DE102013008534A1 - Method for reducing e.g. hydrocarbon emissions from diesel engine of light duty vehicle during low exhaust gas temperature operation, involves treating released emissions with oxidation catalyst and nitrogen oxide reduction catalyst - Google Patents

Method for reducing e.g. hydrocarbon emissions from diesel engine of light duty vehicle during low exhaust gas temperature operation, involves treating released emissions with oxidation catalyst and nitrogen oxide reduction catalyst Download PDF

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Abstract

The method involves storing hydrocarbon and nitrogen oxide emissions from an internal combustion engine (20) during a low exhaust gas temperature operation in an exhaust gas flowpath (18) upstream of a nitrogen oxide reduction catalyst (16). The stored hydrocarbon and nitrogen oxide emissions are released into the exhaust gas flowpath when the exhaust temperature increases toward effective operating temperature, which is equal to 200 degree Celsius. The released hydrocarbon and nitrogen emissions are treated with an oxidation catalyst and the nitrogen oxide reduction catalyst. The oxidation catalyst is a hydrocarbon storage device catalyst. The nitrogen oxide reduction catalyst is a selective catalytic reduction catalyst. An independent claim is also included for a system for reducing nitrogen oxide and hydrocarbon emissions from an internal combustion engine during a low exhaust gas temperature operation.

Description

Querverweis auf verwandte AnmeldungenCross-reference to related applications

Die vorliegende Erfindung beansprucht die Wirkung des Anmeldetags der am 23. Mai 2012 eingereichten vorläufigen Patentanmeldung Nr. 61/650722, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.The present application claims the effect of the filing date of provisional patent application No. 61/650722 filed on May 23, 2012, which is incorporated herein by reference.

Hintergrundbackground

Die Steuerung von SCR-(selektive katalytische Reduktion) Katalysatoren gewinnt zunehmend an Bedeutung, um neuzeitliche Abgasnormen für Verbrennungsmotoren zu erfüllen. Die Leistungsfähigkeit eines typischen SCR-Katalysators beim Entfernen von Stickoxid(NOx)emissionen ist abhängig von der Abgastemperatur am Einlass des SCR-Katalysators. SCR-Katalysatoren auf der Basis von kupferausgetauschtem Zeolith sind so zusammengesetzt, dass sie über einen ziemlich weiten Temperaturbereich zufriedenstellend arbeiten. Derzeitige Cu-Zeolith-Zusammensetzungen arbeiten jedoch mit höchster Effizienz, wenn sie Abgastemperaturen von 200–400°C ausgesetzt sind. Für die Zertifizierung bestimmter Dieselmotoren wird das Emissionsverhalten des Motors während des kalten Teils des Zertifizierungszyklus nahezu gleich gewichtet wie das Emissionsverhalten des Motors während des heißen Teils des Zertifizierungszyklus. Aus diesem Grunde sind Verbesserungen erwünscht, die einen Schlupf von durch den Verbrennungsmotor erzeugten Kohlenwasserstoff(HC)- und NOx-Emissionen durch das Nachbehandlungssystem bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur verhindern, z. B. bei Temperaturen von weniger als 200°C.The control of SCR (Selective Catalytic Reduction) catalysts is becoming increasingly important to meet modern combustion engine emission standards. The performance of a typical SCR catalyst in the removal of nitrogen oxide (NO x) emissions is dependent on the exhaust gas temperature at the inlet of the SCR catalyst. Copper-exchanged zeolite-based SCR catalysts are formulated to operate satisfactorily over a fairly wide temperature range. However, current Cu zeolite compositions operate with maximum efficiency when exposed to exhaust gas temperatures of 200-400 ° C. For the certification of certain diesel engines, the emission behavior of the engine during the cold part of the certification cycle is weighted almost equally as the emission behavior of the engine during the hot part of the certification cycle. For this reason, improvements are desired which prevent slippage of hydrocarbon (HC) and NO x emissions produced by the engine through the aftertreatment system at low exhaust temperature operating conditions, e.g. At temperatures less than 200 ° C.

Typische Dieselabgasnachbehandlungssysteme weisen zusätzlich zum SCR-Katalysator einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) auf. Der DOC ist für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickstoffmonoxid (NO) verantwortlich. Ähnlich wie der SCR-Katalysator ist der DOC nicht in der Lage, diese Moleküle bei kalten Abgastemperaturen effektiv und effizient zu oxidieren. Um die NOx- und HC-Emissionswerte (beispielsweise 0,02 bzw. 0,01 g/Meile für die bundesstaatliche Zertifizierung gemäß der Norm Tier 2 Bin 2) bei Niedrigtemperaturbedingungen zu erfüllen, sind Verbesserungen der Nachbehandlungskonfiguration erforderlich, um einen Schlupf dieser Prüfschadstoffe durch den Abgasströmungspfad während eines Niedrigtemperaturbetriebs zu vermindern. Daher sind auf diesem Gebiet weitere technische Entwicklungen erwünscht.Typical diesel exhaust aftertreatment systems include a diesel oxidation catalyst (DOC) and a diesel particulate filter (DPF) in addition to the SCR catalyst. The DOC is responsible for the oxidation of hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen monoxide (NO). Similar to the SCR catalyst, the DOC is unable to effectively and efficiently oxidize these molecules at cold exhaust gas temperatures. In order to meet the NO x and HC emission levels (eg, 0.02 and 0.01 g / mile, respectively, for Tier 2 Bin 2 federal certification) at low temperature conditions, improvements in the aftertreatment configuration are required to prevent slippage of these test contaminants through the exhaust gas flow path during low temperature operation. Therefore, further technical developments are desired in this field.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Eine Ausführungsform ist ein spezielles Verfahren und ein System zum Managen von Niedrigtemperatur-NOx- und HC-Emissionen zur Verbesserung der NOx-Umwandlungseffizienz von Dieselnachbehandlungssystemen bei niedrigen Abgastemperaturbedingungen. In einer Ausführungsform wird ein Mehrkomponenten-Nachbehandlungssystem bereitgestellt, das passiv betriebene HC- und NOx-Speichereinrichtungen für eine verbesserte Verminderung von NOx- und HC-Emissionen bei niedrigen Temperaturen zum Erzielen gewünschter Emissionswerte für leichte Nutzfahrzeuge aufweist, obwohl Anwendungen mit anderen Fahrzeugen nicht ausgeschlossen sind. Die Systeme und Verfahren reduzieren die Notwendigkeit externer Einrichtungen, die dafür vorgesehen sind, die Abgastemperatur bei Kaltstartzyklen künstlich zu erhöhen, was vorteilhaft ist, weil solche externen Einrichtungen tendenziell den Kraftstoffverbrauch und die Treibhausgasemissionen erhöhen, obwohl die Verwendung solcher externer Einrichtungen nicht ausgeschlossen ist. Durch die hierin dargestellten Systeme und Verfahren werden im Vergleich zu herkömmlichen Thermomanagementstrategien zum Vermindern von Niedrigtemperatur-NOx- und HC-Emissionen Kosten- und Kraftstoffverbrauchssenkungen erzielt. Weitere Ausführungsformen, Ausgestaltungen, Aufgaben, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Nutzeffekte werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen deutlich.One embodiment is a specific method and system for managing low temperature NO x and HC emissions to improve NO x conversion efficiency of diesel aftertreatment systems at low exhaust gas temperature conditions. In one embodiment, a multi-component treatment system is provided which passively operated HC and NO x -Speichereinrichtungen for improved reduction of NO x - comprising and HC emissions at low temperatures to achieve desired emissions for light duty vehicles, although applications with other vehicles not excluded are. The systems and methods reduce the need for external equipment designed to artificially increase the exhaust temperature during cold start cycles, which is advantageous because such external equipment tends to increase fuel economy and greenhouse gas emissions, although the use of such external equipment is not excluded. The systems and methods presented herein provide cost and fuel consumption reductions as compared to conventional thermal management strategies for reducing low temperature NO x and HC emissions. Other embodiments, aspects, objects, features, advantages, aspects, and benefits will become apparent from the following description and drawings.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein exemplarisches System zum Vermindern von HC- und NOx-Emissionen eines Verbrennungsmotors bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur; 1 shows an exemplary system for reducing HC and NO x emissions of an internal combustion engine at low exhaust temperature operating conditions;

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Steuergeräts, welches einen Teil des Systems aus 1 darstellt; und 2 shows a schematic view of a controller, which is part of the system 1 represents; and

3 ist ein Diagramm, das einen geschätzten Einfluss einer Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung auf den HC-Schlupf als Funktion der Zeit bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur zeigt. 3 FIG. 12 is a graph showing an estimated influence of hydrocarbon storage on HC slip as a function of time at low exhaust temperature operating conditions. FIG.

Beschreibung der erläuternden AusführungsformenDescription of the illustrative embodiments

Zum besseren Verständnis der Grundlagen der Erfindung wird nun Bezug genommen werden auf die in den Figuren wiedergegebenen Ausführungsbeispiele und es werden Fachbegriffe zum Beschreiben derselben verwendet werden. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Bereichs der Erfindung beabsichtigt ist, sondern dass alle Änderungen und weitere Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele und jegliche weiteren Anwendungen der Grundlagen der vorliegend dargestellten Erfindung, die einem Fachmann auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet normalerweise einfallen würden, denkbar sind.For a better understanding of the principles of the invention, reference will now be made to the embodiments shown in the figures and technical terms will be used to describe the same. It is understood, however, that this is not a limitation of the scope of the invention, but that all changes and other modifications of the illustrated embodiments and any other Applications of the principles of the invention presented herein, which would normally occur to a person skilled in the art of the invention, are conceivable.

Es werden Systeme und Verfahren für einen Verbrennungsmotor zum Vermindern von HC- und NOx-Emissionen bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur bereitgestellt. Die Systeme und Verfahren vermindern Prüfschadstoffe mindestens bei niedrigen Abgastemperaturbedingungen. Die beschriebenen Systeme und Verfahren sind so konfiguriert, dass damit ausgestattete Fahrzeuge derart betreibbar sind, dass Abgasnormen bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur erfüllt werden, ohne dass externe Nachbehandlungsheizsysteme erforderlich sind, die den Kraftstoffverbrauch und die Treibhausgasemissionen des Fahrzeugs erhöhen, obwohl die Verwendung derartiger externer Systeme nicht ausgeschlossen ist. In einer Ausführungsform sind die Systeme und Verfahren auf leichte Nutzfahrzeuge (Light Duty Certified Chassis Vehicles) anwendbar, obwohl Anwendungen für andere Fahrzeugtypen nicht ausgeschlossen sind.There are provided systems and methods for an internal combustion engine for reducing HC and NO x emissions at low exhaust temperature operating conditions. The systems and methods reduce test pollutants at least at low exhaust gas temperature conditions. The described systems and methods are configured so that vehicles equipped therewith are operable to meet emissions standards at low exhaust temperature operating conditions without the need for external aftertreatment heating systems that increase vehicle fuel economy and greenhouse gas emissions, although the use of such external systems is not excluded. In one embodiment, the systems and methods are applicable to Light Duty Certified Chassis Vehicles, although applications for other types of vehicles are not excluded.

Die Systeme und Verfahren weisen eine Nachbehandlungssystemarchitektur auf, die dafür konfiguriert ist, HC-Emissionen und NOx-Emissionen während Betriebsperioden mit niedriger Abgastemperatur zwischenzuspeichern und dann die gespeicherten NOx- und HC-Emissionen für eine Nachbehandlung passiv freizusetzen, wenn die Abgastemperatur zunimmt. Die Systeme und Verfahren sind so konfiguriert, dass bei Temperaturen, bei denen HC- und NOx-Emissionen freigesetzt werden, der Dieseloxidationskatalysator (DOC) und SCR-Katalysatoren wirksam sind, um die aus den Speichereinrichtungen freigesetzten HC- und NOx-Emissionen zu vermindern, bevor sie aus dem Auspuffendrohr austreten.The systems and methods include an aftertreatment system architecture that is configured to cache HC emissions and NO x emissions during low exhaust temperature operating periods, and then passively release the stored NO x and HC emissions for aftertreatment as the exhaust gas temperature increases. The systems and methods are configured so that at temperatures at which HC and NO x emissions are released, the Diesel Oxidation Catalyst (DOC) and SCR catalysts are effective to increase the HC and NO x emissions released from the storage devices reduce before they exit the exhaust tailpipe.

In einer Ausführungsform weist das Nachbehandlungssystem eine direkt gekoppelte HC-Speichereinrichtung (HCSD) auf, die unmittelbar stromabwärts des Turboladers angeordnet ist, wobei eine direkt gekoppelte NOx-Speichereinrichtung (NSD) unmittelbar stromabwärts der HC-Speichereinrichtung angeordnet ist. Bei niedrigen Abgastemperaturen adsorbiert und speichert die HC-Speichereinrichtung bereitwillig Kohlenwasserstoffe (HC). In einer speziellen Ausführungsform umfasst die HC-Speichereinrichtung einen Katalysator, wie beispielsweise einen Katalysator auf Zeolithbasis, zum Speichern und Adsorbieren von HC. Mit zunehmender Abgastemperatur oxidiert die HC-Speichereinrichtung wirksam Kohlenwasserstoffe (HC) in der Gasphase, die auf der Oberfläche der HC-Speichereinrichtung gespeichert sind, um H2O und CO2 zu bilden. Die N-Speichereinrichtung ist eine beliebige geeignete Komponente, wie beispielsweise ein NOx-Adsorber, die dazu geeignet ist, NOx bei niedrigen Abgastemperaturen passiv zu speichern und das gespeicherte NOx mit zunehmender Abgastemperatur dann freizusetzen. Die N-Speichereinrichtung kann auch eine Oxidationsfunktion haben, primär für eine NO-Oxidation zu NO2, ist aber unter normalen Betriebsbedingungen nicht in der Lage, NOx wirksam zu N2 und H2O zu reduzieren. Die N-Speichereinrichtung ist zum chemischen Reduzieren von NOx zu N2 und H2O auf einen stromabwärtigen SCR-(selektive katalytische Reduktion) Katalysator oder einen anderen NOx-Reduktionskatalysator angewiesen.In one embodiment the aftertreatment system to a direct-coupled HC-storage means (SDHC), which is located immediately downstream of the turbocharger, wherein a direct-coupled NO x storing means (NSD) is arranged immediately downstream of the HC trap. At low exhaust gas temperatures, the HC storage device readily adsorbs and stores hydrocarbons (HC). In a specific embodiment, the HC storage device comprises a catalyst, such as a zeolite-based catalyst, for storing and adsorbing HC. As the exhaust gas temperature increases, the HC storage device effectively oxidizes gas phase hydrocarbons (HC) stored on the surface of the HC storage device to form H 2 O and CO 2 . The N-storage means is any suitable component, such as a NO x adsorbent, which is capable of storing NO x at low exhaust temperatures passively and then release the stored NO x with increasing exhaust gas temperature. The N-type storage device may also have an oxidation function primarily for NO oxidation to NO 2 , but under normal operating conditions will not be able to effectively reduce NO x to N 2 and H 2 O. The N-type memory device relies on a downstream SCR (selective catalytic reduction) catalyst or other NO x reduction catalyst to chemically reduce NO x to N 2 and H 2 O.

In einer weiteren Ausführungsform werden Systeme und Verfahren zur Verringerung der HC- und NOx-Emissionen von Magergemisch-Verbrennungsmotoren bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur offenbart. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst ein exemplarisches Nachbehandlungssystem 10 eine direkt gekoppelte HC-Speichereinrichtung (HCSD) 12 und eine N-Speichereinrichtung (NSD) 14 mit einem nachgeschalteten standardmäßigen SCR- oder NAC-NOx-Reduktionskatalysator 16 zum Empfangen des durch einen Verbrennungsmotor 20 erzeugten Abgases im Abgasströmungspfad 18. Die HC-Speichereinrichtung 12 und die N-Speichereinrichtung 14 sind passiv betriebene Einrichtungen, die nur geringe oder keine aktive Steuerstrategien erfordern, obwohl die Verwendung aktiver Steuerstrategien nicht ausgeschlossen ist.In another embodiment, systems and methods for reducing the HC and NO x emissions of lean burn internal combustion engines at low exhaust temperature operating conditions are disclosed. As in 1 includes an exemplary aftertreatment system 10 a directly coupled HC memory device (HCSD) 12 and an N-memory device (NSD) 14 with a downstream standard SCR or NAC NO x reduction catalyst 16 for receiving by an internal combustion engine 20 generated exhaust gas in the exhaust gas flow path 18 , The HC memory device 12 and the N memory device 14 are passive devices that require little or no active control strategies, although the use of active tax strategies is not excluded.

Bei niedrigen Abgastemperaturen, die zu niedrigen Katalysatortemperaturen führen, adsorbiert und speichert die HC-Speichereinrichtung 12 bereitwillig HC auf der Oberfläche eines Katalysators, bis die HC-Speichereinrichtung 12 eine Oberflächentemperatur erreicht, bei der sie das gespeicherte HC wirksam oxidieren kann, um CO2 und H2O zu bilden. Die N-Speichereinrichtung 14 adsorbiert und speichert unter Bedingungen mit niedriger Abgastemperatur bereitwillig NOx auf der Oberfläche ihres Katalysators und beginnt dann damit, dieses NOx zu desorbieren, wenn die Abgastemperatur und damit die NSD-Katalysatortemperatur zunimmt. Die N-Speichereinrichtung 14 ist dafür konfiguriert, das gespeicherte NOx bei einer Abgastemperatur freizusetzen, bei der der Reduktionskatalysator 16 hochwirksam ist, um NOx zu N2 und H2O zu reduzieren. Nachdem das Nachbehandlungssystem 10 seine Betriebstemperatur erreicht hat, können der Katalysator der HC-Speichereinrichtung 12 und/oder der Katalysator der N-Speichereinrichtung 14 als DOC-Katalysator arbeiten und sind dann gemeinsam für die Oxidation von HC, CO und NO verantwortlich.At low exhaust gas temperatures that result in low catalyst temperatures, the HC storage device adsorbs and stores 12 willingly HC on the surface of a catalyst until the HC storage device 12 reaches a surface temperature at which it can effectively oxidize the stored HC to form CO 2 and H 2 O. The N memory device 14 It will readily adsorb and store NO x on the surface of its catalyst under low exhaust gas temperature conditions and then begin to desorb this NO x as the exhaust gas temperature, and hence the NSD catalyst temperature, increases. The N memory device 14 is configured to release the stored NO x at an exhaust gas temperature at which the reduction catalyst 16 is highly effective to reduce NO x to N 2 and H 2 O. After the aftertreatment system 10 has reached its operating temperature, the catalyst of the HC memory device 12 and / or the catalyst of the N-memory device 14 work as a DOC catalyst and are then jointly responsible for the oxidation of HC, CO and NO.

Das System 10 kann zusätzlich zu den in 1 dargestellten Komponenten ein Steuergerät 100 und andere Nachbehandlungskomponenten enthalten. Beispielsweise weist das System 10 typischerweise eine Reduktionsmitteldosiereinrichtung 17 auf, die an einer Stelle stromaufwärts des Reduktionskatalysators 16 mit der Abgasleitung verbunden ist. Das in den Abgasströmungspfad 18 eingespritzte Reduktionsmittel ist ein beliebiges in einem NOx-Reduktionssystem verwendetes Reduktionsmittel. Beispielsweise kann das Reduktionsmittel mindestens Ammoniak (gasförmig oder wässrig) und Harnstoff enthalten. Das System 10 kann außerdem einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweisen, der mit der HC-Speichereinrichtung 12 und der N-Speichereinrichtung 14 bei Motorbetriebsbedingungen, bei denen die Abgastemperaturen für eine NOx-Reduktion durch den Reduktionskatalysator 16 wirksam sind, ein stromaufwärts des Reduktionskatalysators 16 angeordnetes DOC/DPF-System bildet. Das System 10 kann einen stromabwärts des Reduktionskatalysators 16 angeordneten Ammoniakoxidationskatalysator (AMOX) aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen mag der AMOX-Katalysator nicht vorhanden sein, oder der AMOX-Katalysator kann mit dem Reduktionskatalysator 16 (oder mit dem letzten SCR-Katalysator, wenn mehrere SCR-Katalysatoren vorhanden sind) kombiniert sein, wobei beispielsweise eine Washcoat-Beschichtung auf den hinteren Abschnitt des Reduktionskatalysators 16 aufgebracht ist, die dazu dient, Ammoniak zumindest teilweise zu oxidieren. In anderen Ausführungsformen können beliebige dieser Komponenten vorhanden oder nicht vorhanden sein, katalysiert oder nicht-katalysiert sein und in einer anderen Reihenfolge angeordnet sein. Außerdem können bestimmte Komponenten oder alle Komponenten im gleichen oder in getrennten Gehäusen angeordnet sein.The system 10 can in addition to the in 1 components shown a control unit 100 and other aftertreatment components. For example, the system assigns 10 typically a reductant dosing device 17 on, which at a point upstream of the reduction catalyst 16 connected to the exhaust pipe. That in the exhaust gas flow path 18 Injected reducing agent is any reducing agent used in a NO x reduction system. For example, the reducing agent may contain at least ammonia (gaseous or aqueous) and urea. The system 10 may also include a diesel particulate filter (DPF) connected to the HC storage device 12 and the N memory device 14 at engine operating conditions where the exhaust temperatures for a NO x reduction by the reduction catalyst 16 are effective, upstream of the reduction catalyst 16 arranged DOC / DPF system forms. The system 10 may be downstream of the reduction catalyst 16 arranged ammonia oxidation catalyst (AMOX) have. In certain embodiments, the AMOX catalyst may not be present or the AMOX catalyst may be present with the reduction catalyst 16 (or with the last SCR catalyst, if multiple SCR catalysts are present) combined, for example, a washcoat coating on the rear portion of the reduction catalyst 16 is applied, which serves to at least partially oxidize ammonia. In other embodiments, any of these components may be present or absent, catalysed or non-catalysed, and arranged in a different order. In addition, certain components or all components may be arranged in the same or in separate housings.

In dem System 10 mit dem Steuergerät 100 kann das Steuergerät 100 mehrere Module aufweisen, die dazu ausgestaltet sind, Operationen zum Steuern des SCR-Systems funktionell auszuführen. In bestimmten Ausführungsformen bildet das Steuergerät einen Abschnitt eines Verarbeitungsteilsystems, das eine oder mehrere Recheneinrichtungen mit Speicher-, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware aufweist. Das Steuergerät 100 kann ein einzelnes Gerät oder eine verteilte Einrichtung sein, und die Funktionen des Steuergeräts können durch Hardware oder Software ausgeführt werden. Das Steuergerät 100 kann mit jeglichem Sensor, Aktor, Netzwerk und/oder jeglicher Datenverbindung des Systems kommunizieren.In the system 10 with the control unit 100 can the controller 100 comprise a plurality of modules configured to functionally perform operations for controlling the SCR system. In certain embodiments, the controller forms a portion of a processing subsystem that includes one or more computing devices including storage, processing, and communication hardware. The control unit 100 may be a single device or a distributed device, and the functions of the controller may be performed by hardware or software. The control unit 100 can communicate with any sensor, actuator, network, and / or any data connection of the system.

In bestimmten Ausführungsformen, wie beispielsweise in 2 dargestellt, umfasst das Steuergerät 100 ein NOx-Bestimmungsmodul 102, ein Temperaturbestimmungsmodul 104 und ein Dosierungssteuerungsmodul 106. Die vorliegende Beschreibung mit Modulen hebt die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte des Steuergeräts 100 hervor und stellt eine Gruppierung von Abläufen und Zuständigkeiten des Steuergeräts 100 dar. Innerhalb des Rahmens der vorliegenden Anmeldung sind andere Gruppierungen möglich, die ähnliche Gesamtabläufe ausführen. Module können als Hardware und/oder Software auf einem computerlesbaren Speichermedium implementiert sein, und Module können über verschiedene Hardware- und Softwarekomponenten verteilt sein. Ausführlichere Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen der Operationen des Steuergeräts sind in dem Abschnitt enthalten, der auf 2 Bezug nimmt.In certain embodiments, such as in 2 illustrated, includes the controller 100 a NO x determination module 102 , a temperature determination module 104 and a dosage control module 106 , The present description with modules highlights the structural independence of the aspects of the controller 100 and provides a grouping of processes and responsibilities of the controller 100 Within the scope of the present application, other groupings are possible that perform similar overall operations. Modules may be implemented as hardware and / or software on a computer-readable storage medium, and modules may be distributed over various hardware and software components. More detailed descriptions of certain embodiments of the controller's operations are included in the section that is incorporated herein by reference 2 Refers.

Das exemplarische System 10 weist ferner verschiedene Sensoren auf. Die in 1 dargestellten Sensoren beinhalten einen stromaufwärts der HC-Speichereinrichtung 12 angeordneten ersten NOx-Sensor 22 und einen stromabwärts des Reduktionskatalysators 16 angeordneten zweiten NOx-Sensor 24. Alternativ oder zusätzlich kann ein NOx-Sensor 38 am Auslass der N-Speichereinrichtung 14 oder zwischen dem Einlass zum Reduktionskatalysator 16 und dem Auslass der N-Speichereinrichtung 14 angeordnet sein. Das System 10 weist außerdem einen ersten Temperatursensor 26 am Einlass der HC-Speichereinrichtung 12, einen zweiten Temperatursensor 28 zwischen der HC-Speichereinrichtung 12 und der N-Speichereinrichtung 14, einen dritten Temperatursensor 30 am Auslass der N-Speichereinrichtung 14 und einen vierten Temperatursensor 32 am Auslass des Reduktionskatalysators 16 auf. Weitere Sensoren zum Messen oder Bestimmen des Massendurchflusses durch das Abgassystem, der Temperatur beliebiger Komponenten des Nachbehandlungssystems, der im Reduktionskatalysator 16 gespeicherten oder daraus ausgegebenen Ammoniakmenge, usw. können vorgesehen sein.The exemplary system 10 also has various sensors. In the 1 The sensors shown include one upstream of the HC storage device 12 arranged first NO x sensor 22 and a downstream of the reduction catalyst 16 arranged second NO x sensor 24 , Alternatively or additionally, a NO x sensor 38 at the outlet of the N memory device 14 or between the inlet to the reduction catalyst 16 and the outlet of the N memory device 14 be arranged. The system 10 also has a first temperature sensor 26 at the inlet of the HC storage device 12 , a second temperature sensor 28 between the HC memory device 12 and the N memory device 14 , a third temperature sensor 30 at the outlet of the N memory device 14 and a fourth temperature sensor 32 at the outlet of the reduction catalyst 16 on. Other sensors for measuring or determining the mass flow through the exhaust system, the temperature of any components of the aftertreatment system, in the reduction catalyst 16 stored or outputted amount of ammonia, etc. may be provided.

Die dargestellten Sensoren sind lediglich exemplarisch und können anders angeordnet, entfernt oder ersetzt werden, und es können weitere Sensoren vorgesehen sein, die in 1 nicht dargestellt sind. Außerdem können bestimmte Sensoren stattdessen virtuelle Sensoren sein, die aus anderen, im System 10 zur Verfügung stehenden Parametern berechnet werden, oder durch Sensoren angezeigte Werte können stattdessen über eine Datenverbindung oder eine Netzwerkkommunikation einer Speicherstelle eines computerlesbaren Speichers zugeführt werden oder dem System 10 auf andere Weise zur Verfügung gestellt werden, wenn der Sensor, der den erfassten Parameter bereitstellt, nicht Teil des definierten Systems 10 ist.The illustrated sensors are merely exemplary and may be rearranged, removed, or replaced, and other sensors may be provided that are incorporated in FIG 1 are not shown. In addition, certain sensors may instead be virtual sensors coming from others in the system 10 instead, values displayed by sensors may instead be supplied via a data connection or network communication to a memory location of a computer-readable memory or to the system 10 be provided in another way if the sensor providing the sensed parameter is not part of the defined system 10 is.

Das exemplarische Steuergerät 100 in den 1 und 2 ist dazu ausgestaltet, Operationen zum Bereitstellen eines Reduktionsmitteldosierungsbefehls zum wirksamen Entfernen von NOx-Emissionen mittels des Reduktionskatalysators 16 auszuführen. Die Steuergerätoperationen des Steuergeräts 100 in 2 beinhalten Operationen für eine Nennwertsteuerung für ein ein Reduktionsmittel verwendendes NOx-Nachbehandlungssystem. Nennwertsteuerungen für ein NOx-Nachbehandlungssystem, wie beispielsweise ein SCR-Nachbehandlungssystem, sind auf dem Fachgebiet bekannt und werden vorliegend nicht näher beschrieben. Jegliche Nennwertsteuerungen für eine NOx-Nachbehandlung können von dem hierin beschriebenen System 10 verwendet werden.The exemplary controller 100 in the 1 and 2 is configured to perform operations for providing a reductant dosing command for effectively removing NO x emissions by means of the reduction catalyst 16 perform. The controller operations of the controller 100 in 2 include nominal value control operations for a NO x post-treatment system using a reductant. Nominal value controls for a NO x after-treatment system, such as an SCR aftertreatment system are well known in the art and will not be described further herein. Any nominal value controls for NO x post-treatment may be made by the system described herein 10 be used.

Das Steuergerät 100 enthält ein NOx-Bestimmungsmodul 102, das NOx-Parameter 108 von NOx-Sensoren 22, 24, 38 empfängt und eine vom Motor 20 bzw. vom Reduktionskatalysator 16 emittierte NOx-Menge bestimmt. Das Steuergerät 100 kann außerdem dafür konfiguriert sein, die NOx-Menge am Auslass der N-Speichereinrichtung 14 zu bestimmen oder zu berechnen. Das Steuergerät 100 umfasst ferner ein Temperaturbestimmungsmodul 104, das Temperatursignale von Temperatursensoren 26, 28, 30, 32 empfängt, um eine Temperatur des Abgases im Strömungspfad 18 und/oder der verschiedenen Katalysatoren der Nachbehandlungskomponenten im Strömungspfad 18 zu bestimmen. Das Steuergerät 100 weist ferner ein Dosierungssteuerungsmodul 106 auf, das einen geeigneten Dosierungsbefehl für das in den Strömungspfad 18 einzuspritzende Reduktionsmittel bestimmt, um gewünschte NOx-Emissionswerte am Auslass des Reduktionskatalysators 16 und schließlich am Auspuffendrohr zu erhalten.The control unit 100 contains a NO x determination module 102 , the NO x parameter 108 of NO x sensors 22 . 24 . 38 receives and one from the engine 20 or from the reduction catalyst 16 emitted NO x amount determined. The control unit 100 may also be configured to control the amount of NO x at the outlet of the N memory device 14 to determine or calculate. The control unit 100 further comprises a temperature determination module 104 , the temperature signals from temperature sensors 26 . 28 . 30 . 32 receives a temperature of the exhaust gas in the flow path 18 and / or the various catalysts of the after-treatment components in the flow path 18 to determine. The control unit 100 also has a dosage control module 106 put on a suitable dosing order for that in the flow path 18 to be injected reducing agent to desired NO x emission levels at the outlet of the reduction catalyst 16 and finally get on the tailpipe.

Während Niedrigtemperaturbetriebsbedingungen für den Motor 20 und für das Abgas und/oder für die Nachbehandlungskomponenten im Strömungspfad 18 ist der Reduktionskatalysator 16 für das Behandeln von NOx-Emissionen zum Erzielen gewünschter Emissions-Sollwerte unwirksam. Außerdem sind herkömmliche Oxidationskatalysatoren stromaufwärts des Reduktionskatalysators 16 für das Entfernen von HC zum Erzielen von Prüf-Emissionswerten unter Niedrigtemperaturbetriebsbedingungen unwirksam. Daher ist die HC-Speichereinrichtung 12 dazu ausgestaltet, bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur HC zu speichern, und die N-Speichereinrichtung 14 dazu ausgestaltet, bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur NOx zu speichern, bis die Temperatur der Nachbehandlungskomponenten des Systems 10 auf eine Temperatur angestiegen ist, die dafür geeignet ist, die Prüfschadstoffe aus den Emissionen des Motors 20 zu entfernen.During low temperature operating conditions for the engine 20 and for the exhaust gas and / or for the aftertreatment components in the flow path 18 is the reduction catalyst 16 for the treatment of NO x emissions to achieve desired emission setpoints ineffective. In addition, conventional oxidation catalysts are upstream of the reduction catalyst 16 for removal of HC to achieve test emissions under low temperature operating conditions. Therefore, the HC memory device 12 configured to store HC at low exhaust temperature operating conditions, and the N memory device 14 configured to store NO x at low exhaust temperature operating conditions until the temperature of the aftertreatment components of the system 10 has risen to a temperature that is suitable, the test pollutants from the emissions of the engine 20 to remove.

Die bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur in der N-Speichereinrichtung 14 akkumulierte NOx-Menge kann durch die Differenz zwischen der durch den stromaufwärtigen NOx-Sensor 22 erfassten NOx-Menge und der durch den stromabwärtigen NOx-Sensor 24 erfassten, entsprechenden und durch den Oxidationskatalysator 16 während eines Niedertemperaturbetriebs umgewandelten Menge bestimmt werden. Das Dosierungssteuerungsmodul 106 ist dafür konfiguriert, einen Dosierungsbefehl zu bestimmen, der die Reduktionsmitteldosierung bei Niedrigtemperaturbetriebsbedingungen verzögert, weil der NOx-Sensor 24 NOx-Werte erfasst, die aufgrund der NOx-Speicherung durch die N-Speichereinrichtung 14 vermindert oder geringer sind als die durch den NOx-Sensor 22 bestimmten Werte. Sowie die Abgastemperatur auf eine wirksame Temperatur oder darüber hinaus ansteigt, ist das Dosierungssteuerungsmodul 106 dafür konfiguriert, die Reduktionsmitteldosierung zu erhöhen, um die von der N-Speichereinrichtung 14 freigesetzten NOx-Emissionen zu behandeln, die durch den NOx-Sensor 38 und/oder den NOx-Sensor 24 oder durch eine berechnete oder erfasste NOx-Menge am Auslass der N-Speichereinrichtung 14 bestimmt wurden. Außerdem kann das Dosierungssteuerungsmodul 106 in bestimmten Ausführungsformen dafür konfiguriert sein, eine zukünftige NOx-Belastung und den Zeitpunkt der Freisetzung der gespeicherten NOx-Emissionen durch Überwachen von Temperaturparametern 110 vorauszubestimmen. Die Reduktionsmitteldosierungsmenge kann vor der Freisetzung von NOx-Emissionen erhöht werden, um eine ausreichende Reduktionsmittelmenge auf dem Reduktionskatalysator 16 bereitzustellen, die den erwarteten erhöhten NOx-Emissionen entspricht.The low exhaust temperature operating conditions in the N-memory device 14 accumulated NO x amount may be due to the difference between the through the upstream NO x sensor 22 detected NO x amount and by the downstream NO x sensor 24 detected, corresponding and by the oxidation catalyst 16 amount converted during a low-temperature operation. The dosage control module 106 is configured to determine a dosing command that delays the reductant dosing at low temperature operating conditions because the NO x sensor 24 NO x values recorded due to NO x storage by the N memory device 14 decreased or less than those by the NO x sensor 22 certain values. As the exhaust gas temperature rises to an effective temperature or beyond, the dosing control module is 106 configured to increase the reductant dosing to that of the N-memory device 14 to treat released NO x emissions by the NO x sensor 38 and / or the NO x sensor 24 or by a calculated or detected NO x amount at the outlet of the N memory device 14 were determined. In addition, the dosing control module 106 be configured in certain embodiments, a future NO x load and the timing of the release of the stored NO x emissions by monitoring temperature parameters 110 predetermine. The reductant dosage amount may be increased prior to the release of NO x emissions to obtain a sufficient amount of reductant on the reduction catalyst 16 which corresponds to the expected increased NO x emissions.

Das Dosierungssteuerungsmodul 106 liefert der Reduktionsmitteldosierungseinrichtung 17 in Antwort auf einen Schwellenwertabweichungswert 116 einen Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114. Der Schwellenwertabweichungswert 116 beinhaltet eine Bestimmung, dass NOx-Emissionen am NOx-Sensor 24 eine Schwellenwertabweichung von einem Emissions-Sollwert erreichen oder erfüllen, die es erfordert, dem Reduktionskatalysator 16 ein Reduktionsmittel zuzuführen. Der vom Dosierungssteuerungsmodul 106 gelieferte Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114 kann eine dem Reduktionskatalysator 16 zuzuführende Reduktionsmittelmenge beinhalten. Das Dosierungssteuerungsmodul 106 liefert den Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114 in Antwort auf den Schwellenwertabweichungswert 116, der anzeigt, dass der NOx-Emissions-Istwert stärker von einem NOx-Emissions-Sollwert abweicht als ein Schwellenwert. Der Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114 kann gemäß einem beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Steuerverfahren und/oder gemäß hierin beschriebenen speziellen Steuerverfahren bereitgestellt werden. Der Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114 kann einen Aktuatorbefehlswert, ein Spannungs- oder ein anderes elektrisches Signal und/oder einen über eine Datenverbindung oder ein Netzwerk erhaltenen Befehl umfassen. In bestimmten Ausführungsformen spricht eine Reduktionsmitteldosierungseinrichtung in einem das Steuergerät 100 aufweisenden System auf den Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114 an, um einem Abgasstrom am Ort der Reduktionsmitteldosierungseinrichtung 17 stromaufwärts des Reduktionsmittelkatalysators 16 Reduktionsmittel zuzuführen.The dosage control module 106 provides the reducing agent metering device 17 in response to a threshold deviation value 116 a reductant dosing command 114 , The threshold deviation value 116 includes a determination that NO x emissions on the NO x sensor 24 reach or meet a threshold deviation from an emission setpoint that requires it, the reduction catalyst 16 to supply a reducing agent. The one from the dosage control module 106 delivered reductant dosing command 114 may be a reduction catalyst 16 Include reductant amount to be supplied. The dosage control module 106 provides the reductant dosing command 114 in response to the threshold deviation value 116 indicating that the NO x emission actual value deviates more from a NO x emission target value than a threshold value. The reductant dosing command 114 may be provided according to any control method known in the art and / or according to specific control methods described herein. The reductant dosing command 114 may include an actuator command value, a voltage or other electrical signal, and / or a command received over a data link or network. In certain embodiments, a reductant dosing device in one communicates with the controller 100 system to the reductant dosing command 114 to an exhaust stream at the location of the reducing agent metering device 17 upstream of the reductant catalyst 16 Feed reducing agent.

Das Dosierungssteuerungsmodul 106 kann ferner dazu ausgestaltet sein, einen Reduktionsmitteldosierungsbefehl 114 auszugeben, der verzögert werden kann, um die bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur durch die N-Speichereinrichtung 14 gespeicherte NOx-Menge zu berücksichtigen. Der Reduktionsmitteldosierungsbefehl beinhaltet in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung das Vermindern der Rate, mit der das Reduktionsmittel eingespritzt wird, und/oder das Einschränken des Bereichs von Motorbetriebsbedingungen, bei denen der Reduktionsmittelkatalysator 16 für die Behandlung von NOx-Emissionen genutzt wird, einschließlich solcher Bedingungen, die ansonsten zu einer Behandlung von NOx-Emissionen vom Motor 20 durch Zuführen von Reduktionsmittel zum Reduktionskatalysator 16 ohne eine NOx-Speicherung durch die stromaufwärts des Katalysators 16 angeordnete N-Speichereinrichtung 14 geführt hätten. Jedoch ist das Einspritzen von Reduktionsmittel zur Speicherung auf dem Reduktionskatalysator 16 während eines Niedrigtemperaturbetriebs nicht ausgeschlossen. The dosage control module 106 may be further configured to include a reductant dosing command 114 which can be retarded to those at low exhaust temperature operating conditions by the N-memory device 14 stored NO x amount to be considered. The reductant dosing command in connection with the present invention includes decreasing the rate at which the reductant is injected and / or restricting the range of engine operating conditions where the reductant catalyst is 16 is used for the treatment of NO x emissions, including such conditions that would otherwise result in treatment of NO x emissions from the engine 20 by supplying reducing agent to the reduction catalyst 16 without a NO x storage by the upstream of the catalyst 16 arranged N-memory device 14 would have led. However, the injection of reducing agent is for storage on the reduction catalyst 16 during a low temperature operation is not excluded.

Die vorliegenden Beschreibungen stellen erläuternde Ausführungsformen zum Ausführen von Prozeduren zum Steuern eines Nachbehandlungssystems bei Niedrigtemperaturbetriebsbedingungen dar. Die dargestellten Abläufe sollen lediglich als exemplarisch verstanden werden, und Operationen können kombiniert oder geteilt, hinzugefügt oder entfernt sowie insgesamt oder teilweise umgeordnet werden, insofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Bestimmte dargestellte Operationen können durch einen Computer ausgeführt werden, der ein Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Speichermedium ausführt, wobei das Computerprogrammprodukt Anweisungen enthält, die den Computer veranlassen, eine oder mehrere der Operationen auszuführen oder Befehle an andere Einrichtungen auszugeben, um eine oder mehrere der Operationen auszuführen.The present descriptions are illustrative embodiments for carrying out procedures for controlling an aftertreatment system at low temperature operating conditions. The operations illustrated are intended to be exemplary only, and operations may be combined or shared, added or removed, and rearranged in whole or in part, unless otherwise specifically stated is specified. Certain illustrated operations may be performed by a computer executing a computer program product on a computer readable storage medium, the computer program product including instructions that cause the computer to perform one or more of the operations or issue instructions to other devices to perform one or more of the operations ,

Eine exemplarische HC-Speichereinrichtung (HCSD) 12 ist dazu betreibbar, HC über einen Bereich von Betriebstemperaturen unterhalb einer wirksamen Betriebstemperatur zu speichern. Beispielsweise speichert die HC-Speichereinrichtung 12 bei Temperaturen unterhalb von 200°C HC-Emissionen, die beim Betrieb eines Dieselmotors typischerweise auftreten. Wenn die Abgastemperaturen 200°C erreichen und überschreiten, springt die HC-Speichereinrichtung 12 an, um die gespeicherten HC-Emissionen zu oxidieren und CO2 und H2O zu bilden. In einer Ausführungsform ist der Katalysator der HC-Speichereinrichtung 12 ein Zeolithkatalysator mit einem darauf angeordneten Oxidationskatalysator, Wie im Diagramm 300 der 3 dargestellt ist, zeigt eine Kurve 302 die am Einlass der HC-Speichereinrichtung 12 über die Zeit empfangenen, kumulierten HC-Emissionen zu Beginn eines Niedrigtemperaturbetriebs. Kurven 304 und 306 zeigen die von der HC-Speichereinrichtung 12 minimal ausgegebene HC-Menge über die Zeit während des Niedrigtemperaturbetriebs. Wenn die Betriebstemperatur mit der Zeit zunimmt, werden, wie durch eine Kurve 308 dargestellt, die Kohlenwasserstoffe (HC) gespeichert, bis eine ausreichend hohe Katalysatortemperatur der HC-Speichereinrichtung erreicht ist, um die Kohlenwasserstoffe zu oxidieren.An Exemplary HC Storage Device (HCSD) 12 is operable to store HC over a range of operating temperatures below an effective operating temperature. For example, the HC memory device stores 12 at temperatures below 200 ° C, HC emissions that typically occur when operating a diesel engine. When the exhaust gas temperatures reach and exceed 200 ° C, the HC storage device jumps 12 to oxidize the stored HC emissions and form CO 2 and H 2 O. In one embodiment, the catalyst is the HC storage device 12 a zeolite catalyst having an oxidation catalyst disposed thereon, as in the diagram 300 of the 3 is shown, shows a curve 302 at the inlet of the HC storage device 12 Cumulative HC emissions received over time at the beginning of a low-temperature operation. curves 304 and 306 show the from the HC memory device 12 minimum HC output over time during low temperature operation. As the operating temperature increases over time, as if through a curve 308 shown, the hydrocarbons (HC) stored until a sufficiently high catalyst temperature of the HC storage device is reached to oxidize the hydrocarbons.

Wie anhand der Figuren und der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, sind verschiedenartige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung denkbar.As apparent from the figures and the foregoing description, various embodiments of the present invention are conceivable.

Ein exemplarischer Satz von Ausführungsformen ist ein Verfahren mit den Schritten des Speicherns von Kohlenwasserstoff- und NOx-Emissionen aus einem Verbrennungsmotor während eines Betriebs mit niedriger Abgastemperatur in einem Abgasströmungspfad stromaufwärts eines NOx-Reduktionskatalysators, des Freisetzens der gespeicherten Kohlenwasserstoff- und NOx-Emissionen in den Abgasströmungspfad, wenn die Abgastemperatur zu einer wirksamen Betriebstemperatur hin ansteigt, und des Behandelns der freigesetzten Kohlenwasserstoff- und NOx-Emissionen durch den NOx-Reduktionskatalysator.An exemplary set of embodiments is a method comprising the steps of storing hydrocarbons and NO x emissions from an internal combustion engine during operation with low exhaust gas temperature in an exhaust gas flow path upstream of a NO x reduction catalyst, the release of the stored hydrocarbon and NO x - Emissions into the exhaust gas flow path as the exhaust gas temperature increases toward an effective operating temperature and treating the released hydrocarbon and NO x emissions through the NO x reduction catalyst.

In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens ist der NOx-Reduktionskatalysator ein selektiv katalytischer Reduktionskatalysator. In anderen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Speichern von Kohlenwasserstoffemissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung. In anderen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Speichern von NOx-Emissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer NOx-Speichereinrichtung. In anderen Ausführungsformen ist die NOx-Speichereinrichtung ein NOx-Adsorber. In bestimmten Ausführungsformen beträgt die wirksame Betriebstemperatur etwa 200°C. In anderen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Verzögern der Reduktionsmitteldosierung während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur, so dass eine während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur in den Abgasströmungspfad eindosierte Reduktionsmittelmenge nicht dazu ausreicht, dass der NOx-Reduktionskatalysator die NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor behandelt.In certain embodiments, the method of the NOx reduction catalyst is a selective catalytic reduction catalyst. In other embodiments, the method includes storing hydrocarbon emissions on the surface of a catalyst of a hydrocarbon storage device. In other embodiments, the method includes storing NO x emissions on the surface of a catalyst of an NO x storage device. In other embodiments, the NO x storage device is a NO x adsorber. In certain embodiments, the effective operating temperature is about 200 ° C. In other embodiments, the method further comprises delaying reductant dosing during low exhaust gas temperature operation such that an amount of reductant metered into the exhaust gas flow path during low exhaust temperature operation is insufficient for the NO x reduction catalyst to control the NO x emissions from the internal combustion engine treated.

Ein anderer Satz exemplarischer Ausführungsformen ist ein Verfahren mit den Schritten des Betreibens eines Verbrennungsmotors zum Erzeugen von Kohlenwasserstoff- und NOx-Emissionen in einen Abgasströmungspfad während eines Betriebs mit niedriger Abgastemperatur, des Speicherns von HC- und NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur stromaufwärts eines NOx-Reduktionskatalysators, und des Lieferns eines Reduktionsmitteldosierungsbefehls, gemäß dem die NOx-Emissionen durch den NOx-Reduktionskatalysator behandelt werden, wenn die Abgastemperatur eine wirksame Betriebstemperatur erreicht, bei der die gespeicherten HC- und NOx-Emissionen freigesetzt werden.Another set of exemplary embodiments is a method comprising the steps of operating an internal combustion engine for generating hydrocarbon and NOx emissions in an exhaust gas flow path during operation with low exhaust gas temperature, the storage of HC and NO x emissions from the combustion engine during the Operating with lower Exhaust gas temperature upstream of a NO x reduction catalyst, and supplying a Reduktionsmitteldosierungsbefehls, according to which the NO x emissions are treated by the NO x reduction catalyst when the exhaust gas temperature reaches an effective operating temperature at which the stored HC and NO x emissions released become.

In noch anderen Ausführungsformen weist das Verfahren ferner ein Verzögern der Reduktionsmitteldosierung während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur auf, so dass eine während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur in den Strömungspfad eindosierte Reduktionsmittelmenge nicht dafür ausreicht, dass ein NOx-Reduktionskatalysator die NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor behandelt. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Speichern von Kohlenwasserstoffemissionen ein Speichern von Kohlenwasserstoffemissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung, und das Freisetzen der gespeicherten Kohlenwasserstoffe umfasst das Oxidieren der Kohlenwasserstoffe, wenn die Abgastemperatur zur wirksamen Betriebstemperatur hin ansteigt. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform umfasst das Speichern von NOx-Emissionen ein Speichern von NOx-Emissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer NOx-Speichereinrichtung. In einer noch anderen Verfeinerung ist die NOx-Speichereinrichtung ein NOx-Adsorber. In weiteren Ausführungsformen beträgt die wirksame Betriebstemperatur etwa 200°C. In anderen Ausführungsformen ist der NOx-Reduktionskatalysator ein selektiv katalytischer Reduktionskatalysator.In still other embodiments, the method further comprises delaying reductant dosing during low exhaust temperature operation such that an amount of reductant metered into the flow path during low exhaust temperature operation is insufficient for a NO x reduction catalyst to exclude NO x emissions treated the internal combustion engine. In another embodiment, storing hydrocarbon emissions comprises storing hydrocarbon emissions on the surface of a catalyst of a hydrocarbon storage device, and releasing the stored hydrocarbons comprises oxidizing the hydrocarbons as the exhaust gas temperature increases toward the effective operating temperature. In a refinement of this embodiment, storing NO x emissions includes storing NO x emissions on the surface of a catalyst of a NO x storage device. In yet another refinement, the NO x storage device is a NO x adsorber. In other embodiments, the effective operating temperature is about 200 ° C. In other embodiments, the NO x reduction catalyst is a selective catalytic reduction catalyst.

Ein anderer exemplarischer Satz von Ausführungsformen ist ein System mit einem Verbrennungsmotor, einer mit dem Verbrennungsmotor fluidleitend verbundenen Abgasleitung, einer mit der Abgasleitung fluidleitend verbundenen Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung, einem mit der Abgasleitung fluidleitend verbundenen NOx-Adsorber, einem stromabwärts des NOx-Adsorbers angeordneten NOx-Reduktionskatalysator und einer stromaufwärts des NOx-Reduktionskatalysators und stromabwärts des NOx-Adsorbers mit der Abgasleitung betriebsfähig verbundenen Reduktionsmitteldosiereinrichtung.Another exemplary set of embodiments is a system with an internal combustion engine, a fluid-conductively connected with the engine exhaust line, a fluid-conductively connected to the exhaust conduit hydrocarbon storage device, a fluid-conductively connected to the exhaust conduit NO x adsorber, a downstream of the NO x adsorber arranged NO x Reduction catalyst and a downstream of the NO x reduction catalyst and downstream of the NO x adsorber to the exhaust line operatively connected Reduktionsmitteldosiereinrichtung.

In bestimmten Ausführungsformen enthält das System den NOx-Reduktionskatalysator stromabwärts der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform ist die Reduktionsmitteldosiereinrichtung stromabwärts der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung und dem NOx-Adsorber betriebsfähig mit der Abgasleitung verbunden. In einer anderen Ausführungsform ist die Reduktionsmitteldosiereinrichtung stromabwärts der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung und des NOx-Adsorbers betriebsfähig mit der Abgasleitung verbunden.In certain embodiments, the system includes the NO x reduction catalyst downstream of the hydrocarbon storage device. In a refinement of this embodiment, the reductant dosing device is operatively connected to the exhaust gas line downstream of the hydrocarbon storage device and the NO x adsorber. In another embodiment, the Reduktionsmitteldosiereinrichtung downstream of the hydrocarbon storage means and the NO x adsorber operatively connected to the exhaust pipe.

In bestimmten Ausführungsformen umfasst das System ein Steuergerät mit einem NOx-Verhältnis-Bestimmungsmodul, das dazu ausgestaltet ist, eine NOx-Menge an einem Auslass des NOx-Reduktionskatalysators zu bestimmen, ein Temperaturbestimmungsmodul, das dazu ausgestaltet ist, eine Ist-Betriebstemperatur des Abgases im Abgasströmungspfad zu bestimmen, und ein Dosierungssteuerungsmodul, das dazu ausgestaltet ist, einen Reduktionsmitteldosierungsbefehl in Antwort auf die NOx-Menge festzulegen, um gewünschte NOx-Emissionen aus dem NOx-Reduktionskatalysator zu erzielen.In certain embodiments, the system includes a controller having an NO x ratio determination module configured to determine a NO x amount at an outlet of the NO x reduction catalyst, a temperature determination module configured to an actual operating temperature to determine the exhaust gas in the exhaust gas flow path, and to set a dosage control module that is configured to a reducing agent dosing command in response to the amount of NOx to achieve desired NO x emissions from NO x reduction catalyst.

In einer anderen exemplarischen Ausführungsform des Systems ist das Steuergerät dazu ausgestaltet, bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur einen verzögerten Reduktionsmitteldosierungsbefehl zu liefern. In einer anderen Ausführungsform weist die Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung einen Katalysator auf, der dafür konfiguriert ist, Kohlenwasserstoffemissionen bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur zu speichern und die gespeicherten Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, wenn die Abgastemperatur eine wirksame Temperatur erreicht. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform ist der NOx-Adsorber dazu ausgestaltet, NOx-Emissionen bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur zu adsorbieren und NOx-Emissionen freizusetzen und zu oxidieren, wenn die Abgastemperatur eine wirksame Temperatur erreicht hat. In einer anderen Ausführungsform weist das System einen ersten NOx-Sensor an einem Einlass der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung und einen zweiten NOx-Sensor an einem Auslass des Stickoxidreduktionskatalysators auf. In einer anderen Ausführungsform umfasst das System einen NOx-Sensor an einem Auslass der NOx-Speichereinrichtung.In another exemplary embodiment of the system, the controller is configured to provide a delayed reductant dosing command at low exhaust temperature operating conditions. In another embodiment, the hydrocarbon storage device includes a catalyst configured to store hydrocarbon emissions at low exhaust temperature operating conditions and to oxidize the stored hydrocarbons when the exhaust temperature reaches an effective temperature. In a refinement of this embodiment, the NO x adsorber is configured to adsorb NO x emissions at low exhaust temperature operating conditions and to release and oxidize NO x emissions when the exhaust gas temperature has reached an effective temperature. In another embodiment, the system comprises a first NO x sensor at an inlet of the hydrocarbon storage means and a second NOx sensor at an outlet of the nitrogen oxide reduction catalyst. In another embodiment, the system comprises an x NO x sensor at an outlet of the NO storing means.

Obwohl die Erfindung in den Figuren und der vorstehenden Beschreibung genau dargestellt und beschrieben worden ist, ist selbige als erläuternd und nicht einschränkend anzusehen, und es versteht sich, dass nur bestimmte exemplarische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind und dass alle Änderungen und Abwandlungen, die im Geiste der Erfindungen liegen, geschützt sein sollen. Beim Lesen der Ansprüche ist, wenn Wörter wie ”ein”, ”eine”, ”mindestens ein” oder ”mindestens ein Abschnitt” verwendet werden, nicht beabsichtigt, den Anspruch auf nur ein Element zu begrenzen, sofern dies im Anspruch nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Wenn die Wendung ”mindestens ein Abschnitt” und/oder ”ein Abschnitt” verwendet wird, kann der Gegenstand einen Teil und/oder den gesamten Gegenstand umfassen, sofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.Although the invention has been shown and described in detail in the figures and foregoing description, the same is to be regarded as illustrative and not restrictive, and it is understood that only certain exemplary embodiments have been shown and described, and that all changes and modifications that may occur in the The spirit of the inventions are to be protected. When reading the claims, when words such as "a", "an", "at least one" or "at least a portion" are used, it is not intended to limit the claim to a single element unless expressly stated otherwise in the claim is. If the phrase "at least one section" and / or "a section" is used, the article may include a part and / or the entire article, unless expressly stated otherwise.

Claims (26)

Verfahren, mit den Schritten: Speichern von Kohlenwasserstoff-(HC) und Stickstoffoxid(NOx)emissionen aus einem Verbrennungsmotor in einem Abgasströmungspfad stromaufwärts eines NOx-Reduktionskatalysators während eines Betriebs mit niedriger Abgastemperatur; Freisetzen der gespeicherten HC- und NOx-Emissionen in den Abgasströmungspfad, wenn die Abgastemperatur zu einer wirksamen Betriebstemperatur hin ansteigt; und Behandeln der gespeicherten HC- und NOx-Emissionen mittels eines Oxidationskatalysators und des NOx-Reduktionskatalysators.A method, comprising the steps of: storing hydrocarbon (HC) and nitrogen oxide (NO x ) emissions from an internal combustion engine in an exhaust flow path upstream of a NO x reduction catalyst during low exhaust temperature operation; Releasing the stored HC and NO x emissions into the exhaust flowpath as the exhaust gas temperature increases toward an effective operating temperature; and treating the stored HC and NO x emissions by means of an oxidation catalyst and the NO x reduction catalyst. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der NOx-Reduktionskatalysator ein selektiv katalytischer Reduktionskatalysator ist.The method of claim 1, wherein the NO x reduction catalyst is a selective catalytic reduction catalyst. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Oxidationskatalysator ein Katalysator einer Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung ist und das Speichern von HC-Emissionen ein Speichern von HC-Emissionen auf der Oberfläche des Katalysators der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung umfasst.The method of claim 1, wherein the oxidation catalyst is a catalyst of a hydrocarbon storage device and storing HC emissions comprises storing HC emissions on the surface of the catalyst of the hydrocarbon storage device. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Oxidieren der gespeicherten Kohlenwasserstoffe (HC) mittels des Katalysators der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung.The method of claim 3, further comprising oxidizing the stored hydrocarbons (HC) by means of the catalyst of the hydrocarbon storage device. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Speichern von NOx-Emissionen ein Speichern von NOx-Emissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer NOx-Speichereinrichtung umfasst.The method of claim 1, wherein storing NO x emissions comprises storing NO x emissions on the surface of a catalyst of an NO x storage device. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die NOx-Speichereinrichtung ein NOx-Adsorber ist.The method of claim 5, wherein the NO x storage device is a NO x adsorber. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wirksame Betriebstemperatur etwa 200°C beträgt.The method of claim 1, wherein the effective operating temperature is about 200 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Verzögern der Reduktionsmitteldosierung während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur, so dass eine während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur in den Abgasströmungspfad eindosierte Reduktionsmittelmenge nicht dazu ausreicht, dass der NOx-Reduktionskatalysator die NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor behandelt.The method of claim 1 further comprising delaying reductant dosing during low exhaust temperature operation such that an amount of reductant metered into the exhaust flow path during low exhaust temperature operation is insufficient for the NO x reduction catalyst to control the NO x emissions from the internal combustion engine treated. Verfahren mit den Schritten: Betreiben eines Verbrennungsmotors, um während eines Betriebs mit niedriger Abgastemperatur Kohlenwasserstoff-(HC) und Stickstoffoxid(NOx)emissionen in einen Abgasströmungspfad zu erzeugen; Speichern von HC- und NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor während eines Betriebs mit niedriger Abgastemperatur stromaufwärts eines NOx-Reduktionskatalysators; und Liefern eines Reduktionsmitteldosierungsbefehls, gemäß dem die NOx-Emissionen mittels des NOx-Reduktionskatalysators behandelt werden, wenn die Abgastemperatur eine wirksame Betriebstemperatur erreicht, bei der die gespeicherten HC- und NOx-Emissionen freigesetzt werden.A method comprising the steps of: operating an internal combustion engine to produce hydrocarbon (HC) and nitrogen oxide (NO x ) emissions into an exhaust gas flow path during low exhaust temperature operation; Storing HC and NO x emissions from the internal combustion engine during low exhaust temperature operation upstream of a NO x reduction catalyst; and providing a reductant dosing command according to which the NO x emissions are treated by means of the NO x reduction catalyst when the exhaust gas temperature reaches an effective operating temperature at which the stored HC and NO x emissions are released. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Verzögern der Reduktionsmitteldosierung während eines Betriebs mit niedriger Abgastemperatur, so dass eine während des Betriebs mit niedriger Abgastemperatur in den Abgasströmungspfad eindosierte Reduktionsmittelmenge nicht dazu ausreicht, dass der NOx-Reduktionskatalysator die NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor behandelt.The method of claim 9, further comprising delaying the reductant metering during operation at a low exhaust gas temperature, so that a not sufficient to during operation at a low exhaust gas temperature in the exhaust gas flow path metered amount of reducing agent that the NO x reduction catalyst, the NOx emissions from the internal combustion engine treated. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Speichern von HC-Emissionen ein Speichern von HC-Emissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung umfasst, und wobei das Freisetzen der gespeicherten HC-Emissionen ein Oxidieren der Kohlenwasserstoffe (HC) umfasst, wenn die Abgastemperatur zur wirksamen Betriebstemperatur hin ansteigt.The method of claim 9, wherein storing HC emissions comprises storing HC emissions on the surface of a catalyst of a hydrocarbon storage device, and wherein releasing the stored HC emissions comprises oxidizing the hydrocarbons (HC) when the exhaust temperature is effective Operating temperature rises. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Speichern von NOx-Emissionen ein Speichern von NOx-Emissionen auf der Oberfläche eines Katalysators einer NOx-Speichereinrichtung umfasst.The method of claim 11, wherein storing NO x emissions comprises storing NO x emissions on the surface of a catalyst of a NO x storage device. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die NOx-Speichereinrichtung ein NOx-Adsorber ist.The method of claim 12, wherein the NO x storage device is a NO x adsorber. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die wirksame Betriebstemperatur etwa 200°C beträgt.The method of claim 9, wherein the effective operating temperature is about 200 ° C. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der NOx-Reduktionskatalysator ein selektiv katalytischer Reduktionskatalysator ist.The method of claim 9, wherein the NO x reduction catalyst is a selective catalytic reduction catalyst. System mit: einem Verbrennungsmotor; einer mit dem Verbrennungsmotor fluidleitend verbundenen Abgasleitung; einer mit der Abgasleitung fluidleitend verbundenen Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung; einem mit der Abgasleitung fluidleitend verbundenen NOx-Adsorber; einem stromabwärts des NOx-Adsorbers angeordneten NOx-Reduktionskatalysator; und einer mit der Abgasleitung stromaufwärts des NOx-Reduktionskatalysators und stromabwärts des NOx-Adsorbers betriebsfähig verbundenen Reduktionsmitteldosiereinrichtung.System comprising: an internal combustion engine; an exhaust pipe fluidly connected to the internal combustion engine; a hydrocarbon storage device fluidly connected to the exhaust conduit; a fluid-conductively connected to the exhaust pipe NO x adsorber; a NO x reduction catalyst disposed downstream of the NO x adsorber; and a reducing agent metering device operably connected to the exhaust passage upstream of the NO x reduction catalyst and downstream of the NO x adsorber. System nach Anspruch 16, wobei der NOx-Reduktionskatalysator stromabwärts der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung angeordnet ist. The system of claim 16, wherein the NO x reduction catalyst is disposed downstream of the hydrocarbon storage device. System nach Anspruch 17, wobei die Reduktionsmitteldosiereinrichtung stromabwärts der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung und des NOx-Adsorbers betriebsfähig mit der Abgasleitung verbunden ist.The system of claim 17, wherein the reductant dosing means is operably connected to the exhaust conduit downstream of the hydrocarbon storage means and the NO x adsorber. System nach Anspruch 16, wobei die Reduktionsmitteldosiereinrichtung stromabwärts der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung und des NOx-Adsorbers betriebsfähig mit der Abgasleitung verbunden ist.The system of claim 16, wherein the reductant dosing means is operably connected to the exhaust conduit downstream of the hydrocarbon storage means and the NO x adsorber. System nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Steuergerät mit: einem NOx-Verhältnis-Bestimmungsmodul, das dazu ausgestaltet ist, eine NOx-Menge an einem Auslass des NOx-Reduktionskatalysators zu bestimmen; einem Temperaturbestimmungsmodul, das dazu ausgestaltet ist, eine Ist-Betriebstemperatur des Abgases im Abgasströmungspfad zu bestimmen; und einem Dosierungssteuerungsmodul, das dazu ausgestaltet ist, einen Reduktionsmitteldosierungsbefehl in Antwort auf die NOx-Menge festzulegen, um gewünschte NOx-Emissionen aus dem NOx-Reduktionskatalysator zu erzielen.The system of claim 16, further comprising a controller comprising: an NO x ratio determination module configured to determine a NO x amount at an outlet of the NO x reduction catalyst; a temperature determination module configured to determine an actual operating temperature of the exhaust gas in the exhaust gas flow path; and to set a dosage control module that is configured to a reducing agent dosing command in response to the amount of NOx to achieve desired NO x emissions from NO x reduction catalyst. System nach Anspruch 20, wobei das Steuergerät dazu ausgestaltet ist, bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur einen verzögerten Reduktionsmitteldosierungsbefehl zu liefern.The system of claim 20, wherein the controller is configured to provide a delayed reductant dosing command at low exhaust temperature operating conditions. System nach Anspruch 16, wobei die Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung einen Katalysator aufweist, der dafür konfiguriert ist, bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur auf sich Kohlenwasserstoff(HC)emissionen zu speichern und die gespeicherten Kohlenwasserstoffe (HC) zu oxidieren, wenn die Abgastemperatur eine wirksame Temperatur erreicht.The system of claim 16, wherein the hydrocarbon storage device comprises a catalyst configured to store hydrocarbon (HC) emissions at operating conditions of low exhaust gas temperature and to oxidize the stored hydrocarbons (HC) when the exhaust gas temperature reaches an effective temperature. System nach Anspruch 22, wobei der NOx-Adsorber dazu ausgestaltet ist, NOx-Emissionen bei Betriebsbedingungen mit niedriger Abgastemperatur zu adsorbieren und NOx-Emissionen freizusetzen und zu oxidieren, wenn die Abgastemperatur eine wirksame Temperatur für eine NOx-Umwandlung durch die NOx-Reduktionseinrichtung erreicht hat.The system of claim 22, wherein the NO x adsorber is configured to adsorb NO x emissions at low exhaust temperature operating conditions and to release and oxidize NO x emissions when the exhaust temperature is an effective temperature for NO x conversion by the exhaust gas NO x reduction device has reached. System nach Anspruch 16, ferner umfassend einen ersten NOx-Sensor an einem Einlass der Kohlenwasserstoffspeichereinrichtung und einen zweiten NOx-Sensor an einem Auslass des NOx-Reduktionskatalysators.The system of claim 16, further comprising a first NO x sensor at an inlet of the hydrocarbon storage means and a second NOx sensor at an outlet of the NO x reduction catalyst. System nach Anspruch 16, ferner umfassend einen NOx-Sensor zwischen dem NOx-Adsorber und dem NOx-Reduktionskatalysator.The system of claim 16, further comprising a NO x sensor between the NO x adsorbent and the NOx reduction catalyst. System nach Anspruch 16, ferner umfassend einen NOx-Sensor stromaufwärts des NOx-Reduktionskatalysators.The system of claim 16, further comprising a NOx sensor upstream of the NO x reduction catalyst.
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