CN112368466B - 氮氧化物储存催化转化器的脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机排气设备(10)的氮氧化物储存催化转化器(14)的脱硫方法,该排气设备包括该氮氧化物储存催化转化器(14)和至少一个布置在该氮氧化物储存催化转化器(14)下游的SCR催化转化器(18),其中,该氮氧化物储存催化转化器(14)脱硫所依据的脱硫策略匹配于该氮氧化物储存催化转化器(14)的老化。

Description

氮氧化物储存催化转化器的脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种尤其是机动车的氮氧化物储存催化转化器的脱硫方法。
背景技术
DE 10 2016 003 058 A1公开了一种用于汽车的柴油内燃机,其具有可由柴油内燃机的排气流动通过的排气再处理装置。排气再处理装置包括:至少一个具有催化剂容量/容积/容纳空间并且用于储存来自排气的氮氧化物的氮氧化物储存催化转化器,关于经过排气再处理装置的排气流动方向设于氮氧化物储存催化转化器下游的颗粒过滤器,以及设于颗粒过滤器下游的SCR催化转化器。在此,氮氧化物储存催化转化器的储存材料由稀土化合物构成。
还由DE 199 54 549 A1公开了一种用于操作具有氮氧化物吸收剂的排气净化设备的方法。
发明内容
本发明的任务是提供一种方法,借此可以特别有利地将尤其是汽车的氮氧化物储存催化转化器脱硫。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法完成。在从属权利要求中说明了具有合适的本发明改进方案的有利设计。
在根据本发明的用于内燃机尤其是柴油发动机的排气设备的也称为NSK的氮氧化物储存催化转化器的脱硫方法中,根据氮氧化物储存催化转化器的老化调整氮氧化物储存催化转化器脱硫所依据的脱硫策略,其中,该排气设备包含该氮氧化物储存催化转化器和至少一个设于氮氧化物储存催化转化器下游的SCR催化转化器。“氮氧化物储存催化转化器的脱硫”尤其是指:已由氮氧化物储存催化转化器从内燃机排气中吸收且存储的、储存在氮氧化物储存催化转化器中的硫至少部分或仅部分从氮氧化物储存催化转化器中被移除。本发明的方法是一种用于操作氮氧化物储存催化转化器的操作策略,从而在氮氧化物储存催化转化器的输出端可以实现如下的二氧化氮(NO2)与氮氧化物(NOx)之比,该比例为50%或尽量接近50%。本发明的原理是:当NO2与NOx之比约为50%时,在设于NSK下游的SCR催化转化器中最佳进行快速SCR反应。
在此规定:根据氮氧化物储存催化转化器的老化以下述方式调整脱硫策略,即,处在两个用于氮氧化物储存催化转化器脱硫的脱硫过程之间的相应间歇时期/时间间隔随着氮氧化物储存催化转化器的逐步老化而延长。
在本发明的有利设计中规定:氮氧化物储存催化转化器被设计成具有低温储存能力的氮氧化物储存催化转化器且被设计成氧化催化转化器、尤其是柴油氧化催化转化器。
在本发明的有利设计中规定:根据氮氧化物储存催化转化器的老化以下述方式调整该脱硫策略,即,在用于氮氧化物储存催化转化器脱硫的脱硫过程期间内的相应脱硫阶段随着氮氧化物储存催化转化器的逐步老化而缩短。在本发明的过程中,脱硫过程是指如下过程,其具有一个或多个脱硫阶段,其中,脱硫阶段是指富含阶段。在本发明范围内,富含阶段在此是指如下时间段,此时内燃机以富燃烧混合物设定条件来工作。有利地,脱硫阶段分别交替地被贫乏阶段中断。贫乏阶段是指如下时间段,在该时间段内,该内燃机以贫燃烧混合物设定条件来工作。
在本发明的有利设计中规定:根据氮氧化物储存催化转化器的老化以下述方式调整脱硫策略,即,在用于氮氧化物储存催化转化器脱硫的脱硫过程期间内的相应脱硫阶段的数量随着氮氧化物储存催化转化器的逐步老化而减少。
在本发明的有利设计中规定:根据氮氧化物储存催化转化器的老化以下述方式调整脱硫策略,即,执行用于氮氧化物储存催化转化器脱硫的相应脱硫过程时的相应脱硫温度随着氮氧化物储存催化转化器的逐步老化而降低。
在本发明的有利设计中规定:氮氧化物储存催化转化器的老化(程度)/时效是借助电子计算装置基于至少一个计算模型来计算的。
氮氧化物储存催化转化器优选被设计成所谓的DOC+催化转化器,其也被称为DOC+。DOC+是具有低温储存能力的NSK,它尤其可以通过铈(Ce)实现。DOC+因此包括例如用于吸收和储存来自排气的氮氧化物的储存材料,其中,该储存材料至少具有铈、尤其是至少主要具有铈。具有低温储存能力的这种NSK也被称为NSK-Light。另外,DOC+被设计成柴油氧化催化转化器(DOC),因而DOC+具有柴油氧化催化转化器功能(DOC功能)。因此,DOC+在其DOC功能范围内被设计用于借助于其贵金属涂层将一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)。但人们发现,DOC+将一氧化氮氧化成二氧化氮的能力(也称为氧化能力)随着逐步陈旧或逐步老化而降低。
此外,DOC+具有储存功能,在其范围内将来自内燃机排气的氮氧化物、尤其是一氧化氮储存到DOC+、尤其是其储存材料中。因为有温度储存能力,例如一氧化氮和二氧化氮在低温下的贮存速度比一氧化氮的氧化速度更快。在NSK的毒化范围内,硫可能会进入氮氧化物储存催化转化器、尤其是其储存材料,使得例如排气可能所含的硫占用或消耗原本设置用于储存氮氧化物尤其是二氧化氮的储存空间。在脱硫范围内,硫从氮氧化物储存催化转化器被移除,以便提供储存能力用于储存来自排气的氮氧化物。
也称为除硫的氮氧化物储存催化转化器脱硫是在依据脱硫策略所执行的相应脱硫过程的范围内进行的。在本发明方法的范围内例如规定:对于老化的氮氧化物储存催化转化器如此执行相应脱硫过程且如此确定或调节也称为脱硫间歇期的时间间隔,使得仅发生氮氧化物储存催化转化器的不完全脱硫。因此,余留在氮氧化物储存催化转化器尤其是其储存材料中的剩余硫含量被故意维持,从而在相应脱硫过程之后还有硫存储在氮氧化物储存催化转化器、尤其是其储存材料中。相应脱硫间歇期此时介于两个时间上前后相继的脱硫过程之间,其中,在脱硫过程(时间间隔)期间不执行用于氮氧化物储存催化转化器脱硫的脱硫过程。
所述排气设备和进而氮氧化物储存催化转化器与SCR催化转化器最好靠近发动机布置。因此,所述排气设备和SCR催化转化器与氮氧化物储存催化转化器最好比如不是布置在机动车底板的下方或其区域内,而是在机动车的发动机舱内,在其发动机舱内也安置所述内燃机。
例如当氮氧化物储存催化转化器是新的时,每3000-4000公里执行一次脱硫过程,而在氮氧化物储存催化转化器老化的情况下脱硫间歇期延长。例如当氮氧化物储存催化转化器是新的时,一次脱硫过程持续时间为8-10秒,而在氮氧化物储存催化转化器老化的情况下脱硫过程持续5-8秒。例如当氮氧化物储存催化转化器是新的时,相应脱硫过程在至少基本为600摄氏度的温度下进行,而在氮氧化物储存催化转化器老化的情况下相应的脱硫过程在至少基本570摄氏度执行。
可以依据模型计算来确定氮氧化物储存催化转化器的老化(程度)。由此可以利用当前的脱硫策略来确定当前剩余硫含量,接着或许可以调整该脱硫策略。
特征“氮氧化物储存催化转化器老化”是指氮氧化物储存催化转化器例如具有、尤其是在正常的或普通的行驶操作中具有在约160000公里至200000公里的范围内的使用寿命尤其是工作使用寿命。例如可以从DE 10 2016 003 058A1中得知特征“老化”的其它定义。
附图说明
从以下对优选实施例的说明以及结合附图得到本发明的其它优点、特征和细节。之前在说明中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在唯一附图中单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也在其它组合中或者单独地可采用,而没有脱离本发明的范围。
图1是机动车的内燃机尤其是柴油内燃机的排气设备的示意图。
具体实施方式
图1以示意图示出用于机动车尤其是载货汽车的在图1中未被示出的内燃机的排气设备10。内燃机最好被设计成柴油内燃机或柴油发动机,其中,机动车借助内燃机可被驱动。在其点火运行期间内燃机提供排气,排气可以流过排气设备10。在此,图1的箭头12表示流入排气设备10且流过排气设备10的排气。
排气设备10具有也称为NSK的氮氧化物储存催化转化器14,借此能吸收和存储排气可能含有的氮氧化物。NSK为此具有储存材料,来自排气的氮氧化物可被存储在其中。NSK在此具有入口,排气经此能流入NSK。另外,可被排气流过的NSK具有出口,排气在此可从NSK流出。NSK尤其被设计成DOC+,使得NSK也能用作或起到氧化催化转化器、尤其是柴油氧化催化转化器的作用。
在流过排气设备10的排气的流动方向上,在NSK的下游设置有颗粒过滤器16,借此可以从排气中过滤掉可能包含在排气中的颗粒尤其是炭黑颗粒。另外,在NSK的下游设置有SCR催化转化器18。排气设备10因此包括NSK、可选设置的颗粒过滤器16和SCR催化转化器18,在流过排气设备10的排气的流动方向上,SCR催化转化器设于NSK(氮氧化物储存催化转化器14)的下游。颗粒过滤器16和SCR催化转化器18也可以被排气流过。
此外设有计量分配机构20,借此可以在排气中送入、尤其是喷入特别是液态的还原剂以将排气脱氮。为此,可以借助计量分配机构20在某个位置将还原剂送入排气中,在这里,在流过排气设备10的排气的流动方向上,所述位置布置在氮氧化物储存催化转化器14的下游和SCR催化转化器18的上游,尤其在颗粒过滤器16的上游。SCR催化转化器18设计用于催化辅助或实现选择性催化还原(SCR),其中,在SCR范围内,可能包含在排气中的氮氧化物与来自还原剂的氨反应而生成氮气和水。由此,排气被脱氮。在如图1所示的实施例中,SCR催化转化器布置在颗粒过滤器16的下游。另外设有第一温度传感器T4,借此能采集存在于NSK下游的排气温度。此外,排气设备10包括第二温度传感器T5,借此能采集存在于NSK下游的第二排气温度。
以下将描述一种用于氮氧化物储存催化转化器14脱硫的方法。在所述方法中,氮氧化物储存催化转化器14脱硫所依据的脱硫策略适配于氮氧化物储存催化转化器14的老化。这依据以下认识:当前的排放指令规定了对发动机排放、尤其是碳氢化合物(HC)排放、一氧化碳排放(CO)和氮氧化物(NOx)排放以及颗粒(PM)排放的显著限制。同时,因为燃料用量节约的逐步加强,用于催化排气再处理的排气温度持续降低。靠近发动机的SCR系统因此在排气再处理概念中扮演了重要角色,以便能应对更高的要求,其中,该SCR系统具有带有一体式SCR涂层的颗粒过滤器(SDPF)以及紧随其后的SCR催化转化器。因此,颗粒过滤器16优选被设计成柴油颗粒过滤器(DPF)且最好是SDPF。选择性催化还原(SCR)是一种用于将氮氧化物转换为氮气(N2)和水(H2O)的最有效方法。还原需要存在氨(NH3)以及超过150摄氏度、理想地在250-450摄氏度之间的温度。
氮氧化物反应按照以下反应式(1)-(4)进行:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1)
4NH3+6NO→5N2+6H2O (2)
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O (3)
8NH3+6NO2→7N2+12H2O (4)
根据(1)的标准SCR反应在极大程度上有助于氮氧化物反应。虽然反应(2)在相同的NH3用量下转化生成更多的一氧化氮,但过程进行得明显较缓慢。如果NO和NO2按照相同份额存在于排气中,则根据公式(3)的反应会更剧烈地发生。这具有比根据公式(1)的反应更高的反应速度,因此被称为快速SCR反应。如果二氧化氮份额过高,则更多地进行根据公式(4)的反应,此时NH3和NO2很缓慢地反应。因此在氨用量增大时,氮氧化物反应减弱。因此,不同的NO2/NOx比例影响氮氧化物反应。已经发现,在大约50%的NO2/NOx比例下,快速SCR反应最佳地或最有效地或最快速地进行。催化转化器如柴油氧化催化转化器(DOC)或具有低温氮氧化物储存能力(DOC+)的DOC具备功能涂层,其除了HC排放物和CO排放物的氧化外还以按照以下公式(5)生成NO2为目的:
NO+1/2O2→NO2 (5)
对于DOC+要注意的是,只有当氮氧化物储存器被充满之后,NO2才完全转移至随后的SCR系统,而相较于NO2的生成更快速地在先根据以下公式(6)和(7)贮存呈亚硝酸盐或硝酸盐的氮氧化物。接着,DOC+示出与DOC相似的NO2性能,其中,对于两种技术,NO2水平明显取决于涂层:
3NO+2O2+CeO2→Ce(NO3)3 (6)
3NO+1/2O2+CeO2→Ce(NO2)3 (7)
为了处于对快速SCR反应最佳的范围内,期望NO2/NOx份额在35%-65%之间,理想地为50%。如果在氮氧化物储存催化转化器14即DOC+或DOC显著老化或毒化的状态中,NOx中的NO2含量低于40%,则SCR反应率显著降低。但如果该份额过高,这尤其出现在组成部件的新投用状态中,则更多地进行根据公式(4)的反应,这导致SCR系统的效率明显降低。因此,目的是按照规定的工作方式或工作策略,其在氮氧化物储存催化转化器14(DOC+或者DOC)之后在组成部件或排气设备10的整个使用寿命期间内保证对SCR系统最佳的NO2/NOx比例。
因此考虑这样的排气再处理装置,其例如具有氮氧化物储存催化转化器14和设于下游的靠近发动机的SCR催化转化器18。在使用寿命期间内,所述部件承受不同的热负荷。故出现不可逆的氮氧化物储存催化转化器14的老化。在此,NO2生成随着逐步老化而减少。
另外,根据公式(5)的NO2生成显著取决于氮氧化物储存催化转化器14内的温度。在300摄氏度左右的范围内,NO2/NOx份额是最高的,若低于200摄氏度或高于400摄氏度,则几乎不发生NO2生成。如果NO2/NOx份额无法另行增大,则能有意识地提高温度,但这带来了明显更多的燃料消耗。
除了老化和工作温度外,还存在一系列对NO2/NOx比例产生不同影响的可逆过程。对于DOC+和DOC,其包含由所储存的HC造成的毒化。DOC+还储存NOx,但也在其表面上储存硫(S),这也影响NO2生成。DOC+还显示出可逆的活化性能,其可以被理解为表面活性。该性能也作用于NO2/NOx份额。因此,尤其存在以下对NO2/NOx比例的影响:
-老化状态
-催化转化器温度
-HC毒化
-活化状态
-NOx储存量
-硫毒化
活化状态、NOx储存量和硫毒化仅涉及DOC+并且对于DOC无意义。
总体上,前述的且也称为机制的影响全都参与在DOC+或DOC上的NO2生成和进而间接通过SCR系统带来的NOx反应。有时,所述因素本身可能因对氮氧化物储存催化转化器14的相应调控而受到影响,这允许调节在SCR系统前的NO2水平。以下针对各个机制展现借助于适当调控来影响NO2的不同可能性,随后示出用于NO2调节的总体潜力。
因存储在氮氧化物储存催化转化器14上的HC而出现HC毒化,其不利地影响到CO反应以及NO2生成。所储存的HC量越高,毒化作用越强。在此,针对HC的储存能力明显取决于所述温度。如果在氮氧化物储存催化转化器14之前存在低于200摄氏度的低温,则HC储存量最大,而一旦在氮氧化物储存催化转化器14之前的温度高于300摄氏度,则不再出现HC储存和进而毒化。HC储存在尤其是氮氧化物储存催化转化器14中是可逆的;因为HC储存器的前述温度关联,再生可借助于升温、例如通过富含度突变来进行。
基于其特殊性能,在DOC+中相比于DOC出现对NO2生成的其它影响因素。DOC+可以在贫乏运行中储存NOx并且接着在富含条件下反应或者在贫乏条件下热解吸。对DOC+中NO2生成的另一个影响参数因此是存入的NOx储存量,其中,最大NOx储存量取决于老化状态和涂覆技术。如果NOx储存料位低,则NO2主要存储在催化转化器表面上,而不是到达随后的SCR系统。只有当NOx储存器相对满时,才获得高的NO2/NOx比例。
相比于DOC,DOC+还具有针对短时富含排气组分的特殊性能,其也被称为活化性能。像所谓的金属载体强相互作用(SMSI)和铂(Pt)氧化这样的机制在富含度突变期间用于活性成分(Pt和Pd)在所谓的头道底漆表面上的再分散。活化状态在贫乏条件下保持一段时间,并且特点是具有改善的CO转化和HC转化以及更剧烈的NO2生成。因此,在DOC+的活化状态与NO2/NOx份额或比例之间存在关系。在新投用的且已活化的氮氧化物储存催化转化器14中,获得比在减活的且明显老化的氮氧化物储存催化转化器14中更高的NO2/NOx比例。
HC存储在催化转化器表面上导致NO2生成的减弱,在DOC+中出现的硫毒化因受NOx储存器中心堵塞影响而造成NOx储存量的减小和进而将NO2更多地转交给SCR系统。在高温和富含排气组分的情况下进行脱硫。为了SCR系统的反应优化运行,可以根据与最佳NO2/NOx比值即50%的偏差和氮氧化物储存催化转化器14的状态来采取不同的措施,所述措施利用前述系数对NO2/NOx比例的不同影响。根据老化程度的不同,存在高于或低于最佳值即50%的NO2份额。尤其在新投用状态下,DOC+或者DOC提供过多的NO2,因此必须有目的地减少NO2生成。但随着逐步老化,所述水平明显降低并且在老化状态中需要更剧烈地借助DOC+或DOC提供NO2。可以通过接入不同的且彼此协调的用于调控氮氧化物储存催化转化器14的措施来有目的地调整也被称为NO2/NOx份额的NO2/NOx比例,尤其基于上述影响系数。
为了降低NO2/NOx比例,可以在氮氧化物储存催化转化器14中采取各种不同的措施。一种用于降低NO2/NOx比例的可能性可以是故意允许借助HC的规定毒化状态。为此,再生要求所发生的时刻可以延迟,直至到达可预定的或规定的下限值。由此,晚些才会进行HC储存器的排空以及随之而来的NO2生成的改善,由此,NO2/NOx比例总体被降低。此外,相比于按照标准进行的调控,为了解毒而发生的升温可以借助富含度突变而从7秒缩短至4秒。因此,HC储存器通过主动升温未被完全排空,剩余的毒化作用允许NO2水平的降低,同时维持CO反应。但是,不会影响因行驶操作而出现的HC热排放。因此,借助HC毒化对NO2/NOx比例所施加的影响只在低温范围内可以实现,尤其在氮氧化物储存催化转化器14之前低于300摄氏度时可行。
为了降低NO2/NOx份额,给DOC+提供其它可能性。作为附加措施,可以有目的地影响NOx储存量。为了保持低的也称为NO2/NOx水平的NO2/NOx比例,可以保持低的NOx存入量,使得NO2生成处于最佳工作区间的下侧区域中。这通过也称为脱除NOx策略的脱氮策略实现,在此,从NOx储存能力的约40%起就已进行借助富含度突变的再生要求,而这对于中度老化的DOC+来说通常从NOx储存占用率的约60%起才适用。
可以有意识地在低于上阈值时保持DOC+的减活,以便在新投用状态下保持低的NO2/NOx份额。这通过4-5秒而不是6-8秒的富含度突变期或者通过富含度突变次数的减少来实现。另一项措施是富含活化触发机制的变化,由此,这只在低于下限值之后在减活作用加剧时进行。由此,对于新投用的DOC+,得到适度的NO2生成,并且NO2/NOx比例可以被保持在最佳值即50%左右的范围内。
除了NOx储存量和活化状态外,也可以将硫(S)毒化作为对DOC+中NO2生成的间接影响参数来考虑。如果在新投用状态下应该减小NO2/NOx比例,则必须保持尽量低的在DOC+内所储存的硫量。为此,一方面可缩短脱硫之间的时间间隔,即,在高于下限时就已提出称为除硫要求的脱硫要求。另一方面,可以通过在脱硫期间增大还原剂量来保证完全除硫。对于无硫的DOC+,NO2于是更多地被用于NOx储存,故也可以降低NO2/NOx比例。
随着逐步老化,SCR反应的维持需要调控氮氧化物储存催化转化器14以达到较高的NO2/NOx比例。NO2份额的增大可根据要求通过单独的措施或者多项措施的组合进行。与在高的NO2/NOx比例下的策略不同,在老化状态下尽量保持小的氮氧化物储存催化转化器14的HC毒化。为此,在中度毒化时已通过升温来解毒。因此,在明显老化的系统中也还可以将NO2/NOx水平保持在50%范围内。
作为其它措施,可以在DOC+中保持高的NOx储存占用率,从而不低于下限值。不同于就像在中度状态下通常在NOx储存占用率达到60%时就已再生,脱硫要求可以被推迟,直至达到80%-90%的NOx储存料位。因为NOx储存占用率高,故NOx的继续存入量下降,因而更多NO2能从DOC+到达SCR系统。
为了也在DOC+的显著老化状态中获得充分的NO2生成,重要的是保持高的DOC+活化状态。为此允许长达10秒的较长富含度突变期,而不是常见的6-8秒。也可以根据老化情况提高富含度突变深度,λ值最高可达0.9而不是在中度老化状态中的0.95,或者进行更多的富含度突变以实现活化。通常,在DOC+的显著老化状态下提前进行活化要求,以便不低于下限。因此,保证了DOC+的高活化度,这除了NO2生成外也有助于在催化转化器老化状态中的CO转化和HC转化。
还可以想到对明显老化的DOC+进行有意识的硫毒化,做法是脱硫间歇期被延长或者仅不完全地进行脱硫。因此,虽然NOx储存能力被降低,但为此将NO2生成保持在下限值范围内。因此给SCR系统提供较高的NO2/NOx比例,这大多允许更好的NOx总体反应。
总体可以看到,通过适当调控氮氧化物储存催化转化器14可以进行NO2生成的调整,这被用于随后SCR系统的反应优化。对此,NO2/NOx比例的最佳值为50%,因为NOx反应于是更多地通过快速SCR反应来进行。氮氧化物储存催化转化器14处的NO2生成在此主要取决于催化转化器的老化程度以及工作温度。如果氮氧化物储存催化转化器14内的温度低于250摄氏度,则可以通过影响HC毒化来控制NO2生成。当使用DOC+作为氮氧化物储存催化转化器14时,相比于DOC,除了通过NOx储存量来直接影响NOx反应外,也存在影响到NO2生成的其他可能性。这包含了NOx储存占用率和DOC+的活性及其硫毒化。根据不同的老化状态或根据氮氧化物储存催化转化器14的老化而有意义的是通过所述措施提升或降低NO2水平。总体上,由此可以获得SCR反应在部件使用寿命期间的显著优化。
附图标记列表
10 排气设备
12 箭头
14 氮氧化物储存催化转化器
16 颗粒过滤器
18 SCR催化转化器
20 计量分配机构
T4 温度传感器
T5 温度传感器。

Claims (6)

1.一种用于内燃机排气设备(10)的氮氧化物储存催化转化器(14)的脱硫方法,该排气设备包括该氮氧化物储存催化转化器(14)和至少一个布置在该氮氧化物储存催化转化器(14)下游的SCR催化转化器(18),其中,根据该氮氧化物储存催化转化器(14)的老化以下述方式调整该氮氧化物储存催化转化器(14)脱硫所依据的脱硫策略,即,处在两个用于该氮氧化物储存催化转化器(14)脱硫的脱硫过程之间的相应时间间隔随着该氮氧化物储存催化转化器(14)的逐步老化而延长,其中,根据该氮氧化物储存催化转化器(14)的老化以下述方式调整该脱硫策略,即,执行用于该氮氧化物储存催化转化器(14)脱硫的相应脱硫过程时的相应脱硫温度随着该氮氧化物储存催化转化器(14)的逐步老化而降低。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,该氮氧化物储存催化转化器(14)被设计成具有低温储存能力的氮氧化物储存催化转化器且被设计成氧化催化转化器。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征是,所述氧化催化转化器是柴油氧化催化转化器。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法,其特征是,根据该氮氧化物储存催化转化器(14)的老化以下述方式调整该脱硫策略,即,在用于该氮氧化物储存催化转化器(14)脱硫的脱硫过程期间内的相应脱硫阶段随着该氮氧化物储存催化转化器(14)的逐步老化而缩短。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法,其特征是,根据该氮氧化物储存催化转化器(14)的老化以下述方式调整该脱硫策略,即,在用于该氮氧化物储存催化转化器(14)脱硫的脱硫过程期间内的相应脱硫阶段的数量随着该氮氧化物储存催化转化器(14)的逐步老化而减少。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法,其特征是,该氮氧化物储存催化转化器(14)的老化是借助电子计算装置基于至少一个计算模型来计算的。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113648831B (zh) * 2021-09-07 2022-05-10 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种nsc的脱氮方法及脱氮装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020035445A (ko) * 2000-11-06 2002-05-11 오엠지 아게 운트 코 카게 희박 배기 가스 조건하의 질소 산화물의 선택적 접촉환원용 배기 가스 처리장치 및 배기 가스 처리방법
JP2009221913A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Honda Motor Co Ltd 排ガス浄化装置
CN103237965A (zh) * 2010-12-02 2013-08-07 罗伯特·博世有限公司 用于给废气再处理系统供给还原剂的装置
CN103982279A (zh) * 2013-02-13 2014-08-13 福特环球技术公司 具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法
DE102016003058A1 (de) * 2016-03-11 2017-09-14 Daimler Ag Dieselverbrennungskraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Dieselverbrennungskraftmaschine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19954549C2 (de) 1999-11-12 2001-12-20 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidadsorber und Beladungssensor
DE19961165A1 (de) * 1999-12-17 2001-08-02 Volkswagen Ag Verfahren zur Entschwefelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO¶x¶-Speicherkatalysators
DE10315593B4 (de) 2003-04-05 2005-12-22 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
JP2008157244A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Ford Global Technologies Llc エンジンシステム、及び、同システム内の排気ガス処理装置の再生方法
DE102007060623B4 (de) * 2007-12-15 2011-04-14 Umicore Ag & Co. Kg Entstickung von Dieselmotorenabgasen unter Verwendung eines temperierten Vorkatalysators zur bedarfsgerechten NO2-Bereitstellung
US9297289B2 (en) * 2011-09-06 2016-03-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
KR101755468B1 (ko) * 2015-10-28 2017-07-07 현대자동차 주식회사 선택적 환원촉매가 코팅된 디젤매연필터 및 이를 포함하는 배기가스 후처리 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020035445A (ko) * 2000-11-06 2002-05-11 오엠지 아게 운트 코 카게 희박 배기 가스 조건하의 질소 산화물의 선택적 접촉환원용 배기 가스 처리장치 및 배기 가스 처리방법
JP2009221913A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Honda Motor Co Ltd 排ガス浄化装置
CN103237965A (zh) * 2010-12-02 2013-08-07 罗伯特·博世有限公司 用于给废气再处理系统供给还原剂的装置
CN103982279A (zh) * 2013-02-13 2014-08-13 福特环球技术公司 具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法
DE102016003058A1 (de) * 2016-03-11 2017-09-14 Daimler Ag Dieselverbrennungskraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Dieselverbrennungskraftmaschine

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