DE102006043081A1 - Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route - Google Patents
Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006043081A1 DE102006043081A1 DE102006043081A DE102006043081A DE102006043081A1 DE 102006043081 A1 DE102006043081 A1 DE 102006043081A1 DE 102006043081 A DE102006043081 A DE 102006043081A DE 102006043081 A DE102006043081 A DE 102006043081A DE 102006043081 A1 DE102006043081 A1 DE 102006043081A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reducing agent
- generation system
- unit
- exhaust
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 132
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 107
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 97
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 29
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 26
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 12
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 101150104923 CPOX gene Proteins 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N urea;hydrate Chemical compound O.NC(N)=O WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
- F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
- F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2053—By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/25—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an ammonia generator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/30—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/031—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Stand der Technikwas standing of the technique
Verfahren zur Unterstützung des Startens einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasführung, in der in Strömungsrichtung des Abgases ein SCR-Katalysator vorgesehen ist, wobei ein Reduktionsmittel-Generierungssystem eine Multitron-Einheit, die aus einer NOx-Erzeugungseinheit, einer Gemischbildungskammer und einer Oxidationsreformierungseinheit (cPOx) besteht, so wie eine kombinierte NOx-Speicher/Ammoniak-Erzeugungseinheit im Standardgasweg des Reduktionsmittel-Generierungssystems aufweist, und zur Reduktion von Stickoxiden vor dem SCR-Katalysator von dem Reduktionsmittel-Generierungssystem Ammoniak als Reduktionsmittel zugeführt wird, wobei der Multitron-Einheit über eine Luft-/Abgas-Zuführung und einer Kraftstoff-Zuführung Ausgangsstoffe zur Erzeugung des Ammoniaks zumindest zeitweise zugeführt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung.A method of assisting in starting an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine having an exhaust gas conduit in which an SCR catalyst is provided in the flow direction of the exhaust gas, wherein a reductant generation system comprises a multitron unit comprising a NO x production unit, a mixture formation chamber and an oxidation reforming unit ( cPOx), as a combined NO x storage / ammonia generating unit in the standard gas path of the reducing agent generation system, and is supplied to reduce nitrogen oxides before the SCR catalyst from the reducing agent generation system ammonia as a reducing agent, the Multitron unit are fed via an air / exhaust gas supply and a fuel supply starting materials for generating the ammonia, at least temporarily. The invention further relates to a corresponding device.
Im Zusammenhang mit künftigen gesetzlichen Vorgaben bezüglich der Stickoxidemission von Kraftfahrzeugen ist eine entsprechende Abgasnachbehandlung erforderlich. Die selektive katalytische Reduktion (SCR) kann zur Verringerung der NOx-Emission (Entstickung) von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Dieselmotoren, mit zeitlich überwiegend magerem, d.h. sauerstoffreichem Abgas eingesetzt werden. Hierbei wird dem Abgas eine definierte Menge eines selektiv wirkenden Reduktionsmittels zugegeben. Dies kann beispielsweise in Form von Ammoniak sein, welches direkt gasförmig zudosiert wird, oder auch aus einer Vorläufersubstanz in Form von Harnstoff oder aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) gewonnen wird. Derartige HWL-SCR-Systeme sind erstmalig im Nutzfahrzeugsegment eingesetzt worden.In connection with future legal requirements regarding the nitrogen oxide emission of motor vehicles, a corresponding exhaust aftertreatment is required. The selective catalytic reduction (SCR) can be used to reduce the NO x emission (denitrification) of internal combustion engines, in particular diesel engines, with temporally predominantly lean, ie oxygen-rich exhaust gas. In this case, a defined amount of a selectively acting reducing agent is added to the exhaust gas. This can be, for example, in the form of ammonia, which is added directly in gaseous form, or is also obtained from a precursor substance in the form of urea or from a urea-water solution (HWL). Such HWL-SCR systems have been used for the first time in the commercial vehicle segment.
In
der
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass HWL beim Betrieb der Brennkraftmaschine verbraucht wird. Dabei liegt der Verbrauch bei ca. 4% des Kraftstoffverbrauchs. Die Versorgung mit Harnstoff-Wasser-Lösung müsste entsprechend großflächig, zum Beispiel an Tankstellen, sichergestellt sein. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens liegt in dem notwendigen Betriebstemperaturbereich. Die Hydrolysereaktion zur Umsetzung von Wasser und Harnstoff am Hydrolysekatalysator zu Ammoniak findet erst im Bereich von 200°C bis 220°C statt. Diese Temperaturen im Abgas werden beispielsweise bei Dieselmotoren erst nach längerer Betriebsdauer erreicht. Aufgrund von Abscheidungen kann es bei Temperaturen unterhalb von 200°C zu Verstopfungen an der Dosiereinheit kommen, welche die Zufuhr der Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgastrakt zumindest behindern. Weiterhin kann eine Zudosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung bei Temperaturen unter 200°C auf Grund der Bildung von Ablagerungen zur Hemmung der notwendigen katalytischen Eigenschaften am Hydrolysekatalysator oder am SCR-Katalysator führen.adversely in this method is that HWL in the operation of the internal combustion engine is consumed. The consumption is about 4% of fuel consumption. The supply of urea-water solution should correspondingly large area, for Example at gas stations, be assured. Another disadvantage of the method is in the necessary operating temperature range. The hydrolysis reaction for the reaction of water and urea on Hydrolysis catalyst to ammonia takes place only in the range of 200 ° C to 220 ° C. These temperatures in the exhaust gas are, for example, in diesel engines only after a long time Operating time reached. Due to deposits, it can be at temperatures below from 200 ° C come to blockages on the dosing unit, which the supply the urea-water solution at least hinder in the exhaust tract. Furthermore, a metered addition the urea-water solution at temperatures below 200 ° C due to the formation of deposits to inhibit the necessary catalytic properties on the hydrolysis catalyst or on the SCR catalyst to lead.
In
der
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der relativ hohe Kraftstoffverbrauch während der notwendigen Fettbetriebsphasen. Weiterhin ist ein hoher Energiebedarf zur motorexternen Bereitstellung des Stickoxids erforderlich, insbesondere, da Stickoxid während der möglichst kurzen Ammoniakerzeugungs-Betriebsphasen in hoher Konzentration hergestellt werden muss und der verbleibende Restsauerstoff zur Erzeugung von Ammoniak energieaufwendig entfernt werden muss. Wird der Wasserstoff über einen POx-Katalysator durch eine partielle Oxidations-Reformierung (POx) erzeugt, liegt ein weiterer Nachteil in der noch unzureichenden Dynamik der Wasserstoff-Erzeugung.A disadvantage of this method is the relatively high fuel consumption during the necessary rich operating phases. Furthermore, a high energy requirement for the external emission of the nitrogen oxide is required, in particular, since nitric oxide Herge during the shortest possible ammonia generating operating phases in high concentration must be set and the remaining residual oxygen to produce ammonia must be removed energy consuming. If the hydrogen is generated via a POx catalyst by a partial oxidation reforming (POx), another disadvantage lies in the still insufficient dynamics of hydrogen production.
Ein plasmachemisches Verfahren zur Erzeugung einer wasserstoffreichen Gasmischung ist in der WO 01/14702 A1 beschrieben. Dabei wird in einem Lichtbogen eine fette Kraftstoff-Luft-Mischung, vorzugsweise unter POx-Bedingungen, behandelt.One Plasmachemisches process for producing a hydrogen-rich Gas mixture is described in WO 01/14702 A1. It will be in an arc a rich fuel-air mixture, preferably under POx conditions.
Um das Mitführen eines weiteren Betriebsstoffes zu vermeiden, wurde inzwischen in einer noch unveröffentlichten Schrift der Anmelderin ein Plasmaverfahren zur On-Board-Generierung von Reduktionsmitteln vorgeschlagen. Dabei wird der zur Reduktion der Stickoxide notwendige Ammoniak aus ungiftigen Substanzen bedarfsgerecht im Fahrzeug hergestellt und anschließend dem SCR-Prozess zugeführt. Eine bezüglich des Kraftstoffverbrauchs akzeptable Lösung bietet dabei ein diskontinuierlich betriebenes Verfahren zur Ammoniakerzeugung, wie dies ebenfalls in dieser Schrift vorgeschlagen wird. Dieses Verfahren wird im Folgenden als RGS-Verfahren (Reductant Generating System) oder Reduktionsmittel generierendes System bezeichnet.Around to carry with you to avoid another fuel has now been in an unpublished one Document of the applicant a plasma method for on-board generation proposed by reducing agents. This will be the reduction The nitrogen oxides required ammonia from non-toxic substances as needed produced in the vehicle and then fed to the SCR process. A in terms of the fuel consumption acceptable solution offers a discontinuous operated method for ammonia production, as well proposed in this document. This procedure is hereafter as RGS (Reductant Generating System) or reducing agent called generating system.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, dass insbesondere in der Startphase das Reduktionsmittel-Generierungssystem (RGS) eine ausreichend hohe Betriebstemperatur nur sehr langsam erreicht wird, bei der eine optimale Funktionsweise gewährleistet ist. Die bisherige Strategie sieht eine Brennerfunktionalität vor, die es ermöglicht, das System, insbesondere die katalytischen Komponenten bei ca. 650°C und die Ammoniak-Erzeugungseinheit bei ca. 250°C betriebsbereit zu stellen. Dafür ist eine Dieselkraftstoffverbrennung in einer Flamme, eventuell unterstützt durch eine katalytische Verbrennung innerhalb der katalytischen Komponenten zur Anhebung der Temperatur im Bereich des Plasmareaktors innerhalb der NOx-Erzeugungseinheit vorgesehen. Nachteilig ist der zusätzliche Energieaufwand bis zum Erreichen der Betriebsbereitschaft des Reduktionsmittel-Generierungssystems (RGS), woraus ein recht hoher Kraftstoffbedarf resultiert.A disadvantage of this method is that especially in the start phase, the reducing agent generation system (RGS) a sufficiently high operating temperature is reached only very slowly, in which an optimal operation is guaranteed. The previous strategy provides a burner functionality, which makes it possible to make the system, in particular the catalytic components at about 650 ° C and the ammonia generating unit at about 250 ° C ready for operation. For this, diesel fuel combustion in a flame, possibly assisted by catalytic combustion within the catalytic components to raise the temperature in the area of the plasma reactor within the NO x production unit is provided. A disadvantage is the additional energy consumption until the operational readiness of the reducing agent generation system (RGS), which results in a rather high fuel consumption.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem einerseits das schnelle Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur der RGS-Einheit ermöglicht und andererseits der dazu notwendige Energiebedarf minimiert wird. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, hierzu eine geeignete Vorrichtung bereitzustellen.It It is therefore an object of the invention to provide a method on the one hand the fast achievement of an optimal operating temperature the RGS unit allows and on the other hand, the necessary energy requirement is minimized. It is a further object of the invention to provide a suitable device provide.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und bei der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst.These Task is in the method with the features of the claim 1 and solved in the device with the features of claim 11.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass zumindest zeitweise über mindestens einem Ventil ein Teil des Abgases aus der Abgasführung hinter der Brennkraftmaschine entnommen und dem Reduktionsmittel-Generierungssystem zugeführt wird.The The object of the invention relating to the method is solved by at least temporarily over at least one valve part of the exhaust gas from the exhaust system behind taken from the internal combustion engine and the reducing agent generation system supplied becomes.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Abgasnachbehandlungsanlage mindestens ein Ventil aufweist, über das ein Teil des Abgases aus der Abgasführung hinter der Brennkraftmaschine dem Reduktionsmittel-Generierungssystem zuführbar ist.The The object of the invention relating to the device is achieved in that the exhaust aftertreatment system has at least one valve over which a portion of the exhaust gas from the exhaust system behind the internal combustion engine can be fed to the reducing agent generation system.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann erreicht werden, dass die im Abgasstrom aus der Brennkraftmaschine enthaltene Wärme in bestimmten Betriebsphasen und insbesondere für den Systemstart des Reduktionsmittel-Generierungssystems (RGS) zur Temperaturanhebung von RGS-Komponenten bzw. des gesamten Reduktionsmittel-Generierungssystems genutzt werden kann. Dadurch kann eine schnellere Aufheizung des Reduktionsmittel-Generierungssystems mit seinen Komponenten erreicht werden, wodurch ein schnellerer Systemstart der Abgasnachbehandlungsanlage ermöglicht wird. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine ausreichend hohe Stickoxid-Reduktion des Abgases insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine. Durch Nutzung des heißen Abgases als Wärmequelle wird ein ansonsten zusätzlicher Kraftstoffverbrauch deutlich minimiert.With the method and the device according to the invention can be achieved be that contained in the exhaust stream from the engine heat in certain Operating phases and in particular for the system start of the reducing agent generation system (RGS) to increase the temperature of RGS components or the whole Reducing agent generation system can be used. Thereby can be a faster heating of the reductant generation system to be achieved with its components, resulting in a faster System startup of the exhaust aftertreatment system is made possible. This is special advantageous with regard to a sufficiently high nitrogen oxide reduction of Exhaust gases, especially in the starting phase of the internal combustion engine. By Use of the hot Exhaust gas as a heat source becomes an otherwise additional Fuel consumption significantly minimized.
Wird dabei der Teil des Abgases aus der Abgasführung in einem RGS-Aufheizgasweg vor der Oxidationsreformierungseinheit des Reduktionsmittel-Generierungssystems eingeleitet, ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere die schnelle Aufheizung der Oxidationsreformierungseinheit sowie die nachgeschaltete kombinierte NOx-Speicher/Ammoniak-Erzeugungseinheit innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems unterstützt wird, so dass eine vollständige Betriebsbereitschaft schnell erreicht werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass insbesondere die katalytische Komponente der Oxidationsreformierungseinheit sehr schnell erwärmt werden kann. Wenn diese eine ausreichend hohe Temperatur für erste Oxidationsreaktionen erreicht haben, kann mittels einer abgestimmten Kraftstoff-Einspritzung und der Umsetzung im Katalysator die Temperatur deutlich gesteigert und über die dadurch mögliche Katbrennerfunktionalität das Gesamtsystem auf Betriebstemperatur gebracht werden.If in this case the part of the exhaust gas from the exhaust system is introduced in an RGS heating gas path upstream of the oxidation reforming unit of the reducing agent generation system, there is the advantage that in particular the rapid heating of the oxidation reforming unit and the downstream combined NO x storage / ammonia production unit within the reducing agent Generation system is supported, so that full operational readiness can be achieved quickly. An additional advantage is that in particular the catalytic component of the oxidation reforming unit can be heated very quickly. If they have reached a sufficiently high temperature for initial oxidation reactions, the temperature can be significantly increased and exceeded by means of a coordinated fuel injection and the reaction in the catalyst the Katbrennerfunktionalität possible thereby bring the entire system to operating temperature.
Wird der Teil des Abgases aus der Abgasführung in einem RGS-Aufheizgasweg vor der Multitron-Einheit des Reduktionsmittel-Generierungssystems eingeleitet, kann auch erreicht werden, dass die Multitron-Einheit zusätzlich aufgeheizt wird, so dass diese ebenfalls zügig auf ihre erforderliche Betriebstemperatur gebracht werden kann. Dies kann vorteilhafterweise mit einer entsprechenden Ausführungsform für die Vorrichtung geschehen, bei der das Reduktionsmittel-Generierungssystem ein Ventil aufweist, über das mittels eines Verbindungsstückes ein Teil des Abgases aus der Abgasführung hinter der Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung des Standardgasweges des Reduktionsmittel-Generierungssystem vor der Multitron-Einheit oder vor der Oxidationsreformierungseinheit einleitbar ist.Becomes the portion of exhaust gas from the exhaust passage in an RGS heating gas path in front of the Multitron unit of the reducing agent generation system can also be achieved that the Multitron unit is additionally heated, so that these are also speedy can be brought to their required operating temperature. This can advantageously with a corresponding embodiment for the Device happen at which the reducing agent generation system a valve over that by means of a connector a portion of the exhaust gas from the exhaust system behind the internal combustion engine in the flow direction the standard gas path of the reducing agent generation system the Multitron unit or before the oxidation reforming unit can be introduced.
In den Verfahrensvarianten ist vorgesehen, dass die Einleitung eines Teils des Abgases aus der Abgasführung mittels ein oder mehrere 2/2-Ventile oder mittels einem 3/2- oder 3/3-Ventil durchgeführt wird. Damit können unterschiedliche Aufheizkonzepte mit unterschiedlicher Funktionalität verfolgt werden.In The variants of the method is provided that the initiation of a Part of the exhaust gas from the exhaust system by means of one or more 2/2 valves or by means of a 3/2 or 3/3 valve is performed. With that you can pursued different heating concepts with different functionality become.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Einleitung eines Teils des Abgases aus der Abgasführung nach Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur der Komponenten des Reduktionsmittel-Generierungssystems bzw. des gesamten Reduktionsmittel-Generierungssystems gestoppt wird. Damit kann erreicht werden, dass die Komponenten des Reduktionsmittel-Generierungssystems nicht überhitzt werden. Vorteilhafterweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das Reduktionsmittel-Generierungssystem ein oder mehrere Temperatursensoren aufweist, dessen Signale zur Steuerung des Prozesses verwendet werden.In a preferred embodiment is provided that the introduction of a part of the exhaust gas the exhaust system after reaching an optimum operating temperature of the components the reductant generation system or the entire reductant generation system is stopped. This can be achieved that the components of the reductant generation system should not be overheated. advantageously, is provided in this connection that the reducing agent generation system one or more temperature sensors whose signals for Control of the process can be used.
Dabei kann nach Beendigung der Einleitung des Abgases aus der Abgasführung in das Reduktionsmittel-Generierungssystem eine zur Aufheizung abgestimmte Menge an Kraftstoff über die Kraftstoff-Zuführung in die Multitron-Einheit eingespritzt werden. Dieser wird dann in den katalytischen Komponenten innerhalb der Oxidationsreformierungseinheit oxidiert. Die entstehende Wärme erhitzt dann die Oxidationsreformierungseinheit weiter auf, bis die Einheit die für einen Pulsbetrieb nötige Betriebstemperatur aufweist. Zusätzlich heizt sich durch diese Maßnahme die stromabwärts innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems befindliche Ammoniak-Erzeugereinheit auf die erforderliche Betriebstemperatur auf.there can after completion of the introduction of the exhaust gas from the exhaust system in the reductant generation system is one for heating Amount of fuel over the fuel feeder in the Multitron unit is injected. This will then be in the catalytic components within the oxidation reforming unit oxidized. The resulting heat Then, the oxidation reforming unit continues to heat until the unit the for a pulse operation necessary Operating temperature has. additionally heats up by this measure the downstream within the reductant generation system, ammonia generator unit to the required operating temperature.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren mit zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten beim Kaltstart und/oder beim Wiederstarten der Abgasnachbehandlungsanlage durchgeführt wird, wodurch ein energetisch sinnvoller und kostengünstiger Systemstart des Reduktionsmittel-Generierungssystems infolge reduziertem Kraftstoffverbrauchs ermöglicht wird.Especially It is advantageous if the method with previously described method variants in Cold start and / or restart of the exhaust aftertreatment system carried out which makes an energetically sensible and cost-effective system start the reducing agent generation system due to reduced fuel consumption allows becomes.
Zusätzlich kann in einer Verfahrensvariante innerhalb der Kaltstart- und/oder der Wiederstartphasen in der Multitron-Einheit zusätzlich mittels in der Multitron-Einheit enthaltener Zündvorrichtungen ein Kraftstoff/Luftgemisch gezündet werden, wodurch eine zusätzliche Wärmequelle zur schnellen Aufheizung des Reduktionsmittel-Generierungssystems zur Verfügung steht.In addition, can in a variant of the method within the cold start and / or the Restart phases in the Multitron unit additionally by means of the Multitron unit included igniters ignited a fuel / air mixture become, whereby an additional heat source for rapid heating of the reducing agent generation system to disposal stands.
Wird das Verfahren bei Dieselmotoren oder bei Magermotoren angewendet, die ein Reduktionsmittel-Generierungssystem aufweisen, kann damit die Stickoxid-Belastung insbesondere beim Kaltstart deutlich reduziert werden, was insbesondere bei Dieselmotoren von Bedeutung ist. Aber auch bei anderen Magermotoren, die mit Normal- oder Superkraftstoff betrieben werden, kann das Verfahren in Verbindung mit dem Reduktionsmittel-Generierungssystem Vorteile bei der Minimierung der Schadstoffe bei gleichzeitig reduziertem Kraftstoffverbrauch bieten.Becomes the method applied to diesel engines or lean-burn engines, which is a reducing agent generation system have, so can the nitrogen oxide load especially during Cold start can be significantly reduced, which is especially true for diesel engines is important. But also with other lean-burn engines, which with normal or super fuel can be operated, the process in conjunction with the reducing agent generation system advantages in minimizing the pollutants while reducing fuel consumption Offer.
Eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform sieht dabei vor, dass das Ventil als 2/2-Ventil ausgeführt ist.A particularly simple and inexpensive embodiment provides that the valve is designed as a 2/2 valve.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Reduktionsmittel-Generierungssystem ein Mehrwege-Ventil zwischen der Oxidationsreformierungseinheit so wie der kombinierten NOx-Speicher/Ammoniak-Erzeugungseinheit auf, wobei das Mehrwege-Ventil zusätzlich über ein Verbindungsstück mit der Abgasführung hinter der Brennkraftmaschine verbunden ist. Mit dieser Anordnung kann erreicht werden, dass zwischen unterschiedlichen Gaswegen innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystem gewählt und somit der Gasweg der jeweiligen Betriebsphase der Brennkraftmaschine angepasst werden kann.In a preferred embodiment, the reductant generation system comprises a multi-way valve between the oxidation reforming unit and the combined NO x storage / ammonia generating unit, wherein the multi-way valve is additionally connected via a connecting piece to the exhaust gas duct behind the internal combustion engine. With this arrangement can be achieved that can be selected between different gas paths within the reducing agent generation system and thus the gas path of the respective operating phase of the internal combustion engine can be adjusted.
Ist das Mehrwege-Ventil an diesem Einbauort als 3/2-Ventil oder als zwei 2/2-Ventile ausgeführt, kann zwischen dem Standardgasweg für den normalen Gasfluss innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems während der normalen Betriebsphase und einem RGS-Aufheizweg während der Kaltstart- oder Wiederstartphasen gewählt werden, wobei der RGS-Aufheizweg die Einleitung eines Teils des Abgasstromes in das Reduktionsmittel-Generierungssystem erlaubt.is the multi-way valve at this location as a 3/2-valve or as two 2/2 valves can run between the standard gas path for the normal gas flow within the reductant generation system while the normal operating phase and an RGS heating path during the Cold start or restart phases, with the RGS heating path the introduction of a portion of the exhaust stream into the reductant generation system allowed.
Der Vorteil der zwei 2/2-Ventile gegenüber einem 3/2-Ventil ist, falls diese direkt hinter der Oxidationsreformierungseinheit vor einem dann notwendigen T-Stück bzw. direkt in der Zuleitung vor dem Abgasvollstrom hinter dem T-Stück eingesetzt sind, dass neben einer Abschaltung des Gasstromes für das gesamte Reduktionsmittel-Generierungssystem über ein Abschalten der Gasversorgung direkt an einem Verdichter, Kompressor oder Gebläse eine Abschaltung durch Schließen des ersten 2/2-Ventils im Gasstrom hinter der Oxidationsreformierungseinheit ermöglicht wird. Die reine Funktionalität des Reduktionsmittel-Generierungssystems und die vorgestellte Startstrategie kann auch vereinfacht mit einem 2/2-Ventil realisiert werden, wobei dieses dann direkt in der Zuleitung vor dem Abgasstrom hinter dem T-Stück eingesetzt ist. Dieses setzt aber voraus, dass der Luftpfad des Reduktionsmittel-Generierungssystems z.B. durch den Luftverdichter verschlossen ist.The advantage of the two 2/2 valves over a 3/2 valve is, if they are just behind the Oxi dationsreformierungseinheit before a then necessary T-piece or directly in the supply line before the exhaust gas flow behind the T-piece are used, that in addition to a shutdown of the gas flow for the entire reducing agent generation system via a shutdown of the gas supply directly to a compressor, compressor or blower a shutdown by closing the first 2/2-valve in the gas stream is made possible behind the Oxidationreformierungseinheit. The pure functionality of the reducing agent generation system and the presented start strategy can also be realized in a simplified manner with a 2/2 valve, which is then inserted directly in the supply line upstream of the exhaust gas flow behind the T piece. However, this presupposes that the air path of the reducing agent generation system is closed, for example, by the air compressor.
In besonders bevorzugter Ausführungsform ist das Mehrwege-Ventil als 3/3-Ventil oder als drei 2/2-Ventile ausgeführt. Dadurch wird ein zusätzlicher Gasströmungsweg ermöglicht. Diese Funktion kann durch die drei 2/2-Ventile erreicht werden, wenn diese in den Gaswegen um ein dann einzusetzendes T-Stück eingesetzt sind.In particularly preferred embodiment the multi-way valve designed as a 3/3-valve or as three 2/2 valves. Thereby becomes an additional gas flow path allows. This feature can be achieved through the three 2/2 valves, if these are used in the gas passages around a T-piece then to be inserted are.
So sind dabei bevorzugt mit dem Mehrwege-Ventil innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems Betriebsarten mit dem Standardgasweg, mit dem RGS-Aufheizweg oder mit einem DPF-Regenerationsgasweg auswählbar, wobei die erste Stellung des Mehrwege-Ventils der Standardgasweg, mit der zweiten Stellung der DPF-Regenerationsweg und mit der dritten Stellung der RGS-Aufheizweg gewählt werden kann.So are preferred with the multi-way valve within the reductant generation system Operating modes with the standard gas path, with the RGS heating path or with a DPF regeneration gas path selectable wherein the first position of the multi-way valve is the standard gas path, with the second position the DPF regeneration path and with the third Position of the RGS heating path chosen can be.
Dabei kann in der Betriebsart „DPF-Regeneration" (2. Ventilstellung) zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) NO2, welches in der Multitron-Einheit erzeugt wird, in die Abgasführung vor dem Dieselpartikelfilter bzw. ggf. vor einem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) eingeleitet werden, wobei über den so genannten CRT-Effekt (Oxidation von Ruß mittels NO2) erreicht werden kann, dass der Dieselpartikelfilter regeneriert und damit der Ruß wieder abgebaut werden kann. Eine Regeneration des Dieselpartikelfilters kann auch mittels H2/CO erfolgen, welches aus dem Reduktionsmittel-Generierungssystem innerhalb einer verlängerten Fettphase innerhalb der Multitron-Einheit generiert wird. Das H2/CO setzt bei der Oxidation am Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) bzw. beschichteten Dieselpartikelfilter (DPF) Wärme frei, welche die Temperatur bis zur Russzündtemperatur anhebt.In the operating mode "DPF regeneration" (2nd valve position) for regeneration of a diesel particulate filter (DPF) NO 2 , which is generated in the multitron unit, into the exhaust system upstream of the diesel particulate filter or possibly before a diesel oxidation catalyst ( DOC) can be initiated, it being possible to achieve via the so-called CRT effect (oxidation of soot by means of NO 2 ) that the diesel particle filter is regenerated and thus the soot can be broken down again. A regeneration of the diesel particle filter can also be effected by means of H 2 / CO which is generated from the reducing agent generation system within an extended fat phase within the Multitron unit. the H 2 / CO is in the oxidation of the diesel oxidation catalyst (DOC) or coated diesel particulate filter (DPF) releases heat, which raises the temperature up to the Soot ignition temperature raises.
In der Betriebsart „RGS-Aufheizung" wird insbesondere während der Kaltstart- oder Wiederstartphase ein Teil des Gasstromes aus dem Abgas direkt in die kombinierte NOx-Speicher/Ammoniak-Erzeugungseinheit geleitet, wodurch insbesondere die Ammoniak-Erzeugereinheit bis zur Erreichung einer ausreichend hohen Temperatur für die NOx-Speicherfähigkeit erwärmt werden kann. Dabei ist es in dieser Phase nicht notwendig, die komplette thermische Masse in diesem Bereich auf Betriebstemperatur zu bringen. Durch die konvektive Aufheizung wird insbesondere ein Kraftstoffmehrverbrauch vermieden. Ist eine ausreichend hohe Temperatur für die vollständige NOx-Speicherung innerhalb der Ammoniak-Erzeugungseinheit erreicht, kann die NOx-Erzeugungseinheit betrieben werden, da das im Lichtbogenplasma erzeugte NOx jetzt ausreichend gespeichert werden kann, ohne dass im System ein NOx-Schlupf auftritt. Die dabei im Plasma erzeugte Wärme bedeutet keinen zusätzlichen Energie- und damit Kraftstoffverbrauch für die Systembetrachtung des Reduktionsmittel-Generierungssystems, da das angebotene Stickoxid vollständig für die Ammoniak-Erzeugung eingesetzt werden kann. Während des Plasmabetriebs wird die Oxidationsreformierungseinheit aufgeheizt und die Ammoniak-Erzeugungseinheit kann auf Betriebstemperatur gehalten werden.In the operating mode "RGS heating", part of the gas flow from the exhaust gas is conducted directly into the combined NO x storage / ammonia production unit, in particular during the cold start or restart phase, whereby in particular the ammonia generator unit until reaching a sufficiently high temperature can be heated for the nO x storage capacity. it is not necessary at this stage to bring the entire thermal mass in this area to operating temperature. Due to the convective heating a fuel consumption is particularly avoided. If a sufficiently high temperature for the complete nO x storage achieved within the ammonia generating unit, the nO x generating can be operated because the arc plasma generated NOx can be sufficiently stored now without the system encounters a NOx slip. the heat generated in the plasma means no additional energy and thus forces toffverbrauch for the system consideration of the reducing agent generation system, since the offered nitrogen oxide can be used completely for ammonia production. During the plasma operation, the oxidation reforming unit is heated and the ammonia generating unit can be maintained at operating temperature.
Durch das Durchleiten eines Teils des Abgasvollstromes kann als weiterer Vorteil anteilig bis vollständig der darin vorhandene NOx-Massenstrom in der Ammoniak-Erzeugungseinheit des Reduktionsmittel-Generierungssystems gespeichert und zur Umsetzung zu Ammoniak genutzt werden. Geht man beispielsweise von einem 10%igen Anteil das Abgasmassenstroms durch das Reduktionsmittel-Generierungssystem zur Aufheizung der Ammoniak-Erzeugungseinheit aus, so kann damit eine bis 20%ige Verminderung der Stickoxide im Abgas bzgl. des Betriebspunktes erreicht werden. Dies ergibt sich, da durch den 10%igen Abgasmassenstrom dieser NOx-Massenstrom aus dem Vollstrom in der Ammoniak-Erzeugungseinheit des Reduktionsmittel-Generierungssystems zu Ammoniak reduziert werden kann, was anschließend nach der Eindosierung in den Abgasvollstrom wiederum 10% des NOx-Massenstroms im Abgas im SCR-Katalysator reduzieren kann.By passing a portion of the exhaust gas full flow can be stored as a further advantage proportionate to completely present therein NO x mass flow in the ammonia generating unit of the reducing agent generation system and used for conversion to ammonia. If, for example, one assumes a 10% proportion of the exhaust gas mass flow through the reducing agent generation system for heating the ammonia generating unit, then a 20% reduction of the nitrogen oxides in the exhaust gas with respect to the operating point can be achieved. This results because, due to the 10% exhaust gas mass flow, this NO x mass flow can be reduced from the full flow in the ammonia generating unit of the reducing agent generation system to ammonia, which then after metering into the exhaust gas full flow again 10% of the NO x mass flow in the exhaust gas in the SCR catalyst can reduce.
In bevorzugter Ausführungsform weist die Abgasnachbehandlungsanlage eine Steuereinheit auf, mit der die Ventile umschaltbar sind, wobei die Steuereinheit eingangsseitig mit mindestens einem Temperatursensor innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems bzw. einer Komponenten des Reduktionsmittel-Generierungssystems verbunden ist. Damit kann einerseits eine Überwachung der Temperatur im Reduktionsmittel-Generierungssystem und andererseits eine Regelung erfolgen, bei der die Einleitung eines Teils des Abgases gestoppt wird, wenn die Komponenten des Reduktionsmittel-Generierungssystems ihre erforderlichen Betriebstemperaturen erreicht haben. Temperaturüberschreitungen können damit vermieden werden.In preferred embodiment the exhaust aftertreatment system has a control unit, with the valves are reversible, the control unit on the input side with at least one temperature sensor within the reductant generation system or a component of the reducing agent generation system connected is. This can on the one hand a monitoring of the temperature in the Reducing agent generation system and on the other hand a scheme take place, in which the introduction of a part of the exhaust gas stopped is when the components of the reductant generation system their required Operating temperatures have reached. Temperaturüberschreitungen can thus be avoided.
Ist die Steuereinheit in dem Reduktionsmittel-Generierungssystem integriert oder Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung, können auch komplexe Steuer- und Regelaufgaben innerhalb der Abgasnachbehandlungsanlage realisiert werden, wobei auch Signale von zusätzlichen Sensoren in der Steuereinheit verarbeitet werden können.is the control unit integrated in the reducing agent generation system or part of a parent Motor control, can also complex control tasks within the exhaust aftertreatment system be realized, including signals from additional sensors in the control unit can be processed.
Ergänzend zu dem bisher beschriebenen System kann im Standardgasweg innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems vor oder in der kombinierten NOx-Speicher/Ammoniak-Erzeugungseinheit integriert ein Partikelfilter angeordnet sein, der es ermöglicht, einen partikelhaltigen Teilstrom aus dem Vollstrom des Abgases eines Dieselmotors, falls die Ausleitung des Teilstroms vor einem Dieselpartikelfilter (DPF) erfolgt, zu filtern. Eine Reinigung bzw. Regeneration des Partikelfilters innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems kann problemlos erreicht werden, da an dieser Stelle während Fettphasen beim Betrieb der Oxidationsreformierungseinheit ausreichend hohe Temperaturen (> 600°C) erreicht werden, die für die Regeneration mit Sauerstoff in sich anschließenden Magerphasen ausreichend sind. Daneben wird eine kontinuierliche Regeneration über NO2 über den CRT-Effekt erreicht, da das im Plasmatron in der Magerphase erzeugte NO in der nachfolgenden Oxidationsreformierungseinheit im Magerbetrieb zu NO2 umgesetzt wird und dieses für den CRT-Effekt zur Verfügung steht. Dieser Partikelfilter filtert dabei ebenso die Partikel, die sich beim Einsatz eines Brenners als zusätzliche Heizmaßnahme im Bereich der Multitron-Einheit des Reduktionsmittel-Generierungssystems bilden würden.In addition to the so far described system can take place before or in the combined NO x storage / ammonia generating unit incorporates a particle filter be arranged, which makes it possible in the standard gas within the reducing agent generation system a particle-containing partial stream of the full flow of the exhaust gas of a diesel engine, if the Discharge of the partial flow before a diesel particulate filter (DPF) takes place, to filter. A purification or regeneration of the particulate filter within the reducing agent generation system can be achieved without problems, since at this point sufficiently high temperatures (> 600 ° C.) are achieved during grease phases during operation of the oxidation reforming unit, which is sufficient for regeneration with oxygen in subsequent lean phases are. In addition, a continuous regeneration via NO 2 is achieved via the CRT effect, since the NO produced in the plasmatron in the lean phase is converted into NO 2 in the subsequent oxidation reforming unit in lean operation and this is available for the CRT effect. This particle filter also filters the particles that would form when using a burner as an additional heating measure in the area of the multitron unit of the reducing agent generation system.
Die zuvor beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind insbesondere beim Einsatz bei Dieselmotoren oder anderen Magermotoren vorteilhaft, wenn diese ein Reduktionsmittel-Generierungssystem aufweisen.The previously described features of the device according to the invention are in particular Use in diesel engines or other lean-burn engines advantageous, if this is a reductant generation system exhibit.
Kurze Beschreibung der Zeichnungenshort Description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures shown in the figures Embodiments explained in more detail. It demonstrate:
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
Dargestellt
ist eine Abgasnachbehandlungsanlage
Das
Reduktionsmittel-Generierungssystem
Der
Multitron-Einheit
Die
Erzeugung von Ammoniak erfolgt innerhalb des Reduktionsmittel-Generierungssystems
Da
der SCR-Katalysator
Um
in der Startphase eine schnelle Aufheizung der Komponenten des Reduktionsmittel-Generierungssystems
Mit
dieser Startstrategie wird eine schnelle Betriebsbereitschaft des
Reduktionsmittel-Generierungssystems
Nach
dem Erreichen der entsprechenden optimalen Temperatur (> 200°C) wird in
einer Verfahrensvariante das Ventil
Angesteuert
wird das Ventil
Die
in der
In
In
der in
Wie
in
Wie
in
Die
zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten werden mit den beschriebenen
Vorrichtungsausführungen
insbesondere beim Kaltstart und/oder beim Wiederstarten der Abgasnachbehandlungsanlage
Insgesamt
kann mit den Verfahrensvarianten und den beschriebenen Vorrichtungsausführungen eine
schnelle Aufheizung des Reduktionsmittel-Generierungssystems
Grundsätzlich können die
Vorrichtung und das Verfahren bei allen Kraftfahrzeugen mit Diesel- oder
anderen Magermotoren, die mit anderen Treibstoffen betrieben werden,
eingesetzt werden, bei denen ein Reduktionsmittel-Generierungssystem
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006043081A DE102006043081A1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-14 | Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route |
Applications Claiming Priority (19)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005054129.1 | 2005-11-14 | ||
DE102005054129 | 2005-11-14 | ||
DE102005062556.8 | 2005-12-27 | ||
DE102005062556 | 2005-12-27 | ||
DE102006018955 | 2006-04-24 | ||
DE102006018955.8 | 2006-04-24 | ||
DE102006020693 | 2006-05-04 | ||
DE102006020693.2 | 2006-05-04 | ||
DE102006021490.0 | 2006-05-09 | ||
DE102006021490 | 2006-05-09 | ||
DE102006021987 | 2006-05-11 | ||
DE102006021987.2 | 2006-05-11 | ||
DE102006022385 | 2006-05-12 | ||
DE102006022385.3 | 2006-05-12 | ||
DE102006022992 | 2006-05-17 | ||
DE102006022992.4 | 2006-05-17 | ||
DE102006023338 | 2006-05-18 | ||
DE102006023338.7 | 2006-05-18 | ||
DE102006043081A DE102006043081A1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-14 | Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006043081A1 true DE102006043081A1 (en) | 2007-06-28 |
Family
ID=38108979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006043081A Withdrawn DE102006043081A1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-14 | Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006043081A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009017597A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Caterpillar Inc. | Exhaust treatment system with no2 control |
DE102017125345A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Baumot Ag | Method for operating an exhaust gas purification system |
-
2006
- 2006-09-14 DE DE102006043081A patent/DE102006043081A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009017597A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Caterpillar Inc. | Exhaust treatment system with no2 control |
US7799289B2 (en) | 2007-07-31 | 2010-09-21 | Caterpillar Inc | Exhaust treatment system with NO2 control |
DE102017125345A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Baumot Ag | Method for operating an exhaust gas purification system |
DE102017125345B4 (en) * | 2017-10-27 | 2020-12-03 | Baumot Ag | Method for operating an exhaust gas cleaning system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1395351B1 (en) | Exhaust gas purification unit with reducing agent supply | |
EP1643094B1 (en) | Exhaust system for an internal combustion engine and corresponding operating method | |
DE10315593B4 (en) | Exhaust gas aftertreatment device and method | |
DE102004029235A1 (en) | Operation of a diesel vehicle emission limiting assembly that comprises one or more DPNR devices, whereby reformate gas produced by a fuel reformer is used to regenerate a DPNR device as soon as it requires regeneration | |
WO2004099578A1 (en) | Regeneration of a particle trap | |
WO2009059679A1 (en) | Internal combustion engine with exhaust gas system | |
DE102006043100A1 (en) | Process for reducing agent control in an exhaust aftertreatment plant | |
DE102010037019A1 (en) | Emission control system for an internal combustion engine and desulfurization process for the same | |
DE102004028651B4 (en) | Internal combustion engine | |
DE102006043104A1 (en) | Emission control system for a motor vehicle | |
EP2028350B1 (en) | Combustion engine system | |
DE102007039588B4 (en) | Apparatus and method for purifying exhaust gases for an internal combustion engine | |
DE102006043098A1 (en) | Method and device for temperature control in an exhaust aftertreatment system | |
WO2007054574A1 (en) | Catalyst arrangement in an exhaust gas after-treatment system | |
DE102014202291A1 (en) | Exhaust gas purification device and motor vehicle with such | |
DE102006043081A1 (en) | Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route | |
DE102006043082A1 (en) | Process for reducing agent control in an exhaust aftertreatment plant | |
DE102004018393A1 (en) | System for treating engine exhaust gas includes pretreatment elements that are mounted in the inlet region of a filter and/or catalyst and comprise divergent metal cones with parallel passages through them | |
DE102006043083A1 (en) | Emission control device for after-treatment of exhaust gas of internal combustion engine of motor vehicle, has reducing agent generating system with valve system, with which part of gas mixture can be fed to heating gas route | |
DE102006043151A1 (en) | Regeneration device for particle filter has reducer generating system including valve system via which hydrogen- or carbon-monoxide-rich mixture is supplied | |
DE102009014236B4 (en) | Device for exhaust gas purification for an internal combustion engine | |
DE102008002469A1 (en) | Method and device for exhaust gas purification | |
EP2171228B1 (en) | Method for the regeneration of at least one particle agglomerator and motor vehicle comprising an exhaust gas after-treatment system | |
WO2007098848A1 (en) | Assembly and method for nitrogen oxide reduction in the exhaust system of an internal combustion engine | |
DE102016201597B4 (en) | Method and device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20130917 |