DE102009014458A1 - Abgas-Reinigungsvorrichtung - Google Patents

Abgas-Reinigungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102009014458A1
DE102009014458A1 DE102009014458A DE102009014458A DE102009014458A1 DE 102009014458 A1 DE102009014458 A1 DE 102009014458A1 DE 102009014458 A DE102009014458 A DE 102009014458A DE 102009014458 A DE102009014458 A DE 102009014458A DE 102009014458 A1 DE102009014458 A1 DE 102009014458A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
plasma
exhaust gas
temperature
nitrogen oxide
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Withdrawn
Application number
DE102009014458A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Sato
Sho Shiraga
Kazuhiko Kawajiri
Masato Kurahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE102009014458A1 publication Critical patent/DE102009014458A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B01D53/32—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 by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • 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
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • 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
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
    • 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]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/104—Silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/902—Multilayered catalyst
    • B01D2255/9025—Three layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • 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
    • 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

Abstract

Es ist eine Abgas-Reinigungsvorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung enthält in einem Abgas-Durchgang für ein Verbrennungsabgas, welches Stickstoffoxid, Kohlenwasserstoff und Sauerstoff in einer höheren Menge als eine theoretische Reaktionsmenge mit Bezug auf den Kohlenwasserstoff enthält, zum Durchfluss dadurch, in Reihenfolge von stromaufwärts: ein erstes Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid; ein Plasma-Ausstoß-Teil zum Erzeugen von Plasma; ein zweites Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid; und ein Reinigungs-Katalysator-Teil zum Reinigen eines Reduktionsmittels.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgas-Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von schädlichen Bestandteilen in einem Abgas, welches aus einer Brennkraftmaschine, einer Verbrennungsvorrichtung oder dergleichen ausgestoßen wird.
  • 2. Beschreibung zum Stand der Technik
  • Ein Abgas, welches aus einer. Brennkraftmaschine, wie beispielsweise ein Motor oder eine Verbrennungsvorrichtung, ausgestoßen wird, enthält im Allgemeinen Stickstoffoxid (NOx), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und dergleichen als schädliche Bestandteile. Als eine Abgas-Reinigungsvorrichtung aus dem Stand der Technik zum Reinigen eines Abgases, welches durch eine stöchiometrische Verbrennung erzeugt wird, bei welcher die Menge von Restsauerstoff (O2) in dem Abgas sehr gering ist, ist eine Vorrichtung, welche einen Dreiwege-Katalysator verwendet, in praktische Verwendung umgesetzt. Ein Kontakt des Abgases, welches von einem Motor ausgestoßen wird, mit dem Dreiwege-Katalysator, wandelt die schädlichen Bestandteile, welche in dem Abgas enthalten sind, in unschädliche Bestandteile um, wie beispielsweise Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2).
  • In den jüngsten Jahren wurde bei Motoren für Autos eine Aufmerksamkeit auf einen Magerverbrennungsmotor gerichtet, welcher ein System zur Verbrennung mit Benzin in einer geringeren Menge als üblich hat, um die Kraftstoffwirksamkeit zu verbessern. Die Magerverbrennung bedeutet eine magere Verbrennung. Die Abgase, welche aus einem Brennkraftmotor, wie beispielsweise der Magerverbrennungsmotor oder ein Diesel-Motor, ausgestoßen werden, oder die Abgase von Industrie-Verbrennungsvorrichtungen, Haushalt-Heizlüftern oder dergleichen enthalten eine hohe Menge an Sauerstoff darin. Somit ist es mit dem vorhergehenden Verfahren, welches einen Dreiwege-Katalysator verwendet, schwierig, Stickstoffoxid (NOx) zu reinigen, welches eines der schädlichen Bestandteile ist.
  • Als Verfahren zum Reinigen eines solchen Abgases, welches eine hohe Menge von Sauerstoff enthält, ist beispielsweise eine Abgas-Reinigungsvorrichtung offenbart, welche ein erstes Dreiwege-Katalysator-Teil, ein Plasma-Ausstoß-Teil und ein zweites Dreiwege-Katalysator-Teil von stromaufwärts eines Ausstoßgas-Durchganges enthält (s. beispielsweise JP-A-7-317535 (Seiten 3 und 4, 1)). Dahin gehend ist als ein weiteres Verfahren eine Abgas-Reinigungsvorrichtung offenbart, welche ein Oxidations-Katalysator-Teil, ein Plasma-Ausstoß-Teil und ein NOx-Absorptionsreduktions-Katalysator-Teil von stromaufwärts von einem Ausstoßgas-Durchgang enthält (s. beispielsweise JP-A-2002-256853 (Seite 3, 1)). Ferner ist eine Abgas-Reinigungsvorrichtung offenbart, welche ein Plasma-Ausstoß-Teil, ein erstes Reduktions-Reinigungs-Katalysator-Teil und ein zweites Reduktions-Reinigungs-Katalysator-Teil von stromaufwärts von einem Ausstoßgas-Durchgang enthält (s. beispielsweise JP-A-2004-305841 (Seite 3, 1)).
  • Durch die Abgas-Reinigungsvorrichtung aus dem Stand der Technik, welche ein erstes Dreiwege-Katalysator-Teil, ein Plasma-Ausstoß-Teil und ein zweites Dreiwege-Katalysator-Teil von stromaufwärts von einem Ausstoßgas-Durchgang enthält, findet jedoch, wenn in dem Ausstoßgas eine hohe Menge an Sauerstoff enthalten ist, die Oxidations-Reaktion mit O2 von einem Reduktionsmittel vorteilhafter statt als die Reduktions-Reaktion von NOx an dem ersten Dreiwege-Katalysator-Teil unter Verwendung von Platin oder Rhodium als Katalysator. Demgemäß werden die meisten der Kohlenwasserstoffe, welche als ein Reduktionsmittel dienen, welches zur Reinigung von NOx an dem Plasma-Ausstoß-Teil erforderlich ist, verbraucht. Daraus folgend werden an das Plasma-Ausstoß-Teil, welches stromabwärts der Katalysator-Teile vorliegt, keine Kohlenwasserstoffe, dienend als Reduktionsmittel, zugeführt.
  • Daher werden an dem Plasma-Ausstoß-Teil OH* (OH-Radikal) und O* (O-Radikal), welche eine hohe Oxidationsleistung haben, durch die Plasma-Reaktion von Sauerstoff oder Wasserdampf in dem Abgas erzeugt. Nachteilhafterweise wird es somit schwierig, das NOx lediglich durch die Plasma-Reaktion zu reduzieren und zu reinigen (in der Formel bedeutet *, dass Atome oder Moleküle in einem angeregten Zustand sind).
  • Dahin gehend werden durch die Abgas-Reinigungsvorrichtung aus dem Stand der Technik, welche ein Oxidations-Katalysator-Teil, ein Plasma-Ausstoß-Teil und ein NOx-Absorptions-Reduktions-Katalysator-Teil von stromaufwärts von einem Ausstoßgas-Durchgang enthält, Kohlenwasserstoffe oxidiert und an dem Oxidations-Katalysator-Teil an dem am weitesten stromaufwärts liegenden Teil oxidiert und verbraucht. Daher werden Kohlenwasserstoffe, welche als Reduktionsmittel dienen, nicht an das Plasma-Verarbeitungs-Teil zugeführt, welches sich davon stromabwärts befindet. Somit werden an dem Plasma-Ausstoß-Teil OH* (OH-Radikal) und O* (O-Radikal), welche eine hohe Oxidationsleistung haben, durch die Plasma-Reaktion von Sauerstoff oder Wasserdampf in dem Abgas erzeugt. Unvorteilhafterweise wird es somit schwierig, das NOx lediglich durch die Plasma-Reaktion zu reduzieren und zu reinigen.
  • UMRISS DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher eine Aufgabe von der Erfindung, eine Abgas-Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, welche, stromaufwärts des Plasma-Ausstoß-Teils, den Verbrauch von den Kohlenwasserstoffen verhindern kann, welche als ein Reduktionsmittel dienen, welches an dem Plasma-Ausstoß-Teil erforderlich ist, und welche NOx durch das Reduktionsmittel, welches von stromaufwärts an das Plasma-Ausstoß-Teil zugeführt wird, wirksam reduzieren und reinigen kann.
  • Gemäß einem Aspekt von der vorliegenden Erfindung ist eine Abgas-Reinigungsvorrichtung bereitgestellt, welche in einem Abgas-Durchgang für ein Verbrennungsabgas, welches Stickstoffoxid, Kohlenwasserstoff und Sauerstoff in einer höheren Menge als eine theoretische Reaktionsmenge mit Bezug auf den Kohlenwasserstoff enthält, zum Durchfluss dadurch, in Reihenfolge von stromaufwärts enthält: ein erstes Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid; ein Plasma-Ausstoß-Teil zum Erzeugen von Plasma; ein zweites Katalysator- Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid; und ein Reinigungs-Katalysator-Teil zum Reinigen eines Reduktionsmittels.
  • Ferner sind die Temperaturen von dem ersten Katalysator-Teil und dem zweiten Katalysator-Teil auf eine niedrigere Temperatur als eine Temperatur eingestellt, bei welcher ein Reinigungsverhältnis von dem Stickstoffoxid in dem fließenden Verbrennungsabgas einen Maximalwert einnimmt.
  • Gemäß dem obigen Aufbau ist an dem am weitesten stromaufwärts liegenden Teil ein erstes Katalysator-Teil (ein erstes Katalysator-Teil, welches Stickstoffoxid selektiv reduziert) angeordnet. Aus diesem Grund können Kohlenwasserstoffe in dem Ausstoßgas, insbesondere Kohlenwasserstoffe, welche ein hohes Reaktionsvermögen haben (beispielsweise Formaldehyd und Acetaldehyd) zunächst zur Reduktion von NOx wirksam verwendet werden.
  • Ferner ist die Temperatur von dem ersten Katalysator-Teil (erster Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid) auf eine niedrigere Temperatur als die Temperatur eingestellt, bei welcher das Reinigungsverhältnis von den fließenden Stickstoffoxiden den Maximalwert einnimmt, das heißt bei einer niedrigeren Temperatur, bei welcher die gesamte Menge von Kohlenwasserstoffen in dem Verbrennungsabgas oxidiert wird. Dies kann einen Verbrauch der gesamten Menge von Kohlenwasserstoffen verhindern, welche zur Reduktion und Reinigung von NOx an dem stromabwärts liegenden Plasma-Ausstoß-Teil an dem ersten Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid erforderlich ist. Daraus folgend werden an dem Plasma-Ausstoß-Teil Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Reaktionsvermögen (beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Propylen, und aromatische Kohlenwasserstoffe), welche von stromaufwärts zugeführt werden, in Kohlenwasserstoffe mit höherem Reaktionsvermögen durch Radikale umgewandelt, welche durch die Plasma-Reaktion erzeugt werden. Somit ist das zweite Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid angeordnet, welches stromabwärts des Plasma-Ausstoß-Teils angeordnet ist. Die Temperatur des zweiten Katalysator-Teils zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid ist auf eine niedrigere Temperatur als die Temperatur eingestellt, bei welcher die gesamte Menge von Kohlenwasserstoffen in dem fließenden Verbrennungsabgas oxidiert wird. Daher kann an dem zweiten Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid das NOx wirksam reduziert und gereinigt werden. An dem Reduktionsmittel-Reinigungsmittel-Katalysator-Teil stromabwärts davon kann es ferner den restlichen HC und NOx ermöglicht werden, zu reagieren, wodurch schädliche Bestandteile in dem Verbrennungsabgas bei einem hohen Verhältnis gereinigt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es werden Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung basierend auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben, wobei:
  • 1 eine Blockansicht von einer Abgas-Reinigungsvorrichtung in Ausführungsform 1 von dieser Erfindung ist;
  • 2 eine schematische Ansicht von einem Plasma-Ausstoß-Teil in Ausführungsform 1 von dieser Erfindung ist;
  • 3 eine Kennlinienansicht von einem Katalysator-Teil in Ausführungsform 1 von dieser Erfindung ist;
  • 4 eine Kennlinienansicht von dem Katalysator-Teil in Ausführungsform 1 von dieser Erfindung ist;
  • 5 eine Kennlinienansicht von dem Plasma-Ausstoß-Teil in Ausführungsform 1 von dieser Erfindung ist;
  • 6 eine Blockansicht von einer Abgas-Reinigungsvorrichtung in Ausführungsform 2 von dieser Erfindung ist;
  • 7 eine schematische Ansicht von einem Plasma-Ausstoß-Teil in Ausführungsform 2 von dieser Erfindung ist; und
  • 8 eine Blockansicht von einer Abgas-Reinigungsvorrichtung in Ausführungsform 4 von dieser Erfindung ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG VON DER ERFINDUNG
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist eine Blockansicht von einer Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zur Durchführung von dieser Erfindung, und zeigt den Zustand von der Vorrichtung, beispielsweise verbunden mit einem Motor für ein Auto, an. Motoren für Autos enthalten beispielsweise einen Magerverbrennungsmotor für Benzin. In 1 sind mehrere Zylinder (nicht gezeigt) innerhalb eines Motors 1 bereitgestellt. Ein Abgas, welches durch Verbrennen von Kraftstoff innerhalb der Zylinder erzeugt wird, wird aus einem Abgasverteiler 2, welcher mit den Zylindern verbunden ist, an einen Abgas-Durchgang 3 von einer Abgasleitung ausgestoßen. In dem Abgas-Durchgang 3 ist ein Kühlmittel (nicht gezeigt) zum Kühlen des Abgas-Durchganges 3, wie beispielsweise ein Kühllüfter oder eine Fahrtwind-Einleitvorrichtung, eingesetzt. Ferner sind ein erstes Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, ein Plasma-Ausstoß-Teil 5, ein zweites Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, und ein Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7, welche die Abgas-Reinigungsvorrichtung von dieser Ausführungsform ausbilden, in dieser Reihenfolge von stromaufwärts des Abgas-Durchganges 3 bereitgestellt. An dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 sind eine Plasma-Steuervorrichtung 8 und eine Hochspannungs-Leistungsquelle 9 verbunden. Die Plasma-Steuervorrichtung 8 überwacht den Erzeugungszustand von Plasma von dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 und steuert die Hochspannungs-Leistungsquelle 9 basierend auf einer Information, wie beispielsweise die Anzahl von Umdrehungen des Motors 1 und die Abgastemperatur, und steuert somit die Menge von Plasma, welches von dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 erzeugt wird.
  • Für das erste Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, das zweite Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und das Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7 in dieser Ausführungsform kann beispielsweise eines verwendet werden, welches einen Katalysator enthält, welcher auf einem Wabenstruktur-Keramik-Basismaterial getragen wird. Beispiele der Katalysatoren zur Verwendung in dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und dem zweiten Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid enthalten einen Silber-Katalysator, welcher auf Aluminiumoxid getragen wird, welches für die Reinigungsreaktion von Stickstoffoxiden für das Keramik-Basismaterial als wirksam angesehen wird, und einen Silber-Katalysator, welcher auf Zeolith getragen wird. Diese Katalysatoren sind nicht auf Silber-Katalysatoren beschränkt, solange sie eine Funktion zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid haben. Es sind beispielsweise ebenfalls Edelmetalle, wie beispielsweise Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium und Gold, und poröse Katalysatoren, wie beispielsweise poröses Aluminiumoxid, Zeolith und Titanoxid, anwendbar. Hingegen sind als Katalysator zur Verwendung für das Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7, Katalysatoren wirksam, welche Edelmetalle, wie beispielsweise Platin, Palladium, Iridium und Ruthenium tragen, welche eine hervorragende Oxidationsfähigkeit auf Kohlenwasserstoffe auf Aluminiumoxid, Zeolith und dergleichen haben.
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht von dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 in dieser Ausführungsform. Das Plasma-Ausstoß-Teil 5 ist aus einem laminierten Körper 10 ausgebildet. Der laminierte Körper 10 ist derart aufgebaut, so dass eine Hochspannungselektrode 11, Erdungselektroden 12 und plattenähnliche dielektrische Körper 13, welche aus Platten-Keramiken ausgebildet sind, abwechselnd aufeinander gestapelt sind. Ein Paar aus der Hochspannungselektrode 11 und der Erdungselektrode 12 bilden eine Entladungselektrode aus. Als Hochspannungselektrode 11 und Erdungselektrode 12 kann beispielsweise ein Lochmetall, welches aus rostfreiem Stahl erstellt ist (ein plattenähnliches Metall, welches darin ausgebildete feine Poren enthält) verwendet werden. In der Hochspannungselektrode 11 und der Erdungselektrode 12 sind Konkaven und Konvexen, welche jeweils aus konkaven Teilen 11a und 12a und konvexen Teilen 11b und 12b ausgebildet sind, abwechselnd ausgebildet. Die konkaven Teile 11a und 12a sind in einer flachen Form ausgebildet. Die konkaven Teile 11a und 12a und die konvexen Teile 11b und 12b von diesen Elektroden bilden Spalten-Teile 14 aus, um es zu ermöglichen, dass ein Abgas dadurch zwischen den angrenzenden dielektrischen Körpern 13 zirkuliert. Insgesamt sind vier Trägerpole 15 vertikal angeordnet, und zwar einer in jeder Nähe von den Kantenteilen von einer rechteckigen Fixierplatte 16 fixiert und getragen. Jeder dielektrische Körper 13 ist in orthogonaler Richtung zu den vier Trägerpolen 15 befestigt. Darauf ist die Hochspannungselektrode 11 gestapelt, so dass die vorderen Haltepole 15 durch jeweilige Durchgangslöcher (nicht gezeigt) von der Hochspannungselektrode 11 eingesetzt sind. Dann ist der dielektrische Körper 13 auf den konvexen Teilen 11b von der Hochspannungselektrode 11 befestigt. Dann ist die Erdungselektrode 12 derart gestapelt, so dass die hinteren Trägerpole 15 in den gleichen Durchgangslöchern (nicht gezeigt) eingesetzt sind, welche in der Erdungselektrode 12 bereitgestellt sind. Nachfolgend werden die Hochspannungselektroden 11 und die Erdungselektroden 12 abwechselnd über die dielektrischen Körper 13 auf die gleiche Art und Weise gestapelt. Somit ist eine Druckplatte 18 auf einer vorgeschriebenen Anzahl der gestapelten Schichten über ein Wärmeisolationsmaterial 12 befestigt, um den laminierten Körper 10 auszubilden.
  • Wie oben beschrieben, ist es, indem die Ausstoß-Elektrodengruppe, welche über die. dielektrischen Körper 13 gestapelt ist, durch die Fixierungsplatte 16 und die Druckplatte 18 gedrückt wird, möglich, alle Elemente zu fixieren. Indem der laminierte Körper 10 in eine rechteckige Röhre eingesetzt wird, ist es beispielsweise möglich, die gestapelte Ausstoß-Elektrodengruppe zu fixieren und die Röhre gleichzeitig als ein Teil zum Leiten des Abgases zu verwenden. Das Material für die Fixierungsplatte 16 und die Druckplatte 18 kann entweder aus einem Metall oder aus einem Isolationsmaterial sein. Als das Wärmeisolationsmaterial 17 kann hingegen beispielsweise Glaswolle oder Quarzwolle verwendet werden. Zusätzlich können baumwollähnliche Materialien, welche eine Elastizität haben, und welche eine geringe Luftdurchlässigkeit haben, und dergleichen, verwendet werden. Alternativ ist eine Anordnung aus eng angeordneten Materialien aus Stahlwolle oder einem Federelement oder dergleichen ebenfalls anwendbar.
  • Als Nächstes wird der Betrieb der Abgas-Reinigungsvorrichtung in dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird der Betrieb des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid beschrieben. An das Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid wird ein Abgas von dem Motor 1 eingeführt. Stickstoffoxide (welche im Folgenden als NOx bezeichnet werden), welche in dem Abgas enthalten sind, und Kohlenwasserstoffe (welche im Folgenden als HC bezeichnet werden), welche ebenso im Abgas enthalten sind, insbesondere HC, wie beispielsweise Aldehyde oder Alkohole, welche ein hervorragendes Reaktionsvermögen mit Stickstoffoxiden haben, reagieren dann miteinander. Somit fährt die Reinigungsbehandlung fort, so dass NOx und HC teilweise in N2, CO2 und H2O umgewandelt werden.
  • 3 und 4 sind Kennlinienansichten, welche die Beziehungen zwischen der Katalysatortemperatur und jeweils dem NOx-Reinigungsverhältnis und dem HC-Reinigungsverhältnis in dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid gemäß der Abgas-Reinigungsvorrichtung von dieser Ausführungsform anzeigen. In 3 und 4 sind das NOx-Reinigungsverhältnis und das HC-Reinigungsverhältnis gleich Werte, welche gleich den folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: NOx-Reinigungsverhältnis (%) = (Katalysatorteil-Einlass NOx-Konzentration – Katalysatorteil-Auslass NOx-Konzentration)/(Katalysatorteil-Einlass NOx-Konzentration) HC-Reinigungsverhältnis (%) = (Katalysatorteil-Einlass HC-Konzentration – Katalysatorteil-Aussass HC-Konzentration)/(Katalysatorteil-Einlass HC-Konzentration)
  • 3 und 4 zeigen jeweils das Reinigungsverhältnis, wenn ein Silber-Katalysator, welcher auf Aluminiumoxid getragen ist, als jener Katalysator zur Verwendung in dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid verwendet wird. Der Kennlinien-Kurvenverlauf, welcher in dem Diagramm mit a angezeigt ist, gilt für jenen Fall, bei welchem NO2 als NOx zirkuliert wird, und lediglich Acetaldehyd als HC zirkuliert wird, welches als ein Reduktionsmittel dient. 3 zeigt an, dass NOx wirksam gereinigt wird, wenn die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid bei etwa 320°C liegt. 4 zeigt hingegen an, dass beinahe die gesamte Menge von Acetaldehyd, welcher HC ist, oxidiert wird, wenn die Temperatur etwa 400°C erreicht. Somit wird die Temperatur auf einer hohen Temperatur eingestellt, bei welcher nahezu die gesamte Menge von HC oxidiert wird. Für das Reduktionsmittel, wie beispielsweise Acetaldehyd, welches hochreaktives HC ist, läuft die Oxidationsreaktion von O2 + HC dann vorteilhafter ab als die selektive Reduktionsreaktion von NOx + HC. Daraus folgend wird HC, welches ein Reduktionsmittel ist, durch die Oxidationsreaktion mit O2 verbraucht, welches zu einer Reduktion des Reinigungsverhältnisses von NOx führt. Daher ist die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid auf eine niedrigere Temperatur als die Temperatur eingestellt, bei welcher die gesamte Menge von HC nicht oxidiert wird, das heißt jene Temperatur, bei welcher das NOx-Reinigungsverhältnis von 3 den Maximalwert anzeigt. Dies kann ein hohes NOx-Reinigungsverhältnis ohne den unproduktiven Verbrauch von HC von dem Reduktionsmittel erzielen. Wenn die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid höher als die Temperatur ist, bei welcher das NOx-Reinigungsverhältnis den Maximalwert anzeigt, wird das Kühlmittel, welches an dem Abgas-Durchgang 3 eingesetzt ist, betrieben, um den Abgas-Durchgang 3 und das Abgas zu kühlen. Somit wird die Temperatur reduziert, so dass sie niedriger als jene Temperatur ist, bei welcher das NOx-Reinigungsverhältnis den Maximalwert anzeigt.
  • Andererseits zeigen die Kennlinien-Kurvenverläufe, welche in 3 mit einem Bezugszeichen b und in 4 mit einem Bezugszeichen b und mit einem Bezugszeichen b' angezeigt sind, jene Eigenschaften an, wenn bewirkt wird, dass das Abgas von dem Motor 1 an den ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid fließt. Das Bezugszeichen b von 4 zeigt das Reinigungsverhältnis von Acetaldehyd in dem Motorabgas an, und das Bezugszeichen b' zeigt das Reinigungsverhältnis von dem gesamten HC, welches in dem Motorabgas enthalten ist, an. Im Falle des Abgases von dem Motor 1 wird HC, anders als Acetaldehyd, welches in den Abgasen bei etwa 300°C enthalten ist, insbesondere HC, welches ein geringes Reaktionsvermögen mit NOx hat, auf der Katalysatoroberfläche absorbiert, um eine Kohlenstoff-Ausfällung zu bewirken. Somit wird die Reaktionsfähigkeit des Katalysators verschlechtert. Daher ist, verglichen mit dem Fall, bei welchem lediglich der Fluss von Aldehyd bewirkt wird (Kennlinien-Kurvenverlauf a), das NOx-Reinigungsverhältnis geringer. Bei etwa 300°C ist, wie bei dem Kurvenverlauf b, das Reinigungsverhältnis des gesamten HC gering. Somit widersteht das HC mit geringem Reaktionsvermögen der Oxidation, und wird somit auf der Katalysatoroberfläche absorbiert, um die Reaktion zu unterbinden. Tatsächlich kann sich die Oberfläche des Katalysators von dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, bei welchem der Fluss eines Motorabgases bei etwa 300°C bewirkt wurde, aufgrund der Anhaftung von Kohlenstoff darauf in seiner Farbe auf Braun verfärben. Was die Kohlenstoff-Ausfällung auf der Katalysatoroberfläche aufgrund von HC, welches ein geringes Reaktionsvermögen mit NOx hat, betrifft, wird, indem die Temperatur von dem Katalysator-Teil auf so viel wie etwa 430°C erhöht wird, die Oxidationsreaktion von HC mit geringem Reaktionsvermögen geeigneterweise unterstützt, welches die Kohlenstoff-Ausfällung verhindern kann. Demgemäß steigt das NOx-Reinigungsverhältnis am meisten an. Das Reinigungsverhältnis von Acetaldehyd bei dieser Temperatur beträgt etwa 90%. Das Reinigungsverhältnis von dem gesamten HC (Kurvenverlauf b') beträgt etwa 20%. Obwohl die gesamte Menge von HC bei der Temperatur von 430°C nicht oxidiert werden kann, wird das HC, welches auf der Katalysatoroberfläche absorbiert wird, bei 300°C oxidiert. Daher wird keine Verfärbung des Katalysators bei 430°C hin zu Braun beobachtet.
  • Daher wird bewirkt, dass das Abgas von dem Motor 1 an das erste Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid fließt, und wird die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid auf 430°C eingestellt. Somit werden die Abgas-Bestandteile an dem Katalysator-Teil-Auslass gemessen. Daraus folgend reagieren Aldehyde und Alkohole, welche Kohlenwasserstoffe aus HC mit hohem Reaktionsvermögen sind, durch den Katalysator und verschwinden beinahe komplet, und werden weitere HC als Kohlenwasserstoffe erfasst. Sogar wenn beinahe die gesamte Menge von HC mit hohem Reaktionsvermögen oxidiert wurde, verbleibt ein weiteres HC und wird dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 auf der Stromabwärtsseite zur Verwendung zugeführt.
  • Wenn die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid bei einer Temperatur so hoch wie etwa 500°C eingestellt wird, wird, wie bei dem Fall, bei welchem bewirkt wird, dass Acetaldehyd fließt (Kurvenverlauf a), die Oxidationsreaktion von HC mit hohem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise Acetaldehyd und O2, vorzugsweise auftreten. Daher nimmt die Menge des HC, zur Reaktion mit NOx, ab, welches zu einer Reduktion des NOx-Reinigungsverhältnisses führt. Die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid wird somit nicht bei einer Temperatur so hoch wie etwa 500°C eingestellt, sondern wird auf eine niedrigere Temperatur bei etwa 430°C eingestellt, bei welcher das NOx-Reinigungsverhältnis den Maximalwert anzeigt. Dies kann einen unproduktiven Verbrauch von HC mit hohem Reaktionsvermögen mit O2 verhindern. Wenn die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid gleich einer Temperatur so hoch wie beispielsweise 500°C oder höher wird, wird das Kühlmittel, welches in dem Abgas-Durchgang 3 eingesetzt ist, betrieben. Somit wird die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid auf eine niedrigere Temperatur als etwa 430°C eingestellt, bei welcher das NOx-Reinigungsverhältnis den Maximalwert anzeigt. Dies verhindert einen unproduktiven Verbrauch von HC von dem Reduktionsmittel.
  • Wenn die Temperatur des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid gleich einer Temperatur so niedrig wie etwa 380°C wird, sinkt das Reinigungsverhältnis von Acetaldehyd auf etwa 60% ab, wie durch den Kurvenverlauf b angezeigt. In diesem Fall kann das HC mit hohem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise das Acetaldehyd, welches in dem Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid nicht verwendet wird, abermals an dem stromabwärts liegenden zweiten Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid verwendet werden.
  • Somit ist das erste Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid an der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite angeordnet und wird bei einer geringeren Temperatur als jene Temperatur betrieben, bei welcher das NOx-Reinigungsverhältnis den Maximalwert anzeigt. Daraus folgend können die Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, welche zur Reduktion von NOx in dem Abgas wirksam sind, wirksam verwendet werden.
  • Als Nächstes wird der Betrieb des Plasma-Ausstoß-Teils 5 beschrieben. Ein Abgas wird dazu bewirkt, zwischen den Ausstoß-Elektroden von dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 zu durchlaufen, und wird mit dem Plasma behandelt, welches zwischen den Ausstoß-Elektroden erzeugt wird. Dies bewirkt eine Aufspaltung, wie durch die folgenden Formeln ausgedrückt, in Sauerstoffmoleküle und Wassermoleküle in dem Abgas. Im Übrigen zeigt * in den Formeln an, dass Atome oder Moleküle in einem angeregten Zustand sind. O2 → 2O* H2O → H* + OH*
  • Wie in den folgenden Reaktionsformeln angezeigt, reagieren O* und OH* mit gesättigten Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Reaktionsvermögen oder mit NO, und werden schließlich in Formaldehyd oder Acetaldehyd mit höherem Reaktionsvermögen, NO2 oder dergleichen umgewandelt. HC + O* (oder OH*) → Aldehyd oder dergleichen NO + O* → NO2
  • In dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 wird das Abgas, welches Sauerstoff und Wasserdampf darin enthält, einer Ausstoß-Plasma-Behandlung unterworfen. Daraus folgend können die schädlichen Gase (HC und NOx) in dem Abgas in ein Reduktionsgas mit hohem Reaktionsvermögen (Aldehyde) und ein Oxidationsgas (NO2) durch die chemische Ausstoß-Reaktion, welche durch die Formeln ausgedrückt ist, umgewandelt werden. Dies führt zu einer Verbesserung der Abgas-Reinigungsfunktion. Insbesondere ist die Ausstoß-Plasma-Behandlung zur Reinigung des Abgases von einem Motor wirksam, dessen Abgas eine hohe Menge von Sauerstoff enthält.
  • Es wird eine Beschreibung hinsichtlich der Ergebnisse eines Tests gegeben, bei welchem ein simuliertes Gas alleine unter Verwendung des Plasma-Ausstoß-Teils behandelt wurde. Als das simulierte Gas wurde ein Gas verwendet, welches Stickstoff als einen Hauptbestandteil und Propylen als einen Kohlenwasserstoff mit niedrigem Reaktionsvermögen (HC): 3800 ppm (Konzentration ausgedrückt hinsichtlich von Kohlenstoff = 11400 ppmC, ausgedrückt im Hinblick auf Methan), und O2:1 vol%, und Wasser: 10 vol% enthält. Ferner wurden die Temperatur und die Flussrate des simulierten Gases bei dem Test wie folgt eingestellt: eine Gastemperatur von 320°C und eine Gasflussrate von 15 L/min an dem Einlass von dem Plasma-Ausstoß-Teil 5.
  • Als Hochspannungselektrode 11 und Erdungselektrode 12 wurde ein Lochmetall verwendet, welches aus rostfreiem Stahl erstellt ist. Die Höhe der konvexen Teile 11b und 12b mit Bezug auf die konkaven Teile 11a und 12a wurde bei 5 mm eingestellt. Als dielektrischer Körper 13 wurden Platten-Keramiken verwendet, welche aus eng gepacktem Aluminiumoxid erstellt sind. Indessen wurde als Hochspannungs-Leistungsquelle 9 ein Umformer verwendet, welcher eine Sinuswellen-Ausgabe von einer Sekundärseiten-Nennspannung von 15 kV hat. Die Frequenz von der Sinuswelle wurde bei diesem Schritt bei 60 Hz eingestellt.
  • Bei dem Test wurde eine Bewertung basierend auf dem Wert von der Ausstoß-Elektroleistung W/Q (J/L) durchgeführt, welche bei der Behandlung von jedem Liter von dem simulierten Gas verbraucht wird, wobei W (J/s) die Elektroleistung anzeigt, welche durch Entladung verbraucht wird, und Q (L/s) die Luftflussrate des simulierten Gases anzeigt. 5 ist eine Kennlinien-Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Ausstoß-Elektroleistung und der HC-Abbaugröße bei diesem Test anzeigt. In 5 ist die Beziehung von der Größe des abgebauten HC, ausgedrückt hinsichtlich der Methankonzentration von ΔTHC (ppmC) mit Bezug auf W/Q (J/L) angezeigt. Wie anhand von 5 offensichtlich, nimmt ΔTHC in der Menge mit einer Zunahme von W/Q zu, welches den Abbau von HC unterstützt. Die Menge des abgebauten HC ΔTHC bei einem W/Q von 140 J/L beträgt etwa 1150 ppmC, und die Abbaurate beträgt etwa 10%. Ferner wurde die Messung der Bestandteile des Gases an dem Auslass von dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 durchgeführt. Daraus resultierend wurde Acetaldehyd, welches ein Kohlenwasserstoff mit hohem Reaktionsvermögen ist, erfasst. Dies zeigt an, dass Aldehyd, welches für die Katalysator-Reduktionsreaktion von NOx wirksam ist, an dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 aus Propylen ausgebildet wird.
  • Daher, wenn das erste Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid bei ungefähr 430°C eingestellt ist, beträgt das Reinigungsverhältnis von Acetaldehyd etwa 90%, und ist die Menge von Acetaldehyd, welches dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 zugeführt wird, gering. Jedoch beträgt die Reinigung des gesamten HC von dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid etwa 20%. Somit wird HC, wie beispielsweise Propylen, dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 zugeführt. An dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 ist es möglich, HC mit hohem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise Acetaldehyd, aus Propylen oder dergleichen auszubilden.
  • Es wird eine Beschreibung hinsichtlich des Betriebes des zweiten Katalysator-Teils 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid gegeben. Dem zweiten Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid wird ein Abgas, welches in dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 aktiviert ist, das heißt ein Abgas, welches Acetaldehyd enthält, welches aus Propylen oder dergleichen ausgebildet ist, eingeführt. Dann, wie bei dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, reagieren NOx, welches in dem Abgas enthalten ist, und HC mit hohem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise Aldehyde, miteinander. Somit läuft die Reinigungsbehandlung ab, so dass NOx und HC teilweise wirksam in N2, CO2 und H2O umgewandelt werden. Der zweite Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid wird bei einer Temperatur eingestellt, welche niedriger als die Temperatur ist, bei welcher das Reinigungsverhältnis von Stickstoffoxiden den Maximalwert anzeigt, das heißt bei der Temperatur, bei welcher die gesamte Menge von Kohlenwasserstoffen nicht oxidiert wird. Daraus folgend ist es möglich, Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, welche zur Reduktion von NOx wirksam sind, in dem Abgas wirksam zu verwenden. Dies ist ähnlich dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid. Indessen tritt an dem stromaufwärts liegenden Plasma-Ausstoß-Teil 5 ebenfalls eine Wärmeerzeugung in Zusammenhang mit der Plasma-Reaktion auf. Daher wird bevorzugt, dass das zweite Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid in nächster Nähe zu dem Plasma-Ausstoß-Teil 5 angeordnet wird. Dies ist ebenfalls im Hinblick darauf bevorzugt, dass verhindert wird, dass Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, welche durch die Plasma-Reaktion ausgebildet werden, auf der Wandoberfläche von dem Abgas-Durchgang 3 oder dergleichen absorbiert werden. In dem Abgas, welches durch das zweiten Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid durchlaufen ist, wurde das NOx am meisten gereinigt, und verblieb lediglich teilweise zurück. Die Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen (wie beispielsweise Aldehyde und Alkohole) wurden beinahe gänzlich beseitigt, und ein weiteres HC ist verblieben.
  • Schließlich wird der Betrieb des Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teils 7 beschrieben. Das Abgas, welches dem Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7 zugeführt wird, enthält nicht die Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen (wie beispielsweise Aldehyde und Alkohole), sondern ist ein Gas, welches weitere Kohlenwasserstoffe enthält, welche darin verblieben sind, in welchem ebenfalls eine kleine Menge von NOx verbleibt. Um die Kohlenwasserstoffe (HC) in dem Abgas vollständig zu oxidieren und zu reinigen, ist der Katalysator von dem Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7 vorzugsweise ein Katalysator aus Platinmetall, welches eine hervorragende Oxidationsfähigkeit hat. Ein Platin-Katalysator oder ein Palladium-Katalysator, welcher auf Aluminiumoxid betrieben wird, wird bevorzugt, weil er bei der Oxidations-Reaktion von HC und O2 hervorragend ist. Das Folgende kann bestätigt werden: Wenn ein Platin-Katalysator, welcher auf Aluminiumoxid getragen ist, als jener Katalysator des Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teils 7 verwendet wird, wird beinahe die gesamte Menge von HC oxidiert und gereinigt, indem die Temperatur bei 300°C oder höher eingestellt wird. Das NOx-Reinigungsverhältnis des Platin-Katalysators ist nicht so hoch wie jenes von dem Silber-Katalysator. Jedoch wird etwas von dem NOx bei dem Ablauf zum Oxidieren von HC gereinigt. Daher wird das NOx-Reinigungsverhältnis ebenfalls etwas verbessert. Im Übrigen, wenn ein Silber-Katalysator, welcher eine geringe Oxidations-Fähigkeit von HC als jene von einem Platin-Katalysator hat, als jener Katalysator von dem Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7 verwendet wird, ist es möglich, die Oxidations-Fähigkeit von HC zur Reinigung zu verbessern, indem die Betriebstemperatur hoch eingestellt wird.
  • Wie oben beschrieben, wird bei der Abgas-Reinigungsvorrichtung in dieser Ausführungsform das erste Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid an der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite angeordnet. Daher können Kohlenwasserstoffe, insbesondere Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen (wie beispielsweise Formaldehyde und Acetaldehyde) in einem Abgas zunächst wirksam zur Reduktion von NOx verwendet werden. Ferner wird die Temperatur des ersten Katalysator-Teils zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid auf eine niedrigere Temperatur als jene Temperatur eingestellt, bei welcher das Reinigungsverhältnis von Stickstoffoxiden den Maximalwert anzeigt, das heißt jene Temperatur, bei welcher die gesamte Menge von Kohlenwasserstoffen in dem Verbrennungsabgas nicht oxidiert wird. Indem von den Kohlenwasserstoffen mit hohem Reaktionsvermögen maximaler Gebrauch gemacht wird, wird somit das NOx reduziert. Dann werden an dem nachfolgenden Plasma-Ausstoß-Teil die Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Reaktionsvermögen in Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen umgewandelt. An dem nachfolgenden zweiten Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxiden wird das restliche NOx durch Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen wirksam reduziert. An dem am weitesten stromabwärts liegenden Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil wird es ermöglicht, dass die gesamte Menge von restlichen Kohlenwasserstoffen reagiert, um schädliche Gase zu reinigen. Daher ist es möglich, das Reinigungsverhältnis von den schädlichen Bestandteilen, welche in dem Abgas enthalten sind, zu verbessern.
  • Ausführungsform 2
  • 6 ist ein Blockdiagramm von einer Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zur Durchführung von dieser Erfindung und zeigt den Zustand von der Vorrichtung, welche beispielsweise an einem Motor von einem Auto verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist ein Katalysator-Plasma-Integral-Teil 2, welches das erste Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und das Plasma-Ausstoß-Teil, welches in Ausführungsform 1 beschrieben ist, welche darin integriert sind, anstelle von ihnen in dem Abgas-Durchgang 3 bereitgestellt. In dem Abgas-Durchgang 3 sind das Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20, das zweite Katalysator-Teil 6 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und das Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7 in dieser Reihenfolge von stromaufwärts bereitgestellt. An dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 sind die Plasma-Steuervorrichtung 8 und die Hochspannungs-Leistungsquelle 9 verbunden. Die Plasma-Steuervorrichtung 8 überwacht den Zustand der Erzeugung von Plasma von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 und steuert die Hochspannungs-Leistungsquelle 9 oder dergleichen, basierend auf einer Information, wie beispielsweise die Anzahl von Umdrehungen von dem Motor 1 und die Abgastemperatur, und steuert die Menge von Plasma, welches von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 erzeugt wird.
  • 7 ist eine schematische Schnittansicht von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil in dieser Ausführungsform. Der laminierte Körper 10, welcher aus der Hochspannungselektrode 11, den Erdungselektroden 12, den dielektrischen Körpern 13 und dergleichen ausgebildet ist, ist in demselben Aufbau wie in Ausführungsform 1 ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist in dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil eine Katalysatorschicht 21 auf der Stromabwärtsseite von jedem dielektrischen Körper 13 ausgebildet. Für jeden dielektrischen Körper 13 können beispielsweise plattenähnliche Keramiken verwendet werden. Auf der Oberfläche von den Keramiken kann beispielsweise ein Edelmetall-Katalysator aus Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Gold, Silber oder dergleichen angelegt werden, um jede Katalysatorschicht 21 auszubilden. Alternativ können Partikel von einem porösen Katalysator, wie beispielsweise poröses Aluminiumoxid, Zeolith oder Titanoxid, ebenfalls angelegt werden, um jede Katalysatorschicht 21 auszubilden. Ferner kann der Edelmetall-Katalysator ebenfalls auf, dem porösen Katalysator getragen werden, um den porösen Katalysator und den Edelmetall-Katalysator in Kombination zu verwenden. Für die Hochspannungselektrode 11 und die Erdungselektroden 12 kann ebenfalls, wie bei Ausführungsform 1, ein Lochmetall, welches aus rostfreiem Stahl erstellt ist, verwendet werden. Im Übrigen ist die Katalysatorschicht 21 in dieser Ausführungsform oberhalb der gesamten Oberfläche von der Stromabwärtsseite von jedem dielektrischen Körper 13 ausgebildet. Indessen ist an den Abschnitten, welche zwischen den konvexen Teilen 11b und 12b von der Hochspannungselektrode 11 und der Erdungselektrode 12 und jedem dielektrischen Körper 13 zwischengelegt sind, die Ausbildung der Katalysatorschicht 21 nicht erforderlich. Dies hat die folgenden Gründe: Ein Abgas kommt nicht mit den Abschnitten in Kontakt, an welchen die dielektrischen Körper 14 und die Elektroden miteinander in Kontakt sind, und somit ist die Ausbildung der Katalysatorschicht 21 nicht erforderlich, und dort wird ebenfalls eine Wirkung erzeugt, dass verhindert wird, dass der Katalysator, welcher die Katalysatorschicht 21 ausbildet, aufgrund von einer Vibration von den dielektrischen Körpern 13 und den Elektroden herunterfällt.
  • Mit einer derart aufgebauten Abgas-Reinigungsvorrichtung ist die Katalysatorschicht 21 auf einer Oberfläche von jedem dielektrischen Körper 13 von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 ausgebildet. Daher, wenn ein Abgas durch das Spaltenteil 14 fließt, treten NOx und Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise Aldehyde, mit der Katalysatorschicht 21 in Kontakt und werden gereinigt. Bei diesem Schritt werden einige Aldehyde und dergleichen durch OH* (OH-Radikale) und O* (O-Radikale), welche eine starke Oxidationsleistung haben, welche aus Sauerstoff und Wasserdampf in dem Abgas erzeugt sind, durch die Plasma-Reaktion oxidiert. Andererseits werden Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe, in Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, wie beispielsweise Aldehyde, durch die Plasma-Reaktion umgewandelt. Die Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen reagieren unmittelbar mit dem Katalysator von der Katalysatorschicht 21, welche in dem gleichen Raum vorliegt, und werden gereinigt.
  • Andererseits, wenn keine Katalysatorschicht an dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil wie bei dieser Ausführungsform ausgebildet ist, wenn nämlich in Ausführungsform 1 das erste Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid entfernt ist, und das Plasma-Ausstoß-Teil an dem am weitesten stromaufwärts liegenden Teil angeordnet ist, werden OH* (OH-Radikale) und O* (O-Radikale), welche eine starke Oxidationsleistung haben, welche aus Sauerstoff und Wasserdampf in dem Abgas ausgebildet sind, durch die Plasma-Reaktion oxidieren und Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, welche in dem Abgas enthalten sind, verbrauchen. Daraus folgend sind Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen, welche dem zweiten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid zuzuführen sind, größtenteils verschwunden. Daher wird in dem zweiten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid ein Umwandeln eines Teils von NOx und HC in N2, CO2, H2O und dergleichen nachlassen. Dies führt zu einer Reduktion der Reinigungswirksamkeit.
  • Wie bei dieser Ausführungsform, sind das erste Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und das Plasma-Ausstoß-Teil integriert, um das Katalysator-Plasma-Integral-Teil auszubilden. Daraus folgend wird, wie bei Ausführungsform 1, an dem zweiten Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, das restliche NOx durch Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen wirksam reduziert. An dem am weitesten stromabwärts liegenden Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil wird es ermöglicht, dass die gesamte Menge von restlichen Kohlenwasserstoffen reagiert, um schädliche Gase zu reinigen. Daher ist es möglich, das Reinigungsverhältnis von den schädlichen Bestandteilen, welche in dem Abgas enthalten sind, zu verbessern.
  • Ferner sind in dieser Ausführungsform das erste Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und das Plasma-Ausstoß-Teil integriert, um das Katalysator-Plasma-Integral-Teil auszubilden. Daher wird es möglich, die Größe von der Vorrichtung zu reduzieren. Zusätzlich liegt kein Gasdurchgang zwischen der Katalysatorschicht und dem Plasma-Ausstoß-Teil vor, und somit werden keine Abgasbestandteile auf der Röhrenwand von dem Abgas-Durchgang, wie in Ausführungsform 1 ausgebildet, absorbiert.
  • Im Übrigen sind in dieser Ausführungsform die Katalysatorschichten 21 lediglich an den Stromabwärtsseiten von den dielektrischen Körpern 13 ausgebildet. Jedoch können die Katalysatorschichten ebenfalls an gegenüberliegenden Seiten von jedem dielektrischen Körper 13 ausgebildet werden. Alternativ können die Katalysatorschichten an lediglich jener Seite des dielektrischen Körpers ausgebildet werden, welche jedem Spaltenteil 14 innerhalb des laminierten Körpers 10 an dem stromaufwärts liegenden Teil von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil entspricht. Alternativ ist das Folgende ebenfalls akzeptabel: Die Beschichtungsdichte von dem Katalysator von den Katalysatorschichten 21 ist derart, dass sie eine derartige Verteilung hat, so dass die Beschichtungsdichte von dem Katalysator von der Katalysatorschicht an dem stromaufwärts liegenden Teil größer eingestellt ist als jene an dem stromabwärts liegenden Teil. Eine Steuerung der Beschichtungsdichte wird beispielsweise möglich, indem die Dicke von der Katalysatorschicht an dem stromaufwärts liegenden Teil groß eingestellt wird und an dem stromabwärts liegenden Teil klein eingestellt wird, oder die Beschichtungskonzentration von der Katalysatorschicht an dem stromaufwärts liegenden Teil hoch eingestellt wird und an dem stromabwärts liegenden Teil niedrig eingestellt wird. Durch einen solchen Aufbau reagieren NOx und HC in dem Abgas an der Katalysatorschicht 21 an dem stromaufwärts liegenden Teil und werden gereinigt. Nachfolgend fließen NOx und HC in den Plasmaraum an dem stromabwärts liegenden Teil, wo keine Katalysatorschicht 21 ausgebildet ist, oder die Dicke von der Katalysatorschicht 21 kleiner als an dem stromaufwärts liegenden Teil ist. Dies führt zu einer Zunahme in dem Anteil der Reaktion von neuen HC und NOx mit hohem Reaktionsvermögen, welche durch den Plasma-Ausstoß ausgebildet werden. Demgemäß wird die Reinigung von NOx weiter unterstützt.
  • Ausführungsform 3
  • In Ausführungsform 2 wird die Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil nicht insbesondere gesteuert. Jedoch gibt es für die Temperatur von dem Katalysator von der Katalysatorschicht und das NOx-Reinigungsverhältnis jenen optimalen Temperaturbereich, wie in 3 in Ausführungsform 1 gezeigt. In Ausführungsform 3 ist ein Temperatursensor an dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil gesetzt. Somit werden die Plasma-Steuervorrichtung und die Hochspannungs-Leistungsquelle basierend auf der Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil gesteuert, welche durch den Temperatursensor erfasst wird.
  • Der Betrieb von dieser Ausführungsform wird genau beschrieben. Nach einem Start von dem Motor steigt die Temperatur von dem Abgas stufenförmig an. Demgemäß steigt die Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil an. Wenn die Temperatur, welche durch den Temperatursensor erfasst wird, beispielsweise 400°C erreicht, wird die Hochspannungs-Leistungsquelle gesteuert, um die Plasma-Elektroleistung von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil zu reduzieren. Somit wird die Temperaturzunahme gesteuert. Im Gegensatz dazu, wenn die Temperatur von dem Abgas mit einer Abnahme von der Anzahl von Umdrehungen des Motors oder dergleichen abnimmt, und die Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil demgemäß abnimmt, wird die Hochspannungs-Leistungsquelle gesteuert, um die Plasma-Elektroleistung von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil zu erhöhen. Somit wird die Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil derart gesteuert, so dass sie innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von beispielsweise 280 bis 400°C verbleibt (in dem Kurvenverlauf a von 3 jener Temperaturbereich für das NOx-Reinigungsverhältnis von 80% oder mehr).
  • Mit der derart gesteuerten Abgas-Reinigungsvorrichtung kann die Temperatur von der Katalysatorschicht von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil innerhalb des Temperaturbereiches für eine Reinigungsfähigkeit beibehalten werden. Daher kann, sogar wenn sich die Temperatur von dem Abgas basierend auf dem Zustand des Betriebes von dem Motor ändert, eine hohe Reinigungsfähigkeit ausgeübt werden.
  • Ausführungsform 4
  • 8 ist eine Blockansicht von einer Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 zur Durchführung dieser Erfindung und zeigt den Zustand von der Vorrichtung, welche beispielsweise mit einem Motor für ein Auto verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist ein Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20, welches das Plasma-Ausstoß-Teil und das zweite Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, wie in Ausführungsform 1 beschrieben, darin integriert enthält, anstelle von ihnen in dem Abgas-Durchgang 3 bereitgestellt. In dem Abgas-Durchgang 3 sind das erste Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid, das Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 und das Reduktionsmittel-Reinigungs-Katalysator-Teil 7 in dieser Reihenfolge von stromaufwärts bereitgestellt. An dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 sind die Plasma-Steuervorrichtung 8 und die Hochspannungs-Leistungsquelle 9 verbunden. Die Plasma-Steuervorrichtung 8 überwacht den Zustand der Erzeugung von Plasma von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 und steuert die Hochspannungs-Leistungsquelle 9 basierend auf einer Information, wie beispielsweise die Anzahl von Umdrehungen des Motors 1 und die Abgastemperatur, und steuert die Menge von Plasma, welches von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 erzeugt wird. Das Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 hat den gleichen Aufbau wie jenes von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil wie in Ausführungsform 2 beschrieben.
  • Mit der somit aufgebauten Abgas-Reinigungsvorrichtung wird ein Abgas von dem Motor 1 bei einer korrekten Temperatur dem ersten Katalysator-Teil 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid eingeführt. Dann reagieren NOx und HC, wie beispielsweise Aldehyde und Alkohole, welche ein hervorragendes Reaktionsvermögen haben, welche in dem Abgas enthalten sind. Somit läuft die Reinigungsbehandlung ab, so dass NOx und HC teilweise wirksam in N2, CO2 und H2O umgewandelt werden. An dem Ausgang des ersten Katalysator-Teils 4 zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid verschwinden Aldehyde und Alkohole größtenteils und verbleiben weitere gesättigte Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe. Das Abgas, welches solche Bestandteile enthält, wird dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 20 eingeführt. Dann wird Formaldehyd, Acetaldehyd, NO2 oder dergleichen aus gesättigten Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen und NO durch die Plasma-Reaktion ausgebildet. Die Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen (Formaldehyd und Acetaldehyd), welche als ein Reduktionsmittel dienen, und das Oxidationsgas (NO2) reagieren unmittelbar mit der Katalysatorschicht, welche in dem gleichen Raum vorliegt, und werden gereinigt.
  • Wie bei dieser Ausführungsform sind das zweite Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid und das Plasma-Ausstoß-Teil integriert, um das Katalysator-Plasma-Integral-Teil auszubilden. Daraus folgend werden, wie in Ausführungsform 1, an dem ersten Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid beinahe die gesamte Menge von Kohlenwasserstoffen mit hohem Reaktionsvermögen zur Reduktion von NOx verwendet. Daher werden an dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil 22 die Kohlenwasserstoffe mit hohem Reaktionsvermögen nicht unwirksam verbraucht.
  • Ferner sind in dieser Ausführungsform das Plasma-Ausstoß-Teil und das zweite Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid integriert, um das Katalysator-Plasma-Integral-Teil auszubilden. Daher wird es möglich, die Größe von der Vorrichtung zu reduzieren. Zusätzlich liegt kein Gas-Durchgang zwischen der Katalysatorschicht und dem Plasma-Ausstoß-Teil vor, und somit werden keine Abgasbestandteile auf der Röhrenwand von dem Abgas-Durchgang, wie in Ausführungsform 1 ausgebildet, absorbiert. Ferner fließt in Ausführungsform 1 ein Abgas von stromaufwärts nach stromabwärts in dem Gas-Durchgang, während die Abgastemperatur stufenförmig abnimmt. Somit kann das zweite Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid bei einer niedrigeren Temperatur als jener Temperaturbereich sein, bei welchem das Reinigungsverhältnis von der Katalysatorschicht hoch ist. Jedoch sind in dieser Ausführungsform das Plasma-Ausstoß-Teil und das zweite Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid integriert, um das Katalysator-Plasma-Integral-Teil auszubilden. Daher nimmt die Temperatur von der Katalysatorschicht mit der Wärme zu, welche durch den Plasma-Ausstoß erzeugt wird. Aus diesem Grund wird ebenfalls eine Wirkung erzeugt, welche zur Erhöhung des Reinigungsverhältnisses von der Katalysatorschicht fähig ist.
  • Im Übrigen ist ein Temperatursensor an dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil eingesetzt. Die Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil wird durch den Temperatursensor erfasst. Somit wird, wie in Ausführungsform 3 beschrieben, die Temperatur von der Katalysatorschicht von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil derart gesteuert, so dass sie innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches verbleibt. Daraus folgend kann, sogar wenn sich die Temperatur von dem Abgas, basierend auf dem Zustand des Betriebes von dem Motor, ändert, eine hohe Reinigungsfähigkeit ausgeübt werden.
  • Im Übrigen sind die Abgas-Reinigungsvorrichtungen von Ausführungsformen 1 bis 4 jeweils als jene zum Reinigen von schädlichen Bestandteilen von einem Abgas beschrieben, welches von einem Magerverbrennungsmotor für Benzin ausgestoßen wird. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern ist ebenfalls auf Abgase von Dieselmotoren, Schiffsmotoren und weiteren Verbrennungseinrichtungen anwendbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 7-317535 A [0004]
    • - JP 2002-256853 A [0004]
    • - JP 2004-305841 A [0004]

Claims (6)

  1. Abgas-Reinigungsvorrichtung, welche in einem Abgas-Durchgang für ein Verbrennungsabgas, welches Stickstoffoxid, Kohlenwasserstoff und Sauerstoff in einer höheren Menge als eine theoretische Reaktionsmenge mit Bezug auf den Kohlenwasserstoff enthält, zum Durchfluss dadurch, in Reihenfolge von stromaufwärts enthält: ein erstes Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid; ein Plasma-Ausstoß-Teil zum Erzeugen von Plasma; ein zweites Katalysator-Teil zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid; und ein Reinigungs-Katalysator-Teil zum Reinigen eines Reduktionsmittels.
  2. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Temperaturen von dem ersten Katalysator-Teil und dem zweiten Katalysator-Teil auf eine niedrigere Temperatur als eine Temperatur eingestellt sind, bei welcher ein Reinigungsverhältnis von dem Stickstoffoxid in dem fließenden Verbrennungsabgas einen Maximalwert einnimmt.
  3. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Plasma-Ausstoß-Teil einen Sensor enthält, und bei welcher eine Elektroleistung, welche dem Plasma-Ausstoß-Teil zugeführt wird, gemäß der Temperatur gesteuert ist, welche durch den Temperatursensor erfasst ist, so dass die Temperatur von dem Plasma-Ausstoß-Teil innerhalb eines vorgeschriebenen Temperaturbereiches beibehalten ist.
  4. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher zumindest eines von dem ersten Katalysator-Teil und dem zweiten Katalysator-Teil mit dem Plasma-Ausstoß-Teil integriert ist, um ein Katalysator-Plasma-Integral-Teil auszubilden, und bei welcher eine Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil auf eine niedrigere Temperatur eingestellt ist als jene Temperatur, bei welcher das Reinigungsverhältnis von dem fließenden Stickstoffoxid den Maximalwert einnimmt.
  5. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher das Katalysator-Plasma-Integral-Teil eine Entladeelektrode enthält, welche zwei gegenüberliegende Elektroden und einen dielektrischen Körper enthält, bei welcher ein Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickstoffoxid an einer Oberfläche von dem dielektrischen Körper angebracht ist, und bei welcher eine Spannung zwischen den zwei Elektroden angelegt ist, um somit ein Plasma zu erzeugen.
  6. Abgas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher das Katalysator-Plasma-Integral-Teil einen Temperatursensor enthält, und bei welcher eine Elektroleistung, welche dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil zugeführt ist, gemäß der Temperatur gesteuert ist, welche durch den Temperatursensor erfasst ist, so dass die Temperatur von dem Katalysator-Plasma-Integral-Teil innerhalb eines vorgeschriebenen Temperaturbereiches beibehalten ist.
DE102009014458A 2008-04-08 2009-03-23 Abgas-Reinigungsvorrichtung Withdrawn DE102009014458A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-100227 2008-04-08
JP2008100227 2008-04-08
JP2008247031A JP5045629B2 (ja) 2008-04-08 2008-09-26 排気ガス浄化装置
JP2008-247031 2008-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009014458A1 true DE102009014458A1 (de) 2009-11-05

Family

ID=41131126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009014458A Withdrawn DE102009014458A1 (de) 2008-04-08 2009-03-23 Abgas-Reinigungsvorrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8438842B2 (de)
JP (1) JP5045629B2 (de)
CN (1) CN101555819B (de)
DE (1) DE102009014458A1 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101810990B (zh) * 2009-12-31 2012-09-12 北京航空航天大学 一种高效脱除烟气中NOx的方法
KR101228059B1 (ko) 2010-08-20 2013-01-30 삼성중공업 주식회사 선박용 배기가스 정화장치 및 배기가스 정화방법
CN102166474B (zh) * 2011-03-10 2013-09-25 江苏大学 低温等离子体协同两相催化装置及有害排放气体处理方法
US8839605B2 (en) * 2011-03-30 2014-09-23 GM Global Technology Operations LLC Exhaust methane control systems and methods
WO2013033672A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 Purdue Research Foundation High and rapid hydrogen release from thermolysis of ammonia borane near pem fuel cell operating temperatures and ammonia removal for hydrogen pem fuel cells
EP2977096B1 (de) * 2013-03-22 2020-08-19 NGK Insulators, Ltd. Reduktionsmittelinjektionsvorrichtung, abgasbehandlungsvorrichtung und abgasbehandlungsverfahren
LU92624B1 (de) * 2014-12-24 2016-06-27 Sc Concepts Sa Verfahren und eine vorrichtung für den abbau von schadstoffen aus abgassen
CN105536468A (zh) * 2015-12-31 2016-05-04 神华集团有限责任公司 一种脱硝的方法
JP6491749B2 (ja) * 2016-03-01 2019-03-27 日本特殊陶業株式会社 プラズマリアクタ
KR101829323B1 (ko) * 2016-08-08 2018-02-14 (주)썬앤씨 배기가스의 질소산화물 저감방법
KR101829322B1 (ko) * 2016-08-08 2018-02-14 (주)썬앤씨 배기가스의 질소산화물 저감장치
JP6957283B2 (ja) * 2017-09-13 2021-11-02 ダイハツ工業株式会社 エンジンシステム
CN110124480A (zh) * 2019-05-13 2019-08-16 山西晋浙环保科技有限公司 一种基于燃煤电厂的流光放电等离子电除尘改造方法
CN110461082B (zh) * 2019-07-10 2021-11-30 江苏天楹环保能源成套设备有限公司 一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置与方法
CN110821625B (zh) * 2019-10-31 2021-07-27 中自环保科技股份有限公司 一种船舶发动机尾气后处理净化系统
TWI718966B (zh) * 2020-06-15 2021-02-11 明志科技大學 電漿空氣清淨裝置
CN113350985A (zh) * 2021-06-04 2021-09-07 北京化工大学 一种基于等离子体的脱销装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07317535A (ja) 1994-05-23 1995-12-05 Aisin Aw Co Ltd 排ガス浄化システム
JP2002256853A (ja) 2001-03-02 2002-09-11 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2004305841A (ja) 2003-04-03 2004-11-04 Honda Motor Co Ltd ＮＯｘ浄化システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3147193B2 (ja) * 1992-06-24 2001-03-19 いすゞ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気ガス浄化システム
US5746984A (en) * 1996-06-28 1998-05-05 Low Emissions Technologies Research And Development Partnership Exhaust system with emissions storage device and plasma reactor
EP0988104B1 (de) * 1997-05-16 2002-07-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur vernichtung von oxidischen schadstoffen in einem sauerstoffhaltigen abgas sowie damit betriebener motor
JPH1157413A (ja) * 1997-08-12 1999-03-02 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化触媒装置
GB0020287D0 (en) 2000-08-17 2000-10-04 Aea Technology Plc The catalytic treatment of gases
US6887438B2 (en) * 2000-12-21 2005-05-03 Delphi Technologies, Inc. NOx control
JP3551156B2 (ja) 2001-03-08 2004-08-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7043902B2 (en) * 2003-03-07 2006-05-16 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification system
JP2004346828A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
JP2005291071A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Honda Motor Co Ltd 排気ガス浄化システムおよび排気ガス浄化方法
JP2005334820A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガスの浄化方法及び排ガス浄化装置
FR2877693B1 (fr) 2004-11-08 2007-04-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa SYSTEME DE TRAITEMENT DES NOx DE GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE
JP2007192058A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Toyota Motor Corp 排ガス浄化装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07317535A (ja) 1994-05-23 1995-12-05 Aisin Aw Co Ltd 排ガス浄化システム
JP2002256853A (ja) 2001-03-02 2002-09-11 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2004305841A (ja) 2003-04-03 2004-11-04 Honda Motor Co Ltd ＮＯｘ浄化システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009270560A (ja) 2009-11-19
CN101555819A (zh) 2009-10-14
JP5045629B2 (ja) 2012-10-10
CN101555819B (zh) 2013-01-02
US8438842B2 (en) 2013-05-14
US20090249772A1 (en) 2009-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009014458A1 (de) Abgas-Reinigungsvorrichtung
DE112004002324B4 (de) Verfahren zum Reduzieren von NOx in Dieselmotorenabgas
EP1961933B1 (de) Katalytisch aktiviertes Dieselpartikelfilter mit Ammoniak-Sperrwirkung
EP0979135B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur zersetzung von schadstoffen in abgasen von verbrennungsprozessen
DE102007060623B4 (de) Entstickung von Dieselmotorenabgasen unter Verwendung eines temperierten Vorkatalysators zur bedarfsgerechten NO2-Bereitstellung
EP1055805B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Russ aus dem Abgas eines Dieselmotors
DE102006058554B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung
DE112005002262B4 (de) Verfahren zu plasmaunterstützten NOx-Reduktion
EP3452214B1 (de) Drei-zonen-dieseloxidationskatalysator
WO2009140989A1 (de) Vorrichtung zur reinigung von dieselabgasen
DE102012220016A1 (de) Elektrisch beheizter NOx-Adsorber-Katalysator
DE102011050788A1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung und -verfahren für einen Ottomotor
DE102015120904A1 (de) In Zonen eingeteiltes Katalysatorsystem zum Reduzieren von N2O-Emissionen
EP2112339A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE69908299T2 (de) Plasmaunterstützte gasbehandlung
DE102010021589A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102008015722A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung
DE602004004835T2 (de) Abgasreinigungsverfahren
DE102015212788A1 (de) Katalytisch aktives Partikelfilter
WO2015161960A1 (de) Katalysatorbaugruppe, die baugruppe enthaltende vorrichtung zur reinigung von abgasen eines verbrennungsmotors, baukastensystem für die baugruppe, und verfahren zur herstellung der baugruppe
DE102016123565A1 (de) Doppelschichtiger katalysator
DE60304585T2 (de) System zur abgasbehandlung mit einem gasionisiersystem mit einspritzung von ionisierter luft
DE10057862C5 (de) Verfahren zur Verminderung kohlenstoffhaltiger Partikelemissionen von Dieselmotoren und zugehörige Anordnung
DE112007003177B4 (de) Abgasemissionssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE10242303A1 (de) Abgasreinigungsanlage und Verfahren zur Reinigung von Absagen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee