WO2014139631A1 - System zur abgasnachbehandlung, verfahren und brennkraftmaschine - Google Patents

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space velocity
internal combustion
downstream
combustion engine
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Alexander Kovacevic
Marc Hehle
Ralf MÜLLER
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a system for exhaust aftertreatment for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, a method for influencing an exhaust gas composition in an exhaust line of an internal combustion engine according to the preamble of claim 8, and an internal combustion engine according to the preamble of claim 10.
  • an oxidation catalyst is often used for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine. This should oxidize on the one hand unburned hydrocarbons and carbon monoxide to carbon dioxide and water and on the other hand the exhaust gas for support or treatment
  • a passively regenerating particulate filter is provided downstream of the oxidation catalyst, NO is partly converted to nitrogen dioxide, NO 2 , by means of the oxidation catalyst from the exhaust gas, using NO 2 as an oxygen source to oxidize soot particles in the particulate filter and thereby regenerate it becomes.
  • a so-called SCR catalyst ie a catalyst for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides using a
  • Reductant provided, it is optimal for the operation of the same when in the oxidation catalyst half of the nitrogen monoxide contained by the exhaust gas is converted to nitrogen dioxide, so that the SCR catalyst flowing exhaust gas a ratio of N0 2 to NO in equal parts, ie 1: 1, comprising.
  • the oxidation catalyst has a carrier body provided with a noble metal-containing coating, which has an inflow-side end face and a
  • downstream end surface comprises.
  • the exhaust gas which in an exhaust line of the internal combustion engine from the upstream end face to the downstream side
  • Face flows through the coated carrier body is in this substantially depending on an exhaust gas temperature, the coating and the space velocity at which the exhaust gas flows through the oxidation catalyst, implemented.
  • 2007/098514 A2 discloses a system for exhaust aftertreatment, in which an exhaust gas line, a first oxidation catalyst, a second oxidation catalyst, a particulate filter and an SCR catalyst are arranged.
  • an adjusting device is provided in the second oxidation catalyst, by which in particular the
  • Space velocity of the carrier body flowing through the exhaust gas can be varied.
  • a control device is also provided which is operatively connected to the adjusting device such that the space velocity in the carrier body can be influenced.
  • the first oxidation catalyst does not include such an adjustment device.
  • Adjustment device is essentially provided to a second
  • Oxidation catalyst flowing through the exhaust stream can vary. It will only indirectly also the space velocity varies.
  • the adjusting device is designed either as a valve arranged upstream of the second oxidation catalytic converter, which can block or release the flow path through the oxidation catalytic converter, or it is designed as an actuator arranged in a bypass bypassing the second oxidation catalytic converter, so that it is possible to have a valve
  • the invention is based on the object, a system for exhaust aftertreatment, a method for influencing an exhaust gas composition and a
  • the object is achieved by providing a system having the features of claim 1.
  • the adjusting device comprises at least one covering device with which at least one end face of the carrier body can be variably covered to change a passage cross-section.
  • the control device is designed so that it can control and / or regulate the space velocity of the exhaust gas flowing through the carrier body. It has been recognized that of the above-described factors influencing the conversion of nitrogen monoxide, essentially the space velocity in the operation of the
  • the adjusting device comprises at least one covering device, by means of which the at least one end face is variably coverable.
  • the control device is specifically set up
  • the space velocity via a variation of the passage cross-section through the oxidation catalyst is controllable and / or regulated.
  • a conversion rate of NO to N0 2 is adjusted as needed.
  • the space velocity of the oxidation catalyst is controlled or regulated so that only as much N0 2 is formed, as is needed for the regeneration of the particulate filter.
  • the space velocity of the oxidation catalyst is controlled or regulated so that only as much N0 2 is formed, as is needed for the regeneration of the particulate filter.
  • the space velocity is preferably controlled so that a ratio of 1: 1 between NO and N0 2 is achieved in the exhaust gas flowing to the SCR catalyst.
  • control device is designed as an engine control unit
  • a regeneration of a particulate filter is preferably controlled, so that this the
  • Oxidation catalyst can be extended.
  • Hydrocarbons and carbon monoxide are increased in the oxidation catalyst to generate as much heat through the exothermic reaction of these species to carbon dioxide and water.
  • This heat of reaction is used in the particulate filter to increase the temperature preferably up to a combustion temperature, soot particles are reacted with molecules covered by the exhaust gas, so are burned. After regeneration of the particulate filter can by re-variation of the space velocity of the conversion of hydrocarbons and carbon monoxide back to a normal Value to be set. It thus turns out that the possibility of the
  • the adjusting device preferably comprises an adjusting mechanism, by means of which the covering device can be actuated to change the passage cross section.
  • the control device is preferred with the adjustment mechanism
  • the system preferably includes only one oxidation catalyst in the exhaust line.
  • Targeting oxidation catalyst requires no parallel or serially provided second oxidation catalyst, in particular to adjust a ratio of N0 2 to NO in a suitable manner for subsequent exhaust aftertreatment devices.
  • the passage cross-section for the exhaust gas is varied only at the inlet side into the carrier body.
  • a system is also preferred which is characterized in that a cover device is provided only on the downstream end face.
  • Outlet side varies from the carrier body.
  • a system is preferred in which a covering device is provided both on the inflow-side and on the outflow-side end face. It is possible to vary the passage cross section for the exhaust gas both on the inlet and on the outlet side. In this case, a coupling between the upstream and the downstream cover device may be provided such that on both Pages always the same passage cross section is set. Alternatively, it is possible that the passage cross-sections on the inflow and outflow side are independently variable.
  • the cover device is provided immediately in front of the inflow side and / or behind the outflow side end face.
  • the cover device is preferably arranged so close to the respective end face, that the exhaust gas is not in a space between the cover and the end face of the
  • Cover device is designed as a variable aperture.
  • a particularly preferred embodiment is an iris diaphragm.
  • the passage cross section of the iris diaphragm can be adjusted at its outer circumference, so that an adjustment mechanism provided for this purpose does not have to be directly exposed to the hot exhaust gas. This can rather be provided in a relatively cool area on the outer circumference of the iris diaphragm.
  • Detecting means is provided for detecting a pressure loss in the exhaust line, which drops above the oxidation catalyst.
  • the carrier body of the oxidation catalyst is a flow resistance for the exhaust gas, so that a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the carrier body is established when it is flowed through by exhaust gas. The pressure difference increases with increasing
  • Space velocity It can therefore be used as an indicator of the space velocity in the carrier body.
  • Control device is operatively connected to the detection means. In this way, the pressure drop over the oxidation catalyst, ie in particular the
  • Control device is preferably designed so that in her on the basis of the pressure loss, the space velocity in the carrier body can be calculated.
  • Control device is used as a reference variable for controlling the space velocity.
  • the control device is designed in this case as a controller, which in turn is designed so that through him the space velocity in the
  • Carrier body on the basis of the pressure loss is adjustable as a reference variable.
  • the control device controls the adjusting device and thus in particular the cover device or the adjusting mechanism to the
  • the setpoint for the pressure loss over the oxidation catalyst to be preset for controlling the space velocity is preferably taken from a characteristic diagram.
  • a characteristic diagram In the map are preferred values for the pressure loss as a function of
  • a system is preferred, which is characterized in that the detection means comprises at least one pressure sensor. If a single pressure sensor is provided, it is preferably possible to detect a dynamic pressure and / or a hydrodynamic pressure with the latter and to deduce therefrom the space velocity and / or the pressure loss across the oxidation catalytic converter.
  • the pressure sensor is arranged upstream of the carrier body. In another preferred embodiment, the pressure sensor is arranged downstream of the carrier body.
  • a differential pressure sensor or upstream and downstream of the carrier body is arranged in each case a pressure sensor.
  • the pressure sensors are preferably operatively connected to the control device, so that the control device both
  • a system which is characterized in that the carrier body of the oxidation catalytic converter is homogeneously coated is also preferred.
  • the conversion in the catalyst is changed in this case exclusively by a variation of the space velocity.
  • Carrier body along at least one direction varies. This change the
  • Coating provided. It is then possible not only to specifically change the space velocity in the catalyst by means of the covering device, but additionally to specifically cover or release certain areas of the end face in order to guide the exhaust gas through areas of the carrier body coated in a certain way and thus additionally increase the conversion of the oxidation catalyst to influence.
  • a particularly suitable embodiment of the carrier body is in this context, if the
  • Coating varies along at least one direction in the plane of the at least one end face.
  • An embodiment of the system in which the coating varies in the radial direction is particularly preferred.
  • the covering device is designed as an iris diaphragm, so that not only the passage cross-section but also the.
  • Coating properties of the flown areas of the carrier body can be varied.
  • a system is also preferred which is characterized in that an SCR catalyst is provided downstream of the oxidation catalyst.
  • an SCR catalyst is provided downstream of the oxidation catalyst.
  • a system is preferred in which a particle filter is arranged downstream of the oxidation catalyst.
  • a passively regenerating particulate filter is located downstream of the oxidation catalyst and upstream of an SCR catalyst.
  • a passively regenerating particle filter is characterized by the fact that it is regenerated using N0 2 as the oxidant.
  • N0 2 as the oxidant.
  • an SCR system comprising the SCR catalyst and a reductant injector may be better controlled when a passive regenerative particulate filter is employed upstream of the SCR catalyst.
  • the space velocity in the oxidation catalyst is - as already stated - controlled or regulated so that the particulate filter flowing exhaust gas so much N0 2 includes that this after the oxidation of the soot particles in the.
  • Particulate filter is available at the inlet of the SCR catalyst in an ideal ratio to NO. In this respect, improved properties of the overall system result in the arrangement described here, and thus synergy effects in the context of exhaust aftertreatment.
  • the object is also achieved by providing a method with the steps of claim 8.
  • the method is used to influence an exhaust gas composition in an exhaust line of an internal combustion engine downstream of a
  • Oxidation catalyst in particular in an exhaust system of a diesel internal combustion engine.
  • a space velocity in the oxidation catalyst is influenced to affect the exhaust gas composition downstream of the oxidation catalyst, preferably by a certain ratio of NO to N0 2
  • the method is characterized in that by means of a
  • a pressure drop over the oxidation catalyst is used as a reference variable.
  • values for a nominal value specification of the pressure loss are preferably taken from a characteristic diagram.
  • the method is performed in a system for exhaust aftertreatment according to one of the embodiments described above.
  • the description of the system on the one hand and the procedure on the other hand are to be understood as complementary to one another.
  • An embodiment of the method is therefore preferred, which is characterized by at least one method step, which is given by at least one feature of the system, preferably combinations thereof.
  • an embodiment of the system is preferred which is characterized by at least one feature which is due to at least one process step, preferably combinations thereof.
  • those described in connection with the system are described in connection with the system
  • a method is preferred, which is characterized in that the
  • Space velocity is changed as needed.
  • a turnover of the oxidation catalyst is changed as required by the space velocity, preferably with regard to the function downstream
  • the space velocity is constantly controlled.
  • an optimal conversion of the oxidation catalyst is preferably ensured at an optimal space velocity, preferably over an entire engine map.
  • the space velocity over the engine map is kept constant by the adjusting device depending on an operating point of the
  • Internal combustion engine is controlled in a suitable manner. Namely, with the operating point of the internal combustion engine, the exhaust gas pressure or the ejected exhaust gas amount varies, so that the space velocity also varies without appropriate control the adjusting device varies in the oxidation catalyst. This variation can be compensated by suitable control of the adjusting device by means of the control device.
  • the conversion of the catalyst is preferably controlled to an optimum value for the downstream exhaust aftertreatment.
  • the object is finally solved by an internal combustion engine having the features of claim 10 is created.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel internal combustion engine, preferably operated with diesel fuel. It is possible that the internal combustion engine is designed as a gas engine, particularly preferably as a lean-burn gas engine. Even such internal combustion engines preferably operate on the diesel combustion process and are therefore in the broader sense also to be regarded as diesel internal combustion engines, although not diesel as
  • the internal combustion engine is designed as an Otto internal combustion engine, in particular as a gasoline engine.
  • it preferably comprises a three-way catalyst, in particular additionally or alternatively to a pure oxidation catalyst.
  • the three-way catalyst is provided as an alternative to an oxidation catalyst, it is as
  • Figure 1 shows an embodiment of an oxidation catalyst in a part of a
  • Figure 2 shows an embodiment of a cover
  • Figure 3 shows an embodiment of an end face of a carrier body
  • Figure 4 is a diagrammatic representation of an embodiment of a varying on a carrier body coating.
  • Figure 1 shows a part of an embodiment of an exhaust line 1, in which an oxidation catalyst 3 is arranged.
  • This has a coated carrier body 5.
  • exhaust gas flows along an arrow P into the oxidation catalytic converter and leaves it in FIG. 1 to the right along an arrow P '.
  • the carrier body has an inflow-side end face 7 and an outflow-side end face 9.
  • the Exhaust gas flows through the carrier body 5 from the inflow-side end face 7 to the outflow-side end face 9.
  • Adjustment device is so operatively connected to a control device, also not shown, that the space velocity by the control means by means of the adjusting device controllable, preferably is adjustable.
  • the adjusting device comprises a covering device, which is preferably arranged directly on the inflow-side end face 7 and / or on the outflow-side end face 9, so that it is variably coverable for changing a passage cross-section.
  • Figure 2 shows an embodiment of such a covering device 11, which is arranged immediately in front of the upstream end face 7.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so far as to
  • the covering device 1 is embodied here as an iris diaphragm 13.
  • This comprises, in a manner known per se, a plurality of segments that are movable relative to one another and that can be moved relative to each other by means of an adjusting mechanism (not shown in FIG. 2) provided in the region of an outer periphery of the iris diaphragm 13 so that a clear diameter D in the center of the iris diaphragm 13 is preferably continuous can be varied between a minimum value and a maximum value. It is obvious that in this way the passage cross-section through the upstream end face 7 is variable, whereby the space velocity in the carrier body 5 is variable.
  • the iris diaphragm 13 may be provided directly on the downstream end face 9. Further alternatively, it is possible that both at the upstream end face 7 and at the
  • the covering device 11 in particular the iris diaphragm 13 it is possible to increase the conversion of the oxidation catalyst 3 by influencing the space velocity in to influence the carrier body 5 in a suitable manner and / or to keep constant. If the support body 5 is coated homogeneously, this is preferably the only way to change the conversion of the oxidation catalyst 3 directly in its range.
  • the carrier body 5 has no homogeneous but a varying, in particular a zoned coating. In this
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of such a zoned coating.
  • a plan view of the inflow-side end face 7 of the carrier body 5 is shown schematically in FIG. Same and
  • Has coating course which / which of a coating or a coating course in a - seen in the radial direction - to the inner
  • Ring segment A adjacent ring segment B is provided.
  • An outer ring segment C which in turn has a different coating or a different coating profile than the ring segment B, adjoins the ring segment B, viewed in the radial direction. It is possible that only two or even more than three ring segments are provided in such an embodiment of a carrier body 5 with gezonter coating.
  • the various ring segments can be covered or released.
  • the coating is not constant, but - as seen in the radial direction - has a profile, it is possible to flow targeted areas with a certain coating by the exhaust gas.
  • the conversion of the catalyst can be influenced.
  • Figure 4 shows a diagrammatic, schematic representation of a
  • an inner segment A is provided, in which a steeply decreasing coating gradient is provided with increasing radius. This goes in an edge region to a middle ring segment B in a constant course, wherein the
  • Ring segment B - seen in the radial direction - has a constant, but relatively low coating.
  • the coating process again turns into a steeply rising branch, wherein the
  • Exhaust after-treatment elements is particularly efficient and finely tuned.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem Abgasstrang (1), in dem ein Oxidationskatalysator (3) angeordnet ist, der einen beschichteten Trägerkörper (5) mit einer anströmseitigen Stirnfläche (7) und einer abströmseitigen Stirnfläche (9) umfasst, wobei der Oxidationskatalysator (3) eine Verstelleinrichtung zur Beeinflussung einer Raumgeschwindigkeit des den Trägerkörper (5) durchströmenden Abgases aufweist, und mit einer Steuerungseinrichtung, die mit der Verstelleinrichtung zur Beeinflussung der Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper (5) wirkverbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung mindestens eine Abdeckvorrichtung (11) umfasst, mit der zumindest eine Stirnfläche (7,9) des Trägerkörpers (5) zur Veränderung eines Durchtrittsquerschnitts variabel abdeckbar ist, und dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist zur Steuerung oder Regelung der Raumgeschwindigkeit.

Description

System zur Abgasnachbehandlung, Verfahren und Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein System zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Verfahren zur Beeinflussung einer Abgas- Zusammensetzung in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8, sowie eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.
Zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel- Brennkraftmaschine, wird häufig ein Oxidationskatalysator eingesetzt. Dieser soll zum einen unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und Wasser oxidieren und zum anderen das Abgas zur Unterstützung oder Behandlung
nachgeschalteter, also stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehener
Abgasreinigungssysteme aufbereiten. Ist stromabwärts des Oxidationskatalysators ein passiv regenerierender Partikelfilter vorgesehen, wird mithilfe des Oxidationskatalysators von dem Abgas umfasstes Stickstoffmonoxid, NO, teilweise zu Stickstoffdioxid, N02, umgesetzt, wobei das N02 als Sauerstofflieferant zur Oxidation von Rußpartikeln in dem Partikelfilter und damit zu dessen Regeneration verwendet wird. Ist stromabwärts des Oxidationskatalysators ein sogenannter SCR-Katalysator, also ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden unter Verwendung eines
Reduktionsmittels vorgesehen, ist es für den Betrieb desselben optimal, wenn in dem Oxidationskatalysator die Hälfte des von dem Abgas umfassten Stickstoffmonoxids zu Stickstoffdioxid umgesetzt wird, sodass das den SCR-Katalysator anströmende Abgas ein Verhältnis von N02 zu NO zu gleichen Teilen, also 1 :1 , aufweist.
Es ergeben sich daher verschiedene Ziele in Hinblick auf eine optimale Abgasbehandlung für einen ersten Fall, in dem ein nachgeschalteter Partikelfilter ohne SCR-Katalysator vorgesehen ist, und für einen zweiten Fall, in dem ein nachgeschalteter SCR-Katalysator vorgesehen ist. In dem ersten Fall soll nämlich idealerweise nur so viel N02 gebildet werden, wie zur Regeneration des Partikelfilters benötigt wird, während in dem zweiten Fall ein Verhältnis von 1 :1 zwischen diesen Spezies eingestellt werden soll. In einem Abgasstrang, der stromabwärts des Oxidationskatalysators sowohl einen Partikelfilter als auch einen SCR-Katalysator umfasst, bestimmt der SCR-Katalysator das optimale Verhältnis von NO zu N02, nämlich 1 :1.
Der Oxidationskatalysator weist einen mit einer edelmetallhaltigen Beschichtung versehenen Trägerkörper auf, der eine anströmseitige Stirnfläche und eine
abströmseitige Stirnfläche umfasst. Das Abgas, welches in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine von der anströmseitigen Stirnfläche zu der abströmseitigen
Stirnfläche durch den beschichteten Trägerkörper strömt, wird in diesem im Wesentlichen abhängig von einer Abgastemperatur, der Beschichtung und der Raumgeschwindigkeit, mit welcher das Abgas durch den Oxidationskatalysator strömt, umgesetzt. Die
Abgastemperatur und die Raumgeschwindigkeit variieren mit den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, wodurch im Oxidationskatalysator ungünstige Bedingungen beispielsweise für die N02-Bildung entstehen können. So nimmt mit zunehmender Raumgeschwindigkeit im Oxidationskatalysator die N02-Bildung ab. Die Beschichtung des Oxidationskatalysators wird typischerweise für einen der zuvor genannten Fälle optimal eingestellt. Sie stellt jedoch stets einen Kompromiss dar, da es typischerweise nicht möglich ist, für alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine optimale
Konversionsraten zu erreichen.
Aus der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO
2007/098514 A2 geht ein System zur Abgasnachbehandlung hervor, bei welchem in einem Abgasstrang ein erster Oxidationskatalysator, ein zweiter Oxidationskatalysator, ein Partikelfilter und ein SCR-Katalysator angeordnet sind. Um den Stickoxid-Umsatz in den Oxidationskatalysatoren zu beeinflussen, ist bei dem zweiten Oxidationskatalysator eine Versteileinrichtung vorgesehen, durch welche insbesondere auch die
Raumgeschwindigkeit des den Trägerkörper durchströmenden Abgases variiert werden kann. Es ist auch eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die mit der Versteileinrichtung so wirkverbunden ist, dass die Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper beeinflussbar ist. Der erste Oxidationskatalysator umfasst keine solche Versteileinrichtung. Die
Versteileinrichtung ist im Wesentlichen vorgesehen, um einen den zweiten
Oxidationskatalysator durchströmenden Abgasstrom variieren zu können. Dabei wird lediglich mittelbar auch die Raumgeschwindigkeit variiert. Die VerStelleinrichtung ist entweder als stromaufwärts des zweiten Oxidationskatalysators angeordnete Klappe ausgebildet, die den Strömungspfad durch den Oxidationskatalysator sperren oder freigeben kann, oder sie ist als in einem den zweiten Oxidationskatalysator umgehenden Bypass angeordnetes Stellorgan ausgebildet, sodass es möglich ist, einen den
Katalysator umströmenden Abgasstrom zu variieren. Nachteilig hierbei ist, dass ein relativ komplizierter Aufbau mit zwei Oxidationskatalysatoren erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Abgasnachbehandlung, ein Verfahren zur Beeinflussung einer Abgas-Zusammensetzung und eine
Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei insbesondere die Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator möglichst unabhängig von den Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine eingestellt werden soll, um optimale Konversionsraten zu erzielen. Insbesondere soll es dabei möglich sein, nur einen Oxidationskatalysator in dem
Abgasstrang einzusetzen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die VerStelleinrichtung mindestens eine Abdeckvorrichtung umfasst, mit der zumindest eine Stirnfläche des Trägerkörpers zur Veränderung eines Durchtrittsquerschnitts variabel abdeckbar ist. Die Steuerungseinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie die Raumgeschwindigkeit des den Trägerkörper durchströmenden Abgases steuern und/oder regeln kann. Es ist erkannt worden, dass von den oben beschriebenen Einflussgrößen auf die Umsetzung von Stickstoffmonoxid im Wesentlichen die Raumgeschwindigkeit im Betrieb der
Brennkraftmaschine beeinflussbar ist. Dies ist auf konstruktiv einfache, effektive und sichere Weise möglich, indem der Durchtrittsquerschnitt durch zumindest eine der Stirnflächen des Trägerkörpers verändert wird. Hierzu umfasst die VerStelleinrichtung mindestens eine Abdeckvorrichtung, durch welche die mindestens eine Stirnfläche variabel abdeckbar ist. Die Steuerungseinrichtung ist gezielt so eingerichtet,
vorzugsweise so programmiert, und mit der VerStelleinrichtung so wirkverbunden, dass durch sie die Raumgeschwindigkeit über eine Variation des Durchtrittsquerschnitts durch den Oxidationskatalysator steuerbar und/oder regelbar ist. Hierdurch sind die
Eigenschaften des Oxidationskatalysators im Betrieb anpassbar, insbesondere ist eine Konversionsrate von NO zu N02 bedarfsgerecht einstellbar. Ist beispielsweise in dem Abgasstrang stromabwärts des Oxidationskatalysators nur ein Partikelfilter vorhanden, der passiv regeneriert werden soll, wird die Raumgeschwindigkeit des Oxidationskatalysators so gesteuert oder geregelt, dass nur so viel N02 gebildet wird, wie zur Regeneration des Partikelfilters benötigt wird. Soll dagegen in einem dem
Oxidationskatalysator nachgeschalteten SCR-Katalysator NOx reduziert werden, wird die Raumgeschwindigkeit vorzugsweise so gesteuert oder geregelt, dass ein Verhältnis von 1 :1 zwischen NO und N02 in dem den SCR-Katalysator anströmenden Abgas erzielt wird.
Bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung als Motorsteuergerät ausgebildet,
beziehungsweise eine entsprechende Funktion oder ein entsprechender Algorithmus ist in das Motorsteuergerät implementiert. Durch das Motorsteuergerät wird bevorzugt auch eine Regeneration eines Partikelfilters gesteuert, sodass dieses die
Raumgeschwindigkeit und darüber den katalytischen Umsatz in dem
Oxidationskatalysator bedarfsgerecht anpassen kann.
Es ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des Betriebsverhaltens des
Oxidationskatalysators und insbesondere auch der nachgeschalteten Systeme, vor allem wenn ein Partikelfilter und ein SCR-Katalysator in dem Abgasstrang kombiniert werden. Es ist weiterhin möglich, durch Variation der Raumgeschwindigkeit einen konstanten Umsatz in dem Oxidationskatalysator über dessen Laufzeit beziehungsweise
Betriebsdauer unter Ausgleich von dessen Alterung zu gewährleisten. Da in den durch die Abdeckvorrichtung abgedeckten Bereichen des Oxidationskatalysators keine
Beaufschlagung mit Abgas stattfindet, erfolgt hier auch keine Vergiftung des
Katalysatormaterials, so dass durch diese Maßnahme die Lebensdauer des
Oxidationskatalysators verlängert werden kann.
Ist in dem Abgasstrang ein aktiv regenerierender Partikelfilter vorgesehen, kann über eine gezielte Variation der Raumgeschwindigkeit auch ein Umsatz von
Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid in dem Oxidationskatalysator erhöht werden, um möglichst viel Wärme über die exotherme Umsetzung dieser Spezies zu Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen. Diese Reaktionswärme dient in dem Partikelfilter zur Erhöhung der Temperatur bevorzugt bis auf eine Abbrandtemperatur, wobei Rußpartikel mit von dem Abgas umfassten Sauerstoff molekülen umgesetzt, also verbrannt werden. Nach Regeneration des Partikelfilters kann durch erneute Variation der Raumgeschwindigkeit der Umsatz von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid wieder auf einen normalen Wert eingestellt werden. Es zeigt sich somit, dass die Möglichkeit, die
Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator auf die beschriebene Weise zu variieren, nicht nur der geeigneten Anpassung eines Stickoxid-Umsatzes dient, sondern auch zur Beeinflussung anderer Eigenschaften des Oxidationskatalysators, insbesondere Umsatzeigenschaften in Hinblick auf andere chemische Spezies, verwendet werden kann.
Die VerStelleinrichtung umfasst vorzugsweise einen Verstellmechanismus, durch den die Abdeckvorrichtung zur Veränderung des Durchtrittsquerschnitts betätigbar ist. In diesem Fall ist die Steuerungseinrichtung bevorzugt mit dem Verstellmechanismus
wirkverbunden, sodass sie diesen zur Verstellung der Abdeckvorrichtung ansteuern kann.
Das System umfasst vorzugsweise nur einen Oxidationskatalysator in dem Abgasstrang. Durch die Möglichkeit, mithilfe der Steuerungseinrichtung und mittels der
Versteileinrichtung die Raumgeschwindigkeit und damit den Umsatz in dem
Oxidationskatalysator gezielt zu beeinflussen, bedarf es keines parallel oder seriell vorgesehenen zweiten Oxidationskatalysators, um insbesondere ein Verhältnis von N02 zu NO in geeigneter Weise für nachfolgende Abgasnachbehandlungseinrichtungen einzustellen.
Es wird ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass nur an der
anströmseitigen Stirnfläche eine Abdeckvorrichtung vorgesehen ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird der Durchtrittsquerschnitt für das Abgas nur an der Eintrittsseite in den Trägerkörper variiert.
Es wird auch ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass nur an der abströmseitigen Stirnfläche eine Abdeckvorrichtung vorgesehen ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird der Durchtrittsquerschnitt für das Abgas nur an der
Austrittsseite aus dem Trägerkörper variiert.
Alternativ wird ein System bevorzugt, bei welchem sowohl an der anströmseitigen als auch an der abströmseitigen Stirnfläche eine Abdeckvorrichtung vorgesehen ist. Dabei ist es möglich, den Durchtrittsquerschnitt für das Abgas sowohl auf der Eintritts- als auch auf der Austrittsseite zu variieren. Dabei kann eine Kopplung zwischen der anströmseitigen und der abströmseitigen Abdeckvorrichtung derart vorgesehen sein, dass auf beiden Seiten stets der gleiche Durchtrittsquerschnitt eingestellt wird. Alternativ ist es möglich, dass die Durchtrittsquerschnitte anströmseitig und abströmseitig unabhängig voneinander variabel sind.
Vorzugsweise ist die Abdeckvorrichtung unmittelbar vor der anströmseitigen und/oder hinter der abströmseitigen Stirnseite vorgesehen. Insbesondere ist die Abdeckvorrichtung vorzugsweise so nah an der jeweiligen Stirnfläche angeordnet, dass sich das Abgas nicht in einem Zwischenraum zwischen der Abdeckvorrichtung und der Stirnfläche des
Trägerkörpers verteilen kann. Insbesondere im Bereich einer anströmseitig vorgesehenen Abdeckvorrichtung kann so gewährleistet werden, dass tatsächlich nur die Bereiche des Trägerkörpers durchströmt werden, welche nicht von der Abdeckvorrichtung abgedeckt beziehungsweise durch diese freigegeben sind.
Es wird auch ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die
Abdeckvorrichtung als variable Blende ausgebildet ist. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist eine Irisblende. Hierbei ist es besonders günstig, dass der Durchtrittsquerschnitt der Irisblende an deren äußerem Umfang verstellt werden kann, sodass ein hierfür vorgesehener Verstellmechanismus nicht unmittelbar dem heißen Abgas ausgesetzt sein muss. Dieser kann vielmehr in einem relativ kühlen Bereich am äußeren Umfang der Irisblende vorgesehen sein.
Es wird auch ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein
Erfassungsmittel zur Erfassung eines Druckverlusts in dem Abgasstrang vorgesehen ist, der über dem Oxidationskatalysator abfällt. Der Trägerkörper des Oxidationskatalysators stellt einen Strömungswiderstand für das Abgas dar, sodass sich ein Druckunterschied zwischen der Anströmseite und der Abströmseite des Trägerkörpers einstellt, wenn dieser von Abgas durchströmt wird. Der Druckunterschied steigt mit zunehmender
Raumgeschwindigkeit des Abgases und fällt entsprechend mit abnehmender
Raumgeschwindigkeit. Er kann daher als Indikator für die Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper herangezogen werden.
Es wird in diesem Zusammenhang ein System bevorzugt, bei welchem die
Steuerungseinrichtung mit dem Erfassungsmittel wirkverbunden ist. Auf diese Weise ist der Druckverlust über dem Oxidationskatalysator, also insbesondere der
Druckunterschied zwischen der Anströmseite und der Abströmseite des Trägerkörpers, von der Steuerungseinrichtung erfassbar und auswertbar, wobei die
Steuerungseinrichtung bevorzugt so ausgebildet ist, dass in ihr auf der Grundlage des Druckverlusts die Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper berechenbar ist.
Besonders bevorzugt wird ein System, bei dem der Druckverlust in der
Steuerungseinrichtung als Führungsgröße zur Regelung der Raumgeschwindigkeit herangezogen wird. Die Steuerungseinrichtung ist in diesem Fall als Regler ausgebildet, der wiederum so ausgebildet ist, dass durch ihn die Raumgeschwindigkeit in dem
Trägerkörper auf der Grundlage des Druckverlustes als Führungsgröße regelbar ist. Dabei steuert die Steuerungseinrichtung die Versteileinrichtung und damit insbesondere die Abdeckvorrichtung beziehungsweise den Verstellmechanismus an, um den
Durchtrittsquerschnitt zu variieren und damit die Raumgeschwindigkeit zu beeinflussen.
Der zur Regelung der Raumgeschwindigkeit vorzugebende Sollwert für den Druckverlust über dem Oxidationskatalysator wird vorzugsweise einem Kennfeld entnommen. In dem Kennfeld sind bevorzugt Werte für den Druckverlust in Abhängigkeit von
Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, insbesondere von Lastpunkten derselben und/oder Betriebspunkten des Abgasnachbehandlungssystems, insbesondere abhängig von einer durchzuführenden Regeneration eines Partikelfilters und/oder
Betriebsbedingungen eines SCR-Katalysators hinterlegt.
Es wird ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Erfassungsmittel mindestens einen Drucksensor umfasst. Ist ein einziger Drucksensor vorgesehen, ist es bevorzugt möglich, mit diesem einen Staudruck und/oder einen hydrodynamischen Druck zu erfassen und daraus auf die Raumgeschwindigkeit und/oder den Druckverlust über dem Oxidationskatalysator zu schließen. Bevorzugt ist der Drucksensor stromaufwärts des Trägerkörpers angeordnet. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor stromabwärts des Trägerkörpers angeordnet.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Systems, bei welchem ein Differenzdrucksensor oder stromaufwärts und stromabwärts des Trägerkörpers jeweils ein Drucksensor angeordnet ist. Auf diese Weise ist ohne Weiteres der Druckverlust über dem Oxidationskatalysator erfassbar. Die Drucksensoren sind vorzugsweise mit der Steuerungseinrichtung wirkverbunden, sodass der Steuerungseinrichtung beide
Druckwerte stromaufwärts und stromabwärts des Oxidationskatalysators oder ein Differenzdruck zur Verfügung stehen/steht. Diese kann hieraus den Druckverlust und vorzugsweise auch die Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper berechnen.
Es wird auch ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Trägerkörper des Oxidationskatalysators homogen beschichtet ist. Der Umsatz in dem Katalysator wird in diesem Fall ausschließlich über eine Variation der Raumgeschwindigkeit verändert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Beschichtung des
Trägerkörpers entlang mindestens einer Richtung variiert. Dabei ändern sich die
Umsatzeigenschaften des Oxidationskatalysators mit der entlang der mindestens einen Richtung veränderlichen Beschichtung. Insbesondere ist bevorzugt eine gezonte
Beschichtung vorgesehen. Es ist dann möglich, mithilfe der Abdeckvorrichtung nicht nur gezielt die Raumgeschwindigkeit in dem Katalysator zu verändern, sondern zusätzlich gezielt bestimmte Bereiche der Stirnfläche abzudecken oder freizugeben, um das Abgas durch in bestimmter Weise beschichtete Bereiche des Trägerkörpers zu leiten und so den Umsatz des Oxidationskatalysators zusätzlich zu beeinflussen. Eine besonders geeignete Ausgestaltung des Trägerkörpers liegt in diesem Zusammenhang vor, wenn die
Beschichtung entlang mindestens einer Richtung in der Ebene der mindestens einen Stirnfläche variiert. Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Systems, bei welchem die Beschichtung in radialer Richtung gesehen variiert. Weiterhin bevorzugt ist in diesem Fall die Abdeckvorrichtung als Irisblende ausgebildet, sodass durch Variation einer Öffnung der Irisblende nicht nur der Durchtrittsquerschnitt, sondern auch die
Beschichtungseigenschaften der angeströmten Bereiche des Trägerkörpers variiert werden.
Es wird auch ein System bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass stromabwärts des Oxidationskatalysators ein SCR-Katalysator vorgesehen ist. In diesem Fall ist es insbesondere möglich, mithilfe der Steuerungseinrichtung und der VerStelleinrichtung die Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator so zu regeln, dass der SCR- Katalysator von Abgas angeströmt wird, welches NO und N02 zu gleichen Teilen umfasst.
Alternativ oder zusätzlich wird ein System bevorzugt, bei welchem stromabwärts des Oxidationskatalysators ein Partikelfilter angeordnet ist. Zur Regeneration des
Partikelfilters ist es möglich, mithilfe der Steuerungseinrichtung und der
Versteileinrichtung die Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator so zu regeln, dass nur so viel N02 erzeugt wird, wie zur Regeneration des Partikelfilters benötigt wird. Ist zugleich stromabwärts des Oxidationskatalysators auch ein SCR-Katalysator vorgesehen, wird die Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator so gesteuert oder geregelt, dass der SCR-Katalysator von Abgas angeströmt wird, welches NO und N02 zu gleichen Teilen umfasst.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Systems, bei welchem ein passiv regenerierender Partikelfilter stromabwärts des Oxidationskatalysators und stromaufwärts eines SCR-Katalysators angeordnet ist. Ein passiv regenerierender Partikelfilter zeichnet sich dadurch aus, dass er mithilfe von N02 als Oxidationsmittel regeneriert wird. Es ergeben sich in diesem Fall Synergieeffekte zwischen dem Oxidationskatalysator, dem Partikelfilter und dem SCR-Katalysator. Insbesondere kann ein SCR-System, welches den SCR-Katalysator und eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung umfasst, besser geregelt werden, wenn stromaufwärts des SCR-Katalysators ein passiv regenerierender Partikelfilter eingesetzt wird. Wird dieser regeneriert, wird die Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator - wie bereits ausgeführt - so gesteuert oder geregelt, dass den Partikelfilter anströmendes Abgas so viel N02 umfasst, dass dieses nach der Oxidation der Rußpartikel im. Partikelfilter am Eintritt des SCR-Katalysators in einem idealen Verhältnis zu NO zur Verfügung steht. Insofern ergeben sich bei der hier beschriebenen Anordnung verbesserte Eigenschaften des Gesamtsystems, mithin Synergieeffekte im Rahmen der Abgasnachbehandlung.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 8 geschaffen wird. Das Verfahren dient zur Beeinflussung einer Abgas-Zusammensetzung in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine stromabwärts eines
Oxidationskatalysators, insbesondere in einem Abgasstrang einer Diesel- Brennkraftmaschine. Es wird eine Raumgeschwindigkeit in dem Oxidationskatalysator beeinflusst, um die Abgas-Zusammensetzung stromabwärts des Oxidationskatalysators zu beeinflussen, vorzugsweise um ein bestimmtes Verhältnis von NO zu N02
einzustellen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mittels einer
Abdeckvorrichtung ein Durchtrittsquerschnitt durch mindestens eine Stirnfläche eines Trägerkörpers des Oxidationskatalysators variiert wird. Hierdurch ergeben sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem System beschrieben wurden. Bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens zur Regelung der Raumgeschwindigkeit ein Druckverlust über dem Oxidationskatalysator als Führungsgröße verwendet. Dabei werden Werte für eine Sollwertvorgabe des Druckverlusts vorzugsweise einem Kennfeld entnommen.
Vorzugsweise wird das Verfahren in einem System zur Abgasnachbehandlung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele durchgeführt. Dabei zeigt sich Folgendes: Die Beschreibung des Systems einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Es wird daher eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, welche durch mindestens einen Verfahrensschritt gekennzeichnet ist, der durch mindestens ein Merkmal des Systems, vorzugsweise Kombinationen hiervon, gegeben ist. In gleicher Weise wird ein Ausführungsbeispiel des Systems bevorzugt, das durch mindestens ein Merkmal gekennzeichnet ist, welches durch mindestens einen Verfahrensschritt, vorzugsweise Kombinationen hiervon, bedingt ist. Insbesondere sind die in Zusammenhang mit dem System beschriebenen
Verfahrensschritte je für sich genommen oder in Kombination miteinander bevorzugte Schritte einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens. Umgekehrt sind die in Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale je für sich genommen oder in Kombination miteinander bevorzugte Merkmale eines Ausführungsbeispiels des Systems.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die
Raumgeschwindigkeit bedarfsgerecht verändert wird. Insbesondere wird über die Raumgeschwindigkeit bedarfsgerecht ein Umsatz des Oxidationskatalysators verändert, bevorzugt in Hinblick auf die Funktion nachgelagerter
Abgasnachbehandlungsvorrichtungen.
Alternativ wird bevorzugt, dass die Raumgeschwindigkeit konstant geregelt wird. Auf diese Weise wird bevorzugt ein optimaler Umsatz des Oxidationskatalysators bei optimaler Raumgeschwindigkeit vorzugsweise über ein gesamtes Motorkennfeld gewährleistet. Hierzu wird die Raumgeschwindigkeit über das Motorkennfeld konstant gehalten, indem die Versteileinrichtung abhängig von einem Betriebspunkt der
Brennkraftmaschine in geeigneter Weise angesteuert wird. Mit dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine variiert nämlich der Abgasdruck beziehungsweise die ausgestoßene Abgasmenge, sodass auch die Raumgeschwindigkeit ohne entsprechende Ansteuerung der Versteileinrichtung in dem Oxidationskatalysator variiert. Diese Variation kann durch geeignete Ansteuerung der VerStelleinrichtung mittels der Steuerungseinrichtung ausgeglichen werden. Der Umsatz des Katalysators wird dabei vorzugsweise auf einen für die nachgelagerte Abgasnachbehandlung optimalen Wert geregelt.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 geschaffen wird. Diese zeichnet sich durch ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aus. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Diesel-Brennkraftmaschine, vorzugsweise betrieben mit Diesel als Brennstoff, ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine als Gasmotor, besonders bevorzugt als Magergasmotor, ausgebildet ist. Auch solche Brennkraftmaschinen arbeiten vorzugsweise nach dem Diesel-Brennverfahren und sind daher im weiteren Sinne auch als Diesel-Brennkraftmaschinen anzusehen, obwohl nicht Diesel als
Brennstoff eingesetzt wird. Alternativ ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine als Otto-Brennkraftmaschine, insbesondere als Ottomotor, ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst sie in diesem Fall einen Drei-Wege-Katalysator, insbesondere zusätzlich oder alternativ zu einem reinen Oxidationskatalysator. Insbesondere wenn der Drei-Wege- Katalysator alternativ zu einem Oxidationskatalysator vorgesehen ist, ist er als
Oxidationskatalysator in dem hier beschriebenen Sinn aufzufassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Oxidationskatalysators in einem Teil eines
Abgasstrangs;
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Abdeckvorrichtung;
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Stirnfläche eines Trägerkörpers, und
Figur 4 eine diagrammatische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer auf einem Trägerkörper variierenden Beschichtung.
Figur 1 zeigt einen Teil eines Ausführungsbeispiels eines Abgasstrangs 1 , in dem ein Oxidationskatalysator 3 angeordnet ist. Dieser weist einen beschichteten Trägerkörper 5 auf. In Figur 1 von links strömt Abgas entlang eines Ffeils P in den Oxidationskatalysator ein und verlässt diesen in Figur 1 nach rechts entlang eines Pfeils P'. Der Trägerkörper weist eine anströmseitige Stirnfläche 7 und eine abströmseitige Stirnfläche 9 auf. Das Abgas durchströmt den Trägerkörper 5 von der anströmseitigen Stirnfläche 7 zu der abströmseitigen Stirnfläche 9.
Es ist eine in Figur 1 nicht dargestellte Versteileinrichtung vorgesehen, mit der die Raumgeschwindigkeit des Abgases in dem Trägerkörper 5 beeinflussbar ist. Die
Versteileinrichtung ist mit einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerungseinrichtung so wirkverbunden, dass die Raumgeschwindigkeit durch die Steuerungseinrichtung mittels der Versteileinrichtung steuerbar, bevorzugt regelbar ist.
Die Versteileinrichtung umfasst eine Abdeckvorrichtung, die bevorzugt unmittelbar an der anströmseitigen Stirnfläche 7 und/oder an der abströmseitigen Stirnfläche 9 angeordnet ist, sodass diese zur Veränderung eines Durchtrittsquerschnitts variabel abdeckbar ist/sind.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Abdeckvorrichtung 11 , die unmittelbar vor der anströmseitigen Stirnfläche 7 angeordnet ist. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die
vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Abdeckvorrichtung 1 ist hier als Irisblende 13 ausgebildet. Diese umfasst in an sich bekannter Weise mehrere relativ zueinander bewegliche Segmente, die mithilfe eines in Figur 2 nicht dargestellten, im Bereich eines äußeren Umfangs der Irisblende 13 vorgesehenen Verstellmechanismus derart zueinander bewegt werden können, dass ein lichter Durchmesser D im Zentrum der Irisblende 13 vorzugsweise kontinuierlich zwischen einem minimalen Wert und einem maximalen Wert variiert werden kann. Es ist offensichtlich, dass auf diese Weise der Durchtrittsquerschnitt durch die anströmseitige Stirnfläche 7 variabel ist, wodurch auch die Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper 5 veränderbar ist.
Alternativ zu der Darstellung gemäß Figur 2 ist es möglich, dass die Irisblende 13 unmittelbar an der abströmseitigen Stirnfläche 9 vorgesehen ist. Weiterhin alternativ ist es möglich, dass sowohl an der anströmseitigen Stirnfläche 7 als auch an der
abströmseitigen Stirnfläche 9 jeweils unmittelbar eine Irisblende 3 der in Figur 2 dargestellten Art vorgesehen ist.
Mithilfe der Abdeckvorrichtung 11 , insbesondere der Irisblende 13, ist es möglich, den Umsatz des Oxidationskatalysators 3 durch Beeinflussung der Raumgeschwindigkeit in dem Trägerkörper 5 in geeigneter Weise zu beeinflussen und/oder konstant zu halten. Ist der Trägerkörper 5 homogen beschichtet, ist dies vorzugsweise die einzige Möglichkeit, den Umsatz des Oxidationskatalysators 3 unmittelbar in dessen Bereich zu verändern.
Es ist allerdings bevorzugt möglich, dass der Trägerkörper 5 keine homogene, sondern eine variierende, insbesondere eine gezonte Beschichtung aufweist. In diesem
Zusammenhang zeigt Figur 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer solchen gezonten Beschichtung. Dabei ist in Figur 3 schematisch eine Draufsicht auf die anströmseitige Stirnfläche 7 des Trägerkörpers 5 dargestellt. Gleiche und
funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Es zeigt sich, dass hier die Beschichtung - in radialer Richtung gesehen - variiert. Dabei sind von einem Mittelpunkt M ausgehend konzentrische Ringsegmente mit verschiedener Beschichtung ausgebildet, von denen ein inneres Ringsegment A eine Beschichtung oder einen
Beschichtungsverlauf aufweist, welche/welcher von einer Beschichtung oder einem Beschichtungsverlauf in einem - in radialer Richtung gesehen - an das innere
Ringsegment A angrenzenden Ringsegment B vorgesehen ist. An das Ringsegment B schließt sich wiederum - in radialer Richtung gesehen - ein äußeres Ringsegment C an, welches wiederum eine andere Beschichtung oder einen anderen Beschichtungsverlauf als das Ringsegment B aufweist. Es ist möglich, dass nur zwei oder auch mehr als drei Ringsegmente bei einem derartigen Ausführungsbeispiel eines Trägerkörpers 5 mit gezonter Beschichtung vorgesehen sind.
Es ist offensichtlich, dass mithilfe der Abdeckvorrichtung, insbesondere mithilfe der Irisblende 13, die verschiedenen Ringsegmente abgedeckt oder freigegeben werden können. Insbesondere dann, wenn innerhalb eines Ringsegments die Beschichtung nicht konstant ist, sondern - in radialer Richtung gesehen - einen Verlauf aufweist, ist es möglich, gezielt Bereiche mit bestimmter Beschichtung durch das Abgas anströmen zu lassen. Über eine reine Variation der Raumgeschwindigkeit hinaus kann so der Umsatz des Katalysators beeinflusst werden.
Figur 4 zeigt eine diagrammatische, schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines Beschichtungsverlaufs ω in Prozent aufgetragen gegen den Radius r für ein Ausführungsbeispiel eines Trägerkörpers 5 mit gezonter Beschichtung, die - in radialer Richtung gesehen - in einer Stirnfläche variiert. Hierbei ist - wie in Figur 3 - ein inneres Segment A vorgesehen, in welchem ein mit zunehmendem Radius steil fallender Beschichtungsverlauf vorgesehen ist. Dieser geht in einem Randbereich zu einem mittleren Ringsegment B in einen konstanten Verlauf über, wobei das
Ringsegment B - in radialer Richtung gesehen - eine konstante, aber relativ geringe Beschichtung aufweist. In einem Randbereich zu einem äußeren Ringsegment C geht der Beschichtungsverlauf wiederum über in einen steil steigenden Ast, wobei die
Beschichtung in dem äußeren Ringsegment C - in radialer Richtung gesehen - zunimmt.
Bei einem solchen Ausführungsbeispiel wird bevorzugt, die Anströmung bestimmter Zonen des Trägerkörpers 5 mit einer Variation der Raumgeschwindigkeit so kombiniert, dass eine Steuerung und/oder Regelung des Umsatzes des Oxidationskatalysators 3 insbesondere in Hinblick auf die Bedürfnisse nachgelagerter
Abgasnachbehandlungselemente besonders effizient und fein abstimmbar ist.
Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Systems, des Verfahrens und der
Brennkraftmaschine eine sehr effiziente, einfache und kostengünstige Möglichkeit geschaffen ist, die Umsatzeigenschaften eines Oxidationskatalysators in Hinblick auf nachgeschaltete Abgasnachbehandlungsvorrichtungen zu beeinflussen.

Claims

Patentansprüche
1. System zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Diesel-Brennkraftmaschine, mit einem Abgasstrang (1 ), in dem ein
Oxidationskatalysator (3) angeordnet ist, der einen beschichteten Trägerkörper (5) mit einer anströmseitigen Stirnfläche (7) und einer abströmseitigen Stirnfläche (9) umfasst, wobei der Oxidationskatalysator (3) eine Versteileinrichtung zur
Beeinflussung einer Raumgeschwindigkeit des den Trägerkörper (5)
durchströmenden Abgases aufweist, und mit einer Steuerungseinrichtung, die mit der Versteileinrichtung zur Beeinflussung der Raumgeschwindigkeit in dem
Trägerkörper (5) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Versteileinrichtung mindestens eine Abdeckvorrichtung (11 ) umfasst, mit der zumindest eine Stirnfläche (7,9) des Trägerkörpers (5) zur Veränderung eines Durchtrittsquerschnitts variabel abdeckbar ist, und dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist zur Steuerung und/oder Regelung der Raumgeschwindigkeit.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nur an der
anströmseitigen Stirnfläche (7), nur an der abströmseitigen Stirnfläche (9), oder sowohl an der anströmseitigen als auch an der abströmseitigen Stirnfläche (7,9) eine Abdeckvorrichtung (11 ) vorgesehen ist.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckvorrichtung (11 ) als variable Blende, insbesondere als Irisblende (13) ausgebildet ist.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Erfassungsmittel zur Erfassung eines Druckverlusts in dem Abgasstrang über dem Oxidationskatalysator, wobei die Steuerungseinrichtung vorzugsweise mit dem Erfassungsmittel wirkverbunden ist, wobei der Druckverlust bevorzugt in der Steuerungseinrichtung als Führungsgröße zur Regelung der Raumgeschwindigkeit heranziehbar ist.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel mindestens einen Drucksensor umfasst, wobei der Drucksensor bevorzugt stromaufwärts oder stromabwärts des Trägerkörpers (5) angeordnet ist, wobei besonders bevorzugt sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des Trägerkörpers (5) jeweils ein Drucksensor angeordnet ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (5) des Oxidationskatalysators (3) homogen beschichtet ist oder eine - vorzugsweise in radialer Richtung gesehen -variierende Beschichtung aufweist.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Oxidationskatalysators (3) ein SCR-Katalysator und/oder ein Partikelfilter angeordnet ist/sind, wobei bevorzugt ein passiv regenerierender Partikelfilter stromabwärts des Oxidationskatalysators und stromaufwärts eines SCR-Katalysators angeordnet ist.
8. Verfahren zur Beeinflussung einer Abgas-Zusammensetzung, insbesondere eines Verhältnisses von Stickstoffdioxid zu Stickstoffmonoxid, in einem Abgasstrang (1 ) einer Brennkraftmaschine stromabwärts eines Oxidationskatalysators (3), insbesondere in einem Abgasstrang einer Diesel-Brennkraftmaschine, wobei eine Raumgeschwindigkeit in einem Oxidationskatalysator (3) beeinflusst wird, um die Abgas-Zusammensetzung stromabwärts des Oxidationskatalysators zu
beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Abdeckvorrichtung (11 ) ein Durchtrittsquerschnitt durch mindestens eine Stirnfläche (7,9) eines
Trägerkörpers (5) des Oxidationskatalysators (3) variiert wird, wobei bevorzugt zur Regelung der Raumgeschwindigkeit ein Druckverlust über dem
Oxidationskatalysator (3) als Führungsgröße verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Raumgeschwindigkeit bedarfsgerecht verändert oder konstant geregelt wird.
10. Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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