DE112019007644T5

DE112019007644T5 - Systeme und Verfahren zum Erzeugen von Ammoniak

Info

Publication number: DE112019007644T5
Application number: DE112019007644.2T
Authority: DE
Inventors: Mihai Chiruta; Samuel Johnson; Tiffany D. Morgan; George Eugene Mavroudis; Luis N. Moreno
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2022-05-19
Also published as: WO2021034330A1; US11753979B2; US20220356830A1

Abstract

Eine Ammoniakerzeugeeinrichtung umfasst ein Gehäuse, umfassend eine erste Endwand, auf der ein Reduktionsmitteleinspritzer, der dazu konfiguriert ist, dem Gehäuse ein Reduktionsmittel zuzuführen, montierbar ist. Eine Heizspulenbaugruppe ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Ein erstes Ende der Heizspulenbaugruppe befindet sich nahe einer Stelle der ersten Endwand, an der sich eine Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wenn der Reduktionsmitteleinspritzer an der ersten Endwand montiert ist. Die Heizspulenbaugruppe ist dazu konfiguriert, Wärme zu erzeugen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren, um Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte als Reaktion darauf zu erzeugen, dass ein elektrischer Strom dadurch geleitet wird. Ein Hydrolysekatalysator kann der Heizspulenbaugruppe nachgelagert zum Katalysieren einer Hydrolyse der Reaktionsnebenprodukte zu Ammoniak angeordnet sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorhandene Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Erzeugen von Ammoniak, das in Nachbehandlungssystemen verwendet werden kann.
HINTERGRUND
Abgas-Nachbehandlungssysteme werden dazu verwendet, Abgas, das durch Verbrennungsmotoren erzeugt wird, aufzunehmen und zu behandeln. Allgemein schließen Abgas-Nachbehandlungssysteme eine beliebige Anzahl mehrerer unterschiedlicher Komponenten zum Reduzieren des Anteils an schädlichen Abgasemissionen im Abgas ein. Zum Beispiel schließen bestimmte Abgas-Nachbehandlungssysteme für dieselbetriebene Verbrennungsmotoren ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-System) ein, einschließlich eines Katalysators, der dazu formuliert ist, NOx (NO und NO₂ in geringfügigem Anteil) in harmloses Stickstoffgas (N₂) und Wasserdampf (H₂O) in Gegenwart von Ammoniak (NH₃) umzuwandeln. Im Allgemeinen wird in solchen Nachbehandlungssystemen ein Abgasreduktionsmittel (z. B. ein Diesel-Abgasfluid wie Harnstoff) in das SCR-System eingespritzt, um eine Ammoniakquelle bereitzustellen, und mit dem Abgas gemischt, um die NOx-Gase teilweise zu reduzieren. Die Nebenprodukte der Reduktion des Abgases werden dann fluidisch mit dem Katalysator, der in dem SCR-System eingeschlossen ist, in Verbindung gebracht, um im Wesentlichen alle NOx-Gase in relativ harmlose Nebenprodukte abzubauen, die aus dem Nachbehandlungssystem ausgestoßen werden.
Allgemein wird das Reduktionsmittel dem Abgas in flüssiger Phase zugeführt, wobei es verdampft und Ammoniak erzeugt. Ineffizientes Mischen des flüssigen Reduktionsmittels mit Abgas oder Beaufschlagen des Reduktionsmittels auf Seitenwände einer Abgasleitung des Nachbehandlungssystems kann zu einer Bildung von Reduktionsmittelablagerungen (z. B. aufgrund von Kristallisation des Reduktionsmittels) in dem Abgasrohr und Komponenten des Nachbehandlungssystems führen. Reduktionsmittelablagerungen reduzieren die Effizienz des Nachbehandlungssystems und können ein Verstopfen der Abgasleitung bewirken, was ein häufiges Reinigen des Abgasrohrs bedarf. Die Reduktionsmittelablagerungen können sich auch in nachgelagerten Komponenten, zum Beispiel dem SCR-SYSTEM, ansammeln und eine katalytische Effizienz davon reduzieren. Reduktionsmittelablagerungen können daher ein Durchführen einer häufigen Wartung an dem Nachbehandlungssystem erfordern, was Wartungskosten erhöht.
KURZDARSTELLUNG
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Erzeugen von Ammoniak zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen, und insbesondere auf eine Ammoniakerzeugeeinrichtung, die eine oder mehrere Heizspulen einschließt, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, an das ein Reduktionsmitteleinspritzer gekoppelt ist. Die eine oder die mehreren Heizspulen erzeugen Wärme, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren und Ammoniak zu produzieren, das dem Nachbehandlungssystem zugeführt wird. Ein Hydrolysekatalysator kann der einen oder der mehreren Spulen nachgelagert angeordnet sein und ist dazu konfiguriert, eine Umwandlung von Reaktionsnebenprodukten der Thermolysereaktion in Ammoniak zu katalysieren. In anderen Ausführungsformen wird die Thermolyse durch Erhöhen einer Temperatur eines Teils des Abgases durchgeführt, in dem das Reduktionsmittel durch Zuführen von Kohlenwasserstoffen dem Abgas zugeführt wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Ammoniakerzeugeeinrichtung: ein Gehäuse, umfassend eine erste Endwand, auf der ein Reduktionsmitteleinspritzer, der dazu konfiguriert ist, dem Gehäuse ein Reduktionsmittel zuzuführen, montierbar ist; und eine Heizspulenbaugruppe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei sich ein erstes Ende der Heizspulenbaugruppe nahe einer Stelle der ersten Endwand befindet, in der sich eine Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wenn der Reduktionsmitteleinspritzer an der ersten Endwand montiert ist, und wobei die Heizspulenbaugruppe dazu konfiguriert ist, Wärme zu erzeugen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren, um Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte als Reaktion darauf zu erzeugen, dass ein elektrischer Strom dadurch geleitet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Reduktionsmittelzuführsystem zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem: eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe; einen Reduktionsmitteleinspritzer, welcher der Reduktionsmittelzuführbaugruppe nachgelagert angeordnet ist; und eine Ammoniakerzeugeeinrichtung, die dazu konfiguriert ist, fluidisch an eine Abgasleitung eines Nachbehandlungssystems gekoppelt zu werden, wobei die Ammoniakerzeugeeinrichtung umfasst: ein Gehäuse, umfassend eine erste Endwand, an der ein Reduktionsmitteleinspritzer montiert ist, wobei der Reduktionsmitteleinspritzer dazu konfiguriert ist, dem Gehäuse ein Reduktionsmittel zuzuführen, und eine Heizspulenbaugruppe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei sich ein erstes Ende der Heizspulenbaugruppe nahe einer Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wobei die Heizspulenbaugruppe dazu konfiguriert ist, Wärme zu erzeugen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren, um Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte als Reaktion darauf zu erzeugen, dass ein elektrischer Strom dadurch geleitet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Nachbehandlungssystem zum Behandeln von Abgas, das durch einen Motor produziert wird: eine Abgasleitung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas aufzunehmen; ein SCR-System, das in der Abgasleitung angeordnet ist; eine Umgehungsleitung, die fluidisch an die Abgasleitung gekoppelt ist, wobei die Umgehungsleitung dazu konfiguriert ist, einen Teil des Abgases aufzunehmen, das durch die Abgasleitung von einer vorgelagerten Stelle der Abgasleitung strömt, und den Teil des Abgases an die Abgasleitung an einer nachgelagerten Stelle der Abgasleitung zurückzugeben; einen ersten Oxidationskatalysator, der in der Umgehungsleitung angeordnet ist; einen Hydrolysekatalysator, der in der Umgehungsleitung dem ersten Oxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist; einen Reduktionsmitteleinspritzer, der an einer Stelle zwischen dem ersten Oxidationskatalysator und dem Hydrolysekatalysator an die Umgehungsleitung gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, ein Reduktionsmittel der Abgasleitung zwischen dem ersten Oxidationskatalysator und dem Hydrolysekatalysator zuzuführen, und eine Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, Kohlenwasserstoffe wahlweise dem ersten Oxidationskatalysator zuzuführen, was bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe verbrennen, um so eine Temperatur des Abgases auf eine erste Temperatur, die ausreichend ist, um das Reduktionsmittel zu thermolysieren und Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte zu erzeugen, zu erhöhen, wobei der Hydrolysekatalysator dazu formuliert ist, eine Hydrolyse der Reaktionsnebenprodukte zu Ammoniak zu katalysieren.
Es sei klargestellt, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen lediglich mehrere Ausführungen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerung, die mit dem Nachbehandlungssystem von 1 verwendet werden kann, gemäß einer Ausführungsform.
3 veranschaulicht einen Reaktionsweg zum Erzeugen von Ammoniak aus Harnstoff über eine Thermolyse und ein Umwandeln von Reaktionsnebenprodukten der Thermolysereaktion in Ammoniak per Hydrolyse.
4 ist eine obere, vordere, seitliche perspektivische Ansicht einer Ammoniakerzeugeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine Endansicht der Ammoniakerzeugeeinrichtung von 4.
6 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Ammoniakerzeugeeinrichtung von
4 in einer ersten Konfiguration.
7 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Ammoniakerzeugeeinrichtung von
4 in einer zweiten Konfiguration.
8 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer Ammoniakerzeugeeinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.
9 ist eine Grafik, die Darstellungen von Harnstofflösung zeigt, die in eine Ammoniakerzeugeeinrichtung mit verschiedenen Zuführströmungsraten zugeführt wurde, und die entsprechende Menge an Ammoniak, die durch die Ammoniakerzeugeeinrichtung produziert wurde.
10 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen von Ammoniak aus einem flüssigen Reduktionsmittel und Zufuhren von Ammoniak in ein Nachbehandlungssystem gemäß einer Ausführungsform.
11 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform.

In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht einschränkend gedacht. Andere Ausführungen können genutzt werden, und es können andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wie allgemein hierin beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht, in vielen unterschiedlichen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und konzipiert werden können, die alle ausdrücklich berücksichtigt sind und Teil dieser Offenlegung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Erzeugen von Ammoniak zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen, und insbesondere auf eine Ammoniakerzeugeeinrichtung, die eine oder mehrere Heizspulen einschließt, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, an das ein Reduktionsmitteleinspritzer gekoppelt ist. Die eine oder die mehreren Heizspulen erzeugen Wärme, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren und Ammoniak zu produzieren, das dem Nachbehandlungssystem zugeführt wird. Ein Hydrolysekatalysator kann der einen oder der mehreren Spulen nachgelagert angeordnet sein und ist dazu konfiguriert, eine Umwandlung von Reaktionsnebenprodukten der Thermolysereaktion in Ammoniak zu katalysieren. In anderen Ausführungsformen wird die Thermolyse durch Erhöhen einer Temperatur eines Teils des Abgases durchgeführt, in dem das Reduktionsmittel durch Zuführen von Kohlenwasserstoffen dem Abgas zugeführt wird.
Ammoniakerzeuger für Nachbehandlungssysteme sollen gasförmiges Ammoniak an das Nachbehandlungssystem abgeben. Das Ammoniak wird als ein Reduktionsmittel für NOx-Gase verwendet, die üblicherweise in dem Abgas (z. B. Dieselabgas) vorhanden sind. Bei herkömmlichen Nachbehandlungssystemen wird Ammoniak aus einem Vorläufer, wie einer Harnstoff/Wasser-Lösung, erhalten. Es gibt Motorbetriebsbedingungen (kalte Temperatur und/oder hohe NOx-Ausgabe), bei denen das Reduktionsmittel in feste Harnstoffablagerungen umgewandelt wird. Diese Ablagerungen behindern das normale Funktionieren des Nachbehandlungssystems, zum Beispiel eines SCR-Systems, das in dem Nachbehandlungssystem eingeschlossen ist. Eine Art und Weise, die Bildung von diesen Ablagerungen zu vermeiden, besteht darin, die Menge an eingespritztem Reduktionsmittel zu reduzieren oder zu beseitigen. In einer üblichen Anwendung einer Reduktionsmitteleinspritzung in das Nachbehandlungssystem wird Wärme aus dem Abgas dazu genutzt, das Reduktionsmittel zu Ammoniak abzubauen. Wenn die Wärme in dem Abgas unzureichend ist (z. B. unter 135 bis 150 Grad Celsius, bei der das Reduktionsmittel nicht zu Ammoniak zersetzt wird), wie bei einem Motorstart, ist die Ammoniakproduktionsrate schlecht. Dies kann zu einer geringeren Effizienz der katalytischen Umwandlung des SCR-Systems sowie zu einer Erhöhung der Reduktionsmittelablagerungsbildung führen.
Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Ammoniakerzeugeeinrichtung können einen oder mehrere Vorteile bereitstellen, zum Beispiel einschließlich: (1) Ermöglichen eines Abbaus von flüssigem Reduktionsmittel zu Ammoniak unabhängig von Abgasbedingungen, das dann dem Nachbehandlungssystem zugeführt werden kann, (2) Ermöglichen einer hohen katalytischen Umwandlung des SCR-Systems bei niedrigen Umgebungstemperaturbedingungen, da das erzeugte Ammoniak bei nahezu atmosphärischem Druck bis zu -33 Grad Celsius in gasförmiger Phase verbleibt und daher zur Verwendung durch das SCR-System bei den niedrigen Umgebungstemperaturen verfügbar ist; (3) Reduzieren von Reduktionsmittelablagerungen; und (4) Ermöglichen einer einfachen Integration in bestehende Nachbehandlungssysteme.
1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 ist dazu konfiguriert, ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) aus einem Motor 10 aufzunehmen und Bestandteile des Abgases, wie zum Beispiel NOx-Gase, CO usw., abzubauen. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Reduktionsmittelspeichertank 110, eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, einen Reduktionsmitteleinspritzer 120, eine Ammoniakerzeugeeinrichtung 130, ein SCR-System 150, eine Steuerung 170 und gegebenenfalls eine Gaszuführbaugruppe 114, einen Oxidationskatalysator 160 und eine Kohlenwasserstoffzufuhrbaugruppe 116 ein.
Der Motor 10 kann einen Verbrennungsmotor, zum Beispiel einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen Erdgasmotor, einen Biodieselmotor, einen Dualkraftstoffmotor, einen Alkoholmotor, einen E85 oder einen anderen geeigneten Verbrennungsmotor, einschließen.
Der Reduktionsmittelspeichertank 110 enthält ein Reduktionsmittel, das dazu formuliert ist, eine Reduktion der Bestandteile des Abgases (z. B. NOx-Gase) durch einen Katalysator 154, der in dem SCR-System 150 eingeschlossen ist, zu ermöglichen. Bei Ausführungsformen, bei denen das Abgas ein Dieselabgas ist, kann das Reduktionsmittel ein Dieselabgasfluid (DEF) einschließen, das eine Ammoniakquelle bereitstellt. Geeignete DEFs schließen Harnstoff, eine wässrige Harnstofflösung oder jedes andere DEF ein (z. B. das DEF, das unter dem Handelsnahmen ADBLUE®) erhältlich ist. In bestimmten Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 32,5 Vol.-% Harnstoff und 67,5 % deionisiertem Wasser ein. In anderen Ausführungsformen schließt das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung mit 40 % Harnstoff und 60 % deionisiertem Wasser ein.
Das SCR-System 150 ist dazu konfiguriert, das Abgas (z. B. ein Dieselabgas) aufzunehmen und zu behandeln, das durch das SCR-System 150 in Gegenwart von Ammoniak strömt. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt eine Abgasleitung 101 ein, die einen Abgasflussweg zum Weitergeben des Abgases definiert. Das SCR-System 150 ist innerhalb der Abgasleitung 101 positioniert. In einigen Ausführungsformen schließt die Abgasleitung 101 ein Einlassrohr 102 ein, das dem SCR-System 150 vorgelagert positioniert ist und dazu konfiguriert ist, Abgas von dem Motor 10 aufzunehmen und das Abgas an das SCR-System 150 weiterzugeben. Die Abgasleitung 101 kann auch ein Auslassrohr 104 zum Ausstoßen von behandeltem Abgas in die Umgebung einschließen.
Ein erster Sensor 103 kann in dem Einlassrohr 102 angeordnet sein. Der erste Sensor 103 kann zum Beispiel einen NOx-Sensor (z. B. einen physischen oder virtuellen NOx-Sensor), einen Sauerstoffsensor, einen Feinstaubsensor, einen Kohlenmonoxidsensor, einen Temperatursensor, einen Drucksensor, einen beliebigen anderen Sensor oder eine Kombination davon, die dazu konfiguriert sind, einen oder mehrere Parameter des Abgases zu messen, einschließen. Derartige Betriebsparameter können zum Beispiel eine Menge an NOx-Gasen im Abgas, eine Temperatur des Abgases, eine Strömungsrate und/oder einen Druck des Abgases einschließen.
Ein zweiter Sensor 105 kann in dem Auslassrohr 104 angeordnet sein. Der zweite Sensor 105 kann einen zweiten NOx-Sensor einschließen, der dazu konfiguriert ist, eine Menge an NOx-Gasen zu bestimmen, die in die Umgebung ausgestoßen wird, nachdem sie durch das SCR-System 150 geleitet worden sind. In anderen Ausführungsformen kann der zweite Sensor 105 einen Feinstaubsensor umfassen, der dazu konfiguriert ist, eine Menge an Feinstaub (z. B. Ruß oder Asche), die in dem Abgas eingeschlossen sind, zu bestimmen. In noch anderen Ausführungsformen kann der zweite Sensor 105 einen Ammoniaksensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, eine Ammoniakmenge in dem Abgas, das aus dem SCR-System 150 strömt, zu messen, d. h. den Ammoniakschlupf zu bestimmen. Der Amoniakschlupf kann als ein Maß der katalytischen Effizienz des SCR-Systems 150 zum Einstellen einer Menge des Reduktionsmittels, die dem SCR-System 150 zuzuführen ist, und/oder zum Einstellen einer Temperatur des SCR-Systems 150 verwendet werden, um dem SCR-System 150 zu ermöglichen, Ammoniak effektiv für den katalytischen Abbau von NOx-Gasen zu verwenden, die in dem Abgas, das dadurch strömt, eingeschlossen sind. In einigen Ausführungsformen kann ein Ammoniakoxid (AMOx)-Katalysator dem SCR-Katalysator 150 nachgelagert angeordnet sein, zum Beispiel in das Auslassrohr 104, um etwaiges nicht umgesetztes Ammoniak in dem SCR-System 150 nachgelagerten Abgas abzubauen.
Das SCR-System 150 schließt mindestens einen Katalysator 154 ein, der innerhalb eines Innenvolumens, das durch das Gehäuse 101 definiert ist, angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann das SCR-System 150 einen Filter zur selektiven katalytischen Reduktion (SCRF) oder eine beliebige andere Nachbehandlungskomponente umfassen, die dazu konfiguriert ist, Bestandteile des Abgases (z. B. NOx-Gase, wie Distickstoffmonoxid, Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid usw.) abzubauen, die durch die Abgasleitung 101 in Gegenwart eines Reduktionsmittels strömen, wie hierin beschrieben. Jeder geeignete Katalysator 154 kann verwendet werden, wie zum Beispiel platin-, palladium-, rhodium-, cerium-, eisen-, mangan-, kupfer-, vanadiumbasierte Katalysatoren (einschließlich Kombinationen davon).
Der Katalysator 154 kann auf einem geeigneten Substrat angeordnet sein, wie beispielsweise einem keramischen (z. B. Cordierit) oder metallischen (z. B. Kanthal) Monolithkern, der beispielsweise eine Wabenstruktur aufweisen kann. Ein Washcoat kann ebenfalls als Trägermaterial für den Katalysator 154 verwendet werden. Solche Washcoat-Materialien können beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, jedes andere geeignete Washcoat-Material, oder eine Kombination daraus einschließen. Das Abgas kann derart über und um den Katalysator 154 strömen, dass die im Abgas eingeschlossenen NOx-Gase weiter reduziert werden, sodass ein Abgas entsteht, das im Wesentlichen frei von Kohlenmonoxid und NOx-Gasen ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch andere Nachbehandlungskomponenten einschließen, wie zum Beispiel einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator), einen oder mehrere Feinstaubfilter, Ammoniakoxidationskatalysatoren, Mischer, Prallbleche oder jede andere geeignete Nachbehandlungskomponente. Solche Nachbehandlungskomponenten können dem SCR-System 150 innerhalb der Abgasleitung 101 vorgelagert oder nachgelagert angeordnet sein.
Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 ist fluidisch an den Reduktionsmittelspeichertank 110 gekoppelt und dazu konfiguriert, das Reduktionsmittel dem Reduktionsmitteleinspritzer 120, der dem SCR-System 150 vorgelagert angeordnet ist, bereitzustellen. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 kann verschiedene Strukturen umfassen, um eine Aufnahme des Reduktionsmittels aus dem Reduktionsmittelspeichertank 110 und eine Abgabe an den Reduktionsmitteleinspritzer 120 zur Zuführung in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 zu ermöglichen, wie ausführlich hierin beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 eine oder mehrere Pumpen (z. B. eine Membranpumpe, eine Verdrängerpumpe, eine Kreiselpumpe, eine Vakuumpumpe usw.) zum Abgeben des Reduktionsmittels an den Reduktionsmitteleinspritzer 120 bei einem Betriebsdruck und/oder einer Strömungsrate einschließen. Die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 kann auch Filter und/oder Siebe (um z. B. zu verhindern, dass Feststoffpartikel des Reduktionsmittels oder Verunreinigungen in die eine oder die mehreren Pumpen strömen) und/oder Ventile (z. B. Rückschlagventile), die dazu konfiguriert sind, auf das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelspeichertank 110 zurückzugreifen, einschließen. Siebe, Rückschlagventile, Pulsationsdämpfer oder andere Strukturen können auch der einen oder den mehreren Pumpen der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 nachgelagert angeordnet sein und dazu konfiguriert sein, Verunreinigungen zu entfernen und/oder eine Abgabe des Reduktionsmittels an den Reduktionsmitteleinspritzer 120 zu ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 auch eine Umgehungsleitung einschließen, die dazu aufgebaut ist, einen Rückführweg für das Reduktionsmittel von der einen oder den mehreren Pumpen zu dem Reduktionsmittelspeichertank 110 bereitzustellen. Ein Ventil (z. B. ein Öffnungsventil) kann in der Umgehungsleitung bereitgestellt sein, um ein selektives Zurückführen des Reduktionsmittels zu dem Reduktionsmittelspeichertank 110 zu ermöglichen (z. B. wenn der Motor 10 ausgeschaltet wird oder während eines Spülvorgangs der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112).
Der Reduktionsmitteleinspritzer 120 ist der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 nachgelagert montiert. Der Reduktionsmitteleinspritzer 120 kann eine oder mehrere Düsen, Ventile, Betätigungselemente oder beliebige andere geeignete Komponenten zum Zuführen eines Stroms des Reduktionsmittels in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 einschließen. In einigen Ausführungsformen kann der Reduktionsmitteleinspritzer 120 zur luftgestützten Abgabe des Reduktionsmittels in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 konfiguriert sein. Bei solchen Ausführungsformen schließt das Nachbehandlungssystem 100 auch die Gaszuführbaugruppe 114 ein, die dazu konfiguriert ist, dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 Luft oder ein anderes Gas (z. B. Stickstoff oder einen Teil des Abgases) zur gasgestützten Abgabe des Reduktionsmittels in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 bereitzustellen.
Die Gaszuführbaugruppe 114 kann zum Beispiel einen Druckgaszylinder, ein Abgasrückführungssystem, das dazu konfiguriert ist, einen Teil des Abgases in den Reduktionsmitteleinspritzer 120 zurückzuführen, Ventile, ein Betätigungselement oder beliebige andere geeignete Komponenten, die dazu konfiguriert sind, dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 wahlweise Luft, Abgas oder ein beliebiges anderes Gas bereitzustellen, einschließen. In solchen Ausführungsformen kann der Reduktionsmitteleinspritzer 120 auch eine Mischkammer einschließen, die dazu aufgebaut ist, unter Druck stehendes Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 bei einer steuerbaren Rate (z. B. über ein Dosierventil, das in der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 eingeschlossen ist) aufzunehmen. Die Mischkammer kann auch dazu gestaltet sein, Gas (z. B. Druckluft oder einen Teil des Abgases) oder ein beliebiges anderes Inertgas (z. B. Stickstoff) von der Gaszuführbaugruppe 114 aufzunehmen, um so einen kombinierten Strom der Luft und des Reduktionsmittels in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 abzugeben.
In anderen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch den Oxidationskatalysator 160 (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator)einschließen, der dazu konfiguriert ist, Kohlenwasserstoffe, die in dem Abgas vorliegen, abzubauen . In einigen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch eine Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe 116 einschließen, die dazu konfiguriert ist, dem Abgas wahlweise Kohlenwasserstoffe (z. B. Diesel) zuzuführen. Die Kohlenwasserstoffe verbrennen und erhöhen die Temperatur des Abgases auf eine Temperatur (z. B. größer als 500 Grad Celsius), die dazu ausreichend ist, das SCR-System 150 zu regenerieren. In einigen Ausführungsformen kann die Kohlenwasserstoffverbrennung auch dazu verwendet werden, die Temperatur des Abgases auf eine Temperatur (z. B. größer als etwa 190 Grad Celsius) zu erhöhen, um die Umwandlungseffizienz des SCR-Systems 150 und die Hydrolysefähigkeit des Hydrolysekatalysators 140 zu erhöhen.
Die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 ist an dem Einlassrohr 102 montiert, kann aber in anderen Ausführungsformen an jeder anderen geeigneten Stelle der Abgasleitung 101 montiert sein, die dem SCR-System 150 vorgelagert ist, oder über dem SCR-System 150, sodass die Einrichtung 130 fluidisch an die Abgasleitung 101 gekoppelt ist. Die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 ist dazu konfiguriert, Ammoniakgas aus Flüssigphasenreduktionsmittel, das darin durch den Reduktionsmitteleinspritzer 120 zugeführt ist, zu erzeugen.
Ferner schließt die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 ein Gehäuse 132 ein, das ein Innenvolumen definiert. In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 132 eine zylindrische Querschnittsform aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse 132 eine rechteckige, quadratische, ovale, elliptische, polygonale, asymmetrische oder eine beliebige andere geeignete Querschnittsform oder eine Kombination davon aufweisen. Das Gehäuse 132 kann aus einem beliebigen geeigneten korrosionsbeständigen und wärmebeständigen Material gebildet sein, zum Beispiel aus Edelstahl, Aluminium, Legierungen, Polymeren usw.
Das Gehäuse 132 schließt eine erste Endwand 131 ein, auf welcher der Reduktionsmitteleinspritzer 120 montiert ist. In einigen Ausführungsformen kann die erste Endwand 131 eine Endkappe einschließen, die an das Gehäuse 132 gekoppelt ist. Die erste Endwand 131 kann eine Öffnung zum Aufnehmen des Reduktionsmitteleinspritzers 120 definieren. Kopplungsmerkmale können in der Öffnung zum Befestigen des Reduktionsmitteleinspritzers 120 in der ersten Endwand 131 definiert sein. In einigen Ausführungsformen können die Kopplungsmerkmale Gewinde einschließen, die dazu konfiguriert sind, mit Gegengewinden, die auf einer Außenoberfläche des Reduktionsmitteleinspritzers 120 definiert sind, zusammenzupassen. In anderen Ausführungsformen kann eine Reduktionsmitteleinspritzerhalterung (nicht gezeigt) in der ersten Endwand des Gehäuses 132 angeordnet sein. In solchen Ausführungsformen ist der Reduktionsmitteleinspritzer 120 an der Reduktionsmitteleinspritzerhalterung montiert.
Eine zweite Endwand 139 des Gehäuses 132, die sich axial gegenüber der ersten Endwand 131 befinden kann, ist an dem Einlassrohr 102 montiert, zum Beispiel angeschraubt, vernietet, verschraubt oder darauf verschweißt. Ein Auslass 138 ist in der zweiten Endwand 139 definiert und steht mit dem Abgasflussweg, der durch das Einlassrohr 102 definiert ist, in Fluidverbindung, um so dem Abgas Ammoniak zuzuführen. In anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse 132 an einer Stelle angeordnet sein, die von dem Auslassrohr 104 entfernt ist. In solchen Ausführungsformen kann ein Auslassrohr (nicht gezeigt) dazu verwendet werden, den Auslass 138 fluidisch an das Einlassrohr 102 zu koppeln.
Die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 schließt auch eine Heizspulenbaugruppe 134 ein, die innerhalb des Innenvolumens, das durch das Gehäuse 132 definiert ist, angeordnet ist. Ein erstes Ende der Heizspulenbaugruppe 134 befindet sich nahe einer Stelle der ersten Endwand 131, an der sich eine Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers 120 befindet, wenn der Reduktionsmitteleinspritzer 120 an der ersten Endwand 131 montiert ist. Die Heizspulenbaugruppe 134 ist dazu konfiguriert, Wärme zu erzeugen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel, das durch das Reduktionsmittel dem Gehäuse 132 zugeführt wird, zu thermolysieren, um so Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte als Reaktion darauf zu erzeugen, dass ein elektrischer Strom dadurch geleitet wird. Zum Beispiel veranschaulicht 3 einen möglichen Thermolysereaktionsweg von Harnstoff, der Ammoniak und Isocyansäure als ein Nebenprodukt erzeugt.
In einigen Ausführungsformen ist ein Hydrolysekatalysator 140 der Heizspulenbaugruppe 134 nachgelagert angeordnet. Der Hydrolysekatalysator 140 ist dazu konfiguriert, eine Hydrolyse der Reaktionsnebenprodukte (z. B. Isocyansäure) zu katalysieren, um Ammoniak zu erzeugen, zum Beispiel wie in dem Reaktionsweg von 3 gezeigt. Somit wird ein signifikanter Teil des flüssigen Harnstoffs, welcher der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 zugeführt wird, in Ammoniakgas umgewandelt. Das Ammoniakgas wird dem Abgas, das durch die Abgasleitung 101 strömt, durch den Auslass 138 zugeführt. Der Hydrolysekatalysator 140 kann zum Beispiel ZrO₂, Al₂O₃, TiO₂, H-ZSM-5, SiO₂ oder einen anderen geeigneten Katalysator, der dazu formuliert ist, die Hydrolyse von thermolysierten Reaktionsnebenprodukten eines Reduktionsmittels, wie Harnstoff, zu Ammoniak (z. B. in Gegenwart von Wasser, das inhärent in dem Abgas vorhanden ist, oder der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 zugeführt wird) zu katalysieren.
In einigen Ausführungsformen schließt die Heizspulenbaugruppe 134 eine einzelne Heizspule ein. In bestimmten Ausführungsformen, wie in 1 gezeigt, schließt die Heizspulenbaugruppe 134 eine erste Heizspule 133 ein, die sich nahe des Reduktionsmitteleinspritzers 120 befindet. Die erste Heizspule 133 weist eine erste Querschnittsbreite auf. Eine zweite Heizspule 135 befindet sich entfernt von dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 (z. B. axial von dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 durch die erste Heizspule 133 beabstandet) und axial mit der ersten Heizspule 133 ausgerichtet. Die zweite Heizspule 135 weist eine zweite Querschnittsbreite auf, die größer als die erste Querschnittsbreite der ersten Heizspule ist. Allgemein wird das Reduktionsmittel aus einer Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers 120 als ein Sprühkegel ausgestoßen, der sich von der Reduktionsmitteleinspritzerspitze weg ausdehnt. Die erste Heizspule 133 mit kleinerem Durchmesser kann Reduktionsmittel nahe der Reduktionsmitteleinspritzerspitze thermolysieren, wobei der Sprühkegeldurchmesser klein ist. Wenn sich der Sprühkegel ausdehnt, kann ein kleiner Teil des flüssigen Reduktionsmittelsprays der ersten Heizspule 133 nachgelagert zu einer Stelle der größeren zweiten Heizspule 135, die durch die Wärme, die durch die größere zweite Heizspule 135 erzeugt wird, thermolysiert wird, entweichen.
Die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 schließt auch einen Heizer 136 ein, der auf einer Außenoberfläche des Gehäuses 132 angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, das Gehäuse 132 und dadurch das Innenvolumen des Gehäuses 132 selektiv zu erwärmen. In einigen Ausführungsformen kann der Heizer 136 eine oder ein Paar Klemmheizer, das auf der Außenoberfläche des Gehäuses 132 angeordnet ist, einschließen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Heizer 136 einen Heizer einschließen, der dazu verwendet wird, das SCR-System 150 während Kaltzyklen zu erwärmen. Zum Beispiel können eine oder mehrere Schleifen des Heizers, die dazu verwendet werden, das SCR-System 150 zu erwärmen, um das Gehäuse 132 geschlungen sein, um den Heizer 136 zu bilden.
3 bis 7 zeigen verschiedene Ansichten einer Ammoniakerzeugeeinrichtung 230 gemäß einer anderen Ausführungsform. Die Ammoniakerzeugeeinrichtung 230 schließt ein Gehäuse 232 ein, das ein Innenvolumen definiert. Das Gehäuse 232 definiert einen zylindrischen Querschnitt. Ein Reduktionsmitteleinspritzer 220 ist an einer ersten Endwand 231 des Gehäuses 232 angeordnet. Eine Heizspulenbaugruppe 234 ist innerhalb des Innenvolumens, das durch das Gehäuse 232 definiert ist, angeordnet. Die Heizspulenbaugruppe 234 schließt eine erste Heizspule 233 ein, die sich nahe einer Stelle der ersten Endwand 231 befindet, an der sich eine Reduktionsmitteleinspritzerspitze 221 des Reduktionsmitteleinspritzers 220 befindet. Die erste Heizspule weist eine erste Querschnittsbreite C1 (z. B. Durchmesser) auf. Eine zweite Heizspule 235 ist entfernt von dem Reduktionsmitteleinspritzer 220 (z. B. axial von dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 durch die erste Heizspule 133 beabstandet) angeordnet und ist axial mit der ersten Heizspule 233 ausgerichtet. Die zweite Heizspule 235 weist eine zweite Querschnittsbreite C2 (z. B. Durchmesser) auf, die größer als die erste Querschnittsbreite C1 ist.
Das Gehäuse 232 kann eine erste elektrische Führungsleitung 242 und eine zweite elektrische Führungsleitung 244 einschließen, die sich jeweils senkrecht zu einer Außenoberfläche des Gehäuses 232 erstrecken. Eine erste elektrische Führung 243 ist durch die erste elektrische Führungsleitung 242 angeordnet und ist kommunikativ an die erste Heizspule 233 zum Bereitstellen von elektrischer Leistung daran gekoppelt. Ebenso ist eine zweite elektrische Führung 245 durch die zweite elektrische Führungsleitung 244 angeordnet und ist kommunikativ an die zweite Heizspule 235 zum Bereitstellen von elektrischer Leistung daran gekoppelt. Obwohl nicht gezeigt, kann das Gehäuse 232 in einigen Ausführungsformen einen Katalysatorgehäuseteil einschließen, der sich der Heizspulenbaugruppe 134 nachgelagert befindet, innerhalb der ein Hydrolysekatalysator (z. B. der Hydrolysekatalysator 140) angeordnet ist, wie zuvor hierin beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, ist der Reduktionsmitteleinspritzer 220 in einer Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 montiert, die durch eine Öffnung 261, die in der ersten Endwand 231 (z. B. einer Endkappe) definiert ist, zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen können Gewinde auf einer Innenoberfläche der Öffnung 261 definiert sein, die mit entsprechenden Gegengewinden, die auf einer Außenoberfläche der Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 definiert sind, zusammenpassen. In einigen Ausführungsformen kann eine Montageplatte 222 an eine radiale Außenoberfläche des Reduktionsmitteleinspritzers 220 gekoppelt sein und sich davon radial nach außen erstrecken. Ein Kopplungselement 224 (z. B. eine Führungsschraube) kann sich durch die Montageplatte 222 in eine Apertur 225, die in der ersten Endwand 231 definiert ist, erstrecken. Die Apertur 225 ist radial nach außen von der Öffnung 261 definiert. Die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 ist einstellbar in der Öffnung 261 montiert, sodass ein axialer Abstand einer Reduktionsmitteleinspritzerspitze 221 der ersten Heizspule 233 eingestellt werden kann.
Zum Beispiel zeigt 6 die Ammoniakerzeugeeinrichtung 230 in einer ersten Konfiguration, in der die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260, die durch die Öffnung 261 zugeführt wird, zum Beispiel eingefädelt ist, sodass sich die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 an einer ersten Stelle befindet, an der die Reduktionsmitteleinspritzerspitze 221 von der ersten Heizspule 233 um einen ersten Abstand D1 beabstandet ist. Das Kopplungselement 224 kann dazu verwendet werden, die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 an der ersten Stelle zu befestigen.
7 zeigt die Ammoniakerzeugeeinrichtung 230 in einer zweiten Konfiguration, in der die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 von der Öffnung 261 verschoben (z. B. ausgefädelt) ist, bis sich die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 an einer zweiten Stelle befindet, an der die Reduktionsmitteleinspritzerspitze 221 von der zweiten Heizspule 235 um einen zweiten Abstand D2, der größer als der erste Abstand D1 ist, beabstandet ist. Die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 260 kann an der zweiten Stelle durch das Kopplungselement 224 oder unter Verwendung eines längeren Kopplungselements befestigt sein. Ein Ermöglichen, dass der Abstand zwischen der Reduktionsmitteleinspritzerspitze 221 und der ersten Heizspule 233 einstellbar ist, ermöglicht ein Einstellen eines Durchmessers des Reduktionsmittelsprühkegels, wenn er eine erste Heizspule berührt, die eine Thermolyseeffizienz der Heizspulenbaugruppe 234 beeinflussen kann, und ermöglicht auch ein Anpassen der Ammoniakerzeugeeinrichtung 230 oder einer anderen hierin beschriebenen Ammoniakerzeugeeinrichtung, um verschiedenen Betriebsbedingungen, verschiedenen Reduktionsmitteleinspritzerkonfigurationen und verschiedenen Ammoniakerzeugeeinrichtungsgeometrien zu entsprechen.
Ferner kann der Reduktionsmitteleinspritzer 220 dazu konfiguriert sein, ein Tröpfchenmomentausrichten (DMT) bereitzustellen, um Eigenschaften des Reduktionsmitteltröpfchensprays zu steuern, das durch den Reduktionsmitteleinspritzer 120 der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 zugeführt wird. Ein DMT kann in Verbindung mit einer Einstellung des Abstands der Reduktionsmitteleinspritzerspitze 221 von der ersten Heizspule 233 dazu verwendet werden, Eigenschaften des Reduktionsmittelsprays (z. B. basierend auf den Betriebsbedingungen des Abgases) zu optimieren, um eine Ammoniakproduktion zu maximieren und eine Reduktionsmittelablagerungserzeugung zu minimieren.
8 zeigt einen Teil einer Ammoniakerzeugeeinrichtung 330 gemäß noch einer anderen Ausführungsform. Die Ammoniakerzeugeeinrichtung 330 ist der Ammoniakerzeugeeinrichtung 230 ähnlich und schließt das Gehäuse 232 ein, das die erste Endwand 231, auf welcher der Reduktionsmitteleinspritzer 220 montiert ist, aufweist. Anders als die Vorrichtung 230 schließt die Ammoniakerzeugeeinrichtung 330 jedoch eine Heizspulenbaugruppe ein, die eine erste Heizspule 333, von der ein Teil in 8 gezeigt ist, aufweist.
Ein erstes Ende 337 der ersten Heizspule der ersten Heizspule 333, das sich nahe des Reduktionsmitteleinspritzers 220 befindet, ist aufgeweitet oder anderweitig radial nach außen in Richtung des Reduktionsmitteleinspritzers 220 zugespitzt, wie in 8 gezeigt. Außerdem ist der Reduktionsmitteleinspritzer 220 an einer Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 360 montiert, die ein kegelförmiges Leitblech 362 einschließt, das sich von der Reduktionsmitteleinspritzerhalterung 360 in Richtung der ersten Heizspule 333 erstreckt. Ein Ende des kegelförmigen Leitblechs 362, das von dem Reduktionsmitteleinspritzer 220 entfernt ist, kann sich in das aufgeweitete erste Ende 337 der ersten Heizspule erstrecken. Das kegelförmige Leitblech 362 kann dazu konfiguriert sein, den Sprühkegel SC des Reduktionsmittels, der einen Sprühkegelwinkel α aufweist (z. B. in einem Bereich von 15 Grad bis 35 Grad, einschließlich), innerhalb der ersten Heizspule 333 zu begrenzen, um eine Thermolyse des Reduktionsmittels zu Ammoniak zu ermöglichen, wie zuvor hierin beschrieben. Somit kann das zugespitzte erste Ende 337 der ersten Heizspule einen Strom des Reduktionsmittels über die erste Heizspule 333 und/oder die zweite Heizspule 335 verbessern und eine Ammoniakerzeugungseffizienz verbessern, zum Beispiel aufgrund einer verbesserten Wärmeübertragung auf das Reduktionsmittel über Strahlungs- und erzwungene Konvektionswärmeübertragung.
9 ist eine Grafik, die Darstellungen von verschiedenen Harnstofflösungen zeigt, die in die Ammoniakerzeugeeinrichtung, wie hierin beschrieben, mit verschiedenen Zuführströmungsraten zugeführt wurden, und die entsprechende Menge an Ammoniak, die durch die hierin beschriebene Ammoniakerzeugeeinrichtung produziert wurde. Eine Zuführung von Harnstofflösungen, aufweisend Harnstoffkonzentrationen von 50 Gew.- %, 32,5 Gew.-%, 16,25 Gew.-% und 8,125 Gew.-%, in deionisiertem Wasser bei einer Strömungsrate von bis zu 400 g/Stunde wurde durchgeführt, ohne dass Ablagerungen in der Ammoniakerzeugeeinrichtung oder ihr nachgelagert beobachtet wurden.
Während verschiedene Ausführungsformen der Ammoniakerzeugeeinrichtung in Bezug auf Ammoniak, das in dem Nachbehandlungssystem 100 verwendet wird, beschrieben sind, kann bei anderen Ausführungsformen das Ammoniak, das durch die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130, 230, 330 zum Erzeugen von Wasserstoff zur Verwendung als Brennstoff in einer Brennstoffzelle verwendet werden, um elektrische Leistung (z. B. in Brennstoffzellenfahrzeugen oder hybriden Antriebssstranganwendungen) zu erzeugen. Zum Beispiel kann ein Ammoniakspaltkatalysator der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130, 230, 330 nachgelagert angeordnet sein, der dazu formuliert ist, einen Abbau von Ammoniak zu Wasserstoff und Stickstoff zu katalysieren. Der erzeugte Wasserstoff kann dann als ein Brennstoff verwendet werden, zum Beispiel in einer Brennstoffzelle. Ein großer Vorteil dieser Anwendung besteht darin, dass Reduktionsmittel (z. B. eine Harnstofflösung) viel sicherer als Ammoniak oder Wasserstoff zu tragen ist. Auch die Verwendung von Wasserstoff als ein Brennstoff fördert saubere Energie, da der Wasserstoff aus einem Molekül mit kurzer Kohlenstoffkette (CON₂H₄) hergestellt wird, was den Kohlenstofffußabdruck des gesamten Fahrzeugbetriebs reduziert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann die Steuerung 170 betriebsmäßig an den ersten Sensor 103, den zweiten Sensor 105, die Heizspulenbaugruppe 134, die Heizer 136, die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, die Gaszuführbaugruppe 114 und den Reduktionsmitteleinspritzer 120 gekoppelt sein. Die Steuerung 170 kann operativ mit den Komponenten des Nachbehandlungssystems 100 unter Verwendung eines beliebigen Typs und einer beliebigen Anzahl von drahtgebundenen oder drahtlosen Verbindungen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann eine verdrahtete Verbindung ein serielles Kabel, ein faseroptisches Kabel, ein CAT5-Kabel oder jegliche andere Form von verdrahteter Verbindung sein. Drahtlose Verbindungen können das Internet, Wi-Fi (W-LAN), zelluläre Einheiten, Funk, Bluetooth, ZigBee usw. einschließen. In einer Ausführungsform stellt ein Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) den Austausch von Signalen, Informationen bzw. Daten bereit. Der CAN-Bus beinhaltet eine beliebige Anzahl von verdrahteten und drahtlosen Verbindungen.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, ein erstes Sensorsignal von dem ersten Sensor 103 und/oder dem zweiten Sensor 105 zu empfangen und anhand dessen einen Betriebsparameter des Abgases bestimmen. Der Betriebsparameter kann eine Menge an NOx-Gasen in dem Abgas, eine Abgasströmungsrate, eine Abgastemperatur usw. einschließen.
Die Steuerung 170 ist betriebsmäßig an die Heizspulenbaugruppe 134 gekoppelt und dazu konfiguriert, der Heizspulenbaugruppe 134 wahlweise elektrische Leistung zum Thermolysieren des Reduktionsmittels bereitzustellen, wie zuvor hierin beschrieben. Zum Beispiel kann die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, die Heizspulenbaugruppe 134 gleichzeitig zu energetisieren, während die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 und der Reduktionsmitteleinspritzer 120 aktiviert werden, sodass das Reduktionsmittel, das durch den Reduktionsmitteleinspritzer 120 der Ammoniakerzeugungsvorrichtung 130 zugeführt wird, zu Ammoniak thermolysiert wird.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, eine Menge an elektrischer Energie (z. B. Strom oder Spannung), die der Heizspulenbaugruppe bereitgestellt wird, zu steuern, um so eine Temperatur der Heizspulenbaugruppe 134 innerhalb eines Temperaturbereichs zu halten, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 130 Grad Celsius bis etwa 500 Grad Celsius (z. B. etwa 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200 250, 300, 350, 400, 450 oder 500 Grad Celsius, einschließlich). In solchen Ausführungsformen kann ein Temperatursensor der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 oder einer anderen hierin beschriebenen Ammoniakerzeugeeinrichtung zugeordnet sein, um eine Temperatur der Heizspulenbaugruppe 134 zu bestimmen. Der Temperatursensor kann in einer geschlossenen Schleife mit der Steuerung 170 sein, und die Steuerung 170 kann ein elektrisches Leistungslevel und/oder einen Arbeitszyklus von elektrischer Leistung, die der Heizspulenbaugruppe 134 bereitgestellt wird, basierend auf einem Temperatursignal, das von dem Temperatursensor empfangen wird, einstellen, um die Temperatur der Heizspule innerhalb des Temperaturbereichs zu halten.
Somit stellt die Steuerung 170 Flexibilität beim Erwärmen des Reduktionsmittels zur Raumanspruchsvariabilität, Leistungsverbrauchsvariabilität und Zersetzungsanforderungsvariabilität bereit, die sich abhängig von einer bestimmten Anwendung (z. B. einem Motor, der mit einer Abgasrückführung oder keiner Abgasrückführung betrieben wird) und einer Verwendung der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 (z. B. Teilarbeits- oder Vollarbeitsbetrieb) ändern kann. Ein elektrische Erwärmen trägt einen Kraftstoffverbrauch und somit eine CO₂-Strafe, sodass die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein kann, eine Menge an elektrischer Leistung, die der Heizspulenbaugruppe 134 abhängig von Kraftstoffkraftstoffeffizienzbedürfnissen bereitgestellt wird, und eine CO₂-Menge, die sicher an die Umgebung abgegeben werden kann (z. B. basierend auf Systemparametern oder -regelung), zu variieren.
In einigen Ausführungsformen, bei denen das Nachbehandlungssystem 100 die Gaszuführbaugruppe 114 einschließt, kann die Steuerung 170 ferner dazu konfiguriert sein, zu bestimmen, ob ein Bedarf an Reduktionsmittel vorhanden ist, basierend auf mindestens einem Betriebsparameter eines Abgases, das durch das Nachbehandlungssystem 100 strömt. Wenn ein Bedarf an dem Reduktionsmittel vorhanden ist (z. B. basierend auf einer Menge an NOx-Gasen, die in dem Abgas, der Strömungsrate und/oder Temperatur des Abgases vorhanden ist) kann die Steuerung 170 die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, die Gaszuführbaugruppe 114 und den Reduktionsmitteleinspritzer 120 aktivieren, um eine gasgestützte Zuführung des Reduktionsmittels in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 bereitzustellen. Die Steuerung 170 energetisiert auch die Heizspulenbaugruppe 134 (d. h. sie stellt elektrischen Strom daran bereit), um das Reduktionsmittel zu thermolysieren, und kann auch die Heizer 136 energetisieren, um eine gleichmäßige Temperatur innerhalb des Innenvolumens des Gehäuses 132 aufrechtzuerhalten.
Als Reaktion auf einen Bedarf daran, dass das Reduktionsmittel nicht vorhanden ist (z. B. sobald der Motor 10 ausgeschaltet ist), kann die Steuerung 170 der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 befehlen, eine Zuführung des Reduktionsmittels in den Reduktionsmitteleinspritzer 120 zu stoppen. Die Steuerung 170 kann der Gaszuführbaugruppe 114 befehlen, ein Zuführen von Luft in den Reduktionsmitteleinspritzer 120 eine erste Zeit (z. B. 1 Sekunde, 5 Sekunden, 10 Sekunden, 15 Sekunden oder 20 Sekunden, einschließlich) lang fortzusetzen, nachdem die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 befohlen hat, eine Reduktionsmittelzuführung zu stoppen, um so Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 zu spülen. Dies verhindert, dass das Reduktionsmittel kristallisiert und Reduktionsmittelablagerungen in dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 gebildet werden. Es versteht sich, dass, obwohl das obige Beispiel den Reduktionsmitteleinspritzer 120 beschreibt, wie er für eine gasgestützte Reduktionsmittelzuführung konfiguriert ist, Reduktionsmitteleinspritzer, die für eine gaslose Reduktionsmittelzuführung konfiguriert sind, mit der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 oder einer anderen hierin beschriebenen Ammoniakerzeugeeinrichtung verwendet werden können, wobei ähnliche Vorteile bereitgestellt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 auch dazu konfiguriert sein, der Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe 116 zu befehlen, Kohlenwasserstoffe wahlweise dem Nachbehandlungssystem 100 zuzuführen. Zum Beispiel kann als Reaktion auf ein Bestimmen, dass eine Effizienz der katalytischen Umwandlung des SCR-Systems 150 unter einen Schwellenwert gefallen ist, die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, der Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe 116 zu befehlen, Kohlenwasserstoffe dem Nachbehandlungssystem 100 zum Regenerieren des SCR-Systems 150 zuzuführen.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 170 eine oder mehrere Komponenten einschließen, die dazu konfiguriert sind, die Vorgänge der Steuerung 170 durchzuführen, wie hierin beschrieben. Zum Beispiel ist 2 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerung 170 gemäß einer Ausführungsform. Die Steuerung 170 umfasst einen Prozessor 172, einen Speicher 174 oder ein beliebiges anderes computerlesbares Medium und eine Kommunikationsschnittstelle 176. Außerdem schließt die Steuerung 170 eine Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, eine Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, eine Gaszuführsteuerschaltogik 174c, eine Heizsteuerschaltlogik 174d und bei einigen Ausführungsformen eine Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e ein. Es versteht sich, dass die Steuerung 170 nur eine Ausführungsform der Steuerung 170 zeigt, und auch jede andere Steuerung verwendet werden kann, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Aufgaben auszuführen.
Der Prozessor 172 kann einen Mikroprozessor, einen speicherprogrammierbaren Steuerchip (PLC), einen ASIC-Chip oder einen anderen geeigneten Prozessor umfassen. Der Prozessor 172 kommuniziert mit dem Speicher 174 und ist dazu ausgelegt, Anweisungen, Algorithmen, Befehle oder sonstige im Speicher 174 abgelegte Programme auszuführen.
Der Speicher 174 umfasst alle hier besprochenen Speicher- bzw. Speicherplatzkomponenten. Beispielsweise kann der Speicher 174 einen Arbeitsspeicher bzw. Cache des Prozessors 172 umfassen. Der Speicher 174 kann auch ein oder mehrere Speichermedien umfassen (z. B. Festplatten, Flash-Laufwerke, computerlesbare Medien usw.), welche entweder lokal oder entfernt von der Steuerung 170 angeordnet sind. Der Speicher 174 ist dazu ausgelegt, Nachschlagetabellen, Algorithmen oder Anweisungen zu speichern.
In einer Konfiguration sind die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b und die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e als maschinen- oder computerlesbare Medien (z. B. in dem Speicher 174 gespeichert) ausgeführt, die durch einen Prozessor, wie den Prozessor 172, ausführbar sind. Wie hierin beschrieben und neben anderen Verwendungen ermöglichen die maschinenlesbaren Medien (z. B. der Speicher 174) die Durchführung bestimmter Vorgänge zum Empfangen und Senden von Daten. Zum Beispiel können die maschinenlesbaren Medien eine Anweisung (z. B. einen Befehl usw.) bereitstellen, um z. B. Daten zu erfassen. In diesem Zusammenhang können die maschinenlesbaren Medien eine programmierbare Logik einschließen, welche die Häufigkeit der Datenerfassung (oder Datenübertragung) definiert. Die computerlesbaren Medien können daher Code einschließen, der in jeder beliebigen Programmiersprache geschrieben sein kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Java oder dergleichen, sowie in allen herkömmlichen prozeduralen Programmiersprachen wie C-Programmiersprachen oder ähnlichen Programmiersprachen. Der computerlesbare Programmcode kann auf einem Prozessor oder mehreren entfernten Prozessoren ausgeführt werden. In letzterem Szenario können die entfernten Prozessoren miteinander durch jede beliebige Art von Netzwerk (z. B. CAN-Bus usw.) verbunden sein.
In einer anderen Konfiguration sind die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e als Hardwareeinheiten, wie elektronische Steuereinheiten, ausgeführt. Die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e können daher als eine oder mehrere Schaltlogikkomponenten ausgeführt sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Verarbeitungsschaltlogik, Netzwerkschnittstellen, Peripherievorrichtungen, Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen, Sensoren usw.
In einigen Ausführungsformen können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittel 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e die Form von einer oder mehreren analogen Schaltungen, elektronischen Schaltungen (z. B. integrierter Schaltungen (IC), diskreter Schaltungen, System-on-Chip-Schaltungen (SOC-Schaltungen), Mikrosteuerung usw.), Telekommunikationsschaltungen, Hybridschaltungen und einer beliebigen anderen Art von „Schaltung“ annehmen. In dieser Hinsicht können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e eine beliebige Art von Komponente zum Erzielen oder Ermöglichen einer Erreichung der hierin beschriebenen Vorgänge einschließen. Zum Beispiel kann eine Schaltung, wie hierin beschrieben, einen oder mehrere Transistoren, Logikgatter (z. B. NAND, AND, NOR, OR, XOR, NOT, XNOR usw.), Widerstände, Multiplexer, Register, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden, Verdrahtung usw. einschließen.
Somit können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e auch programmierbare Hardwarevorrichtungen, wie feldprogrammierbare Gate-Arrays, programmierbare Array-Logik, programmierbare Logikvorrichtungen oder dergleichen, einschließen. In dieser Hinsicht können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e eine oder mehrere Speichervorrichtungen zum Speichern von Anweisungen einschließen, die von dem/den Prozessor(en) der Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, der Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, der Gaszuführsteuerschaltogik 174c, der Heizsteuerschaltlogik 174d und der Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e ausführbar sind. Die eine oder mehreren Speichervorrichtungen und der eine oder die mehreren Prozessoren können die gleiche Definition haben, wie sie unten in Bezug auf den Speicher 174 und den Prozessor 172 bereitgestellt ist.
In dem gezeigten Beispiel schließt die Steuerung 170 den Prozessor 172 und den Speicher 174 ein. Der Prozessor 172 und der Speicher 174 können dazu aufgebaut oder konfiguriert sein, die hierin beschriebenen Anweisungen, Befehle und/oder Steuerungsprozesse in Bezug auf die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e auszuführen oder zu implementieren. Somit steht die dargestellte Konfiguration für die zuvor erwähnte Anordnung, bei der die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e als maschinen- oder computerlesbare Medien ausgeführt sind. Wie jedoch oben erwähnt, soll diese Veranschaulichung nicht einschränkend sein, da die vorliegende Offenbarung andere Ausführungsformen in Betracht zieht, wie die zuvor erwähnte Ausführungsform, wobei die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e oder mindestens eine Schaltung der Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, der Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, der Gaszuführsteuerschaltogik 174c, der Heizsteuerschaltlogik 174d und der Kohlenwasserstoffzuführsteuerschaltlogik 174e als eine Hardwareeinheit konfiguriert sind. Alle derartigen Kombinationen und Variationen sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Der Prozessor 172 kann als einer oder mehrere Mehrzweck-Prozessoren, als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), digitaler Signalprozessor (DSP), Gruppe von Prozessorkomponenten oder andere geeignete elektronische Verarbeitungskomponenten implementiert sein. In einigen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Prozessoren durch mehrere Schaltungen gemeinsam genutzt werden (z. B. können die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a, die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b, die Gaszuführsteuerschaltogik 174c, die Heizsteuerschaltlogik 174d und die Kohlenstoffzuführsteuerschaltlogik 174e denselben Prozessor umfassen oder anderweitig gemeinsam nutzen, der bei einigen Ausführungsbeispielen Anweisungen, die gespeichert sind oder auf die anderweitig über unterschiedliche Speicherbereiche zugegriffen wird, ausführen kann). Alternativ oder zusätzlich können der eine oder die mehreren Prozessoren so gestaltet sein, dass sie bestimmte Vorgänge unabhängig von einem oder mehreren Co-Prozessoren durchführen oder auf andere Weise ausführen. In anderen Ausführungsbeispielen können zwei oder mehr Prozessoren über einen Bus gekoppelt sein, um eine unabhängige, parallele, Pipeline- oder Multithread-Befehlsausführung zu ermöglichen. Alle derartigen Variationen sollen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Der Speicher 174 (z. B. RAM, ROM, Flash-Memory, Festplattenspeicher usw.) kann Daten bzw. Computercode zum Ermöglichen der verschiedenen hier beschriebenen Prozesse speichern. Der Speicher 174 kann mit dem Prozessor 172 kommunikativ verbunden sein, um dem Prozessor 172 Computercode oder Anweisungen bereitzustellen, um zumindest einige der hierin beschriebenen Prozesse auszuführen. Darüber hinaus kann der Speicher 174 ein gegenständlicher, nicht transienter flüchtiger Speicher oder nicht flüchtiger Speicher sein oder diese einschließen. Demgemäß kann der Speicher 174 Datenbankkomponenten, Objektcodekomponenten, Skriptkomponenten oder einen beliebigen anderen Typ von Informationsstruktur zum Unterstützen der verschiedenen Aktivitäten und Informationsstrukturen, die hier beschrieben sind, einschließen.
Die Kommunikationsschnittstelle 176 kann drahtlose Schnittstellen (z. B. Buchsen, Antennen, Sender, Empfänger, Kommunikationsschnittstellen, drahtgebundene Endgeräte usw.) zum Durchführen von Datenkommunikationen mit verschiedenen Systemen, Vorrichtungen oder Netzwerken einschließen. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 176 eine Ethernetkarte und einen Port zum Senden und Empfangen von Daten über ein ethernetbasiertes Kommunikationsnetzwerk und/oder eine WLAN-Kommunikationsschnittstelle, zum Beispiel zum Kommunizieren mit dem ersten Sensor 103, dem zweiten Sensor 105, dem Motor 10, der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112, der Gaszuführbaugruppe 114, der Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe 116, dem Reduktionsmitteleinspritzer 120, der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 und/oder einer beliebigen anderen beliebigen Komponente des Nachbehandlungssystems 100, einschließen. Die Kommunikationsschnittstelle 176 kann gestaltet sein, über lokale Bereichsnetzwerke (z. B. das Internet usw.) zu kommunizieren, und kann eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen (z. B. IP, LON, Bluetooth, ZigBee, Funk, Mobilfunk, Nahfeldkommunikation usw.) verwenden.
Die Betriebsparameterbestimmungsschaltlogik 174a kann dazu ausgelegt sein, um ein Betriebszustandssignal (z. B. vom Motor 10, vom ersten Sensor 103, dem zweiten Sensor 105 oder irgendwelchen anderen Sensoren, die in dem Nachbehandlungssystem 100 enthalten sind) zu empfangen und einen Betriebszustand des Abgases daraus zu bestimmen (z. B. eine Abgastemperatur, einen Druck, eine Durchflussrate und/oder eine Menge von NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind).
Die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b ist dazu konfiguriert, den Betriebszustand des Abgases dazu zu verwenden, ein Reduktionsmittelzufuhrbaugruppensignal, das dazu konfiguriert ist, die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 zu aktivieren (z. B. eine Pumpe der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 einzuschalten) und/oder ein Dosierventil der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 zu öffnen, zum Beispiel um zu bewirken, dass ein Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 zu dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 strömt, zu erzeugen.
Zum Beispiel kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b dazu konfiguriert sein, die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 als Reaktion auf ein Einschalten des Motors 10 zu aktivieren, was einem Beginn einer Strömung des Abgases durch das Nachbehandlungssystem 100 entspricht, und/oder die Abgastemperatur, den Abgasdruck, die Abgasströmungsrate und/oder die Menge an NOx-Gasen, die in dem Abgas eingeschlossen sind, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b dazu konfiguriert sein, die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 als Reaktion darauf zu aktivieren, dass ein Volumen an Ammoniak, das in dem Katalysator 154 des SCR-Systems 150 gespeichert ist, kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
In ähnlicher Weise kann die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b dazu ausgelegt sein, um die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 (z. B. zum Ausschalten einer Pumpe oder Schließen des Dosierventils der Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112) als Reaktion auf ein unterschiedliches Betriebszustandssignal (z. B. entsprechend dem Abschalten des Motors 10, der Temperatur, dem Druck, der Strömungsrate und/oder der Menge an NOx-Gasen, die in dem Abgas enthalten sind, die kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert sind, und/oder der Menge an Ammoniak, die in dem SCR-System 150 gespeichert ist, die gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist) zu deaktivieren. Die Reduktionsmittelzuführsteuerschaltlogik 174b ist auch dazu konfiguriert, den Reduktionsmitteleinspritzer 120 zu aktivieren, um Reduktionsmittel der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 selektiv zuzuführen.
Die Gaszuführbaugruppe 174c kann dazu konfiguriert sein, die Gaszuführbaugruppe 114 zum selektiven Zuführen des Gases (z. B. Luft oder Abgas) in den Reduktionsmitteleinspritzer 120 selektiv zu aktivieren, um so eine gasgestützte Abgabe des Reduktionsmittels in die Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 bereitzustellen.
Die Heizsteuerschaltlogik 174d ist dazu konfiguriert, die Heizspulenbaugruppe 134 selektiv zu aktivieren, um das Reduktionsmittel, das der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 zugeführt wird, in Ammoniak umzuwandeln, wie zuvor hierin beschrieben. Zum Beispiel kann die Heizsteuerschaltlogik 174d dazu konfiguriert sein, eine elektrische Leistung oder einen Arbeitszyklus des elektrischen Signals, das der Heizspulenbaugruppe 134 bereitgestellt wird, zu steuern, um so ein elektrisches Leistungslevel oder einen Arbeitszyklus der elektrischen Leistung, die der Heizspulenbaugruppe 134 bereitgestellt werden, zu steuern, um die Heizspulenbaugruppe 134 auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen und darauf zu halten. Die Heizsteuerschaltlogik 174d kann auch dazu konfiguriert sein, eine Menge an elektrischer Leistung, die dem Heizer 136 bereitgestellt wird, zu steuern. Der Heizer 136 kann dazu konfiguriert sein, das Gehäuse 132 der Ammoniakerzeugeeinrichtung zu erwärmen, um so eine Temperatur des Innenvolumens, das durch das Gehäuse 132 definiert wird, aufrechtzuerhalten.
Die Kohlenstoffzuführsteuerschaltlogik 174e ist dazu konfiguriert, die Kohlenstoffzuführsteuerschaltlogik 174e zu aktivieren, um zu bewirken, dass die Kohlenstoffzuführsteuerschaltlogik 174e Kohlenwasserstoffe dem Nachbehandlungssystem 100 selektiv zuführt. Zum Beispiel kann die Kohlenstoffzuführsteuerschaltlogik 174e dazu konfiguriert sein, eine Effizienz einer katalytischen Umwandlung des SCR-Systems 150 zu bestimmen und als Reaktion darauf, dass die Effizienz der katalytischen Umwandlung unter einen Schwellenwert fällt, der Kohlenstoffzuführsteuerschaltlogik 174e zu befehlen, dem Nachbehandlungssystem 100 Kohlenwasserstoffe zum Regenerieren des SCR-Systems 150 zuzuführen, wie zuvor hierin beschrieben.
11 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Erzeugen von Ammoniak aus einem Reduktionsmittel gemäß einer Ausführungsform. Das Ammoniak kann dem Nachbehandlungssystem 100 zugeführt werden, welches das SCR-System 150 einschließt. Obwohl in Bezug auf das Nachbehandlungssystem 100 beschrieben, versteht es sich, dass die Vorgänge des Verfahrens 400 mit einem beliebigen anderen Nachbehandlungssystem verwendet werden können.
Das Verfahren 400 schließt ein Zuführen eines Reduktionsmittels in eine Ammoniakerzeugeeinrichtung bei 402 ein. Zum Beispiel kann die Steuerung 170 die Reduktionsmittelzuführbaugruppe 112 und die Gaszuführbaugruppe 114 dazu anweisen, dem Reduktionsmitteleinspritzer 120 Reduktionsmittel und Gas zuzuführen und den Reduktionsmitteleinspritzer 120 selektiv zu aktivieren, um der Ammoniakerzeugeeinrichtung 130 Reduktionsmittel zuzuführen.
Bei 404 wird eine Temperatur einer Heizspulenbaugruppe der Ammoniakerzeugeeinrichtung auf eine Temperatur erhöht, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren und Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte zu erzeugen. Zum Beispiel kann die Steuerung 170 dazu konfiguriert sein, der Heizspulenbaugruppe 134 elektrischen Strom bereitzustellen, um eine Temperatur der Heizspulenbaugruppe 134 auf eine Temperatur zu erhöhen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel, das dem Nachbehandlungssystem 100 zugeführt wurde, zu thermolysieren.
Bei 406 werden die Reaktionsnebenprodukte der Thermolysereaktion durch einen Hydrolysekatalysator geleitet, um Ammoniak aus den Reaktionsnebenprodukten zu erzeugen. Zum Beispiel werden die Reaktionsnebenprodukte (z. B. Isocyansäure) der Thermolysereaktion dem Hydrolysekatalysator 140 zugeführt, um die Reaktionsnebenprodukte in Ammoniak umzuwandeln. Bei 408 wird das Ammoniak dem Nachbehandlungssystem (z. B. dem Nachbehandlungssystem 100) zugeführt.
Während die zuvor erwähnten Ausführungsformen eine Thermolyse eines Reduktionsmittels unter Verwendung einer Ammoniakerzeugeeinrichtung beschreiben, können bei anderen Ausführungsformen Nachbehandlungssysteme dazu konfiguriert sein, eine Thermolyse des Reduktionsmittels durch Erhöhen einer Temperatur eines Abgases, das dadurch strömt, durchzuführen. Zum Beispiel ist 11 eine schematische Veranschaulichung eines Nachbehandlungssystems 500 gemäß einer anderen Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 500 schließt eine Abgasleitung 502 ein, die dazu konfiguriert ist, ein Abgas aufzunehmen. Ein SCR-System 550 ist in der Abgasleitung 502 angeordnet und dazu konfiguriert, Bestandteile des Abgases abzubauen.
Eine Umgehungsleitung 504 ist fluidisch an die Abgasleitung 502 gekoppelt. Die Umgehungsleitung 504 ist dazu konfiguriert, einen Teil des Abgases aufzunehmen, das durch die Abgasleitung 502 von einer vorgelagerten Stelle der Abgasleitung 502 strömt, und den Teil des Abgases an die Abgasleitung 502 an einer nachgelagerten Stelle der Abgasleitung 502 zurückzugeben. Ein erster Oxidationskatalysator 542 ist in der Umgehungsleitung 504 angeordnet. Ein Hydrolysekatalysator 546 (z. B. der Hydrolysekatalysator 140) ist in der Umgehungsleitung 504 dem ersten Oxidationskatalysator 542 nachgelagert angeordnet. Ein Reduktionsmitteleinspritzer 520 ist an einer Stelle zwischen dem ersten Oxidationskatalysator 542 und dem Hydrolysekatalysator 546 an die Umgehungsleitung 504 gekoppelt und dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel der Abgasleitung 502 zwischen dem ersten Oxidationskatalysator 542 und dem Hydrolysekatalysator 546 zuzuführen.
Das Nachbehandlungssystem 500 schließt auch eine Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe 516 ein, die dazu konfiguriert ist, Kohlenwasserstoffe wahlweise dem ersten Oxidationskatalysator 542 zuzuführen, was bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe verbrennen, um eine Temperatur des Abgases auf eine erste Temperatur, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren und Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte zu erzeugen, zu erhöhen. Die Reaktionsnebenprodukte und das Ammoniak strömen durch den Hydrolysekatalysator 546, der dann die Reaktionsnebenprodukte in Ammoniak umwandelt. Das Ammoniak wird dann durch die Umgehungsleitung 504 an die Abgasleitung 502 weitergegeben und wird durch das SCR-System 150 dazu verwendet, NOx-Gase, die in dem Abgas eingeschlossen sind, abzubauen.
In einigen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 500 auch einen zweiten Oxidationskatalysator 546 (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator), der in der Abgasleitung 502 dem SCR-System 550 vorgelagert angeordnet ist, einschließen. Bei solchen Ausführungsformen ist die vorgelagerte Stelle der Abgasleitung 502, an dem ein Einlass der Umgehungsleitung 504 an die Abgasleitung 502 gekoppelt ist, dem zweiten Oxidationskatalysator 546 vorgelagert. Eine nachgelagerte Stelle der Abgasleitung 502, an der ein Auslass der Umgehungsleitung 504 an die Abgasleitung 502 gekoppelt ist, ist zwischen dem zweiten Oxidationskatalysator 546 und dem SCR-System 550.
Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, angeben soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen bzw. Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ und Ähnliches bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Eine solche Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt werden.
Wie hierin verwendet, bedeuten die Begriffe „etwa“ im Allgemeinen plus oder minus 10 % des angegebenen Werts. Beispielsweise würde „etwa 0,5“ die Werte 0,45 und 0,55 einschließen, „etwa 10“ würde 9 bis 11 einschließen, „etwa 1000“ würde 900 bis 1100 einschließen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Schutzumfangs aller Erfindungen oder der Ansprüche gedacht sein, jedoch vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Ausführungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Ausführung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Ausführung beschriebene Merkmale auch in mehreren Ausführungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.

Claims

Ammoniakerzeugeeinrichtung, umfassend: ein Gehäuse, umfassend eine erste Endwand, auf der ein Reduktionsmitteleinspritzer, der dazu konfiguriert ist, dem Gehäuse ein Reduktionsmittel zuzuführen, montierbar ist, und eine Heizspulenbaugruppe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei sich ein erstes Ende der Heizspulenbaugruppe nahe einer Stelle der ersten Endwand befindet, in der sich eine Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wenn der Reduktionsmitteleinspritzer an der ersten Endwand montiert ist, und wobei die Heizspulenbaugruppe dazu konfiguriert ist, Wärme zu erzeugen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren, um Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte als Reaktion darauf zu erzeugen, dass ein elektrischer Strom dadurch geleitet wird.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Hydrolysekatalysator, welcher der Heizspulenbaugruppe nachgelagert angeordnet ist, wobei der Hydrolysekatalysator dazu formuliert ist, eine Hydrolyse der Reaktionsnebenprodukte zu Ammoniak zu katalysieren.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Heizspulenbaugruppe umfasst: eine erste Heizspule, die sich nahe des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wobei die erste Heizspule eine erste Querschnittsbreite aufweist, und eine zweite Heizspule, die sich von dem Reduktionsmitteleinspritzer entfernt befindet und axial mit der ersten Heizspule ausgerichtet ist, wobei die zweite Heizspule eine zweite Querschnittsbreite aufweist, die größer als die erste Querschnittsbreite ist.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei: ein erstes Ende der ersten Heizspule der ersten Heizspule, das sich nahe des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, aufgeweitet ist.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Reduktionsmitteleinspritzerhalterung, die in der ersten Endwand des Gehäuses angeordnet ist, in welcher der Reduktionsmitteleinspritzer montierbar ist.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei: die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung ein kegelförmiges Leitblech umfasst, das sich von der Reduktionsmitteleinspritzerhalterung in Richtung der ersten Heizspule erstreckt.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 6, wobei: sich ein Ende des Leitblechs, das von dem Reduktionsmitteleinspritzer entfernt ist, in das aufgeweitete erste Ende der ersten Heizspule erstreckt.
Ammoniakerzeugeeinrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Heizer, der auf einer Außenoberfläche des Gehäuses angeordnet und dazu konfiguriert ist, das Gehäuse wahlweise zu erwärmen.
Reduktionsmittelzuführsystem zum Zuführen eines Reduktionsmittels in ein Nachbehandlungssystem, umfassend: eine Reduktionsmittelzuführbaugruppe, umfassend; einen Reduktionsmitteleinspritzer, welcher der Reduktionsmittelzuführbaugruppe nachgelagert angeordnet ist; und eine Ammoniakerzeugeeinrichtung, die dazu konfiguriert ist, fluidisch an eine Abgasleitung eines Nachbehandlungssystems gekoppelt zu werden, wobei die Ammoniakerzeugeeinrichtung umfasst: ein Gehäuse, umfassend eine erste Endwand, auf der ein Reduktionsmitteleinspritzer montiert ist, wobei der Reduktionsmitteleinspritzer dazu konfiguriert ist, dem Gehäuse ein Reduktionsmittel zuzuführen, und eine Heizspulenbaugruppe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei sich ein erstes Ende der Heizspulenbaugruppe nahe einer Reduktionsmitteleinspritzerspitze des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wobei die Heizspulenbaugruppe dazu konfiguriert ist, Wärme zu erzeugen, die dazu ausreichend ist, das Reduktionsmittel zu thermolysieren, um Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte als Reaktion darauf zu erzeugen, dass ein elektrischer Strom dadurch geleitet wird.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 9, wobei: die Ammoniakerzeugeeinrichtung ferner einen Hydrolysekatalysator umfasst, welcher der Heizspulenbaugruppe nachgelagert angeordnet ist, wobei der Hydrolysekatalysator dazu konfiguriert ist, eine Hydrolyse der Reaktionsnebenprodukte zu Ammoniak zu katalysieren.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Steuerung, die betriebsmäßig an die Heizspulenbaugruppe gekoppelt ist, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, den elektrischen Strom wahlweise an die Heizspulenbaugruppe weiterzugeben.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 11, ferner umfassend: eine Gaszuführbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, dem Reduktionsmitteleinspritzer Luft zuzuführen, um so eine gasgestützte Abgabe des Reduktionsmittels in das Gehäuse bereitzustellen, und wobei die Steuerung auch betriebsmäßig an die Reduktionsmittelzuführbaugruppe und die Gaszuführbaugruppe gekoppelt ist, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Bestimmen, ob ein Bedarf an Reduktionsmittel vorhanden ist, basierend auf mindestens einem Betriebsparameter eines Abgases, das durch das Nachbehandlungssystem strömt, als Reaktion auf einen Bedarf an nicht vorhandenem Reduktionsmittel der Reduktionsmittelzuführbaugruppe Befehlen, eine Zuführung des Reduktionsmittels in den Reduktionsmitteleinspritzer zu stoppen, und der Gaszuführbaugruppe Befehlen, ein Zuführen von Luft in den Reduktionsmitteleinspritzer eine erste Zeit lang fortzusetzen, nachdem die Reduktionsmittelzuführbaugruppe befohlen hat, eine Reduktionsmittelzuführung zu stoppen, um so Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteleinspritzer zu spülen.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 9, wobei: die Heizspulenbaugruppe umfasst: eine erste Heizspule, die sich nahe des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, wobei die erste Heizspule eine erste Querschnittsbreite aufweist, und eine zweite Heizspule, die sich von dem Reduktionsmitteleinspritzer entfernt befindet und axial mit der ersten Heizspule ausgerichtet ist, wobei die zweite Heizspule eine zweite Querschnittsbreite aufweist, die größer als die erste Querschnittsbreite ist.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 9, wobei: ein erstes Ende der ersten Heizspule der ersten Heizspule, das sich nahe des Reduktionsmitteleinspritzers befindet, aufgeweitet ist.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine Reduktionsmitteleinspritzerhalterung, die in der ersten Endwand des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Reduktionsmitteleinspritzer in der Reduktionsmitteleinspritzerhalterung montiert ist.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 15, wobei: die Reduktionsmitteleinspritzerhalterung ein kegelförmiges Leitblech umfasst, das sich von der Reduktionsmitteleinspritzerhalterung in Richtung der ersten Heizspule erstreckt.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 16, wobei: sich ein Ende des Leitblechs, das von dem Reduktionsmitteleinspritzer entfernt ist, in das aufgeweitete erste Ende der Heizspule erstreckt.
Reduktionsmittelzuführsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen Heizer, der auf einer Außenoberfläche des Gehäuses angeordnet und dazu konfiguriert ist, das Gehäuse wahlweise zu erwärmen.
Nachbehandlungssystem zum Behandeln von Abgas, das durch einen Motor produziert wird, umfassend: eine Abgasleitung, die dazu konfiguriert ist, das Abgas aufzunehmen; ein System zur selektiven katalytischen Reduktion, das in der Abgasleitung angeordnet ist; eine Umgehungsleitung, die fluidisch an die Abgasleitung gekoppelt ist, wobei die Umgehungsleitung dazu konfiguriert ist, einen Teil des Abgases aufzunehmen, das durch die Abgasleitung von einer vorgelagerten Stelle der Abgasleitung strömt, und den Teil des Abgases an die Abgasleitung an einer nachgelagerten Stelle der Abgasleitung zurückzugeben; einen ersten Oxidationskatalysator, der in der Umgehungsleitung angeordnet ist; einen Hydrolysekatalysator, der in der Umgehungsleitung dem ersten Oxidationskatalysator nachgelagert angeordnet ist; einen Reduktionsmitteleinspritzer, der an einer Stelle zwischen dem ersten Oxidationskatalysator und dem Hydrolysekatalysator an die Umgehungsleitung gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, ein Reduktionsmittel der Abgasleitung zwischen dem ersten Oxidationskatalysator und dem Hydrolysekatalysator zuzuführen; und eine Kohlenwasserstoffzuführbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, Kohlenwasserstoffe dem ersten Oxidationskatalysator selektiv zuzuführen, was bewirkt, dass die Kohlenwasserstoffe verbrennen, um so eine Temperatur des Abgases auf eine erste Temperatur, die ausreichend ist, um das Reduktionsmittel zu thermolysieren und Ammoniak und Reaktionsnebenprodukte zu erzeugen, zu erhöhen, wobei der Hydrolysekatalysator dazu formuliert ist, eine Hydrolyse der Reaktionsnebenprodukte zu Ammoniak zu katalysieren.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 19, ferner umfassend: einen zweiten Oxidationskatalysator, der in der Abgasleitung dem System zur selektiven katalytischen Reduktion vorgelagert angeordnet ist, wobei die vorgelagerte Stelle der Abgasleitung dem zweiten Oxidationskatalysator vorgelagert ist, und die nachgelagerte Stelle der Abgasleitung zwischen dem zweiten Oxidationskatalysator und dem System zur selektiven katalytischen Reduktion ist.