DE102017207160A1

DE102017207160A1 - Motorabgassystem

Info

Publication number: DE102017207160A1
Application number: DE102017207160.5A
Authority: DE
Inventors: Luciano Nunziato Di Perna; Raffaello Ardanese; Michael J. Paratore Jr.; Rahul Mital; Jianwen Li
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2017-11-09
Also published as: US9856774B2; US20170321590A1; CN107339140A; CN107339140B

Abstract

Ein Motor Abgassystem beinhaltet eine Auspuffbaugruppe, die einen Motorabgassystemeinlass, der zur Aufnahme von Motorabgas ausgelegt ist, und einen Motorabgassystemauslass aufweist. Das System beinhaltet eine erste Katalysatorvorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), die im Abgasstrom nachgeschaltet vom Motorabgassystemeinlass angeordnet ist. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung beinhaltet ein Substrat mit einem metallischen Katalysator, der auf das Substrat aufgebracht ist. Eine elektrische Heizvorrichtung ist ausgelegt, den metallischen Katalysator zu erwärmen. Eine zweite SCR-Katalysatorvorrichtung ist im Abgasstrom nachgeschaltet von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung und vorgeschaltet vom Motorabgassystemauslass angeordnet. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung und die Auspuffbaugruppe definieren eine leere Kammer zwischen dem Substrat und der zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung. Motorabgas strömt durch die leere Kammer direkt vom Substrat zur zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Lehren beinhalten im Allgemeinen ein Motorabgassystem.
HINTERGRUND
Fahrzeugabgassysteme beinhalten oft Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, die Abgase filtern oder anderweitig behandeln, ehe die Abgase in die Umgebung freigesetzt werden. Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) ist beispielsweise eine Vorrichtung, die einen chemischen Prozess nutzt, um Gase aus einem Dieselmotor im Abgasstrom abzubauen. DOCs oxidieren Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe, Stickoxid (NO) und Dieselpartikel. Zusätzlich können DOCs bis zu einem gewissen Maß Stickoxide (NOx) reduzieren, obwohl die meiste NOx-Reduktion durch eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) erzielt wird, die typischerweise nachgeschaltet vom DOC im Abgasstrom angeordnet ist. Die SCR-Vorrichtung wandelt NOx in Stickstoff und Wasser um. Die SCR-Vorrichtung kann mit einem Edelmetallkatalysator beschichtet sein, der für die Auslösung einer chemischen Reaktion konstruiert ist, um gasförmige Emissionen zu reduzieren.
Abgas aus einem Dieselmotor weist für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Motorstart relativ niedrige Temperaturen auf. Diese Temperaturen liegen typischerweise unter einer Mindesttemperatur, die für den Betrieb einer SCR-Vorrichtung mit einem erwünschten Wirkungsgrad bei der Reduktion von NOx erforderlich sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Motor Abgassystem beinhaltet eine Auspuffbaugruppe, die einen Motorabgassystemeinlass, der zur Aufnahme von Motorabgas ausgelegt ist, und einen Motorabgassystemauslass aufweist. Das System beinhaltet eine erste Katalysatorvorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), die im Abgasstrom nachgeschaltet vom Motorabgassystemeinlass angeordnet ist. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung beinhaltet ein Substrat mit einem metallischen Katalysator, der auf das Substrat aufgebracht ist. Eine elektrische Heizvorrichtung ist ausgelegt, den metallischen Katalysator zu erwärmen. Eine zweite SCR-Katalysatorvorrichtung ist im Abgasstrom nachgeschaltet von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung und vorgeschaltet vom Motorabgassystemauslass angeordnet. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung und die Auspuffbaugruppe definieren eine leere Kammer zwischen dem Substrat und der zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung. Motorabgas strömt durch die leere Kammer direkt vom Substrat zur zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung.
In einer Ausführungsform ist ein Abgasmischer im Auspuffsegment angeordnet. Der Abgasmischer ist der einzige Abgasmischer im Motorabgassystem zwischen dem Motorabgassystemeinlass und dem Motorabgassystemauslass.
Durch Nutzung einer elektrisch unterstützten ersten SCR-Katalysatorvorrichtung mit einem metallischen Katalysator, der durch die elektrische Heizvorrichtung erwärmt wird, kann die DEF-Einspritzung bei einer niedrigeren Temperatur des Abgases einsetzen, mehrere Sekunden früher als sonst nach einem Kaltstart des Motors. Darüber hinaus wird durch die Bereitstellung der leeren Kammer zwischen der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung und der zweite SCR-Katalysatorvorrichtung, nur ein Mischer benötigt, und ein verkürztes Abgassystem mit relativ geringem Staudruck kann einen hohen NOx-Konversionswirkungsgrad erzielen. Dies kann die Kraftstoffeinsparung verbessern und zugleich die Verwendung von DEF minimieren. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung und die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung werden auch schneller durch das Abgas aufwärmt, aufgrund der relativ kurzen Distanz vom DOC zum ersten SCR-Katalysator. Das Abgassystem ist relativ kostengünstig und weist auch im Vergleich zu anderen Abgassystemen, die einen vergleichbar hohen NOx-Konversionswirkungsgrad erzielen können, eine geringe thermische Masse auf.
Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der gegenwärtigen Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in Seitenansicht, das einen Motor und ein Abgassystem beinhaltet.
2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Motorabgassystems aus 1.
3 ist die schematische Darstellung des Abgassystems aus 1 in fragmentarischer Querschnitts- und perspektivischer Ansicht, welche die Einlassseite einer elektrisch unterstützten selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung des Motorabgassystems aus 1 darstellt.
4 ist die schematische Darstellung in fragmentarischer Querschnitts- und perspektivischer Ansicht einer Auslassseite einer elektrisch unterstützten selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung des Motorabgassystems aus 1.
5 ist die schematische Darstellung der Einlassseite aus 3 in fragmentarischer Ansicht.
6 ist eine schematische Darstellung in Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer zweiten selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung für das Motorabgassystem aus 1.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Referenznummern in den mehreren Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 einen Abschnitt eines Fahrzeugs 10, das einen Dieselmotor 12 beinhaltet. Der Dieselmotor 12 hat einen Krümmer 14 mit einem Lufteinlass 16, und er hat einen Motorabgasauslass 18. Durch den Lufteinlass 16 aufgenommene Frischluft 20 wird im Motor verbrannt, und Verbrennungsgase (d. h. die Motorabgase 22) fließen durch den Motorabgasauslass 18 in ein Motorabgassystem 24, das mit dem Motor 12 wirkverbunden ist. Konkret beinhaltet das Motorabgassystem 24 eine Auspuffbaugruppe 26, die über einen Motorabgassystemeinlass 28 verfügt, der am Motorabgasauslass 18 befestigt ist. Der Motorabgassystemeinlass 28 ist ausgelegt, das Motorabgas 22 vom Motor 12 durch den Motorabgasauslass 18 zu empfangen.
Die Auspuffbaugruppe 26 beinhaltet mehrere Auspuffsegmente 26A, 26B, 26C und Komponentengehäuse 26D, 26E, den Abgasstrom vom Abgassystemeinlass 28 zum Abgassystemauslass 30 lenken. Die Auspuffsegmente 26A, 26B, 26C und die Komponentengehäuse 26D, 26E sind beispielsweise generell zylindrische, einwandige Rohre aus Edelstahl, die mit Flanschen oder anderweitig miteinander verbunden sind.
Das Abgassystem 24 beinhaltet einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 34, der im Motorabgassystem 24 im Strom des Motorabgases 22 nachgeschaltet vom Motorabgassystemeinlass 28 angeordnet ist. Der DOC 34 ist eine Durchflussvorrichtung, welche das Komponentengehäuse 26D als einen Kanister beinhaltet, der ein Substrat 36 enthält. Das Substrat 36 kann eine Wabenstruktur aufweisen. Das Substrat 36 weist einen großen Oberflächenbereich auf, der mit einem aktiven Katalysatormaterial beschichtet ist. Das aktive Katalysatormaterial kann beispielsweise Metalle der Platingruppe beinhalten. Der DOC 34 behandelt die Abgase 22, um Stickoxid (NO), Kohlenmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoffe (HC) im Abgas 22 zu reduzieren. Der DOC 34 wandelt einen Prozentsatz der Stickoxide (NOx) im Abgas 22 in Stickstoff (N₂) und Kohlendioxid (CO₂) oder Wasser (H₂O) um, oxidiert einen Prozentsatz des Kohlenmonoxids (CO) zu Kohlendioxid (CO₂), oxidiert einen Prozentsatz der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) und oxidiert Stickoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO₂).
Der DOC 34 ist im Strom der Motorabgase 22 vorgeschaltet von einer Dieselemissionsfluid(DEF)-Einspritzdüse 40 im Auspuffsegment 26B angeordnet. Die DEF-Einspritzdüse 40 empfängt Dieselemissionsfluid (DEF) 44 von einer Fluidquelle 42 und spritzt das DEF 44 direkt in den Strom der Abgase 22 ein. Das DEF 44 kann, ist aber nicht darauf beschränkt, eine Mischung aus Harnstoff und Wasser sein. Bei Erwärmung durch das Motorabgas 22, verdampft der wässrige Harnstoff und zerfällt, um Ammoniak(NH₃) und Kohlendioxid (CO₂) zu bilden.
Die DEF-Einspritzdüse 40 spritzt das DEF 44 unmittelbar vorgeschaltet vor einem Abgasmischer 46 in den Strom des Motorabgases 22 ein. Der Abgasmischer 46 ist im Auspuffsegment 26B angeordnet. Der Abgasmischer 46 ist der einzige im Motorabgassystem 24 zwischen dem Motorabgassystemeinlass 28 und dem Motorabgassystemauslass 30 angeordnete Abgasmischer. Anders ausgedrückt, obwohl das Mischen durch Diffusion einfach durch den Abgasstrom durch eine leere Länge eines Auspuffsegments erfolgen kann, ist der Mischer 46 der einzige strukturelle Mischer, der innerhalb der Auspuffbaugruppe 26 angeordnet ist und betrieben wird, um den Abgasstrom aktiv zu mischen. Der Mischer 46 vermischt das eingespritzte DEF 44 mit dem Abgasstrom 22. Der Mischer 46 weist innerhalb des Rohrabschnitts 26B eine Struktur auf, die Flügel oder Schaufeln beinhalten kann, welche Tröpfchen des DEF 44 aufbrechen, und so seine Mitführung im Strom des Abgases 22 steigern. Bei Erwärmung durch das Abgas im Abgasstrom 22 bildet das DEF 44 Ammoniak.
Das Auspuffsegment 26B ist mit einem Einlass 50 einer ersten Katalysatorvorrichtung 52 zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) wirkverbunden. Das Auspuffsegment 26B wie auch die DEF-Einspritzdüse 40 und der Mischer 46 sind im Strom des Abgases 22 vorgeschaltet von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 angeordnet. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung 52 ist im Strom des Abgases 22 nachgeschaltet vom Motorabgassystemeinlass 28, dem DOC 34, der DEF-Einspritzdüse 40 und dem Mischer 46 angeordnet. Die Distanz vom einzelnen Mischer 46 zur ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 ist relativ kurz, da kein zweiter Mischer zur Erzielung eines gewünschten NO-Konversionswirkungsgrades in der Auspuffbaugruppe 24 angeordnet werden muss. Stattdessen fungiert die leere Kammer 66 nachgeschaltet von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 zum Vermischen des Abgases 22. Eine geringere Auspufflänge bedeutet, dass weniger thermische Masse erwärmt werden muss und sich der zweite SCR-Katalysator 64 daher schneller aufzuheizen wird. Stattdessen, die
Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung 52 beinhaltet ein Substrat 54 mit einem metallischen Katalysator 56, dar auf das Substrat 54 aufgebracht ist, wie am besten in 5 dargestellt ist. Das Substrat 54 kann eine Wabenform haben, die sechseckige Strömungspfade 55 durch die Vorrichtung 52 bildet. Die Oberfläche des Substrats 54 entlang jedem sechseckigen Strömungspfad 55 ist mit dem metallischen Katalysator 56 beschichtet. In einer nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsform ist der metallische Katalysator 56 ein Edelstahl mit hoher Betriebstemperatur und langer Lebensdauer. Der metallische Katalysator kann beispielsweise eine Folie aus Eisen-Chrom-Aluminium (FeCrAl) sein, wie DIN 1,4725 Edelstahl. Metallische Katalysatoren weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei kurzer Anspringzeit und geringer Überhitzungsgefahr auf. Metallische Katalysatoren haben auch relativ dünne Wände, die dazu beitragen, einen relativ geringen Druckabfall im Abgassystem 24 zu ermöglichen. Die dünnen Wände weisen auch eine große Wirkfläche und hohe mechanische Festigkeit auf.
Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung 52 beinhaltet auch eine elektrische Heizvorrichtung 60, die ausgelegt ist, den metallischen Katalysator 56 zu erwärmen. Die elektrische Heizvorrichtung 60 liegt im Strom des Abgases 22 vorgeschaltet vom Substrat 54. Die elektrische Heizvorrichtung 60 und die erste SCR-Katalysatorvorrichtung 52 sind innerhalb des Komponentengehäuses 26E untergebracht. Die elektrische Heizvorrichtung 60 wird durch eine elektrische Energiequelle 62 wie eine Fahrzeugbatterie mit Energie versorgt. In einer Ausführungsform ist die elektrische Heizvorrichtung 60 eine 2000-Watt-Heizung. Die Energieversorgung der elektrischen Heizvorrichtung 60 kann durch ein elektronisches Steuergerät (nicht dargestellt) gesteuert werden, welches Schalter auf Grundlage einer erfassten Temperatur und anderer Betriebsparameter des Motors steuert. Weil der Katalysator 56 ein metallischer Katalysator ist, heizt er sich rasch auf, um den Wirkungsgrad der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 zu erhöhen, selbst wenn die Abgastemperatur relativ niedrig ist, wie nach einem Kaltstart. Wie hierin verwendet ist ein Motorkaltstart ein Start des Motors 12, nachdem der Motor für eine vorgegebene Zeitdauer außer Betrieb war und das Fahrzeug 10 nicht benutzt wurde.
Eine zweite SCR-Katalysatorvorrichtung 64 ist im Strom des Motorabgases 22 nachgeschaltet von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 und vorgeschaltet vom Motorabgassystemauslass 30 angeordnet. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung 52 und das Komponentengehäuse 26E definieren eine leere Kammer 66 zwischen dem Substrat 54 und der zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung 64, sodass Motorabgas 22 direkt durch die leere Kammer 66 von den Substratströmungspfaden 55 zum zweiten SCR-Katalysator 64 strömt. Die leere Kammer 66 ermöglicht des Weiteren das Mischen des Abgases 22 vor dem Eintritt in den zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung 64, aufgrund der in der leeren Kammer 66 auftretenden Turbulenzen.
In der Ausführungsform von 1–5 weist das Substrat 54 der ersten SCR-Vorrichtung 52 eine Einlassseite 70 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Stroms des Motorabgases 22 steht, und eine Auslassseite 72, die bezüglich der Richtung des Stroms des Motorabgases 22 abgewinkelt ist. Die Richtung des Stroms des Motorabgases 22 an der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 wird als entlang einer Mittellängsachse des Komponentengehäuses 26E verlaufend erachtet und wird durch jeden der Pfeile angezeigt, welche den Strom des Motorabgases 22 in 1 repräsentieren. Die erste SCR-Katalysatorvorrichtung 52 wird in der Ausführungsform von 2 durch die generell zylindrische Gehäusekomponente 26E eingefasst. Das Substrat 54 hat eine Einlassseite 70, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Motorabgasstroms steht. Die Einlassseite 70 hat einen im Allgemeinen kreisförmigen Umfang in Übereinstimmung mit der zylindrischen Innenwand des Komponentengehäuses 26E, an die die Einlassseite 70 anliegt. Die Einlassseite 70 ist im Allgemeinen eben mit sechseckigen Öffnungen für die Strömungspfade 55.
Die Auslassseite 72 ist im Allgemeinen eben ist und senkrecht zu der Richtung des Stroms des Abgases 22, mit sechseckigen Öffnungen für die Strömungspfade 55, wie in 4 dargestellt. Die Auslassseite 72 ist derart abgewinkelt, dass sie nicht senkrecht bezüglich der Richtung des Stroms des Motorabgases 22 liegt. Konkret ist die Auslassseite 72, wie am besten in 2 dargestellt, innerhalb des Komponentengehäuses 26E geneigt, sodass ein Abschnitt 76 der Auslassseite 72 weiter nachgeschaltet im Strom des Abgases 22 und einen Abschnitt 74 weiter vorgeschaltet im Strom des Abgases 22 liegt. Der Umfang der Auslassseite 72 ist im Allgemeinen oval, in Übereinstimmung mit der zylindrischen Wand des Komponentengehäuses 26E, an die die Auslassseite 72 anliegt. Durch das Abwinkeln der Auslassseite 72 wird ein Wirbelstrom erzeugt, und es erfolgt ein entsprechendes Mischen des Abgasstromes 22 in der leeren Kammer 66, insofern der Druck in der Kammer 66 in der verkürzten unteren Hälfte anders ist als in der größeren oberen Hälfte der Kammer 66. Das Abgas 22 strömt dann durch die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung 64, die ebenfalls ein Substrat 68 aufweist. Das Substrat 68 kann an der Einlassseite 80 und der Auslassseite 82 sechseckige Öffnungen aufweisen, mit im Allgemeinen geraden sechseckigen Strömungspfaden 85 zwischen den Seiten 80, 82 und mit einem selektiven Reduktionskatalysator, der auf das das Substrat 68 aufgebracht ist.
Durch Bereitstellung der elektrisch unterstützten ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52, kann das Abgas 22 bei relativ niedriger Temperatur, wie nach einem Kaltstart, durch die erste SCR-Vorrichtung 52 behandelt, dann in der leeren Kammer 66 weiter gemischt und anschließend durch die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung 64 behandelt werden, und ein gewünschter Wirkungsgrad der NOx-Konversion kann mit einem relativ kompakten Abgassystem 24 (d. h. mit einer verkürzten Gesamtlänge zwischen dem Einlass 28 und dem Auslass 30), bei geringem Staudruck und mit nur einem Mischer 46 erzielt werden. In der Ausführungsform von 1 nimmt das mit dem metallischen Katalysator 56 beschichtete Substrat 54 eine erstes Volumen V1 ein, die leere Kammer 66 weist ein zweites Volumen V2 auf, das größer ist als das erste Volumen, und die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung 64 weist ein drittes Volumen V3 auf, das größer ist als das zweite Volumen V2. Die erste Volumen V1 kann ungefähr 1 Liter betragen, das zweite Volumen V2 ungefähr 1,7 Liter und die dritte Volumen V3 ungefähr 4 Liter. In einer Ausführungsform hat der Motor Abgassystem 24 beispielsweise eine DEF-Verdampfungsrate von mindestens 92 Prozent, einen Gleichförmigkeitsindex von mindestens 0,81 und einen NOX-Konversionswirkungsgrad von mindestens 79 Prozent vorgeschaltet von der zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung 64, wenn eine Einspritzungsrate des DEF 44 durch die DEF-Einspritzdüse 40 etwa 75 Kilogramm pro Stunde beträgt und die Temperatur des Motorabgases 22 an der DEF-Einspritzdüse 40 bei zirka 71 Grad Celsius (160 Grad Fahrenheit) liegt. Der Gleichförmigkeitsindex ist ein Maß für die Gleichförmigkeit der Zusammensetzung des Abgases über einen Querschnitt des Abgasstroms senkrecht zur Strömungsrichtung. Ein Gleichförmigkeitsindex von 1,0 bedeutet vollkommene Gleichförmigkeit.
Durch Nutzung einer elektrisch unterstützten ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 52 mit einem metallischen Katalysator 56, der durch die elektrische Heizvorrichtung 60 erwärmt wird, kann die DEF-Einspritzung bei einer niedrigeren Temperatur des Abgases 22 einsetzen, mehrere Sekunden früher als sonst nach einem Kaltstart des Motors. Darüber hinaus wird durch die Bereitstellung der leeren Kammer 66 zwischen der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung 56 und der zweite SCR-Katalysatorvorrichtung 64, nur ein Mischer 46 benötigt, und ein verkürztes Abgassystem 24 mit relativ geringem Staudruck kann einen hohen NOx-Konversionswirkungsgrad erzielen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung 64 durch eine Katalysator Vorrichtung 64A mit selektivem katalytischem Reduktionsfilter (SCRF), wie in 6 gezeigt, ersetzt werden. Die SCRF-Katalysatorvorrichtung 64A weist ein Substrat auf, das ein Filter mit einem selektiven Reduktionskatalysator ist, der auf den Filter aufgebracht ist.
Während die besten Arten zur Durchführung der zahlreichen Aspekte der vorliegenden Offenbarung im Detail geschildert wurden, werden diejenigen, die mit diesen Offenbarungen vertraut sind, verschiedene alternative Aspekte zur Durchführung der gegenwärtigen Offenbarungen erkennen, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten hinzugefügten Ansprüche liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 1,4725 [0020]

Claims

Motorabgassystem, Folgendes umfassend: eine Auspuffbaugruppe, die einen Motorabgassystemeinlass, der zur Aufnahme von Motorabgas ausgelegt ist, und einen Motorabgassystemauslass; eine erste Katalysatorvorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), die im Abgasstrom nachgeschaltet vom Motorabgassystemeinlass angeordnet ist; worin der erste SCR-Katalysatorvorrichtung Folgendes beinhaltet: ein Substrat mit einem metallischen Katalysator, der auf das Substrat aufgebracht ist; eine elektrische Heizvorrichtung, die ausgelegt ist, den metallischen Katalysator zu erwärmen; eine zweite SCR-Katalysatorvorrichtung, die im Strom des Motorabgases nachgeschaltet von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung und vorgeschaltet vom Motorabgassystemauslass angeordnet ist; worin die erste SCR-Katalysatorvorrichtung und die Auspuffbaugruppe eine leere Kammer zwischen dem Substrat und der zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung definieren, sodass Motorabgas direkt durch die leere Kammer vom Substrat zur zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung strömt.
Motorabgassystem nach Anspruch 1, worin die Auspuffbaugruppe des Weiteren ein Auspuffsegment umfasst, das mit einem Einlass der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung vorgeschaltet im Motorabgasstrom von der ersten SCR-Katalysatorvorrichtung und nachgeschaltet im Motorabgasstrom vom den Abgassystemeinlass wirkverbunden ist, und das Motorabgassystem des Weiteren Folgendes umfasst: einen Mischer, der im Auspuffsegment angeordnet ist.
Motorabgassystem nach Anspruch 2, worin der Abgasmischer der einzige Abgasmischer im Motorabgassystem zwischen dem Motorabgassystemeinlass und dem Motorabgassystemauslass ist.
Motorabgassystem nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: eine Dieselemissionsfluid-(DEF-)Einspritzdüse, die im Auspuffsegment vorgeschaltet im Motorabgasstrom vom Abgasmischer angeordnet ist.
Motorabgassystem nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), der im Motorabgassystem nachgeschaltet im Motorabgasstrom vom Motorabgassystemeinlass und vorgeschaltet im Motorabgasstrom von der DEF-Einspritzdüse angeordnet ist.
Motorabgassystem nach Anspruch 4, worin das Motorabgassystem eine DEF-Verdampfungsrate von mindestens 92 Prozent, einen Gleichförmigkeitsindex von mindestens 0,81 und einen NOX-Konversionswirkungsgrad von mindestens 79 Prozent vorgeschaltet von der zweiten SCR-Katalysatorvorrichtung aufweist, wenn eine Einspritzungsrate des DEF durch die DEF-Einspritzdüse etwa 75 Kilogramm pro Stunde beträgt und die Temperatur des Motorabgases an der DEF-Einspritzdüse bei zirka 71 Grad Celsius (160 Grad Fahrenheit) liegt.
Motorabgassystem nach Anspruch 1, worin die Auspuffbaugruppe ein einwandiges Rohr ist.
Motorabgassystem nach Anspruch 1, worin die erste SCR-Katalysatorvorrichtung einen ersten Wirkungsgrad aufweist und die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung einen zweiten Wirkungsgrad aufweist, der größer ist als der erste Wirkungsgrad.
Motorabgassystem nach Anspruch 1, worin das mit dem metallischen Katalysator beschichtete Substrat ein erstes Volumen aufweist, die leere Kammer ein zweites Volumen aufweist, das größer ist als das erste Volumen, und die zweite SCR-Katalysatorvorrichtung ein zweites Volumen aufweist, das größer ist als das zweite Volumen.
Motorabgassystem nach Anspruch 1, worin das Substrat der ersten SCR-Vorrichtung eine Einlassseite aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Stroms des Motorabgases steht, und eine Auslassseite, die bezüglich der Richtung des Stroms des Motorabgases abgewinkelt ist.