DE112020004323T5 - Nachbehandlungssystem einschliesslich vorwärmendem Oxidationskatalysator - Google Patents

Nachbehandlungssystem einschliesslich vorwärmendem Oxidationskatalysator Download PDF

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Shirish S. Punde
Rayomand Dabhoiwala
James Nicholas Reynolds
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Abstract

Ein Nachbehandlungssystem zur Behandlung eines Abgases umfasst eine Abgasleitung, einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem vorwärmenden Oxidationskatalysators nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein selektives katalytisches Reduktionssystem, das in der Abgasleitung nachgelagert des primären Oxidationskatalysators angeordnet ist. Eine Steuerung ist so konfiguriert, dass sie die Temperatur eines Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems bestimmt. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur unter einer Schwellentemperatur liegt, erzeugt die Steuerung ein Signal zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, das so konfiguriert ist, dass es bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den oder vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysator eingebracht werden, um die Temperatur des Abgases auf über die Schwellentemperatur zu erhöhen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/900,220 , eingereicht am Freitag, 13. September 2019, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Nachbehandlungssysteme und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Steuerung der Temperatur in einem Nachbehandlungssystem.
  • STAND DER TECHNIK
  • Abgasnachbehandlungssysteme werden dazu verwendet, die von Verbrennungsmotoren erzeugten Abgase aufzunehmen und zu behandeln. Allgemein schließen Abgasnachbehandlungssysteme eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen im Abgas ein. Bestimmte Abgasnachbehandlungssysteme für dieselgetriebene Verbrennungsmotoren schließen beispielsweise ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) ein, das einen Katalysator enthält, der so formuliert ist, dass er NOx (NO und NO2 in einem bestimmten Bruchteil) in Gegenwart von Ammoniak (NH3) in harmloses Stickstoffgas (N2) und Wasserdampf (H2O) umwandelt. Im Allgemeinen wird bei solchen Nachbehandlungssystemen ein Abgasreduktionsmittel (z. B. ein Dieselabgasfluid wie Harnstoff) in das SCR-System eingespritzt, um eine Ammoniakquelle bereitzustellen, und mit dem Abgas vermischt, um die NOx-Gase teilweise zu reduzieren. Die Reduktionsnebenprodukte des Abgases werden dann fließend an den Katalysator geleitet, der in das SCR-System eingeschlossen ist, um im Wesentlichen alle NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte zu zerlegen, die aus dem Nachbehandlungssystem ausgestoßen werden.
  • In bestimmten Situationen, zum Beispiel beim Kaltstart eines Motors, kann die Temperatur des Abgases zu niedrig sein, um das Reduktionsmittel wirksam zu zersetzen und Ammoniak zu erzeugen. Außerdem kann die SCR-Temperatur des SCR-Systems unter einer optimalen Betriebstemperatur des SCR-Systems liegen. Dies kann dazu führen, dass die katalytische Umwandlungseffizienz des SCR-Systems niedriger ist als die gewünschte katalytische Umwandlungseffizienz, was zu einer höheren Menge an NOx-Gasen in den Abgasen führt, die nach Durchlaufen des Nachbehandlungssystems in die Umwelt ausgestoßen werden, was unerwünscht ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Erwärmen eines Abgases, das in ein Nachbehandlungssystem strömt, und insbesondere auf Nachbehandlungssysteme, die einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließen, der darin eingebrachte Kohlenwasserstoffe verbrennt, wenn die Temperatur des in das Nachbehandlungssystem eintretenden Abgases unter einer Schwellentemperatur liegt, um so die Temperatur des Abgases zu erhöhen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Nachbehandlungssystem zum Behandeln von Abgas, das durch einen Motor produziert wird: eine Abgasleitung, die zum Aufnehmen des Abgases konfiguriert ist; einen vorwärmenden Oxidationskatalysator; einen primären Oxidationskatalysator, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnet ist; ein SCR-System, das in der Abgasleitung nachgelagert des primären Oxidationskatalysators angeordnet ist; und eine Steuerung. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie: eine Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems bestimmt und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des SCR-Systems unter einer Schwellentemperatur liegt, einen Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen erzeugt, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt dass, Kohlenwasserstoffen in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht wird. Der vorwärmende Oxidationskatalysator ist so konfiguriert, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, um die Temperatur des Abgases über die Schwellentemperatur zu erhöhen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung so konfiguriert, dass sie bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, eingebracht werden.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie das Heizgerät selektiv aktiviert, wenn die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator einbringt.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie: als Reaktion auf den Anstieg der Temperatur des SCR-Systems auf oder über eine obere Schwellentemperatur, die größer als die Schwellentemperatur ist, die Einbringung der Kohlenwasserstoffe stoppt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das SCR-System einen vorgelagerten Katalysator und einen nachgelagerten Katalysator, der nachgelagert des vorgelagerten Katalysators angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst der vorgelagerte Katalysator einen FeZ-Katalysator. In einigen Ausführungsformen umfasst der nachgelagerte Katalysator einen CuZ-Katalysator.
  • In einigen Ausführungsformen werden die Kohlenwasserstoffe über eine in das Nachbehandlungssystem eingeschlossene Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe und/oder über den Motor eingebracht. In einigen Ausführungsformen weist der vorwärmende Oxidationskatalysator eine Anspringtemperatur auf, die niedriger ist als die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner Folgendes: einen ersten Kohlenwasserstoffinjektor, der vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators angeordnet ist; und einem zweiten Kohlenwasserstoffinjektor, der zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator angeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsformen, ein Verfahren zum Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes SCR-System umfasst, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des SCR-Systems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen, durch die Steuerung, eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmenden Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, um eine Temperatur des Abgases so zu erhöhen, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Einbringen der Kohlenwasserstoffe durch die Steuerung bewirkt, wenn die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bewirken der Aktivierung des Heizgeräts durch die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Bewirken der Einbringung der Kohlenwasserstoffe, durch die Steuerung, in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des selektiven katalytischen Reduktionssystems so ansteigt, dass sie gleich oder größer als eine obere Schwellentemperatur ist, die größer als die Schwellentemperatur ist, das Unterbrechen des Einbringens der Kohlenwasserstoffe durch die Steuerung.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine Steuerung für das Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes SCR-System umfasst, konfiguriert, um: eine Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems zu bestimmen; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des SCR-Systems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmenden Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, um eine Temperatur des Abgases so zu erhöhen, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.
  • In einigen Ausführungsformen erzeugt die Steuerung den Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des Abgases über der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators liegt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie: das Heizgerät als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, selektiv aktiviert.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung ferner so konfiguriert, dass sie als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, das Einbringen der Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator bewirkt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten Erfindungsgegenstandes betrachtet werden können. Insbesondere werden alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands betrachtet.
  • Figurenliste
  • Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. In dem Bewusstsein, dass diese Zeichnungen lediglich einige Ausführungsformen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzumfangs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.
    • 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt, gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 sind Diagramme, welche Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt.
    • 3 sind Diagramme, welche Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt.
    • 4 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5).
    • 5 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5).
    • 6 ist ein Balkendiagramm, das die NOx-Menge zeigt, die von einem Endrohr eines Nachbehandlungssystems (ATS) emittiert wird, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator nicht einschließt (herkömmliches ATS), eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt (ccDOC + herkömmliches ATS), und eines Nachbehandlungssystems, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator und ein Heizgerät einschließt, das betriebsfähig mit dem Oxidationskatalysator gekoppelt ist (2 kW Heizgerät + ccDOC + herkömmliches ATS).
    • 7 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Temperatur in einem Nachbehandlungssystem gemäß einer Ausführungsform.
  • In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht als einschränkend zu verstehen. Es können auch andere Ausführungen verwendet und andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung, wie sie allgemein hierin beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, in vielen unterschiedlichen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und gestaltet werden können, die alle ausdrücklich in Betracht gezogen und zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Erwärmen eines Abgases, das in ein Nachbehandlungssystem strömt, und insbesondere auf Nachbehandlungssysteme, die einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließen, der darin eingebrachte Kohlenwasserstoffe verbrennt, wenn die Temperatur des in das Nachbehandlungssystem eintretenden Abgases unter einer Schwellentemperatur liegt, um so die Temperatur des Abgases zu erhöhen.
  • Nachbehandlungssysteme, die einen ultraniedrigen NOx-Ausstoß am Endrohr des Nachbehandlungssystems erreichen können (z. B. eine Reduzierung der NOx-Gase um mehr als 50-75 %), sind wünschenswert, um die künftigen Emissionsvorschriften für Dieselmotoren zu erfüllen. Einer der größten Engpässe bei der Einhaltung der Vorschriften für ultraniedrige NOx-Werte besteht darin, dass herkömmliche SCR-Systeme nicht in der Lage sind, NOx bei niedrigen Temperaturen umzuwandeln, zum Beispiel bei Temperaturen von weniger als 175 Grad Celsius. Aufgrund der geringen Aktivität herkömmlicher SCR-Systeme bei niedrigen Temperaturen werden beim Kaltstart am Endrohr erhebliche NOx-Emissionen freigesetzt, d. h. wenn das Abgas eines Motors emittiert wird, der nach einer gewissen Zeit im kalten Zustand gestartet wird. Um die Vorschriften für ultraniedrige NOx-Werte zu erfüllen, ist im Vergleich zu den geltenden Endrohr-NOx-Vorschriften eine mehr als 50-75 %ige Endrohr-NOx-Reduzierung erforderlich. Die künftigen Vorschriften verlangen jedoch auch niedrigere Treibhausgasemissionen (z. B. CO2).
  • Es wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um die Anforderungen an extrem niedrige NOx-Werte zu erfüllen und die Regeneration von Filtern (z. B. Dieselpartikelfiltern), die in Nachbehandlungssystemen eingeschlossen sind, zu erfüllen. Dies schließt zum Beispiel ein, dass die Außentemperaturen des Motors erhöht werden, indem die Kraftstoffmenge, die im Motor verbrannt wird, erhöht wird (z. B. indem der Motor unter fetten Bedingungen betrieben wird), um das SCR-System schneller aufzuheizen und die Effizienz der NOx-Umwandlung zu erhöhen. Dieser Ansatz verringert jedoch die Kraftstoffeffizienz, da eine größere Kraftstoffmenge im Motor verbrannt werden muss, um die Abgastemperatur des Motors zu erhöhen, und erhöht außerdem die CO2-Emissionen.
  • Ein anderer Ansatz schließt die Verringerung der dem SCR-System vorgelagerten thermischen Masse ein, was möglicherweise andere Architekturen als bei herkömmlichen Nachbehandlungssystemen erfordert. Ein Ansatz schließt zum Beispiel ein, den vorgelagerten Filter zu entfernen und den Filter nach dem SCR-System zu positionieren. Diese Art von Architektur weist jedoch erhebliche Nachteile in Bezug auf die Regenerationsintervalle des Filters auf, da die Anordnung des SCR-Systems vor dem Filter das gesamte NOx verbraucht, was zu einer minimalen bis gar keiner passiven Rußoxidation führt. Dies führt zu häufigen rußbedingten Regenerationsereignissen. Auf ähnliche Weise bestehen auch bei anderen Architekturen, die eine Verringerung der thermischen Masse vor dem SCR-System vorsehen, in der Regel erhebliche Kompromisse, was ihre Umsetzung erschwert. Ein externes Heizgerät kann betriebsfähig an das SCR-System gekoppelt werden, um dessen Temperatur beim Anlassen des Motors zu erhöhen, was jedoch den Leistungsverbrauch und die Komplexität des Nachbehandlungssystems erhöht.
  • Das Hauptziel dieser Ansätze ist es, ultraniedrige NOx-Werte am Endrohr zu erreichen (z. B. eine NOx-Reduktion von mehr als 75 %), und zwar während einem instationären Zyklus, d. h. wenn das Abgas eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als eine optimale Betriebstemperatur des SCR-Systems (z. B. weniger als etwa 175 Grad Celsius). Dieses Abgas mit niedriger Temperatur wird im Allgemeinen vom Motor während der ersten 400-500 Sekunden der Kalt- und Warmlaufzyklen des Bundesprüfverfahrens (FTP) ausgestoßen und führt dazu, dass etwa 90-95 % einer anfänglichen NOx-Menge, die im Abgas eingeschlossen ist, das in das Nachbehandlungssystem eintritt, in die Umwelt ausgestoßen werden. Der Grund dafür ist, dass das SCR-System bei diesen Temperaturen nicht aktiv ist und das Reduktionsmittel aufgrund der niedrigen Temperatur in den ersten Sekunden des Kalt- und Warmzyklus nicht dosiert werden kann. Wie hierin bereits beschrieben, weisen herkömmliche Ansätze jedoch mehrere Nachteile auf, die ihre Durchführbarkeit einschränken.
  • Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können einen oder mehrere Vorteile bereitstellen, die beispielsweise einschließen: (1) Erhöhen der Temperatur eines Abgases, das in ein SCR-System eintritt, auf eine optimale Temperatur für den Betrieb des SCR-Systems während der Übergangsphase durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, der dem SCR-Systems vorgelagert angeordnet ist; (2) Bereitstellen einer geringeren thermischen Masse vorgelagert zum SCR-System; (3) Ermöglichen einer einfachen Integration in bestehende Nachbehandlungssysteme; und (4) Bereitstellen von ultraniedrigen NOx-Emissionen an einem Endrohr des Nachbehandlungssystems während der Übergangsphase.
  • 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 ist so konfiguriert, dass es ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) von einem Motor 10 aufnimmt und Bestandteile des Abgases wie beispielsweise NOx-Gase, CO usw. zersetzt. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Reduktionsmittelspeichertank 110, eine Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112, ein SCR-System 150, einen primären Oxidationskatalysator 120, einen vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 und eine Steuerung 170 ein und kann optional auch eine Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114, einen Filter 130, einen Mischer 140 und einen Ammoniak-Oxidationskatalysator 160 einschließen.
  • Der Motor 10 kann ein Verbrennungsmotor sein, zum Beispiel ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Erdgasmotor, ein Biodieselmotor, ein Zweistoffmotor, ein Alkoholmotor, ein E85-Motor oder jeder andere geeignete Verbrennungsmotor.
  • Der Reduktionsmittelspeichertank 110 enthält ein Reduktionsmittel, das so formuliert ist, dass es die Reduktion der Abgasbestandteile (z. B. NOx-Gase) durch einen Katalysator, der in das SCR-System 150 eingeschlossen ist, ermöglicht. In Ausführungsformen, in denen das Abgas ein Dieselabgas ist, kann das Reduktionsmittel ein Dieselabgasfluid (DEF) einschließen, das Ammoniakquelle bereitstellt. Geeignete DEFs schließen Harnstoff, wässrige Harnstofflösungen oder jedes andere DEF ein (z. B. das DEF, das unter dem Handelsnahmen ADBLUE® erhältlich ist). In bestimmten Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 32,5 % Harnstoff und 67,5 % entionisiertem Wasser ein. In anderen Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 40 % Harnstoff und 60 % entionisiertem Wasser ein.
  • Die Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 ist strömungstechnisch mit dem Reduktionsmittelspeichertank 110 verbunden und so konfiguriert, dass sie das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelspeichertank 110 aufnimmt und das Reduktionsmittel in das Abgas einbringt, das durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt, zum Beispiel vorgelagert des SCR-Systems 150.
  • Das SCR-System 150 ist so konfiguriert, dass es das durch das SCR-System 150 strömende Abgas (z. B. ein Dieselabgas) in Gegenwart von Ammoniak aufnimmt und behandelt. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt eine Abgasleitung 101 ein, die einen Abgasströmungsweg zum Weitergeben des Abgases definiert. Das SCR-System 150 ist innerhalb der Abgasleitung 101 positioniert. In einigen Ausführungsformen schließt die Abgasleitung 101 ein Einlassrohr 102 ein, das dem SCR-System 150 vorgelagert positioniert ist und dazu konfiguriert ist, Abgas von dem Motor 10 aufzunehmen und das Abgas an das SCR-System 150 weiterzugeben. Die Abgasleitung 101 kann auch ein Auslassrohr 104 zum Ausstoßen des behandelten Abgases in die Umgebung einschließen. Das Auslassrohr 104 kann mit einem Endrohr verbunden werden. In einigen Ausführungsformen kann das SCR-System 150 einen vorgelagerten Katalysator 152 (z. B. einen FeZ-Katalysator) und einen nachgelagerten Katalysator 154 (z. B. einen CuZ-Katalysator) einschließen.
  • Ein primärer Oxidationskatalysator 120 (z. B. ein Dieseloxidationskatalysator) kann dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet und so konfiguriert sein, dass er unverbrannte Kohlenwasserstoffe oxidiert, die im Abgas vorhanden sein können. Ein Filter 130 (z. B. ein Dieselpartikelfilter) kann dem primären Oxidationskatalysator 120 nachgelagert und dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet sein und ist so konfiguriert, dass er im Abgas eingeschlossene Partikel (z. B. Ruß, Asche usw.) filtert. In einigen Ausführungsformen ist die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 so konfiguriert, dass sie Kohlenwasserstoffe vorgelagert des primären Oxidationskatalysators 120 in das Abgas einbringt. Der primäre Oxidationskatalysator 120 ist so konfiguriert, dass er die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe katalysiert, um die Temperatur des Abgases auf eine Temperatur zu erhöhen, die ausreicht, um den Filter 130 und/oder das SCR-System 150 zu regenerieren.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Mischer 140 dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet und so konfiguriert sein, dass er das Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas ermöglicht, bevor das Reduktionsmittel in das SCR-System 150 strömt. In einigen Ausführungsformen kann der Ammoniak-Oxidationskatalysator 160 dem SCR-System 150 nachgelagert angeordnet und so konfiguriert sein, dass er jegliches Ammoniak behandelt, das möglicherweise von dem SCR-System 150 nicht verbraucht wurde, d. h., dass er einen Ammoniakschlupf verhindert.
  • Wie hierin bereits beschrieben, kann die Temperatur des Abgases in Übergangsphasen, z. B. während kalter oder warmer Motorzyklen, unter einer Schwellentemperatur liegen, zum Beispiel unter etwa 175 Grad Celsius. Bei solch niedrigen Temperaturen kann es sein, dass sich das Reduktionsmittel nicht vollständig zersetzt und das SCR-System 150 bei einer Temperatur arbeitet, bei der die katalytische Umwandlungseffizienz des SCR-Systems 150 deutlich niedriger ist als seine optimale katalytische Umwandlungseffizienz. Dies kann zu höheren NOx-Emissionen in den Abgasen führen, die aus dem Nachbehandlungssystem 100 ausgestoßen werden.
  • Um die Temperatur des Abgases während solcher Übergangsphasen zu erhöhen, schließt das Nachbehandlungssystem 100 auch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 ein, der dem primären Oxidationskatalysator 120 vorgelagert angeordnet ist. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 kann ein beschichtetes Katalysatorsubstrat einschließen, beispielsweise einschließlich eines Metalls, eines Cordierits, eines Metallschaums oder eines anderen Substrats. In einigen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 in dem Einlassrohr 102 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen ist die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 so konfiguriert, dass sie selektiv Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmende Oxidationskatalysators 180 einbringt.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 einen ersten Kohlenwasserstoffinjektor (HC-Injektor) 116a einschließen, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert angeordnet ist, und kann optional auch einen zweiten HC-Injektor 116b einschließen, der dem vorwärmende Oxidationskatalysator 180 nachgelagert und dem primären Oxidationskatalysator 120 vorgelagert angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 so konfiguriert sein, dass sie dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert über den ersten HC-Injektor 116a Kohlenwasserstoffe in das Abgas einbringt. Die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 kann Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringen, wenn die Temperatur des Abgases an einem Einlass des SCR-Systems 150 (SCR-Einlasstemperatur), die von einem SCR-Temperatursensor 107 gemessen wird, unter einer Schwellentemperatur (z. B. unter etwa 175 Grad Celsius) liegt. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe über den Motor 10 bereitgestellt werden.
  • Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 ist so konfiguriert, dass er durch die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe Wärme erzeugt, die das Abgas und damit auch das nachgelagerte SCR-System 150 erwärmt. Dies erhöht die katalytische Umwandlungseffizienz des SCR-Systems 150 und führt zu ultraniedrigen NOx-Emissionen auch während der Übergangsphasen des Motors 10 (z. B. beim Kaltstart oder Warmstart). Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 ist speziell dafür ausgelegt, Kohlenwasserstoffe bei niedrigeren Temperaturen zu verbrennen und Wärme zu erzeugen. Wenn Kohlenwasserstoffe (z. B. Dieselkraftstoff) über den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 eingespritzt werden, oxidiert der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 diese Kohlenwasserstoffe und erzeugt Wärme. Diese Wärme kann wiederum die nachgelagerten Komponenten der Abgasnachbehandlung, zum Beispiel das SCR-System 150, schneller erwärmen. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 wird hauptsächlich dazu verwendet, die Wärme zum schnelleren Aufwärmen des nachgelagerten SCR-Systems 150 zu erzeugen, und ist so ausgelegt, dass er im Vergleich zum primären Oxidationskatalysator 120, der ausreichend Wärme zur Regeneration des Filters 130 erzeugen kann, z. B. wenn der Filter 130 mit Ruß gefüllt ist, nur eine begrenzte Wärmeerzeugung bereitstellt.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Turbolader 184 dem Nachbehandlungssystem 100 vorgelagert installiert sein, sodass das Abgas durch den Turbolader 184 strömt, bevor es den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 passiert und zum SCR-System 150 strömt. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 bietet im Vergleich zum primären Oxidationskatalysator 120 den Vorteil einer geringeren thermischen Masse. Da der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 näher am Turbolader 184 angeordnet ist, kann der Wärmeverlust durch das Fallrohr vermieden werden und er kann speziell für die Wärmeerzeugung durch die Reaktion von Kohlenwasserstoffen ausgelegt werden. Der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 weist auch eine niedrigere Anspringtemperatur (d. h. die Temperatur, bei welcher der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 die Kohlenwasserstoffe entzünden kann) als der primäre Oxidationskatalysator 120 auf, so dass der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 die Kohlenwasserstoffe bei einer niedrigeren Temperatur entzünden kann, zum Beispiel bei Temperaturen von weniger als etwa 175 Grad Celsius.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Heizgerät 182 (z. B. ein 2-kW-Heizgerät) betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 gekoppelt und so konfiguriert sein, dass es den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 selektiv erwärmt, beispielsweise wenn die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180. Die Verwendung des Heizgeräts 182 stellt den weiteren Vorteil bereit, dass die Kohlenwasserstoffe früher dosiert werden können, was eine bessere Kontrolle der NOx-Emissionen ermöglicht. Die Verwendung des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist der Verbrennung des Kraftstoffs im Motor 10 vorzuziehen, da die Verbrennung des Kraftstoffs über den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 im Vergleich zur Verbrennung des Kraftstoffs im Motor 10 in der Regel einen besseren thermischen Wirkungsgrad aufweist. In anderen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 einen elektrisch beheizten Katalysator einschließen, der beispielsweise über elektrische Wicklungen verfügt, die zum Beheizen des Oxidationskatalysators konfiguriert sind.
  • Im Einlassrohr 102 kann ein Temperatursensor 103 angeordnet sein, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des vom Motor 10 ausgestoßenen Abgases misst, zum Beispiel nachdem es den Turbolader 184 passiert hat. Der SCR-Temperatursensor 107 kann dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet sein, zum Beispiel zwischen dem SCR-System 150 und dem primären Oxidationskatalysator 120, und konfiguriert sein, um die SCR-Einlasstemperatur zu messen. Die Steuerung 170 ist betriebsmäßig mit der Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114, dem Temperatursensor 103 und dem SCR-Temperatursensor 107 verbunden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 auch betriebsmäßig mit der Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 gekoppelt sein. Die Steuerung 170 kann eine oder mehrere Komponenten einschließen, die so konfiguriert sind, dass sie die hierin beschriebenen Vorgänge der Steuerung 170 ausführen. Die Steuerung 170 kann zum Beispiel einen Prozessor einschließen (z. B. einen Mikroprozessor, einen Chip einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einen ASIC-Chip oder einen anderen geeigneten Prozessor), der mit einem Speicher kommunizieren kann (z. B. RAM, ROM oder ein anderes nicht-transitorisches computerlesbares Medium). Der Prozessor kann so konfiguriert sein, dass er Anweisungen, Algorithmen, Befehle oder andere im Speicher gespeicherte Programme ausführt. Die Steuerung 170 kann auch ein oder mehrere Module oder Schaltungen einschließen, die für die Durchführung der verschiedenen Vorgänge der Steuerung 170 konfiguriert sind.
  • Die Steuerung 170 ist so konfiguriert, dass sie die SCR-Einlasstemperatur des in das Nachbehandlungssystem 100 strömenden Abgases bestimmt. So kann die Steuerung 170 beispielsweise ein Temperatursignal vom SCR-Temperatursensor 107 empfangen und die SCR-Einlasstemperatur bestimmen. Als Reaktion darauf, dass die Temperatur unter der Schwellentemperatur liegt, kann die Steuerung 170 einen Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen erzeugen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden. Beispielsweise kann die Steuerung 170 die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 anweisen, Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einzubringen, beispielsweise über den ersten HC-Injektor 116a, oder dem Motor 10 befehlen, Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, das in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 eintritt. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 so konfiguriert, dass sie die Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringt, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180.
  • In einigen Ausführungsformen, in denen das Heizgerät 182 betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 gekoppelt ist, kann die Steuerung 170 betriebsmäßig mit dem Heizgerät 182 gekoppelt und so konfiguriert sein, dass sie das Heizgerät 182 als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases unter der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 liegt, selektiv aktiviert, um die Temperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 auf die Anspringtemperatur anzuheben.
  • Die Vorwärmung des Abgases durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 erwärmt auch den primären Oxidationskatalysator 120. Sobald die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 erreicht, kann die Steuerung 170 auch die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 anweisen, Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator 120 oder in das Abgas vorgelagert des primären Oxidationskatalysators 120 einzubringen. Der primäre Oxidationskatalysator 120 verbrennt dann die Kohlenwasserstoffe, was zu einem weiteren Anstieg der Temperatur des Abgases und damit des SCR-Systems 150 führt.
  • Weitergehend kann in einigen Ausführungsformen das Nachbehandlungssystem 100 auch den ersten HC-Injektor 116a, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert angeordnet ist, und den zweiten HC-Injektor 116b, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 nachgelagert angeordnet ist, einschließen. Kohlenwasserstoffe zum Aufheizen des Abgases können vom Motor 10 oder über die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 über den ersten HC-Injektor 116a und in einigen Ausführungsformen auch über den zweiten HC-Injektor 116b eingebracht werden. Darüber hinaus können Kohlenwasserstoffe für die Verbrennung am primären Oxidationskatalysator 120 von der Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 über den zweiten HC-Injektor 116b eingebracht werden. Dem Abgas können alle geeigneten Kohlenwasserstoffe zugeführt werden, wie beispielsweise Diesel, Benzin, Propan, Erdgas usw. Die Einbringung von Kohlenwasserstoffen über den Motor 10 oder durch den ersten HC-Injektor 116a, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 vorgelagert ist, und durch den zweiten HC-Injektor 116b kann unabhängig voneinander oder in gegenseitiger Abhängigkeit erfolgen.
  • In einigen Ausführungsformen, in denen Kohlenwasserstoffe sowohl vorgelagert als auch nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden können, kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie die Kohlenwasserstoffeinbringung in Reaktion darauf einleitet, dass die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. In solchen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 näher am Turbolader 184 als am primären Oxidationskatalysator 120 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können Kohlenwasserstoffe sowohl vorgelagert als auch nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden (z. B. über den ersten und zweiten HC-Injektor 116a/b). In anderen Ausführungsformen können Kohlenwasserstoffe nur vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den ersten HC-Injektor 116a) eingebracht werden, beispielsweise wenn die Abgastemperatur höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180. In noch anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe nur nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180(z. B. über den zweiten HC-Injektor 116b) eingebracht werden, beispielsweise wenn Abgastemperatur höher ist als die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie das Zuführen von Kraftstoff stoppt, sobald die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer als eine obere Schwellentemperatur ist (z. B. größer als etwa 150 Grad Celsius bis 500 Grad Celsius).
  • Wie hierin bereits beschrieben, kann die Kohlenwasserstoffeinbringung vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den Motor 10 oder durch den ersten HC-Injektor 116a durch die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114) auf der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 basieren. Die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 kann eine Temperatur sein, bei der etwa 50 % der in das Abgas eingebrachten Kohlenwasserstoffe durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 verbrannt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 in einem Bereich von etwa 125 Grad Celsius bis etwa 300 Grad Celsius liegen. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 so konfiguriert, dass sie die Kohlenwasserstoffeinbringung vorgelagert des oder auf dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 in Reaktion darauf einleitet, dass eine Einlasstemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. gemessen durch den Temperatursensor 103) oder die Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 gleich oder größer als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 170 so konfiguriert, dass sie die Kohlenwasserstoffeinbringung nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 und vorgelagert des primären Oxidationskatalysators 120 (z. B. durch den zweiten HC-Injektor 116b über die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114) auf der Grundlage einer Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 einleitet. Beispielsweise kann die Steuerung 170 die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 anweisen, Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, wenn die Einlasstemperatur des primären Oxidationskatalysators (z. B. gemessen von einem Sensor 109 für die Einlasstemperatur des primären Oxidationskatalysators) oder die Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 gleich oder größer als die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 ist. Die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 ist eine Temperatur, bei welcher der primäre Oxidationskatalysator 120 in der Lage ist, etwa 50 % der in das Abgas eingebrachten Kohlenwasserstoffe zu verbrennen. In einigen Ausführungsformen kann die Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 in einem Bereich von etwa 150 Grad Celsius bis etwa 400 Grad Celsius liegen.
  • Wie hierin bereits beschrieben, kann, als Reaktion darauf, dass eine Temperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 unter seiner Anspringtemperatur liegt, die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, das Heizgerät 182 zu aktivieren, um so den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 zu erhitzen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie das Heizgerät 182 aktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. Die Steuerung 170 kann so konfiguriert werden, dass sie das Heizgerät 182 deaktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer als die obere Schwellentemperatur ist.
  • In einigen Ausführungsformen, in denen das Nachbehandlungssystem 100 so konfiguriert ist, dass es Kohlenwasserstoffe sowohl vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den Motor 10 oder den ersten HC-Injektor 116a) als auch nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 (z. B. über den zweiten HC-Injektor 116b) einbringt und auch das Heizgerät 182 einschließt, kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie selektiv und unabhängig voneinander: (a) Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringen; (b) Kohlenwasserstoffe nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringen; und/oder (c) das Heizgerät 182 aktivieren, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter dem Temperaturschwellenwert liegt. In anderen Ausführungsformen können die Einbringung der Kohlenwasserstoffe vorgelagert und/oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 und die Aktivierung des Heizgeräts 182 in Abhängigkeit voneinander durchgeführt werden.
  • Die Aktivierung oder Deaktivierung jedes der vorstehend genannten Elemente kann auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren basieren: SCR-Einlasstemperatur, Einlass- oder Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, Einlass- oder Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators, Stromrate des Abgases, Sauerstoffkonzentration im Abgas usw. In einigen Ausführungsformen kann das Heizgerät 182 ohne Einbringen von Kohlenwasserstoffen aktiviert werden. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe vorgelagert oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden, ohne das Heizgerät 182 zu aktivieren.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 nur dazu konfiguriert sein, Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einzubringen, zum Beispiel über den Motor 10 oder den ersten HC-Injektor 116a durch die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114, und der zweite HC-Injektor 116b ist ausgeschlossen. In solchen Ausführungsformen kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 näher am primären Oxidationskatalysator 120 als am Turbolader 184 angeordnet sein. Die Steuerung 170 kann so konfiguriert sein, dass sie Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 einbringt und/oder das Heizgerät 182 unabhängig voneinander oder in Abhängigkeit voneinander aktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. Die Steuerung 170 kann auch so konfiguriert werden, dass sie das Heizgerät 182 und/oder die Kohlenwasserstoffeinbringung unabhängig voneinander oder in Abhängigkeit voneinander deaktiviert, wenn die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer als die obere Schwellentemperatur ist. Die Aktivierung oder Deaktivierung jedes der vorstehend genannten Elemente kann auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren basieren: SCR-Einlasstemperatur, Einlass- oder Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, Einlass- oder Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators, Stromrate des Abgases, Sauerstoffkonzentration im Abgas usw.
  • Die Einbringung der Kohlenwasserstoffe vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 kann auf der Grundlage der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 erfolgen, wie hierin bereits beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Heizgerät 182 ohne Einbringen von Kohlenwasserstoffen aktiviert werden. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe vorgelagert oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden, ohne das Heizgerät 182 zu aktivieren.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie ein SCR-Eingangstemperatursignal vom SCR-Temperatursensor 107 empfängt und daraus die SCR-Eingangstemperatur bestimmt. Die Steuerung 170 kann so konfiguriert werden, dass sie das Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 stoppt, sobald die Temperatur des SCR-Systems gleich oder höher als die obere Schwellentemperatur ist, zum Beispiel etwa 250 Grad Celsius. Die Steuerung 170 kann die Kohlenwasserstoffeinbringung, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des SCR-Systems unter die obere Schwellentemperatur fällt, wieder starten. Sobald die Temperatur des Abgases und/oder des SCR-Systems 150 gleich oder größer als die Schwellentemperatur ist, kann die Steuerung 170 die Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 anweisen, das Reduktionsmittel in das Abgas einzubringen.
  • In einigen Ausführungsformen, in denen Kohlenwasserstoffe durch den Motor 10 oder die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114 vorgelagert des Heizgeräts 182 eingebracht werden, kann der vorwärmende Oxidationskatalysator 180 ausgeschlossen werden und die Vorwärmung des Abgases kann ausschließlich durch das Heizgerät 182 erfolgen. In solchen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 so konfiguriert sein, dass sie das Heizgerät 182 aktiviert und/oder die Einbringung von Kohlenwasserstoffen in das Abgas vorgelagert des Heizgeräts 182 unabhängig voneinander oder in Abhängigkeit voneinander bewirkt, wenn die SCR-Einlasstemperatur unter dem Temperaturschwellenwert liegt. Die Aktivierung oder Deaktivierung jedes der vorstehend genannten Elemente kann auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren basieren: SCR-Einlasstemperatur, Einlass- oder Betttemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, Einlass- oder Betttemperatur des primären Oxidationskatalysators, Stromrate des Abgases, Sauerstoffkonzentration im Abgas usw. In einigen Ausführungsformen kann das Heizgerät 182 ohne Einbringen von Kohlenwasserstoffen aktiviert werden. In anderen Ausführungsformen können die Kohlenwasserstoffe vorgelagert oder nachgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingebracht werden, ohne das Heizgerät 182 zu aktivieren. Die Kohlenwasserstoffeinbringung kann auf der Grundlage der Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators 120 erfolgen, wie hierin bereits beschrieben. Das Heizgerät 182 kann eine schnellere Kohlenwasserstoffeinbringung ermöglichen.
  • 2-6 sind Diagramme, die durch verschiedene Simulationen der Erhöhung der Abgastemperatur des durch ein Nachbehandlungssystem strömenden Abgases durch Vorwärmen des Abgases mit einem vorwärmenden Oxidationskatalysator erhalten wurden. Zum Beispiel zeigt 2 Diagramme, die Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt. Die Temperaturen werden an einem Auslass eines in das Nachbehandlungssystem eingeschlossenen Filters gemessen. Die Temperatur des SCR-Systems kann während eines kalten FTP-Zyklus erheblich ansteigen, wie aus 2 hervorgeht.
  • 3 sind Diagramme, welche Temperaturen eines Abgases zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, das ohne Vorwärmen des Abgases (Baseline SM) und das mit Vorwärmen durch einen vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC + SM) zu einem nachgelagerten SCR-System strömt. Die Temperaturen werden am Auslass eines Filters gemessen (z. B. durch den SCR-Temperatursensor 107), der in das Nachbehandlungssystem eingeschlossen ist. Die Temperatur des SCR-Systems kann während eines warmen FTP-Zyklus erheblich ansteigen, wie aus 3 hervorgeht.
  • Die für die Kohlenwasserstoffdosierung gewählten Kriterien können einen erheblichen Einfluss auf das Temperaturprofil der nachgelagerten Nachbehandlungskomponenten haben. Der vorwärmende Oxidationskatalysator ermöglicht eine optimale Kohlenwasserstoffdosierung, die ein schnelleres Aufwärmen des SCR-Systems bei geringeren CO2-Emissionen ermöglicht. Ein Beispiel für eine etwas besser optimierte Kohlenwasserstoffdosierungsstrategie und wie sie die SCR-Einlasstemperatur eines SCR-Systems sowie die Leistung des SCR-Systems verbessert, ist in 4 und 5 dargestellt.
  • 4 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Kaltstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5). 5 sind Diagramme, die den Anstieg der SCR-Einlasstemperatur im Laufe der Zeit durch ein Abgas zeigen, das von einem Motor beim Warmstart ausgestoßen wurde, ohne dass das Abgas vorgewärmt wurde (A1), und mit dem Abgas, das durch den vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgewärmt wurde (A5). Wie aus 4 und 5 ersichtlich ist, zielt die für die Nachbehandlungsarchitektur A5 (Architektur mit vorwärmendem Oxidationskatalysator) verwendete optimierte Kohlenwasserstoffdosierungsstrategie speziell auf den Niedertemperaturbereich ab und trägt dazu bei, das SCR-System schneller aufzuwärmen. Ferner wird die Kohlenwasserstoffdosierung gestoppt, wenn die SCR-Einlasstemperatur gleich oder höher als etwa 250 Grad Celsius ist, wodurch die CO2-Menge, die in die Umwelt ausgestoßen wird, minimiert wird.
  • Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen über den vorwärmenden Oxidationskatalysator im Nachbehandlungssystem mit vorwärmenden Oxidationskatalysator (A5) ermöglicht ein schnelleres Aufwärmen und bessere Temperaturen für das nachgelagerte SCR-System. Der prozentuale Anteil der Zeit, die oberhalb der DEF-Dosierschwellentemperatur verbracht wird, ist bei A5 höher als bei der Basisarchitektur A1, die den vorwärmenden Oxidationskatalysator nicht einschließt. Darüber hinaus führen höhere SCR-Betttemperaturen bei A5 im Vergleich zu A1 zu einer verbesserten SCR-NOx-Umwandlungseffizienz.
  • 6 ist ein Balkendiagramm, das die NOx-Menge zeigt, die von einem Endrohr eines Nachbehandlungssystems emittiert wird, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator nicht einschließt (herkömmliches ATS), eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt (ccDOC + herkömmliches ATS), und eines Nachbehandlungssystems, das den vorwärmenden Oxidationskatalysator und ein Heizgerät einschließt, das betriebsfähig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist (2 kW Heizgerät + ccDOC + herkömmliches ATS).
  • Wie in 6 zu sehen ist, führt die Architektur aus ccDOC + herkömmlichem ATS mit dem optimierten Verfahren zur Kohlenwasserstoffdosierung zu einer Verringerung der Endrohr-NOx-Reduzierung um mehr als 60 % im Vergleich zum herkömmlichen ATS. Ferner wird durch den Einbau des Heizgeräts die Systemleistung weiter verbessert und der NOx-Ausstoß des Systems gesenkt. Die vom vorwärmenden Oxidationskatalysator (ccDOC) erzeugte Wärme trägt nicht nur zur NOx-Reduzierung über das SCR-System bei, sondern kann auch die Oxidation von Ruß im Filter unterstützen, wodurch das System passiver wird und die Notwendigkeit einer aktiven Hochtemperaturregeneration verringert wird. Daher kann die Nachbehandlungssystemarchitektur mit ccDOC ultraniedrige NOx-Werte am Systemausgang mit minimalen Kraftstoffverlusten sowie eine unterstützte passive Rußverbrennung ermöglichen.
  • 7 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zum Steuern der Temperatur im Nachbehandlungssystem 100, welches das SCR-System 150, den primären Oxidationskatalysator 120 und den dem Oxidationskatalysator 180 vorgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator 120 einschließt, und auch das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 gekoppelte Heizgerät 182 einschließen kann. Das Verfahren 200 wird zwar in Bezug auf das Nachbehandlungssystem 100 beschrieben, kann aber auch für jedes andere Nachbehandlungssystem verwendet werden, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator einschließt.
  • Das Verfahren 200 schließt bei 202 das Bestimmen einer Temperatur des in das Nachbehandlungssystem eintretenden Abgases ein. Beispielsweise kann die Steuerung 170 die SCR-Einlasstemperatur auf der Grundlage eines Temperatursignals des SCR-Temperatursensors 107 bestimmen. Bei 204 bestimmt die Steuerung 170, ob die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt. Als Reaktion auf die Bestimmung, dass die Abgastemperatur über der Schwellentemperatur liegt (204:NEIN), kehrt das Verfahren 200 zu Vorgang 202 zurück.
  • Wenn jedoch festgestellt wird, dass die SCR-Einlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt (204:JA), schließt das Verfahren 200 in einigen Ausführungsformen ein, dass die Steuerung 170 bei 206 bestimmt, ob die Abgastemperatur gleich oder größer als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist. Als Reaktion darauf, dass die Steuerung 170 bestimmt, dass die Temperatur des Abgases über der Anspringtemperatur liegt (206:JA), geht das Verfahren 200 zu Vorgang 210 über, und die Steuerung 170 veranlasst, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 eingefügt werden (z. B. über den Motor 10 oder durch den ersten HC-Injektor 116a über die Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe 114). Wenn die Steuerung 170 jedoch bestimmt, dass die Temperatur des Abgases unter der Anspringtemperatur liegt (206:NEIN), weist die Steuerung 170 bei 208 das Heizgerät 182 an, den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 beispielsweise zu erwärmen, bis die Temperatur des Abgases gleich oder höher als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 ist. Das Verfahren 200 fährt dann mit Vorgang 210 fort, wie zuvor hierin beschrieben. Die Steuerung 170 kann dann die Reduktionsmitteleinbringungsbaugruppe 112 anweisen, ein Reduktionsmittel in das Abgas einzubringen, das durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt.
  • Bei 212 bestimmt die Steuerung 170, ob die SCR-Einlasstemperatur (z. B. auf der Grundlage eines Temperatursignals von dem SCR-Temperatursensor 107) gleich oder größer als eine obere Schwellentemperatur ist (z. B. gleich oder größer als etwa 250 Grad Celsius). Als Reaktion darauf, dass die SCR-Einlasstemperatur unter der oberen Schwellentemperatur liegt (212:NEIN), kehrt das Verfahren 200 zu Vorgang 210 zurück, und die Steuerung 170 setzt die Einbringung von Kohlenwasserstoffen in den vorwärmenden Oxidationskatalysator 180 oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators 180 fort. Wenn die Steuerung 170 jedoch bestimmt, dass die SCR-Einlasstemperatur gleich oder größer ist als die obere Schwellentemperatur (212:JA), stoppt die Steuerung 170 die Einbringung der Kohlenwasserstoffe bei 214, und das Verfahren 200 kehrt zu Vorgang 202 zurück.
  • Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hierin zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, darauf hinweisen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Veranschaulichungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
  • Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ und Ähnliches bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. dauerhaft) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) sein. Eine solche Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt werden.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „etwa“ im Allgemeinen plus oder minus 10 % des angegebenen Werts. Beispielsweise würde „etwa 0,5“ die Werte 0,45 und 0,55 einschließen, „etwa 10“ würde 9 bis 11 einschließen, „etwa 1000“ würde 900 bis 1100 einschließen.
  • Es ist wichtig zu beachten, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Schutzumfangs einer der Erfindungen oder der Ansprüche verstanden werden, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen bestimmter Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination herausgenommen werden, und die beanspruchte Kombination kann sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62900220 [0001]

Claims (20)

  1. Nachbehandlungssystem zum Behandeln von einem durch einen Motor erzeugten Abgas, das Nachbehandlungssystem umfassend: eine Abgasleitung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas aufzunehmen; einen vorwärmenden Oxidationskatalysator; einen primären Oxidationskatalysator, der dem primären Oxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist; ein selektives katalytisches Reduktionssystem, das in der Abgasleitung nachgelagert des primären Oxidationskatalysators angeordnet ist; und eine Steuerung, die konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems, und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt dass, Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht wird, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, sodass die Temperatur des Abgases so erhöht wird, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.
  2. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators, eingebracht werden.
  3. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Heizgerät, das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie das Heizgerät selektiv aktiviert, wenn die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.
  4. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Einbringen der Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.
  5. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: als Reaktion auf den Anstieg der Temperatur des selektiven katalytischen Reduktionssystems auf oder über eine obere Schwellentemperatur, die größer als die Schwellentemperatur ist, Stoppen der Einbringung der Kohlenwasserstoffe.
  6. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das selektive katalytische Reduktionssystem einen vorgelagerten Katalysator und einen nachgelagerten Katalysator, der dem vorgelagerten Katalysator nachgelagert ist, umfasst.
  7. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei der vorgelagerte Katalysator einen FeZ-Katalysator umfasst.
  8. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei der nachgelagerte Katalysator einen CuZ-Katalysator umfasst.
  9. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Kohlenwasserstoffe über eine im Nachbehandlungssystem eingeschlossene Kohlenwasserstoffeinbringungsbaugruppe und/oder über den Motor eingebracht werden.
  10. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator eine Anspringtemperatur aufweist, die niedriger ist als eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators.
  11. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Kohlenwasserstoffinjektor, der dem vorwärmenden Oxidationskatalysator vorgelagert angeordnet ist; und einen zweiten Kohlenwasserstoffinjektor, der zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator angeordnet ist.
  12. Verfahren zum Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator nachgelagerten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes selektives katalytisches Reduktionssystem umfasst, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen, durch die Steuerung, eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, sodass die Temperatur des Abgases so erhöht wird, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einbringen der Kohlenwasserstoffe durch die Steuerung bewirkt wird, wenn die Temperatur des Abgases höher ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät umfasst, das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Bewirken der Aktivierung des Heizgeräts durch die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases niedriger ist als die Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Bewirken der Einbringung der Kohlenwasserstoffe, durch die Steuerung, in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: als Reaktion auf den Anstieg der Temperatur des selektiven katalytischen Reduktionssystems auf oder über eine obere Schwellentemperatur, die größer als die Schwellentemperatur ist, Stoppen, durch die Steuerung, der Einbringung der Kohlenwasserstoffe.
  17. Steuerung zum Steuern der Vorgänge eines Nachbehandlungssystems, das einen vorwärmenden Oxidationskatalysator, einen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator nachgelagert angeordneten primären Oxidationskatalysator und ein dem primären Oxidationskatalysators nachgelagert angeordnetes selektives katalytisches Reduktionssystem umfasst, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems; und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases am Einlass des selektiven katalytischen Reduktionssystems unter einer Schwellentemperatur liegt, Erzeugen eines Befehls zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen, der so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass Kohlenwasserstoffe in den vorwärmenden Oxidationskatalysator oder in das Abgas vorgelagert des vorwärmenden Oxidationskatalysators eingebracht werden, wobei der vorwärmende Oxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass er die Verbrennung der eingebrachten Kohlenwasserstoffe katalysiert, sodass die Temperatur des Abgases so erhöht wird, dass sie über der Schwellentemperatur liegt.
  18. Steuerung nach Anspruch 17, wobei die Steuerung den Befehl zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen als Reaktion darauf erzeugt, dass eine Temperatur des Abgases über der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators liegt.
  19. Steuerung nach Anspruch 18, wobei das Nachbehandlungssystem ferner ein Heizgerät umfasst, das betriebsmäßig mit dem vorwärmenden Oxidationskatalysator gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, zum: selektiven Aktivieren des Heizgeräts als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases unter der Anspringtemperatur des vorwärmenden Oxidationskatalysators liegt.
  20. Steuerung nach Anspruch 18, ferner konfiguriert zum: als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Abgases eine Anspringtemperatur des primären Oxidationskatalysators erreicht, aber immer noch unter der Schwellentemperatur liegt, Bewirken der Einbringung der Kohlenwasserstoffe in den primären Oxidationskatalysator oder in das Abgas zwischen dem vorwärmenden Oxidationskatalysator und dem primären Oxidationskatalysator.
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