorformulierung umfasst.
  30. Abgassystem nach Anspruch 29, wobei die auf Metalloxid basierende SCR-Katalysatorformulierung ein auf Titanoxid geträgertes Oxid von Vanadium und optional ein auf Titanoxid geträgertes Oxid von Wolfram umfasst und (b) die auf einem Molekularsieb basierende SCR-Katalysatorformulierung ein mit Übergangsmetall ausgetauschtes Molekularsieb umfasst, wobei das Übergangsmetall des mit Übergangsmetall ausgetauschten Molekularsiebs Eisen ist.
  31. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei (d) der zweite selektive katalytische Reduktions- (SCR)-Katalysator eine stromabseitige Zone umfasst, wobei die stromabseitige Zone eine Ammoniak-Slip-Katalysator- (ASC)-Formulierung umfasst.
  32. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC) stromab des zweiten selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysators umfasst, wobei der Ammoniak-Slip-Katalysator (ASC) eine auf einem Substrat angeordnete Ammoniak-Slip-Katalysatorformulierung umfasst.
  33. Fahrzeug, umfassend einen Dieselmotor und ein Abgassystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE112016000147.9T 2016-04-13 2016-04-13 Abgassystem für einen dieselmotor Pending DE112016000147T5 (de)

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