CN110578579B - 对用于紧耦合的scr的阀操作进行控制的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对用于紧耦合的SCR的阀操作进行控制的方法和设备，其中，车辆排气系统包括接收由发动机产生的排气的第一排气后处理模块和位于第一排气后处理模块的下游的第二排气后处理模块。阀能够在以下位置之间运动：打开位置，其阻挡流通向第一排气后处理模块，使得所有排气流绕过第一排气后处理模块并被引导到第二排气后处理模块中；闭合位置，其在流进入第二排气后处理模块之前将流引导到第一排气后处理模块中；以及部分打开位置，其中，流的一部分被引导到第一排气后处理模块中，并且流的其余部分被引导到第二排气后处理模块中。控制器基于发动机流速和NOx输出中的至少一者来控制阀在打开位置、闭合位置和部分打开位置之间的运动。

Description

对用于紧耦合的SCR的阀操作进行控制的方法和设备
背景技术
排气系统通过各种排气部件对由发动机产生的热排气进行引导，以减少比方说例如氮氧化物NOx的排放。排气系统包括喷射系统，该喷射系统将流体例如氨、柴油排气流体(DEF)或诸如尿素与水的溶液之类的还原剂喷射在选择性催化还原(SCR)催化器的上游。混合器被定位在SCR催化器的上游并使发动机排气与喷射流体的产物混合。然后该混合物被引入SCR催化器中。该SCR在存在有排气与喷射流体的混合物的情况下将NOx转化成氮和水。在低温操作条件下，例如冷启动条件和/或低流量条件下，该转化变得更加困难。
发明内容
在一个示例性实施方式中，车辆排气系统包括：第一排气后处理模块，该第一排气后处理模块接收由发动机产生的排气；以及第二排气后处理模块，该第二排气后处理模块位于第一排气后处理模块的下游。阀能够在以下位置之间运动：打开位置，该打开位置阻挡流通向第一排气后处理模块，使得所有排气流绕过第一排气后处理模块并被引导到第二排气后处理模块中；闭合位置，该闭合位置在流进入第二排气后处理模块之前将流引导到第一排气后处理模块中；以及部分打开位置，在该部分打开位置，流的一部分被引导到第一排气后处理模块中，并且流的其余部分被引导到第二排气后处理模块中。控制器基于发动机流速和NOx输出中的至少一者来控制阀在打开位置、闭合位置和部分打开位置之间的运动。
在上述实施方式的另一实施方式中，控制器基于排气温度、发动机流速、NOx输出或它们的任何组合来控制阀的运动。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，第一排气后处理模块至少包括第一氨源、第一混合元件和第一SCR，并且其中，第二排气后处理模块至少包括第二氨源、第二混合元件和第二SCR。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，第一排气后处理模块紧邻发动机位于发动机的下游。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，第一SCR比第二SCR小。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，阀仅在冷启动条件或低流量条件期间处于闭合位置，并且其中，阀位置在高温条件和/或高流量条件期间通过控制器而主动地被调节以改变部分打开位置。
在另一示例性实施方式中，一种对车辆排气系统中的阀进行控制的方法包括基于发动机流速和NOx输出中的至少一者来控制阀在打开位置、闭合位置和部分打开位置之间的运动。
本申请的这些和其他特征将通过以下说明书和附图得以最佳地理解，以下是简要描述。
附图说明
图1示意性地图示了根据本发明的具有阀和控制器的排气系统的一个示例，其中，阀处于闭合位置。
图2与图1类似，但是图2示出了处于打开位置的阀。
图3与图1类似，但是图3示出了处于部分打开位置的阀。
具体实施方式
图1示出了车辆排气系统10，车辆排气系统10通过各种部件将由发动机12产生的热排气引导至通向大气的排气出口14。排气系统10包括第一排气后处理模块16和第二排气后处理模块20，第一排气后处理模块16接收来自发动机排气歧管18的发动机排气，第二排气后处理模块20位于第一排气后处理模块16的下游。在排气系统10内安装有阀22，以引导排气通过第一排气后处理模块16和/或第二排气后处理模块20。
在一个示例中，阀22至少能够在打开位置、闭合位置和部分打开且可变的位置之间运动。在闭合位置，阀22在流F进入第二排气后处理模块20之前将该流引导到第一排气后处理模块16中，如图1中所示。在打开位置，阀22阻挡流通向第一排气后处理模块16，使得所有排气流F绕过第一排气后处理模块16并被引导到第二排气后处理模块20中，如图2中所示。当处于部分打开且可变的位置时，阀22定位成使得流的一部分24被引导到第一排气后处理模块16中，并且流的其余部分26被引导到第二排气后处理模块20中。
可以使用任何类型的阀来控制模块16与模块20之间的排气流。在一个示例中，阀22包括阀瓣(valve flap)或盘状本体，该阀瓣或盘状本体被可枢转地支承并定位成延伸跨过其中安装有阀22的管的横截面区域。阀22可以经由弹簧或其他类似元件被偏置至闭合位置。致动器/控制器28可以耦合至阀以控制阀的运动。
在一个示例中，控制器28基于发动机流速和NOx输出中的至少一者来控制阀22在打开位置、闭合位置和部分打开/可变位置之间的运动。至少一个流量传感器30将发动机流量信息传送至控制器28。至少一个NOx传感器32将NOx输出信息传送至控制器28。一个或更多个温度传感器34将排气温度信息传送至控制器28。可以按照需要根据车辆应用、封装空间等将传感器30、32、34安置在排气系统10内的各种位置中的任何位置。在一个示例中，控制器28基于发动机流速来控制阀22的运动，并且在另一示例中，控制器28基于NOx输出来控制阀22的运动。然而，控制器28可以基于排气温度、发动机流速、NOx输出或它们的任何组合来控制阀22的运动。
在一个示例中，第一排气后处理模块16至少包括第一氨源40、第一混合元件42和第一选择性催化还原(SCR)催化器44，并且第二排气后处理模块20至少包括第二氨源50、第二混合元件52和第二SCR 54。诸如微粒过滤器和/或柴油氧化催化器(DOC)之类的其他部件也可以可选地被包括在模块16、20中的一者或两者中。在一个示例中，第一排气后处理模块16紧邻发动机12位于发动机12的下游。
在一个示例中，第一氨源40和第二氨源50被连接至喷射系统60，喷射系统60用于将流体比如氨、柴油排气流体(DEF)、或诸如尿素与水的溶液之类的还原剂喷射到例如来自第一SCR 44和第二SCR 54的排气流上游中，以使得相应的第一混合元件42和第二混合元件52可以将喷射的流体与排气完全混合在一起。喷射系统60包括流体供应器62、定量加料器64和控制器66，控制器66对流体的喷射进行控制，如已知的。控制器66可以是与对阀22进行控制的控制器28分开的单独的控制器，或者可以使用共同的控制器。在该示例中，示出了分别用于第一排气后处理模块16和第二排气后处理模块20的两个单独的喷射系统60；然而，单个喷射系统60可以用于排气后处理模块16、20两者。对于第一氨源40和第二氨源50中的每一者使用单独的喷射系统的优点是：可以根据需要使用两种不同类型的流体。使用单个系统的优点包括：需要的部件的数目减少、需要的成本降低、并且需要的封装空间更少。
在一个示例中，混合元件42、52包括具有诸如一个或更多个板和/或挡板之类的内部混合结构48的混合器本体，该混合器本体将喷射的流体与排气充分混合并随后将发动机排气与喷射的流体的混合物引导至SCR44、54。任何类型的混合元件42、52可以用在模块16、20中。此外，氨源可以与混合元件组合成呈紧凑的混合器构型以用于具有紧密封装限制的车辆。
如上所述，第一排气后处理模块16以紧耦合(close-coupled)布置的方式紧邻发动机12位于发动机12的下游，如图1中所示。这样的安装位置对于改善用于冷启动条件或低流量条件的模块的操作特别有用。在一个示例中，第一SCR 44比第二SCR 54小，因为第一SCR 44仅在低流量条件或冷启动条件下被充分利用，并且阀22在需要时允许处于更高流速的流绕过紧耦合的SCR模块16。在一个示例中，至少一个旁路排气管70将排气歧管18连接至通向第二排气后处理模块20的入口72。主排气管74与旁路管70平行，并且主排气管74包括第一排气后处理模块16。主排气管74包括第一管76和第二管80，第一管76在旁路管70中的上游位置处提供通向主排气管74的入口78，第二管80在旁路管70中的下游位置处提供离开主排气管74的出口82。离开出口82的流随后被引导到通向第二排气后处理模块20的入口72中。
本发明提供了一种能够在整个发动机操作范围内以各种角度打开的阀22。图1示出了处于闭合位置、即阻挡流通过旁路管70的阀22，其中，排气流被迫使进入限制性更强的紧耦合的排气后处理模块16中。第一氨源40也通过控制器28和/或66被启用以喷射流体，如上面描述的。因为该第一排气后处理模块16更靠近发动机12并且具有更小容量的SCR 44，所以第一排气后处理模块16更快地变热并且在控制NOx方面更有效。此时第二或主后处理模块20的氨源50未被启用，并且第二SCR 54的第二或主SCR基板(substrate)不处于操作温度。
图2示出了处于打开位置以用于启动之后的正常高流量操作的阀22。在该位置，阀22位于通向主排气管74的入口78处，并且阀22阻挡流进入主排气管74，使得所有排气都通过主后处理模块20。紧耦合的SCR 44中的流体喷射也被禁用。这种构型在较高流量操作/较高温度操作下提供较低的背压。这些较高流量操作、较高温度操作为主后处理模块20中的较大直径的基板变热并成为NOx控制的有效形式提供足够的热能。
图3示出了处于部分打开位置中的阀22，其中，部分的流通过模块16、20两者。可以通过控制器28改变该位置，以根据需要调节流向每个模块16、20的流的量。这样，可以将阀22以可变角度使用，以通过利用较高的上游温度并降低主后处理模块20处的排气中的平均NOx水平来最有效且高效地使用紧耦合的后处理模块16。阀22可以被控制成在工作周期中的当气体流速和温度较低时的时间处恢复至紧耦合路径，并且使用较小、较热的紧耦合的SCR存在益处(就NOx转化能力而言)。
因此，本发明提供了一种这样的构型：在该构型中，阀22的可变控制使得能够在保持低的背压的同时连续使用紧耦合的后处理模块16。控制器28经由使用基于发动机流速、或流速和温度、或NOx输出、或这些特性的任何组合的算法的程序来控制阀22。控制器28可以包括处理器、存储器、以及经由本地接口通信地耦合的一个或更多个输入和/或输出(I/O)装置接口。本地接口可以包括——例如但不限于——一个或更多个总线和/或其他有线或无线连接。此外，本地接口可以包括地址连接、控制连接和/或数据连接以实现上述部件之间的适当通信。
控制器28可以是用于执行软件、尤其是存储在存储器中的软件的硬件装置。控制器28可以是定制的或可商购的处理器、中央处理单元(CPU)、与计算装置相关联的若干处理器当中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯片组的形式)、或者通常用于执行软件指令的任何装置。存储器可以包括已知的易失性存储器元件和/或非易失性存储器元件中的任一种或它们的组合。
存储器中的软件可以包括一个或更多个单独的程序，这些单独的程序中的每个程序均包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。实施为软件的系统组件还可以被解释为源程序、可执行程序(目标代码)、脚本或包括要被执行的一组指令的任何其他实体。控制器28可以构造成执行存储在存储器内的软件、将数据传送至存储器并从存储器传送数据、并且通常根据软件来总体控制计算装置的操作。存储器中的软件全部或部分地由处理器读取、可能在处理器内缓冲、并然后被执行。
在一个示例中，来自发动机12的峰值气流可以是1600Kg/hr，其中，NOx为9g/KWhr。紧耦合的后处理模块16可能仅能够容纳600Kg/hr(受背压和SCR容量的限制)，因此当流速从500Kg/hr向上增加时，控制器28将使阀22与额外的流量成比例地打开以保持～550Kg/hr的流量通过紧耦合的后处理模块16。在约30％的排气NOx被紧耦合的后处理模块16处理的情况下，当被处理和未被处理的气体结合并混合时，主后处理模块20仅需要处理相当于6g/KW hr的NOx，因此SCR基板可以更小，在主后处理模块20处引入的氨可以减少，并且沉积风险(如果使用DEF)可以显著降低。
在图1至图3中所示的示例中，阀22位于通向主排气管74的入口78处。应当理解的是，阀22也可以位于入口78的下游或来自主排气管74的出口82处。
尽管已经公开了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员将认识到某些改型将落入本发明的范围内。因此，应研究所附权利要求以确定本发明的真正的范围和内容。

Claims (13)

1.一种车辆排气部件组件，包括：
第一排气后处理模块，所述第一排气后处理模块接收由发动机产生的排气；
第二排气后处理模块，所述第二排气后处理模块位于所述第一排气后处理模块的下游；
阀，所述阀能够在以下位置之间运动：
打开位置，所述打开位置阻挡排气流通向所述第一排气后处理模块，使得所有排气流绕过所述第一排气后处理模块并被引导到所述第二排气后处理模块中，
闭合位置，所述闭合位置在排气流进入所述第二排气后处理模块之前将该排气流引导到所述第一排气后处理模块中，以及
部分打开位置，在所述部分打开位置，排气流的一部分被引导到所述第一排气后处理模块中，并且排气流的其余部分被引导到所述第二排气后处理模块中；
控制器，所述控制器控制所述阀在所述打开位置、所述闭合位置和所述部分打开位置之间的运动，
至少一个流量传感器，所述流量传感器将发动机流速信息传送至所述控制器；以及
至少一个NOx传感器，所述NOx传感器将NOx输出信息传送至所述控制器，
其中，所述阀的运动经由所述控制器基于所述发动机流速信息和所述NOx输出信息来进行控制。
2.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，包括一个或多个温度传感器，所述温度传感器将排气温度信息传送至所述控制器，并且其中，所述控制器还基于所述排气温度信息来控制所述阀的运动。
3.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气后处理模块至少包括第一氨源、第一混合器和第一SCR，并且其中，所述第二排气后处理模块至少包括第二氨源、第二混合器和第二SCR。
4.根据权利要求3所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气后处理模块紧邻所述发动机位于所述发动机的下游，使得排气歧管出口直接连接到所述第一排气后处理模块的入口。
5.根据权利要求4所述的车辆排气部件组件，包括至少一个旁路管并且包括至少一个主排气管，所述旁路管将来自所述发动机的所述排气歧管出口直接连接至所述第二排气后处理模块的入口，所述主排气管与所述旁路管平行并且包括所述第一排气后处理模块，并且其中，所述主排气管的入口与所述旁路管连通，而所述主排气管的出口与位于所述主排气管的入口的下游的所述旁路管连通。
6.根据权利要求5所述的车辆排气部件组件，其中，所述阀定位在所述主排气管的所述入口处。
7.根据权利要求5所述的车辆排气部件组件，其中，所述阀定位在所述主排气管的所述出口处。
8.根据权利要求3所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一SCR比所述第二SCR小。
9.根据权利要求3所述的车辆排气部件组件，其中，所述阀仅在冷启动条件或低流量条件期间处于所述闭合位置，并且其中，阀位置在高温条件和/或高流量条件期间通过所述控制器而主动地被调节以改变所述部分打开位置。
10.一种对车辆排气系统中的阀进行控制的方法，所述方法包括：
提供第一排气后处理模块、第二排气后处理模块和阀，所述第一排气后处理模块接收由发动机产生的排气，所述第二排气后处理模块位于所述第一排气后处理模块的下游，所述阀能够在以下位置之间运动：
打开位置，所述打开位置阻挡排气流通向所述第一排气后处理模块，使得所有排气流绕过所述第一排气后处理模块并被引导到所述第二排气后处理模块中，
闭合位置，所述闭合位置在排气流进入所述第二排气后处理模块之前将该排气流引导到所述第一排气后处理模块中，以及
部分打开位置，在所述部分打开位置，排气流的一部分被引导到所述第一排气后处理模块中，并且排气流的其余部分被引导到所述第二排气后处理模块中；
提供至少一个流量传感器，所述流量传感器将发动机流速信息传送给控制器；
提供至少一个NOx传感器，所述NOx传感器将NOx输出信息传送给所述控制器；以及
基于所述发动机流速信息和所述NOx输出信息来控制所述阀在所述打开位置、所述闭合位置和所述部分打开位置之间的运动。
11.根据权利要求10所述的方法，包括提供一个或多个温度传感器，所述一个或多个温度传感器将排气温度信息传送给所述控制器，并且包括还基于所述排气温度信息来控制所述阀的运动。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一排气后处理模块至少包括第一氨源、第一混合器和第一SCR，并且其中，所述第二排气后处理模块至少包括第二氨源、第二混合器和第二SCR。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一排气后处理模块紧邻所述发动机位于所述发动机的下游，使得排气歧管直接连接到所述第二排气后处理模块的入口，并且其中，所述第一SCR比所述第二SCR小。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11008917B2 (en) * 2018-08-24 2021-05-18 International Engine Intellectual Property Company, Llc. DEF dosing using multiple dosing locations while maintaining high passive soot oxidation
CN111396178B (zh) * 2020-03-31 2022-01-25 潍柴动力股份有限公司 尾气的处理装置及其控制方法、控制装置与存储介质
CN113685249A (zh) * 2021-08-19 2021-11-23 潍柴动力股份有限公司 后处理喷射系统、车辆及控制方法
EP4212708B1 (en) * 2022-01-17 2024-05-15 Volvo Truck Corporation A method for controlling an exhaust flow in an exhaust aftertreatment system (eats) of a vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312028A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Mazda Motor Corp エンジンの排気浄化装置
US6220022B1 (en) * 1997-03-06 2001-04-24 Degussa Ag Catalyst system for the treatment of exhaust gases from diesel engines
JP3565108B2 (ja) * 1999-09-10 2004-09-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2004270469A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵量推定装置及び推定方法
FR2853008A1 (fr) * 2003-03-26 2004-10-01 Faurecia Sys Echappement Dispositif pour le traitement des gaz issus du fonctionnement d'un moteur de vehicule automobile
GB2480465A (en) * 2010-05-19 2011-11-23 Gm Global Tech Operations Inc Method of controlling injection of diesel exhaust fluid

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19740702C1 (de) * 1997-09-16 1998-11-19 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer mit Luftüberschuß arbeitenden Brennkraftmaschine
JP3237611B2 (ja) * 1997-11-11 2001-12-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3680650B2 (ja) * 1999-01-25 2005-08-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
AUPR061200A0 (en) * 2000-10-05 2000-11-02 Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited Direct injected engine control strategy
US20030005686A1 (en) * 2001-02-21 2003-01-09 Johannes Hartick Exhaust system
JP3876705B2 (ja) * 2001-12-13 2007-02-07 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム
EP1458960B1 (en) * 2001-12-20 2011-02-09 Johnson Matthey Public Limited Company Improvements in selective catalytic reduction
DE10225278A1 (de) * 2002-06-04 2003-12-24 Iav Gmbh Abgaskatalysator und Katalysatorkörper, vorzugsweise für die Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmotoren
US6871490B2 (en) 2002-12-19 2005-03-29 Caterpillar Inc Emissions control system for increasing selective catalytic reduction efficiency
US7472545B2 (en) 2006-05-25 2009-01-06 Delphi Technologies, Inc. Engine exhaust emission control system providing on-board ammonia generation
US20080127638A1 (en) 2006-12-01 2008-06-05 Marius Vaarkamp Emission Treatment Systems and Methods
US7810316B2 (en) 2006-12-29 2010-10-12 Cummins Filtration Ip, Inc Apparatus, system, and method for exhaust aftertreatment efficiency enhancement
US20100199634A1 (en) 2007-05-02 2010-08-12 David Mark Heaton Exhaust treatment system implementing selective doc bypass
US7799289B2 (en) * 2007-07-31 2010-09-21 Caterpillar Inc Exhaust treatment system with NO2 control
US8506893B2 (en) * 2008-04-23 2013-08-13 Ford Global Technologies, Llc Selective catalytic reduction catalyst system with expanded temperature window
US8544260B2 (en) * 2008-12-24 2013-10-01 Basf Corporation Emissions treatment systems and methods with catalyzed SCR filter and downstream SCR catalyst
WO2011032020A2 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 Cummins Ip, Inc. Low temperature selective catalytic reduction catalyst and associated systems and methods
JP2011064069A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Toyota Industries Corp 排気ガス処理装置
US9151202B2 (en) * 2010-10-13 2015-10-06 Cummins Intellectual Property, Inc. Multi-leg exhaust aftertreatment system and method
FR2968711B1 (fr) 2010-12-14 2014-12-26 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ligne d'echappement pour vehicule automobile et methode d'epuration de gaz d'echappement produits par un moteur thermique equipant ce vehicule
US20120216529A1 (en) 2011-02-28 2012-08-30 Cummins Intellectual Property, Inc. Engine exhaust aftertreatment system
FR2972764B1 (fr) 2011-03-16 2013-03-29 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ensemble compact coude de post-traitement de gaz d'echappement dote d'un bossage formant melangeur de reducteur scr
JP5846488B2 (ja) * 2011-12-15 2016-01-20 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2795076B1 (en) 2011-12-23 2016-11-16 Volvo Lastvagnar AB Exhaust aftertreatment system and method for operating the system
US8869513B2 (en) * 2012-04-19 2014-10-28 GM Global Technology Operations LLC Exhaust diagnostic control system and method with NH3 depletion cleansing
US8938948B2 (en) * 2012-10-18 2015-01-27 Southwest Research Institute Diesel engine exhaust aftertreatment system and method of operation
CN104903554B (zh) 2012-10-18 2019-04-16 庄信万丰股份有限公司 紧密耦合的scr系统
DE102012023049A1 (de) 2012-11-26 2014-05-28 Volkswagen Aktiengesellschaft SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102014201709B4 (de) * 2013-02-15 2016-12-29 Ford Global Technologies, Llc Abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US20140311123A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-23 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated doc using hcscr cold start nox controls
US20140352279A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system with emission control during filter regeneration
DE102013212801B4 (de) * 2013-07-01 2016-02-25 Ford Global Technologies, Llc Anordnung zur Abgasnachbehandlung für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
JP2015068266A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
US20150337702A1 (en) * 2014-05-23 2015-11-26 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system with low-temperature scr
US20160032803A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust After-treatment System Having Low Temperature SCR Catalyst
US9512760B2 (en) * 2014-12-15 2016-12-06 Caterpillar Inc. Aftertreatment system implementing low-temperature SCR
US9784163B2 (en) * 2015-01-22 2017-10-10 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system having mixer assembly
CN105888799B (zh) * 2015-02-18 2020-01-17 福特环球技术公司 涉及排气后处理装置的方法
AT517670B1 (de) 2015-09-04 2023-03-15 Innio Jenbacher Gmbh & Co Og Abgasnachbehandlungsvorrichtung
KR101774654B1 (ko) 2015-10-29 2017-09-04 현대중공업 주식회사 밸브 장치 및 이를 이용한 scr 시스템
CN106894867A (zh) 2015-12-17 2017-06-27 沪东重机有限公司 一种船用柴油机nox减排装置scr的旁通阀门及操作方法
US10323594B2 (en) * 2016-06-17 2019-06-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for treating vehicle emissions
US10473020B2 (en) * 2016-07-25 2019-11-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust aftertreatment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312028A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Mazda Motor Corp エンジンの排気浄化装置
US6220022B1 (en) * 1997-03-06 2001-04-24 Degussa Ag Catalyst system for the treatment of exhaust gases from diesel engines
JP3565108B2 (ja) * 1999-09-10 2004-09-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2004270469A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵量推定装置及び推定方法
FR2853008A1 (fr) * 2003-03-26 2004-10-01 Faurecia Sys Echappement Dispositif pour le traitement des gaz issus du fonctionnement d'un moteur de vehicule automobile
GB2480465A (en) * 2010-05-19 2011-11-23 Gm Global Tech Operations Inc Method of controlling injection of diesel exhaust fluid

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