DE112019007592T5

DE112019007592T5 - Systeme und Verfahren zum Verringern einer Zeit bis zum Erreichen einer Anspringtemperatur

Info

Publication number: DE112019007592T5
Application number: DE112019007592.6T
Authority: DE
Inventors: Jacob Backhaus
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US11834978B2; WO2021021127A1; US20220316380A1

Abstract

Ein Fahrzeugsystem schließt einen Dieseloxidationskatalysator ein. Das Fahrzeugsystem schließt eine kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit ein, die dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist. Die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit ist dazu konfiguriert, Abgas von dem Dieseloxidationskatalysator aufzunehmen. Das Fahrzeugsystem schließt einen Turbolader ein, welcher der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit nachgelagert angeordnet ist. Der Turbolader ist dazu konfiguriert, Abgas von der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit aufzunehmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
STAND DER TECHNIK
Bei Verbrennungsmotoren, wie Dieselmotoren, können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NO_x-Emissionen kann ein selektiver katalytischer Reduktionsprozess (SCR-Prozess) eingesetzt werden, um die NO_x-Verbindungen in neutrale Verbindungen wie zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, wie dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak, Dieselabgasfluid (DEF) oder wässriger Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. In einigen Anwendungen erfüllen die reduzierten NO_x-Emissionen nicht ultraniedrige NO_x-Emissionsvorschriften.
KURZDARSTELLUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme und Verfahren zum Verringern einer Zeit bis zum Erreichen einer Anspringtemperatur. Eine Kohlenwasserstoffeinspritzung in einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) über ein Nachbetanken oder eine Dosiereinspritzung kann als eine Wärmemanagementvorrichtung verwendet werden. Ein Kohlenwasserstoffschlupf von dem DOC kann über einen HC-SCR umgesetzt werden. Der DOC kann etwas NO in NO₂ umwandeln. Nicht umgewandeltes NO_x und NH₃, das aus dem HC-SCR entweicht, kann dazu verwendet werden, NO_x mit einer Ammoniak-SCR zu reduzieren, die nah an den Turbinenauslass gekoppelt ist.
Mindestens ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf ein Fahrzeugsystem. In bestimmten Ausführungsformen schließt das Fahrzeugsystem einen Dieseloxidationskatalysator ein. Das Fahrzeugsystem schließt eine kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit ein, die dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist. Die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit ist dazu konfiguriert, Abgas von dem Dieseloxidationskatalysator aufzunehmen. Das Fahrzeugsystem schließt einen Turbolader ein, welcher der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit nachgelagert angeordnet ist. Der Turbolader ist dazu konfiguriert, Abgas von der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit aufzunehmen.
In einigen Ausführungsformen ist der Dieseloxidationskatalysator so konfiguriert, dass eine durchschnittliche Raumgeschwindigkeit durch den Dieseloxidationskatalysator in einem Bereich von 100.000 h^-1 bis 120.000 h^-1 liegt. In einigen Ausführungsformen ist der Dieseloxidationskatalysator dazu konfiguriert, einen Kohlenwasserstoffschlupf mit einem Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 bis 6 zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen schließt das Fahrzeugsystem einen Ammoniak-SCR-Katalysator ein, der dem Turbolader nachgelagert angeordnet ist. Der Ammoniak-SCR-Katalysator ist dazu konfiguriert, Abgas von dem Turbolader aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen schließt das Fahrzeugsystem eine Zersetzungskammer ein, die dem Ammoniak-SCR-Katalysator vorgelagert angeordnet ist. Das Fahrzeugsystem schließt eine Reduktionsmittelpumpe ein. Das Fahrzeugsystem schließt ein Dosiermodul ein, das an die Zersetzungskammer gekoppelt ist. Das Dosiermodul ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelpumpe aufzunehmen.
In einigen Ausführungsformen ist der Dieseloxidationskatalysator dazu konfiguriert, eine Anspringtemperatur in unter 30 Sekunden zu erreichen. In einigen Ausführungsformen schließt die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Silberaluminiumoxid ein.
Mindestens ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf ein Verfahren zum Verwenden eines Fahrzeugsystems. In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Aufnehmen von Abgas an einem Dieseloxidationskatalysator, und ein Fördern einer Oxidation von mindestens einem von Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid ein. Das Verfahren schließt ein Aufnehmen von Abgas, das von dem Dieseloxidationskatalysator ausgestoßen wird, an einer kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit und ein Umwandeln von Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxidverbindungen zu diatomischem Stickstoff und Ammoniak ein. Das Verfahren schließt ein Aufnehmen von Abgas, das von der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit ausgestoßen wird, an einem Turbolader und ein Erhöhen einer Effizienz eines Motors des Fahrzeugsystems ein.
In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators ein, sodass eine durchschnittliche Raumgeschwindigkeit durch den Dieseloxidationskatalysator in einem Bereich von 100.000 h^-1 bis 120.000 h^-1 liegt. In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu ein, einen Kohlenwasserstoffschlupf mit einem Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 bis 6 zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Aufnehmen von Abgas, das von dem Turbolader ausgestoßen wird, an einem Ammoniak-SCR-Katalysator, und ein Produzieren von diatomischem Stickstoff ein. In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Anordnen einer Zersetzungskammer dem Ammoniak-SCR-Katalysator vorgelagert ein. Das Verfahren schließt ein Bereitstellen einer Reduktionsmittelpumpe ein. Das Verfahren schließt ein Koppeln eines Dosiermoduls an die Zersetzungskammer ein. Das Verfahren schließt ein Konfigurieren des Dosiermoduls dazu ein, Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelpumpe aufzunehmen.
In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu ein, eine Anspringtemperatur in unter 30 Sekunden zu erreichen. In einigen Ausführungsformen schließt die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Silberaluminiumoxid ein.
In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Stoßen von Kohlenwasserstoffen in einen Abgaskrümmer ein, um einen Kohlenwasserstoffschlupf und eine NO₂-Bildung zu erhöhen.
In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu ein, Dieselkraftstoff teilweise zu erneuern, um der kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Kohlenwasserstoffe zuzuführen.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, in denen gilt:

1 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines beispielhaften Abgasnachbehandlungssystems, das ein beispielhaftes
Reduktionsmittelabgabesystem für ein Abgassystem aufweist, gemäß einer Ausführungsform.
2 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines beispielhaften Abgasnachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform.
3 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines beispielhaften Abgasnachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform.
4 und 5 veranschaulichen Darstellungen von einer Gastemperatur an einem Turboeinlass und einem DOC-Einlass (für einen DOC, der üblicherweise dem Turbolader nachgelagert angeordnet ist) während eines Warmstart- bzw. Kaltstart-Bundestestverfahrens (FTP).
6 veranschaulicht eine Darstellung einer Umwandlungseffizienz der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktion gegenüber einer Temperatur gemäß einer Ausführungsform.
7A veranschaulicht eine Darstellung einer Auswirkung eines Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnisses auf einen Auslass eines Ammoniak-zu-NO_x-Verhältnisses für eine Silberaluminiumoxid-HC-SCR, gemäß einer Ausführungsform. 7B veranschaulicht ein Blockschaltbild einer dualen SCR gemäß einer Ausführungsform.
8 veranschaulicht ein Verfahren zum Verringern einer Zeit bis zum Erreichen einer Anspringtemperatur gemäß einer Ausführungsform.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgen unten ausführlichere Beschreibungen von verschiedenen Konzepten bezüglich und Implementierungen von Verfahren, Einrichtungen und Systemen gemäß gewissen Ausführungsformen der Erfindung. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
I. Übersicht
Verbrennungsmotoren (z. B. Dieselverbrennungsmotoren usw.) produzieren Abgase, die häufig innerhalb eines Abgasnachbehandlungssystems behandelt werden. Diese Behandlung schließt häufig ein Behandeln (z. B. Dosieren usw.) der Abgase mit einem Reduktionsmittel und einem SCR-Katalysator ein, um NO_x-Emissionen in neutralere Verbindungen umzuwandeln. In einigen Anwendungen wird der Katalysator nicht wirkungsvoll, bis der Katalysator die Anspringtemperatur erreicht. Die Anspringtemperatur ist die Mindesttemperatur, um die katalytische Reaktion einzuleiten. Ein Katalysator, der eine höhere Anspringtemperatur aufweist oder länger braucht, um seine Anspringtemperatur zu erreichen, kann beim Reduzieren von NO_x-Emissionen nicht so wirkungsvoll sein.
Hierin beschriebene Implementierungen beziehen sich auf ein Fahrzeugsystem, das einen Dieseloxidationskatalysator einschließt. Eine Kohlenwasserstoffeinspritzung in den Dieseloxidationskatalysator kann als eine Wärmemanagementvorrichtung verwendet werden. Das Fahrzeugsystem schließt eine kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit ein, die dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist. Eine kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit erfordert häufig relativ hohe Temperaturen für eine verbesserte Umwandlung sowie ein Kohlenwasserstoff-/NOx-Verhältnis innerhalb eines bevorzugten Bereichs, um effizient zu arbeiten. Die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit ist dazu konfiguriert, dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert zu sein und Abgas davon aufzunehmen. Der Dieseloxidationskatalysator stellt vorzugsweise Bedingungen bereit, die zu hohen Umwandlungsraten in der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit führen. Das Fahrzeugsystem schließt einen Turbolader ein, welcher der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit nachgelagert angeordnet ist. Der Turbolader ist dazu konfiguriert, Abgas von der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit aufzunehmen. In einer bevorzugten Konfiguration kann eine ammoniakselektive katalytische Reduktionseinheit dem Turbolader nachgelagert angeordnet sein und nahe an ihn gekoppelt sein. Mehr bevorzugt könnte nicht umgewandelter NO_x und NH₃, der aus der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit entweicht, dazu verwendet werden, NO_x mit der ammoniakselektiven katalytischen Reduktionseinheit weiter zu reduzieren.
Das hier beschriebene Fahrzeugsystem reduziert NO_x-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, da ein Reduzieren der Anspringtemperatur oder ein Verringern der Zeit bis zum Erreichen der Anspringtemperatur es dem Katalysator ermöglicht, NO_x früher als Katalysatoren von herkömmlichen Systemen umzuwandeln. Zusätzlich kann das hierin beschriebene Fahrzeugsystem NO_x-Emissionen ohne den Zusatz von ergänzender Energie in das Abgas reduzieren.
II. Übersicht über ein Abgasnachbehandlungssystem
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 100. Das Fahrzeugsystem 100 schließt einen Verbrennungsmotor 108, ein Abgasnachbehandlungssystem 102 und einen Turbolader 117 ein. Der Verbrennungsmotor 108 (z. B. Dieselverbrennungsmotor, Dieselhybridverbrennungsmotor, Benzinverbrennungsmotor, Benzinverbrennungsmotor, Flüssigpropanverbrennungsmotor usw.) produziert Abgas, das von dem Abgasnachbehandlungssystem 102 und dem Turbolader 117 aufgenommen wird. Der Verbrennungsmotor 108 nimmt Kraftstoff (z. B. Dieselkraftstoff, Benzin, flüssiges Propan usw.) von einem Kraftstofftank 110 auf. Der Turbolader 117 und gewisse Elemente des Abgasnachbehandlungssystems 102 (unten ausführlicher erläutert) sind entlang einer Abgasleitung 106 angeordnet, die Abgas von dem Verbrennungsmotor 108 aufnimmt.
Das Abgasnachbehandlungssystem 102 schließt einen Oxidationskatalysator 111 (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator (DOC)) ein. Der Oxidationskatalysator 111 ist dazu konfiguriert, eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffmonoxid in Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 108 produziert wird und in die Abgasleitung 106 fließt, zu fördern.
Das Abgasnachbehandlungssystem 102 schließt auch eine kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit 116 (HC-SCR-Einheit) ein. Die HC-SCR-Einheit 116 ist dazu konfiguriert, die Reduktion von NO_x-Emissionen durch Umwandeln von Kohlenwasserstoffen und NO_x in diatomischen Stickstoff und Ammoniak zu unterstützen. Die HC-SCR-Einheit 116 ist dem Oxidationskatalysator 111 nachgelagert angeordnet. Die HC-SCR-Einheit 116 ist dazu konfiguriert, Abgas von dem Oxidationskatalysator 111 aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen schließt die HC-SCR-Einheit 116 Silberaluminiumoxid ein.
Das Abgasnachbehandlungssystem 102 schließt auch einen Partikelfilter 112 (z. B. einen Dieselpartikelfilter (DPF) usw.) ein. Der Partikelfilter 112 ist konfiguriert ist, um Feinstaub, wie Ruß, aus dem Abgas, das vom Oxidationskatalysator 111 bereitgestellt wird, zu entfernen. Der Partikelfilter 112 schließt einen Einlass, an dem das Abgas aufgenommen wird, und einen Auslass, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde, ein. Bei einigen Implementierungen kann der Partikelfilter 112 weggelassen werden. In einigen Ausführungsformen ist ein Dieseloxidationskatalysator dem Partikelfilter 112 vorgelagert und dem Turbolader 117 nachgelagert angeordnet. Der Dieseloxidationskatalysator kann etwas NO in NO₂ zur Hochboxumwandlung der HC-SCR-Einheit 116 umwandeln. Der Dieseloxidationskatalysator kann eine Oxidation von nicht umgewandelten Kohlenwasserstoffen fördern.
Das Abgasnachbehandlungssystem 102 schließt auch eine Zersetzungskammer 114 (z. B. Reaktor, Reaktorrohr usw.) ein. Die Zersetzungskammer 114 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel in Ammoniak umzuwandeln. Das Reduktionsmittel kann zum Beispiel Harnstoff, Dieselauspuffflüssigkeit (DEF), Adblue®, eine Harnstoffwasserlösung (UWS), eine wässrige Harnstofflösung (AUS) (z. B. AUS32 usw.) und andere ähnliche Fluide sein. Die Zersetzungskammer 114 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit dem Partikelfilter 112 ein, um das Abgas aufzunehmen, das NO_x-Emissionen enthält, sowie einen Auslass für das Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder Reduktionsmittel, das aus der Zersetzungskammer 114 strömt.
Die Zersetzungskammer 114 ist der HC-SCR-Einheit 116 nachgelagert angeordnet. Die Zersetzungskammer 114 ist dem Oxidationskatalysator 111 nachgelagert angeordnet. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen die Prozesse einer Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um NO_x-freie Emissionen (z. B. gasförmiges Ammoniak usw.) innerhalb der Abgasleitung 106 zu bilden.
Das Abgasnachbehandlungssystem 102 schließt ein Reduktionsmittelabgabesystem 104 ein. Das Reduktionsmittelabgabesystem 104 schließt ein Dosiermodul 118 (z. B. Dosierer usw.) ein, das dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 114 (z. B. über einen Einspritzer usw.) zu dosieren. Das Dosiermodul 118 ist an der Zersetzungskammer 114 montiert, sodass das Dosiermodul 118 das Reduktionsmittel in das Abgas, das durch die Abgasleitung 106 fließt, dosieren kann. Das Dosiermodul 118 kann einen Isolator (z. B. Wärmeisolator usw.) und/oder Isolator (z. B. Schwingungsisolator usw.) einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosiermoduls 118 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 114 angeordnet ist, an dem das Dosiermodul 118 montiert ist.
Das Dosiermodul 118 ist in Fluidverbindung mit (z. B. in Fließverbindung konfiguriert, um zu kommunizieren mit usw.) einer Reduktionsmittelquelle 120 (z. B. einem Reduktionsmitteltank, Reduktionsmittelreservoir usw.). Die Reduktionsmittelquelle 120 kann mehrere Reduktionsmittelquellen 120 einschließen. Die Reduktionsmittelquelle 120 kann zum Beispiel ein DEF-Tank sein, der Adblue® enthält. Eine Reduktionsmittelpumpe 121 (z. B. Versorgungseinheit usw.) wird dazu verwendet, das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle 120 zur Abgabe an das Dosiermodul 118 unter Druck zu setzen. In einigen Ausführungsformen ist die Reduktionsmittelpumpe 121 druckgesteuert (z. B. gesteuert, um einen Zieldruck usw. zu erhalten). Die Reduktionsmittelpumpe 121 kann das Reduktionsmittel durch einen Reduktionsmittelfilter 122 ziehen. Der Filter 122 filtert (z. B. seiht usw.) das Reduktionsmittel, bevor das Reduktionsmittel den inneren Komponenten (z. B. Kolben, Flügeln usw.) der Reduktionsmittelpumpe 121 bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann der Reduktionsmittelfilter 122 die Übertragung von Feststoffen (z. B. verfestigtem Reduktionsmittel, Verunreinigungen usw.) auf die inneren Komponenten der Reduktionsmittelpumpe 121 hemmen oder verhindern. Auf diese Weise kann der Reduktionsmittelfilter 122 einen verlängerten wünschenswerten Betrieb der Reduktionsmittelpumpe 121 ermöglichen. In einigen Ausführungsformen ist die Reduktionsmittelpumpe 121 mit einem Fahrgestell eines Fahrzeugs, das zu dem Abgasnachbehandlungssystem 102 gehört, gekoppelt.
Das Dosiermodul 118 schließt mindestens einen Injektor 124 (z. B. Reduktionsmittelinjektor usw.) ein. Jeder Einspritzer 124 ist dazu konfiguriert, das Reduktionsmittel in das Abgas zu dosieren (z. B. innerhalb der Zersetzungskammer 114 usw.). Der Einspritzer 124 kann dazu positioniert sein, zu bewirken, dass das Reduktionsmittel einen Zielgleichförmigkeitsindex (UI) innerhalb des Abgases an einem Zielort erreicht.
In einigen Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittelabgabesystem 104 auch eine Luftpumpe 126 ein. In diesen Ausführungsformen saugt die Luftpumpe 126 Luft aus einer Luftquelle 128 (z. B. Lufteinlass, Atmosphäre usw.) und durch einen der Luftpumpe 126 vorgelagerten Luftfilter 130 an. Der Luftfilter 130 filtert die Luft, bevor die Luft den inneren Komponenten (z. B. Kolben, Flügeln usw.) der Luftpumpe 126 bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann der Luftfilter 130 die Übertragung von Feststoffen (z. B. Schmutz, Zweigen, Dreck usw.) zu den inneren Komponenten der Luftpumpe 126 hemmen oder verhindern. Auf diese Weise kann der Luftfilter 130 einen verlängerten wünschenswerten Betrieb der Luftpumpe 126 ermöglichen. Die Luftpumpe 126 stellt dem Dosiermodul 118 die Luft über eine Leitung bereit. Das Dosiermodul 118 ist dazu konfiguriert, die Luft und das Reduktionsmittel zu einem Luft-Reduktionsmittel-Gemisch zu mischen und der Zersetzungskammer 114 das Luft-Reduktionsmittel-Gemisch bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittelabgabesystem 104 weder die Luftpumpe 126 noch die Luftquelle 128 ein. In solchen Ausführungsformen ist das Dosiermodul 118 nicht dazu konfiguriert, das Reduktionsmittel mit Luft zu mischen.
Das Dosiermodul 118 und die Reduktionsmittelpumpe 121 sind auch elektrisch oder kommunikativ an eine Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 gekoppelt. Die Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 ist dazu konfiguriert, das Dosiermodul 118 zu steuern, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 114 zu dosieren. Die Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 kann auch dazu konfiguriert sein, die Reduktionsmittelpumpe 121 zu steuern.
Die Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 schließt eine Verarbeitungsschaltung 134 ein. Die Verarbeitungsschaltung 134 schließt einen Prozessor 136 und einen Speicher 138 ein. Der Prozessor 136 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Der Speicher 138 kann eine elektronische, optische, magnetische oder eine beliebige andere Speicher- oder Übertragungsvorrichtung einschließen, die dazu in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einem FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen, ist aber nicht darauf beschränkt. Dieser Speicher 138 kann einen Speicherchip, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), Flash-Speicher oder einen beliebigen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen. Der Speicher 138 kann verschiedene Module einschließen, die Anweisungen einschließen, die dazu konfiguriert sind, von dem Prozessor 136 implementiert zu werden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 elektrisch oder kommunikativ mit einer zentralen Steuerung 140 (z. B. Motorsteuereinheit (ECU), Motorsteuermodul (ECM) usw.) eines Verbrennungsmotors gekoppelt, der das Abgasnachbehandlungssystem 102 aufweist. In manchen Ausführungsformen sind die zentrale Steuerung 140 und die Abgasnachbehandlungssystemsteuerung 132 in einer einzigen Steuerung integriert.
In einigen Ausführungsformen ist die zentrale Steuerung 140 mit einer Anzeigevorrichtung (z. B. Bildschirm, Monitor, Touchscreen, Head-up-Display (HUD), Signalleuchte usw.) kommunikationsfähig. Die Anzeigevorrichtung kann dazu konfiguriert sein, einen Zustand als Reaktion auf ein Empfangen von Informationen von der zentralen Steuerung 140 zu ändern. Zum Beispiel kann die Anzeigevorrichtung dazu konfiguriert sein, zwischen einem statischen Zustand (z. B. Anzeigen eines grünen Lichts, Anzeigen einer Nachricht „SYSTEM OK“ usw.) und einem Alarmzustand (z. B. Anzeigen eines blinkenden roten Lichts, Anzeigen einer Nachricht „WARTUNG ERFORDERLICH“ usw.) basierend auf einer Kommunikation von der zentralen Steuerung 140 zu wechseln. Durch Ändern eines Zustands kann die Anzeigevorrichtung einem Benutzer (z. B. Bediener usw.) einen Hinweis auf einen Zustand (z. B. Betrieb, Wartungsbedarf usw.) des Reduktionsmittelabgabesystems 104 bereitstellen.
Obwohl nicht gezeigt, versteht es sich, dass der Verbrennungsmotor 108 verschiedene Komponenten, wie Zylinder, Kolben, Kraftstoffinjektoren, Lufteinlässe und andere ähnliche Komponenten einschließt. In einigen Anwendungen kann der Verbrennungsmotor 108 ein Abgasrückführsystem (AGR-System), ein Abwärmerückgewinnungssystem (WHR-System) und/oder andere ähnliche Komponenten einschließen.
Das Fahrzeugsystem 100 schließt einen Turbolader 117 ein. Der Turbolader 117 ist der HC-SCR-Einheit 116 nachgelagert angeordnet. Der Turbolader 117 ist dazu konfiguriert, Abgas von der HC-SCR-Einheit 116 aufzunehmen. Der Turbolader 117 erhöht eine Effizienz des Motors 108 des Fahrzeugsystems 100.
In einigen Ausführungsformen kann der Partikelfilter 112 der Zersetzungskammer 114 nachgelagert positioniert sein. Beispielsweise können der Partikelfilter 112 und die HC-SCR-Einheit 116 zu einer einzigen Einheit kombiniert werden. In einigen Implementierungen kann das Dosiermodul 118 stattdessen einem Turbolader 117 nachgelagert oder einem Turbolader 117 vorgelagert positioniert sein.
In einigen Ausführungsformen schließt das Fahrzeugsystem 100 einen Ammoniak-SCR-Katalysator 119 ein. Der Ammoniak-SCR-Katalysator 119 ist dem Turbolader 117 nachgelagert angeordnet und vorzugsweise nahe an ihn gekoppelt. Der Ammoniak-SCR-Katalysator 119 ist dazu konfiguriert, Abgas von dem Turbolader 117 aufzunehmen. In solchen Ausführungsformen schließt das Fahrzeugsystem 100 gegebenenfalls die Zersetzungskammer 114 ein, die dem Ammoniak-SCR-Katalysator 119 vorgelagert angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen ist der Ammoniak-SCR-Katalysator 119 dem Turbolader 117 vorgelagert angeordnet.
III. Beispielhafte Systeme, die turboladerbezogene Komponenten zeigen
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 100. In dieser Ausführungsform schließt das Fahrzeugsystem 100 einen Dieseloxidationskatalysator 211 (eine bevorzugte Konfiguration des Oxidationskatalysators 111), die HC-SCR-Einheit 116 und den Turbolader 117 ein. Die HC-SCR-Einheit 116 ist dem Dieseloxidationskatalysator 211 nachgelagert angeordnet und dazu konfiguriert, Abgas von dem Dieseloxidationskatalysator 211 aufzunehmen. Der Turbolader 117 ist der HC-SCR-Einheit 116 nachgelagert angeordnet und ist dazu konfiguriert, Abgas von der HC-SCR-Einheit 116 aufzunehmen.
Das Fahrzeugsystem 100 schließt turboladerbezogene Komponenten ein, einschließlich eines Kompressors 220, eines Zwischenkühlers 222, eines Abgasrückführventils (AGR-Ventils) 224 und eines AGR-Kühlers 226. Der Kompressor 220 saugt Luft an und komprimiert die Luft. Der Zwischenkühler 222 kühlt die komprimierte Luft von dem Kompressor 220. Das AGR-Ventil 224 leitet Abgas in den Ansaugkrümmer des Motors 108 um. Der AGR-Kühler 226 senkt die Temperatur der Abgase durch das Abgasrückführsystem.
3 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes Fahrzeugsystem 100. Das Fahrzeugsystem 100 schließt den Dieseloxidationskatalysator 211, die HC-SCR-Einheit 116, den Turbolader 117 und den Ammoniak-SCR-Katalysator 119 ein. Die HC-SCR-Einheit 116 ist dem Dieseloxidationskatalysator 211 nachgelagert angeordnet und dazu konfiguriert, Abgas von dem Dieseloxidationskatalysator 211 aufzunehmen. Der Turbolader 117 ist der HC-SCR-Einheit 116 nachgelagert angeordnet und ist dazu konfiguriert, Abgas von der HC-SCR-Einheit 116 aufzunehmen. Der Ammoniak-SCR-Katalysator 119 ist dem Turbolader 117 nachgelagert angeordnet und ist dazu konfiguriert, Abgas von dem Turbolader 117 aufzunehmen.
IV. Beispielhaftes System zum Verringern einer Zeit bis zum Erreichen einer Anspringtemperatur
In den oben beschriebenen beispielhaften Systemen und anderen Systemen innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung ist der Dieseloxidationskatalysator 111 oder 211 dem Turbolader 117 vorgelagert angeordnet, der den schnellen Kaltstart der Oxidationskatalysatoren ohne die Verwendung von ergänzender Energie (z. B. ein externer Heizer oder Minibrenner) ermöglichen kann.
Gas an dem Einlass des Turboladers ist üblicherweise heißer (z. B. 50 °C bis 150 °C heißer) als an dem Auslass des Turboladers nach einem Bundestestprotokoll (FTP). Zum Beispiel veranschaulichen 4 und 5 Darstellungen von einer Gastemperatur an einem Turboeinlass und einem DOC-Einlass (für einen DOC, der üblicherweise dem Turbolader nachgelagert angeordnet ist) während eines Warmstart- bzw. Kaltstart-Bundestestverfahrens (FTP). Die Daten werden anhand eines Cummins®-400hp-2017-X15-Efficiency-Motors erhalten. Die Darstellungen zeigen, dass eine Gastemperatur an dem Turboladereinlass üblicherweise heißer (z. B. 50 °C bis 150°C) als an dem Turboladerauslass sowohl bei einem FTP-Warmstart als auch einem Kaltstart bei dem Cummins®-400hp-2017-X15-Efficiency-Motor ist.
Die höheren Gastemperaturen an dem oder dem Turboladereinlass vorgelagert können signifikante Verbesserungen der Zeit zum Anspringen eines Oxidationskatalysators ermöglichen, da Temperaturen zur NO- und HC-Umwandlung zu früheren Zeiten in dem Emissionszyklus geeignet sind. Zum Beispiel dauert eine Kaltstart-FTP-NOx-Umwandlung üblicherweise fast 600 Sekunden, um zu beginnen, aufgrund der Zeit, die notwendig ist, um Katalysatorsteine zu erwärmen und um eine geeignete Temperatur zur DEF-Einführung und SCR-Aktivität zu erlangen. Ein Anordnen des DOC 111 dem Turbolader 117 vorgelagert kann eine signifikante NO_x-Umwandlung in weniger als 200 Sekunden ermöglichen. Die Erhöhung der Temperaturen vor dem Turbolader 117 kann ein HC-Anspringen in 30 Sekunden in einem Kalt-FTP ermöglichen.
Eine HC-SCR 116 erfordert häufig relativ hohe Temperaturen für eine verbesserte Umwandlung sowie ein Kohlenwasserstoff-/NOx-Verhältnis innerhalb eines bevorzugten Bereichs, um effizient zu arbeiten. Die HC-SCR 116 ist vorzugsweise dem DOC 111 nachgelagert angeordnet und nimmt Abgas von ihm auf. Der DOC 111 stellt vorzugsweise Bedingungen bereit, die zu hohen Umwandlungsraten in der HC-SCR 116 führen. In einigen Ausführungsformen ist der DOC so konfiguriert, dass eine durchschnittliche Raumgeschwindigkeit durch den DOC in einem Bereich von 100.000 h^-1 bis 120.000 h^-1 liegt. Der DOC kann in den Abgaskrümmer integriert werden. Ein Kohlenwasserstoffschlupf von dem DOC kann als eine Wärmemanagementvorrichtung verwendet werden, die hohe Umwandlungsraten von NO_x in neutralere Verbindungen in einer HC-SCR-Einheit 116 ermöglichen würde. Der DOC kann etwas NO in NO₂ umwandeln.
6 veranschaulicht eine Darstellung einer Umwandlungseffizienz der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktion gegenüber einer Temperatur gemäß einer Ausführungsform. Die Darstellung zeigt die Umwandlungseffizienz der HC-SCR gegenüber der Temperatur mit verschiedenen hinzugefügten H₂-Mengen. Die Darstellung zeigt, dass sich eine NO_x-Umwandlungseffizienz im Allgemeinen mit höheren Temperaturen erhöht. Zusätzlich zeigt die Darstellung, dass eine NO_x-Umwandlungseffizienz bei höheren Konzentrationen von H₂ höher ist. Zum Beispiel ist die NO_x-Umwandlungseffizienz von NO_x in N₂ mit 1,0 % H₂ höher als die NO_x-Umwandlungseffizienz von NO_x in N₂ mit 0,25 % H₂, 0,1 % H₂ oder 0,0 % H₂. Die NO_x-Umwandlungseffizienz von NO_x in N₂ mit 0,25 % H₂ ist höher als die NO_x-Umwandlungseffizienz von NO_x in N₂ mit 0,1 % H₂ oder 0,0 % H₂. Die NO_x-Umwandlungseffizienz von NO_x in N₂ mit 0,1 % H₂ ist höher als die NO_x-Umwandlungseffizienz von NO_x in N₂ mit 0,0 % H₂. In einigen Ausführungsformen kann der DOC so bemessen sein, dass er etwas Kohlenwasserstoffschlupf nach Anspringen fördert. Ein Kohlenwasserstoffschlupf, der beim Durchtritt von Kohlenwasserstoffen durch den DOC ohne Katalyse auftritt, kann dazu verwendet werden, eine Erhöhung der NOX-Umwandlungseffizienz zu fördern, wie durch die Darstellung veranschaulicht. Durch ein Anordnen der HC-SCR dem DOC nachgelagert kann die HC-SCR den Kohlenwasserstoffschlupf von dem DOC dazu verwenden, NO_x in Stickstoff und Ammoniak umzuwandeln. Bei Abgas ohne H₂ ist eine Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Stickstoff und Ammoniak bei Temperaturen unter 350 °C hochtemperaturabhängig. Der Ort der HC-SCR ermöglicht hohe Umwandlungsraten ohne H₂, da die über den DOC reagierenden Kohlenwasserstoffe die Temperatur auf einen Bereich zur hohen Umwandlung erhöhen. Die Temperaturen dem DOC nachgelagert können mehr als 350 °C betragen. In einigen Ausführungsformen ist der Dieseloxidationskatalysator dazu konfiguriert, einen Kohlenwasserstoffschlupf mit einem Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 bis 6 zu erzeugen. Der Kohlenwasserstoffschlupf von dem DOC kann als eine Wärmemanagementvorrichtung verwendet werden, um Bedingungen zu ermöglichen, die zu hohen Umwandlungsraten in der HC-SCR-Einheit 116 führen. Die HC-SCR-Einheit 116 kann dem DOC nachgelagert angeordnet sein, um Kohlenwasserstoffe und NO_x in Stickstoff und Ammoniak umzuwandeln. Zum Beispiel kann die HC-SCR-Einheit 116 die verbleibenden Kohlenwasserstoffe und 70 % des NO_x in Stickstoff und Ammoniak umwandeln. Die Darstellung zeigt eine duale SCR-NO_x-Produktabhängigkeit von H₂. Eine duale SCR kann eine HC-SCR-Einheit 116 und einen Ammoniak-SCR-Katalysator 119 einschließen.
7A veranschaulicht eine Darstellung einer Auswirkung eines Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnisses auf einen Auslass eines Ammoniak-zu-NO_x-Verhältnisses für eine Silberaluminiumoxid-HC-SCR. Unterschiedliche Ammoniak-zu-NO_x-Verhältnisse (ANR) können eine Wirkung auf die Menge von NO_x, das durch das Abgasnachbehandlungssystem reduziert wird, aufweisen. Zum Beispiel kann ein Erlangen einer ANR von 0,5 an dem Einlass der SCR dazu führen, dass sich bis zu einer anderen Hälfte des verbleibenden NO_x dem Turbolader nachgelagert reduziert. Die Darstellung der Auswirkung des Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnisses auf einen Auslass von ANR zeigt, dass eine Konzentration von 1 % H₂ und ein Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 6 zu einem ANR von 2 führen kann. Eine Konzentration von 1 % H₂ und ein Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 kann zu einem ANR von 1 führen. Eine Konzentration von 0 % H₂ und ein Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 6 kann zu einem ANR von 0,5 führen. Eine Konzentration von 0 % H₂ und ein Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 kann zu einem ANR von 0,3 führen. Die Darstellung zeigt, dass das ANR durch Variieren der H₂-Konzentration und des Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnisses abgestimmt werden kann, um eine NO_x-Umwandlung zu fördern. Ein Ammoniak-SCR-Katalysator 119 kann an dem Turbinenauslass angeordnet sein. Der Ammoniak-SCR-Katalysator 119 kann an den Turbinenauslass gekoppelt sein. Der Turbinenauslass kann einen Turboladerauslass einschließen. Der Turboladerauslass kann Temperaturen reduzieren, sodass sie für eine Aktivität des Ammoniak-SCR-Katalysators 119 geeignet sind. Der Turboladerauslass kann das Vorturbinenkatalysatorvolumen reduzieren. Der Ammoniak-SCR-Katalysator 119, der nahe des Turbinenauslasses platziert ist, kann das NO_x dem Turbolader nachgelagert reduzieren.
7B veranschaulicht ein Blockschaltbild einer dualen SCR gemäß einer Ausführungsform. Ein Kohlenwasserstoffschlupf von dem DOC kann dazu verwendet werden, eine Erhöhung der NO_x-Umwandlungseffizienz zu fördern. NO_x, Kohlenwasserstoffe und H₂ können in die HC-SCR-Einheit 116 eintreten und durch sie fließen. N₂, NH₃ und NO können aus der HC-SCR-Einheit 116 herausfließen. N₂, NH₃ und NO können in die Ammoniak-SCR eintreten und durch sie fließen. N₂ kann aus der Ammoniak-SCR herausfließen. Nicht umgewandeltes NO_x und NH₃, das aus der HC-SCR-Einheit 116 entweicht, kann dazu verwendet werden, NO_x mit einer Ammoniak-SCR zu reduzieren, die nah an den Turbinenauslass gekoppelt ist. Die HC-SCR-Einheit 116, die dem DOC nachgelagert angeordnet ist, kann die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und H₂ in Stickstoff und Ammoniak ermöglichen. Die Ammoniak-SCR, die der HC-SCR-Einheit 116 nachgelagert angeordnet ist, kann die Umwandlung von Ammoniak und NO zu N₂ ermöglichen. Ein Ammoniak-zu-NO_x-Verhältnis von 0,5 kann die Umwandlung von Ammoniak und NO zu N₂ fördern, wodurch die Menge an nicht nicht umgewandeltem NO_x reduziert wird.
V. Beispielhaftes Verfahren zum Verringern einer Zeit bis zum Erreichen einer Anspringtemperatur
8 veranschaulicht ein Verfahren zum Verwenden eines Fahrzeugsystems. Kurz gesagt schließt das Verfahren 800 ein Aufnehmen von Abgas an einem Dieseloxidationskatalysator (BLOCK 802), ein anschließendes Aufnehmen von Abgas an einer HC-SCR-Einheit (BLOCK 804) und dann ein Aufnehmen von Abgas an einem Turbolader (BLOCK 806) ein. Das Verfahren 800 kann auch ein Aufnehmen von Abgas an einem Ammoniak-SCR-Katalysator einschließen (BLOCK 808).
Das Verfahren 800 schließt ein Aufnehmen von Abgas an einem Dieseloxidationskatalysator ein (BLOCK 802). Der Dieseloxidationskatalysator fördert eine Oxidation von mindestens einem von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators einschließen, sodass eine durchschnittliche Raumgeschwindigkeit durch den Dieseloxidationskatalysator in dem Bereich von 100.000 h^-1 bis 120.000 h^-1 liegt. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu einschließen, einen Kohlenwasserstoffschlupf mit einem Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 bis 6 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu einschließen, eine Anspringtemperatur in unter 30 Sekunden zu erreichen. Ein Aufnehmen von Abgas an dem Dieseloxidationskatalysator, bevor das Abgas den Turbolader erreicht, kann es dem Dieseloxidationskatalysator ermöglichen, als eine Wärmemanagementvorrichtung zu wirken. Ein Aufnehmen von Abgas an dem Dieseloxidationskatalysator, bevor das Abgas den Turbolader erreicht, kann es dem Dieseloxidationskatalysator ermöglichen, schneller die Anspringtemperatur zu erreichen, als wenn der Dieseloxidationskatalysator dem Turbolader nachgelagert angeordnet wäre. Der Dieseloxidationskatalysator kann Kohlenwasserstoffe oxidieren und eine rasche Erwärmung des Abgasnachbehandlungssystems, das dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist, ermöglichen. In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Stoßen von Kohlenwasserstoffen in einen Abgaskrümmer ein, um einen Kohlenwasserstoffschlupf und eine NO₂-Bildung zu erhöhen. Beim Dieseloxidationskatalysator kann es zu einem erhöhten Kohlenwasserstoffschlupf und einer erhöhten NO₂-Bildung durch eine gestoßene Kohlenwasserstoffeinführung in den Abgaskrümmer kommen. In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren ein Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu ein, Dieselkraftstoff teilweise zu erneuern, um der kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Kohlenwasserstoffe zuzuführen. Ein teilweises Erneuern des Dieselkraftstoffs, welcher der HC-SCR zuzuführen ist, bis zu Kohlenwasserstoffen kann zu einer erhöhten Umwandlungseffizienz führen.
Das Verfahren 800 schließt ein Aufnehmen von Abgas an einer HC-SCR-Einheit ein (BLOCK 804). Das Verfahren 800 schließt ein Aufnehmen von Abgas von dem Dieseloxidationskatalysator an einer HC-SCR-Einheit ein. Die HC-SCR-Einheit wandelt Kohlenwasserstoffe und Stickstoffoxidverbindungen in diatomischen Stickstoff und Ammoniak um. Die HC-SCR-Einheit kann Silberaluminiumoxid einschließen. Ein Aufnehmen des Abgases, das an der HC-SCR-Einheit ausgestoßen wird, bevor das Abgas den Turbolader erreicht, kann es der HC-SCR-Einheit ermöglichen, schneller die Anspringtemperatur zu erreichen, als wenn die HC-SCR-Einheit dem Turbolader nachgelagert angeordnet wäre. Die HC-SCR-Einheit kann dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert angeordnet sein, um Stickstoffoxid und Kohlenwasserstoffe umzuwandeln, sodass der Dieseloxidationskatalysator nicht zu diatomischem Stickstoff und Ammoniak oxidiert.
Das Verfahren 800 schließt ein Aufnehmen von Abgas an einem Turbolader ein (BLOCK 806). Das Verfahren 800 schließt ein Aufnehmen von Abgas von der HC-SCR-Einheit an einem Turbolader ein. Der Turbolader erhöht eine Effizienz eines Motors des Fahrzeugsystems. Der Turbolader kann dem Dieseloxidationskatalysator und der HC-SCR-Einheit nachgelagert angeordnet sein. Ein Anordnen des Turboladers dem Dieseloxidationskatalysator und der HC-SCR-Einheit nachgelagert ermöglicht es, dass der Dieseloxidationskatalysator und die HC-SCR-Einheit schneller Anspringtemperaturen erreichen, als wenn der Turbolader dem Dieseloxidationskatalysator und der HC-SCR-Einheit vorgelagert angeordnet wäre.
Das Verfahren 800 kann ein Aufnehmen von Abgas an einem Ammoniak-SCR-Katalysator einschließen (BLOCK 808). Das Verfahren 800 schließt ein Aufnehmen von Abgas von dem Turbolader an einem Ammoniak-SCR-Katalysator ein. Der Ammoniak-SCR-Katalysator erzeugt diatomischen Stickstoff. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 800 ein Anordnen einer Zersetzungskammer dem Ammoniak-SCR-Katalysator vorgelagert einschließen. Das Verfahren 800 kann ein Bereitstellen einer Reduktionsmittelpumpe einschließen. Das Verfahren 800 kann ein Koppeln eines Dosiermoduls an die Zersetzungskammer einschließen. Das Verfahren 800 kann ein Konfigurieren des Dosiermoduls dazu einschließen, Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelpumpe aufzunehmen. Der Ammoniak-SCR-Katalysator kann nahe des Turbinenauslasses angeordnet sein. Der Turboladerauslass kann eine für eine Ammoniak-SCR-Aktivität geeignete Temperatur haben.
VI. Aufbau beispielhafter Ausführungsformen
Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Implementierungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl Merkmale möglicherweise so beschrieben sind, dass sie in bestimmten Kombinationen wirken und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Wie hierin verwendet sollen die Begriffe „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weitreichende Bedeutung haben im Einklang mit der gebräuchlichen und akzeptierten Verwendung vom Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Schutzumfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie hierin verwendet, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Ein solches Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und alle zusätzlichen Zwischenkomponenten einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, wobei die beiden Komponenten oder die beiden Komponenten und alle zusätzliche Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidisch gekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie hier verwendet, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem ein Fluid, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischen geschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente oder Objekts zur anderen einschließen.
Es ist wichtig, zu beachten, dass Aufbau und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Schutzumfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass einige Merkmale nicht zwingend sind, und dass Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Schutzumfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden können, wobei der Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Wenn die Formulierung „Teil“ oder „Abschnitt“ verwendet wird, kann das Element einen Teil/Abschnitt und/oder das gesamte Element einschließen, sofern nicht spezifisch anders angegeben.

Claims

Fahrzeugsystem, umfassend: einen Dieseloxidationskatalysator; eine kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit, die dem Dieseloxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, Abgas von dem Dieseloxidationskatalysator aufzunehmen; und einen Turbolader, der der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit nachgelagert angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, Abgas von der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit aufzunehmen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Dieseloxidationskatalysator so konfiguriert ist, dass eine durchschnittliche Raumgeschwindigkeit durch den Dieseloxidationskatalysator in einem Bereich von 100.000 h^-1 bis 120.000 h^-1 liegt.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der Dieseloxidationskatalysator dazu konfiguriert ist, einen Kohlenwasserstoffschlupf mit einem Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 bis 6 zu erzeugen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Ammoniak-SCR-Katalysator, der dem Turbolader nachgelagert angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, Abgas von dem Turbolader aufzunehmen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Zersetzungskammer, die dem Ammoniak-SCR-Katalysator vorgelagert angeordnet ist; eine Reduktionsmittelpumpe; und ein Dosiermodul, das an die Zersetzungskammer gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelpumpe aufzunehmen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei: der Dieseloxidationskatalysator dazu konfiguriert ist, eine Anspringtemperatur in unter 30 Sekunden zu erreichen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Silberaluminiumoxid umfasst.
Verfahren zum Verwenden eines Fahrzeugsystems, umfassend: Aufnehmen von Abgas an einem Dieseloxidationskatalysator, und Fördern einer Oxidation von mindestens einem von Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid; Aufnehmen von Abgas, das von dem Dieseloxidationskatalysator ausgestoßen wird, an einer kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit und Umwandeln von Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxidverbindungen zu diatomischem Stickstoff und Ammoniak; und Aufnehmen von Abgas, das von der kohlenwasserstoffselektiven katalytischen Reduktionseinheit ausgestoßen wird, an einem Turbolader und Erhöhen einer Effizienz eines Motors des Fahrzeugsystems.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators, sodass eine durchschnittliche Raumgeschwindigkeit durch den Dieseloxidationskatalysator in einem Bereich von 100.000 h^-1 bis 120.000 h^-1 liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu, einen Kohlenwasserstoffschlupf mit einem Kohlenstoff-zu-NO_x-Verhältnis von 3 bis 6 zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: Aufnehmen von Abgas, das von dem Turbolader ausgestoßen wird, an einem Ammoniak-SCR-Katalysator, und Produzieren von diatomischem Stickstoff.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend: Anordnen einer Zersetzungskammer dem Ammoniak-SCR-Katalysator vorgelagert; Bereitstellen einer Reduktionsmittelpumpe; und Koppeln eines Dosiermoduls an die Zersetzungskammer; Konfigurieren des Dosiermoduls dazu, Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelpumpe aufzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu, eine Anspringtemperatur in unter 30 Sekunden zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Silberaluminiumoxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: Stoßen von Kohlenwasserstoffen in einen Abgaskrümmer, um einen Kohlenwasserstoffschlupf und eine NO₂-Bildung zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend: Konfigurieren des Dieseloxidationskatalysators dazu, Dieselkraftstoff teilweise zu erneuern, um der kohlenwasserstoffselektive katalytische Reduktionseinheit Kohlenwasserstoffe zuzuführen.