DE102013203603A1 - Abgasbehandlungssystem mit einem festen, Ammoniakgas erzeugenden Material - Google Patents

Abgasbehandlungssystem mit einem festen, Ammoniakgas erzeugenden Material Download PDF

Info

Publication number
DE102013203603A1
DE102013203603A1 DE102013203603A DE102013203603A DE102013203603A1 DE 102013203603 A1 DE102013203603 A1 DE 102013203603A1 DE 102013203603 A DE102013203603 A DE 102013203603A DE 102013203603 A DE102013203603 A DE 102013203603A DE 102013203603 A1 DE102013203603 A1 DE 102013203603A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust
ammonia gas
scr
engine
control module
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Withdrawn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
DE102013203603A
Other languages
English (en)
Inventor
Eugene V. Gonze
Michael J. Paratore jun.
Joshua Clifford Bedford
Chang H. Kim
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.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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 GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102013203603A1 publication Critical patent/DE102013203603A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • 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
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • 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
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • 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]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/06—Adding substances to exhaust gases the substance being in the gaseous form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/12—Adding substances to exhaust gases the substance being in solid form, e.g. pellets or powder
    • 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
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1808—Pressure
    • 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 ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, das eine Abgasleitung, ein druckbeaufschlagtes Gefäß, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) und ein Steuermodul aufweist. Der Verbrennungsmotor besitzt eine Mehrzahl von Kolben und einen Motor-Aus-Zustand, der angibt, dass die Kolben allgemein stationär sind. Die Abgasleitung steht in Fluidkommunikation mit dem Verbrennungsmotor und ist derart konfiguriert, ein Abgas von dem Verbrennungsmotor aufzunehmen. Das druckbeaufschlagte Gefäß speichert ein festes, Ammoniakgas erzeugendes Material. Das druckbeaufschlagte Gefäß wird selektiv aktiviert, um das feste, Ammoniakgas erzeugende Material in ein Ammoniakgas zu erhitzen. Das Ammoniakgas wird in die Abgasleitung freigesetzt. Die SCR-Vorrichtung steht in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung und ist derart konfiguriert, das Ammoniakgas aufzunehmen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen Abgasbehandlungssysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Abgasbehandlungssystem mit einem druckbeaufschlagten Gefäß, das selektiv aktiviert wird, um ein festes, Ammoniakgas erzeugendes Material in ein Ammoniakgas zu erwärmen.
  • HINTERGRUND
  • Das Abgas, das von einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Dieselmotor, ausgestoßen wird, stellt ein heterogenes Gemisch dar, das gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid (”CO”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (”HC”) und Stickoxide (”NOx”) wie auch Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) enthält, die Partikelmaterial (”PM”) bilden. Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise an Katalysatorträgern oder -substraten angeordnet sind, sind in einem Motorabgassystem vorgesehen, um bestimmte oder alle dieser Abgasbestandteile in nicht regulierte Abgaskomponenten umzuwandeln.
  • Ein Typ von Abgasbehandlungstechnologie zur Reduzierung von CO- und HC-Emissionen ist eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (”OC”). Die OC-Vorrichtung umfasst ein Durchströmsubstrat und eine auf das Substrat aufgetragene Katalysatorverbindung. Ein Typ von Abgasbehandlungstechnologie zur Reduzierung von NOx-Emissionen ist eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”), die stromabwärts der OC-Vorrichtung positioniert sein kann. Die SCR-Vorrichtung weist ein Substrat auf, das eine auf das Substrat aufgetragene SCR-Katalysatorverbindung besitzt.
  • Bei einer Vorgehensweise wird ein Reduktionsmittel typischerweise in heiße Abgase stromaufwärts der SCR-Vorrichtung gesprüht. Das Reduktionsmittel kann eine wässrige Harnstofflösung sein, die sich zu Ammoniak (”NH3”) in den heißen Abgasen zersetzt und von der SCR-Vorrichtung adsorbiert wird. Das Ammoniak reduziert dann das NOx zu Stickstoff in der Anwesenheit des SCR-Katalysators. Jedoch muss die SCR-Vorrichtung auch eine Schwellen- oder Anspringtemperatur erreichen, um NOx effektiv zu reduzieren. Während eines Kaltstarts des Motors hat die SCR-vorrichtung die jeweilige Anspringtemperatur nicht erreicht und kann daher allgemein nicht effektiv NOx von den Abgasen entfernen.
  • Es können verschiedene Nachteile vorhanden sein, wenn eine wässrige Harnstofflösung in das Abgas gesprüht wird. Beispielsweise können die Tanks, die die wässrige Harnstofflösung speichern, schwer und sperrig sein und daher zu Gewicht und Kosten eines Fahrzeugs beitragen. Auch kann während gewisser Betriebsbedingungen, wie geringen Umgebungstemperaturen, die wässrige Harnstofflösung gefrieren (d. h. unter der Gefriertemperatur der Harnstofflösung, die gewöhnlich bei etwa minus 12°C liegt). Dies hat zur Folge, dass die Harnstofflösung ihre Fähigkeit zum Einspritzen in den Abgasstrom durch eine Einspritzeinrichtung verliert. Somit kann, um die Wirksamkeit der Einspritzeinrichtung aufrechtzuerhalten, die Bereitstellung einer elektrischen Heizung erforderlich werden, um die Harnstofflösung aufzutauen, was ebenso zu Gewicht und Kosten eines Fahrzeugs beiträgt. Demgemäß ist es erwünscht, eine effiziente, kosteneffektive Vorgehensweise zur effektiven Entfernung von NOx von dem Abgas bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, das eine Abgasleitung, ein druckbeaufschlagtes Gefäß, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) und ein Steuermodul aufweist. Der Verbrennungsmotor weist eine Mehrzahl von Kolben und einen Motor-Aus-Zustand auf, der angibt, dass die Kolben allgemein stationär sind. Die Abgasleitung steht in Fluidkommunikation mit dem Verbrennungsmotor und ist derart konfiguriert, während des Betriebs ein Abgas von dem Verbrennungsmotor aufzunehmen. Das druckbeaufschlagte Gefäß speichert ein festes, Ammoniakgas erzeugendes Material. Das druckbeaufschlagte Gefäß wird selektiv aktiviert, um das feste, Ammoniakgas erzeugende Material in ein Ammoniakgas zu erhitzen. Das Ammoniakgas wird in die Abgasleitung freigesetzt. Die SCR-Vorrichtung steht in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung und ist derart konfiguriert, das Ammoniakgas aufzunehmen. Die SCR-Vorrichtung besitzt ein SCR-Temperaturprofil und eine SCR-Anspringtemperatur. Das Steuermodul steht in Kommunikation mit dem Verbrennungsmotor und dem druckbeaufschlagten Gefäß. Das Steuermodul empfängt ein Signal, das den Motor-Aus-Zustand angibt. Das Steuermodul weist einen Speicher zum Speichern eines Wertes auf, der eine Zielmenge des Ammoniakgases angibt, die in die Abgasleitung durch das druckbeaufschlagte Gefäß freigesetzt und an die SCR-Vorrichtung geladen wird. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zur Bestimmung auf Grundlage des Signals auf, ob der Verbrennungsmotor sich in dem Motor-Aus-Zustand befindet. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zur Bestimmung des SCR-Temperaturprofils auf. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob das SCR-Temperaturprofil unterhalb eines Schwellenwertes liegt, wenn sich der Verbrennungsmotor in dem Motor-Aus-Zustand befindet. Der Schwellenwert gibt an, dass sich die SCR-Vorrichtung eine festgelegte Größe unterhalb der SCR-Anspringtemperatur befindet. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob das druckbeaufschlagte Gefäß die Zielmenge des Ammoniakgases in die Abgasleitung freigesetzt hat, wenn das SCR-Temperaturprofil unterhalb des Schwellenwertes liegt. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zum Deaktivieren des druckbeaufschlagten Gefäßes auf, falls das druckbeaufschlagte Gefäß die Zielmenge des Ammoniakgases freigesetzt hat.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen nur beispielhaft offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Abgasbehandlungssystems ist; und
  • 2 ein Prozessflussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Aktivieren eines druckbeaufschlagten Gefäßes zeigt, um ein festes, Ammoniakgas erzeugendes Material in ein Ammoniakgas zu erwärmen.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es ist zu verstehen, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Der hier verwendete Begriff Modul betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Mit Bezug nun auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform auf ein Abgasbehandlungssystem 10 für die Reduzierung regulierter Abgasbestandteile eines Verbrennungs-(”IC”)-Motors 12 gerichtet. Das Abgasbehandlungssystem, das hier beschrieben ist, kann in verschiedenen Motorsystemen implementiert sein, die Dieselmotorsysteme, Benzinmotorsysteme und Motorsysteme mit homogener Kompressionszündung aufweisen können, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Bei dem Beispiel, wie gezeigt ist, weist der Motor 12 eine Mehrzahl von Kolben 16 auf. Beispielsweise kann der Motor 12 ein Achtzylinder- oder ein Zwölfzylindermotor sein, wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso eine beliebige Anzahl von Kolben 16 verwendet werden kann.
  • Das Abgasbehandlungssystem 10 weist allgemein eine oder mehrere Abgasleitungen 14 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen auf. Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, weisen die Vorrichtungen des Abgasbehandlungssystems einen Kohlenwasserstoffadsorber 20, eine Vorrichtung 22 mit elektrisch beheiztem Katalysator (”EHC”), eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (”OC”) 24, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) 26 und eine Partikelfiltervorrichtung (”PF”) 30 auf. Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren der in 1 gezeigten Abgasbehandlungsvorrichtungen und/oder andere Abgasbehandlungsvorrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen und ist nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt.
  • In 1 transportiert die Abgasleitung 14, die mehrere Segmente umfassen kann, Abgas 15 von dem Verbrennungsmotor 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10. Der Kohlenwasserstoffadsorber 20 umfasst z. B. ein Durchström-Metall- oder Keramik-Monolithsubstrat. Das Substrat kann eine daran angeordnete Kohlenwasserstoffadsorberverbindung aufweisen. Die Kohlenwasserstoffadsorberverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Materialien enthalten, wie beispielsweise Zeolith. Der Kohlenwasserstoffadsorber 20 ist stromaufwärts der EHC-Vorrichtung 22, der OC-Vorrichtung 24 und der SCR-Vorrichtung 26 angeordnet. Der Kohlenwasserstoffadsorber 20 ist zur Reduzierung der Emissionen von HC während eines Motorkaltstartzustandes konfiguriert, wenn die EHC-Vorrichtung 22, die OC-Vorrichtung 24 und die SCR-Vorrichtung 26 nicht auf die jeweiligen Anspringtemperaturen erhitzt worden sind und nicht aktiv sind, indem er als ein Mechanismus zum Speichern von Abgasemissionskomponenten wirkt. Genauer wird das Material auf Zeolithbasis dazu verwendet, Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffe während eines Kaltstarts zu speichern.
  • Die OC-Vorrichtung 24 ist stromabwärts des Kohlenwasserstoffadsorbers 20 angeordnet und kann beispielsweise ein Durchström-Metall- oder -Keramik-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein kann. Das Substrat kann eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweisen. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen sein und kann Metalle, wie Platin (”Pt”), Palladium (”Pd”), Perowskit- oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder eine Kombination daraus enthalten. Die OC-Vorrichtung 24 behandelt nicht verbrannte gasförmige und nichtflüchtige HC und CO, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen.
  • Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, ist die EHC-Vorrichtung 22 in der OC-Vorrichtung 24 angeordnet. Die EHC-Vorrichtung 22 weist einen Monolith 28 und eine elektrische Heizung 32 auf, wobei die elektrische Heizung 32 selektiv aktiviert wird und den Monolith 28 heizt. Die elektrische Heizung 32 ist mit einer elektrischen Quelle (nicht gezeigt) verbunden, die Leistung daran liefert. Bei einer Ausführungsform arbeitet die elektrische Heizung 32 bei einer Spannung von etwa 12–24 Volt und einem Leistungsbereich von etwa 1–3 Kilowatt, wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso gut andere Betriebsbedingungen verwendet werden können. Die EHC-Vorrichtung 22 kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, das elektrisch leitend ist, wie einem gewickelten oder gestapelten Metallmonolith 28. Eine Oxidationskatalysatorverbindung (nicht gezeigt) kann auf die EHC-Vorrichtung 22 als ein Washcoat aufgetragen sein und kann Metalle, wie Pt oder Pd, Perowskit- oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren und Kombinationen daraus enthalten.
  • Die SCR-Vorrichtung 26 kann stromabwärts der OC-Vorrichtung 24 angeordnet sein. Auf eine Weise ähnlich der OC-Vorrichtung 24 kann die SCR-Vorrichtung 26 beispielsweise ein Durchström-Keramik- oder -Metall-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein kann. Das Substrat kann eine daran aufgebrachte SCR-Katalysatorzusammensetzung aufweisen. Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten aufweisen, wie Eisen (”Fe”), Kobalt (”Co”), Kupfer (”Cu”) oder Vanadium (”V”), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas 15 in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, wie Ammoniak (”NH3”) umzuwandeln.
  • Bei dem Beispiel, wie in 1 gezeigt ist, ist ein druckbeaufschlagtes Gefäß 40 zum Speichern eines festen, Ammoniakgas erzeugenden Materials 42 vorgesehen. Bei einer Ausführungsform ist das feste, Ammoniakgas erzeugende Material 42 Ammoniumcarbamat oder Ammoniumcarbonat. Das druckbeaufschlagte Gefäß 40 wird selektiv aktiviert, um das feste, Ammoniakgas erzeugende Material 42 in ein Ammoniakgas zu erwärmen, das in die Abgasleitung 14 eingespritzt oder freigesetzt wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform, wie in 1 gezeigt ist, weist das druckbeaufschlagte Gefäß 40 eine Mehrzahl von Heizungen 44 auf, die entlang der Seitenwände 46 des druckbeaufschlagten Gefäßes 40 angeordnet sind. Bei einem Beispiel sind die Heizungen 44 Widerstandselemente mit 200 W, die als Heizungen dienen. Das druckbeaufschlagte Gefäß 40 weist auch eine Flash- bzw. Blitzheizung (von engl.: ”flash heater”) 48 auf, auf der das feste, Ammoniakgas erzeugende Material 42 aufliegt. Ein Raum 50 ist in dem Druckgefäß 40 zwischen dem Druckgefäß 40 und dem festen Gas erzeugenden Material 42 vorgesehen. Bei einer Ausführungsform werden die Heizungen 44 aktiviert, um das feste Gas erzeugende Material 42 auf eine Temperatur im Bereich von etwa 60°C bis etwa 100°C zu heizen. Anschließend kann die Blitzheizung 48 aktiviert werden, um das feste Gas erzeugende Material 42 auf eine relativ hohe Temperatur (d. h. bei einer Ausführungsform auf etwa 110°C) zu heizen. Die durch die Aktivierung der Blitzheizung 48 erzeugte Temperatur bewirkt eine Zersetzung des festen Gas erzeugenden Materials 42 an der Grenzfläche zwischen dem festen Gas erzeugenden Material 42 und der Blitzheizung 48. Genauer wandelt die Aktivierung der Blitzheizung 48 das feste Gas erzeugende Material 42 in ein Ammoniakgas und Kohlendioxid (”CO2”) um. Das Gemisch aus Ammoniakgas und Kohlendioxid wird durch ein Rohr 52 zugeführt, das mit der Abgasleitung 14 verbunden ist. Das Gemisch aus Ammoniakgas und dem Kohlendioxid wird dann in die Abgasleitung 14 dosiert oder freigesetzt. Genauer werden das Ammoniakgas und das Kohlendioxid in die Abgasleitung 14 freigesetzt und zu der SCR-Vorrichtung 26 geführt.
  • Das Druckgefäß 40 weist auch einen Druckwandler 54 auf, der verwendet wird, um den Druck des Raumes 50 zu überwachen, der in dem Druckgefäß 40 platziert ist. Genauer erreicht der Raum 50 schließlich einen Schwellendruck, wenn sich das feste Gas erzeugende Material 42 in das Ammoniakgas zersetzt. Der Schwellendruck gibt an, dass das feste Gas erzeugende Material 42 in das Ammoniakgas und Kohlendioxid mit einer Rate umgewandelt worden ist, die in einer stetigen Versorgung von Ammoniakgas resultiert, die von der SCR-Vorrichtung 26 erforderlich ist. Dies bedeutet, das Druckgefäß 40 weist ein normal geschlossenes Solenoidventil 56 auf, das in dem Fall geöffnet wird, wenn der Druckwandler 52 detektiert, dass der Druck in dem Raum 50 den Schwellendruck überschritten hat. Die Öffnung des Solenoidventils 56 erlaubt einen Eintritt des Ammoniakgases und des Kohlendioxids in die Abgasleitung 14. Somit erzeugt der Schwellendruck die Dispersion oder Gasausbreitung, die erforderlich ist, um eine Zielmenge an Ammoniakgas, die in die Abgasleitung 14 freigesetzt wird, zu erzeugen, die an die SCR-Vorrichtung 26 geladen wird. Genauer kann bei einem Beispiel die Zielmenge an Ammoniakgas eine Sättigungsmenge von Ammoniakgas repräsentieren, die von der SCR-Vorrichtung 26 gespeichert ist. Die Sättigungsmenge repräsentiert eine maximale Menge an Ammoniakgas, die die SCR-Vorrichtung 26 speichern kann, wobei jedoch zu verstehen sei, dass die Zielmenge an Ammoniakgas genauso andere Größen aufweisen kann.
  • Die PF-Vorrichtung 30 kann stromabwärts der SCR-Vorrichtung 26 angeordnet sein. Die PF-Vorrichtung 30 dient dazu, das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die PF-Vorrichtung 30 unter Verwendung eines keramischen Wandströmungsmonolithfilters 23 aufgebaut sein, der in eine Schale oder einen Kanister gepackt sein kann, die/der beispielsweise aus rostfreiem Stahl aufgebaut ist und die/der einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 besitzt. Der keramische Wandströmungsmonolithfilter 23 kann eine Mehrzahl sich längs erstreckender Durchgänge besitzen, die durch sich längs erstreckende Wände definiert sind. Die Durchgänge umfassen einen Untersatz von Einlassdurchgängen, die ein offenes Einlassende und ein geschlossenes Auslassende besitzen, sowie einen Untersatz von Auslassdurchgängen, die ein geschlossenes Einlassende und ein offenes Auslassende besitzen. Abgas 15, das in den Filter 23 durch die Einlassenden der Einlassdurchgänge eintritt, wird durch benachbarte, sich längs erstreckende Wände zu den Auslassdurchgängen getrieben. Durch diesen Wandströmungsmechanismus wird das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln gefiltert. Die gefilterten Partikel werden an den sich längs erstreckenden Wänden der Einlassdurchgänge abgeschieden und besitzen mit der Zeit die Wirkung der Erhöhung des Abgasgegendrucks, dem der Verbrennungsmotor 12 ausgesetzt ist. Es sei angemerkt, dass der keramische Wandströmungsmonolithfilter lediglich beispielhafter Natur ist und dass die PF-Vorrichtung 30 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc.
  • Ein Steuermodul 60 ist funktional mit dem Motor 12 und dem Abgasbehandlungssystem 10 verbunden und überwacht diese durch eine Anzahl von Sensoren. Das Steuermodul 60 ist auch funktional mit der elektrischen Heizung 32 der EHC-Vorrichtung 22, dem Motor 12 und dem druckbeaufschlagten Gefäß 40 verbunden. Ein Motor-Aus-Zustand tritt auf, wenn die Kolben 16 in den jeweiligen Zylindern des Motors 12 allgemein stationär sind. Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, steht das Steuermodul 60 in Kommunikation mit einem Zündschalter 70. Der Zündschalter 70 sendet ein Signal an das Steuermodul 60, das den Motor-Aus-Zustand angibt. Genauer weist der Zündschalter 70 einen Schlüsel-Ein-Zustand und einen Schlüssel-Aus-Zustand auf, wobei der Schlüssel-Aus-Zustand mit dem Motor-Aus-Zustand übereinstimmt. In dem Schlüssel-Ein-Zustand wird elektrische Leistung an ein Vortriebssystem eines Fahrzeugs geliefert (in 1 nicht gezeigt). In dem Schlüssel-Aus-Zustand wird keine elektrische Leistung an das Vortriebssystem geliefert. Es sei angemerkt, dass während die Begriffe ”Schlüssel-Ein” und ”Schlüssel-Aus” verwendet werden, bei einigen Ausführungsformen möglicherweise kein Schlüssel mit dem Zündschalter 70 verwendet werden muss. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform der Zündschalter 70 durch Annäherung eines Schlüsselanhängers (nicht gezeigt) aktiviert werden, der von einem Nutzer anstelle eines Schlüssels getragen wird. Somit ist ein Schlüssel-Ein-Zustand vorhanden, wenn Leistung an das Vortriebssystem geliefert wird, und der Schlüssel-Aus-Zustand ist vorhanden, wenn keine Leistung an das Vortriebssystem geliefert wird, und zwar ungeachtet dessen, ob ein tatsächlicher Schlüssel verwendet wird. Es sei auch angemerkt, dass, während ein Zündschalter 70 veranschaulicht ist, genauso andere Vorgehensweisen verwendet werden können, um den Motor-Aus-Zustand zu ermitteln.
  • 1 zeigt das Steuermodul 60 in Kommunikation mit zwei Temperatursensoren 62 und 64, die in der Abgasleitung 14 angeordnet sind. Der erste Temperatursensor 62 ist stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 26 vorgesehen, und der zweite Temperatursensor 64 ist stromabwärts der SCR-Vorrichtung 26 angeordnet. Die Temperatursensoren 62 und 64 senden elektrische Signale an das Steuermodul 50, die jeweils die Temperatur in der Abgasleitung 14 an spezifischen Stellen angeben.
  • Das Steuermodul 60 weist eine Steuerlogik zum Überwachen des ersten Temperatursensors 62 und des zweiten Temperatursensors 64 und zum Berechnen eines Temperaturprofils der SCR-Vorrichtung 26 auf. Genauer werden der erste Temperatursensor 62 und der zweite Temperatursensor 64 gemeinsam gemittelt, um das Temperaturprofil der SCR-Vorrichtung 26 zu erzeugen. Das Steuermodul 60 weist eine Steuerlogik zum Bestimmen auf, ob sich die SCR-Vorrichtung 26 unterhalb einer Schwellentemperatur befindet. Die Schwellentemperatur liegt unter einer Anspring- oder minimalen Betriebstemperatur der SCR-Vorrichtung 26 (d. h. bei einer Ausführungsform beträgt die Anspringtemperatur etwa 200°C). Genauer ist die Schwellentemperatur eine festgelegte Größe unter der Anspringtemperatur der SCR-Vorrichtung 26. Dies bedeutet, die SCR-Vorrichtung 26 ist auf die Schwellentemperatur gekühlt worden, so dass das Ammoniakgas an der SCR-Vorrichtung 26 gespeichert werden kann. Bei einem Beispiel liegt die Schwellentemperatur im Bereich zwischen 100°C bis etwa 150°C, wobei jedoch zu verstehen sei, dass die Schwellentemperatur genauso andere Bereiche aufweisen kann.
  • Das Steuermodul 60 weist auch eine Steuerlogik zum Bestimmen auf, ob die SCR-Vorrichtung 26 die Zielmenge an Ammoniakgas, die darin geladen ist, aufweist. Genauer weist bei einer Ausführungsform das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob der Motor 12 in dem Motor-Aus-Zustand ist, in dem das Signal von dem Zündschalter 70 empfangen wird. In dem Fall, dass der Motor 12 in dem Motor-Aus-Zustand ist, weist dann das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob das Temperaturprofil der SCR-Vorrichtung 26 unter der Schwellentemperatur liegt. Dies bedeutet, das Steuermodul 60 weist eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob die SCR-Vorrichtung 26 auf die Schwellentemperatur gekühlt ist, so dass Ammoniakgas an der SCR-Vorrichtung 26 gespeichert werden kann, wenn sich der Motor 12 in dem Motor-Aus-Zustand befindet. In dem Fall, dass sich die SCR-Vorrichtung 26 unterhalb der Schwellentemperatur befindet, weist dann das Steuermodul 60 auch eine Steuerlogik zur Bestimmung der Menge an Ammoniakgas auf, die in die Abgasleitung 14 durch das druckbeaufschlagte Gefäß 40 freigesetzt worden ist.
  • In dem Fall, dass das Steuermodul 60 bestimmt, dass die SCR-Vorrichtung 26 die Zielmenge an Ammoniakgas darin geladen hat, weist dann das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Deaktivieren des druckbeaufschlagten Gefäßes 40 auf. Genauer weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Deaktivieren der Blitzheizung 48 auf, was seinerseits die Zersetzung des festen Gas erzeugenden Materials 42 in das Ammoniakgas und Kohlendioxid beendet. Dies deaktiviert seinerseits die Dosierung oder Einspritzung des Ammoniakgases in die Abgasleitung 14. In dem Fall, dass das Steuermodul 60 bestimmt, dass die SCR-Vorrichtung 26 die Zielmenge an Ammoniakgas nicht darin geladen hat, weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik auf, um den Zustand fortzusetzen, bei dem die Blitzheizung 48 des druckbeaufschlagten Gefäßes 40 aktiviert gehalten wird, um das Ammoniakgas zu erzeugen.
  • Das Steuermodul 60 weist eine Steuerlogik zum Überwachen des Druckwandlers 54 auf. Der Druckwandler 54 überwacht den Druck des Raumes 50, der in dem Druckgefäß 40 angeordnet ist. Der Raum 50 erreicht schließlich den Schwellendruck, wenn sich das feste Gas erzeugende Material 42 in das Ammoniakgas zersetzt. Sobald das Steuermodul 60 bestimmt, dass der Schwellendruck erreicht worden ist, wird das normalerweise geschlossene Solenoidventil 56 geöffnet. Das Ammoniakgas und das Kohlendioxid werden dann in die Abgasleitung 14 freigesetzt.
  • Das Steuermodul 60 weist auch eine Steuerlogik zum selektiven Aktivieren oder Deaktivieren der EHC-Vorrichtung 22 auf Grundlage des Temperaturprofils der SCR-Vorrichtung 26 auf. Genauer wird, wenn das Temperaturprofil der SCR-Vorrichtung 26 über der Anspringtemperatur liegt, dann die elektrische Heizung 32 deaktiviert und heizt die EHC-Vorrichtung 22 nicht mehr. Jedoch ist, solange das Temperaturprofil der SCR-Vorrichtung 22 unterhalb der Anspringtemperatur liegt, die elektrische Heizung 32 aktiviert oder bleibt aktiviert, und Wärme wird an die SCR-Vorrichtung 26 geliefert.
  • Das Steuermodul 60 weist auch eine Steuerlogik zum Überwachen der Temperatur der EHC-Vorrichtung 22 auf. Genauer kann das Steuermodul 60 die Temperatur der EHC-Vorrichtung 22 durch mehrere verschiedene Vorgehensweisen überwachen. Bei einer Vorgehensweise ist ein Temperatursensor (nicht gezeigt) stromabwärts der EHC-Vorrichtung 22 platziert und steht in Kommunikation mit dem Steuermodul 60 zur Detektion der Temperatur der EHC-Vorrichtung 22. Bei einer alternativen Vorgehensweise wird der Temperatursensor weggelassen und stattdessen weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Bestimmen der Temperatur der EHC-Vorrichtung 22 auf Grundlage von Betriebsparametern des Abgassystems 10 auf. Genauer kann die Temperatur der EHC-Vorrichtung 22 auf Grundlage der Abgasströmung des Motors 12, einer Eingangsgastemperatur des Motors 12 und der elektrischen Leistung berechnet werden, die an die elektrische Heizung 32 geliefert wird. Die Abgasströmung des Motors 12 wird durch Addition der Ansaugluftmasse des Motors 12 und der Kraftstoffmasse des Motors 12 berechnet, wobei die Ansaugluftmasse unter Verwendung eines Ansaugluftmassenstromsensors (nicht gezeigt) des Motors 12 gemessen wird, der den Luftmassenstrom misst, der in den Motor 12 eintritt. Der Kraftstoffmassenstrom wird durch Summieren der Gesamtmenge von Kraftstoff, die in den Motor 12 über eine gegebene Zeitperiode freigesetzt wird, gemessen. Der Kraftstoffmassenstrom wird zu dem Luftmassendurchfluss addiert, um die Abgasströmung des Motors 12 zu berechnen.
  • Das Steuermodul 60 weist eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob die Temperatur der EHC-Vorrichtung 22 über einer Schwellen- oder EHC-Anspringtemperatur liegt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die EHC-Anspringtemperatur etwa 250°C. Falls die Temperatur der EHC-Vorrichtung 22 über der EHC-Anspringtemperatur liegt, dann weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Aberregen einer elektrischen Quelle (nicht gezeigt) der elektrischen Heizung 32 auf.
  • Die SCR-Vorrichtung 26 speichert das Ammoniakgas während des Motor-Aus-Zustandes. Dies ist so, da die SCR-Vorrichtung 26 auf die Schwellentemperatur gekühlt worden ist, die eine festgelegte Größe unter der jeweiligen Anspringtemperatur der SCR-Vorrichtung 16 ist. Somit wird das Ammoniakgas nicht mit der SCR-Katalysatorzusammensetzung, die an dem Substrat der SCR-Vorrichtung 26 angeordnet ist, vor einem Kaltstart des Motors 12 reagieren. Die SCR-Vorrichtung 26 setzt eine Speicherung des Ammoniakgases vor einem Kaltstart des Motors 12 fort. Während des Motor-Ein-Zustandes, jedoch vor einem Erreichen der Anspringtemperatur, wirkt die SCR-Vorrichtung 26 allgemein als ein NOx-Adsorber. Dies bedeutet, die SCR-Vorrichtung 26 ist allgemein in der Lage, NOx, das in das Abgas 15 freigesetzt wird, wenn der Motor 12 arbeitet, zu adsorbieren.
  • Die SCR-Vorrichtung 26 wird während des Betriebs des Motors 12 schließlich auf die Anspringtemperatur erhitzt, was allgemein die Menge an NOx in dem Abgas 15 effektiv reduziert. Genauer wird das NOx in dem Abgas 15 zu Stickstoff nach einem Anspringen der SCR-Vorrichtung 26 reduziert. Wie oben diskutiert ist, kann bei einer Ausführungsform die Oxidationskatalysatorverbindung, die auf die EHC-Vorrichtung 22 und die OC-Vorrichtung 24 aufgetragen ist, Metalle enthalten, wie Pt, Pd oder Perowskit. Diese Typen von Oxidationskatalysatoren können NO zu NO2 mit einer relativ hohen Rate während eines Kaltstarts eines Motors im Vergleich zu einigen anderen Typen von Oxidationskatalysatorverbindungen, die derzeit verfügbar sind, umwandeln. Der Großteil von NOx, das von dem Motor 12 ausgestoßen wird, liegt in der Form von NO vor, wobei jedoch angemerkt sei, dass NO2 leichter von der SCR-Vorrichtung 26 adsorbiert werden kann, als NO. Somit kann die Umwandlung von NO zu NO2 mit einer relativ hohen Rate die Reduzierung von NOx in dem Abgas 15 durch die SCR-Vorrichtung 26 unterstützen oder verbessern, sobald die SCR-Vorrichtung 26 auf die Anspringtemperatur erhitzt ist.
  • Die EHC-Vorrichtung 22 ist auch stromabwärts einer Vorderseite 74 der OC-Vorrichtung 24 positioniert, so dass Kohlenwasserstoffe in dem Abgas 15 die Erzeugung von NO zu NO2 durch die EHC-Vorrichtung 22 nicht wesentlich stören. Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, ist die EHC-Vorrichtung 22 in der OC-Vorrichtung 24 positioniert. Genauer wird die OC-Vorrichtung 24 in einer Anstrengung verwendet, nicht verbrannte gasförmige und nichtflüchtige HC und CO stromaufwärts der EHC-Vorrichtung 22 zu behandeln. Kohlenwasserstoffe in dem Abgas 15 können die Umwandlung von NO zu NO2 durch die EHC-Vorrichtung 22 stören. Somit unterstützt die Positionierung der OC-Vorrichtung 24 oder eines Anteils davon stromaufwärts der EHC-Vorrichtung 22 eine Reduzierung der Menge von NOx in dem Abgas 15 durch Reduzierung oder wesentliche Beseitigung von Kohlenwasserstoffen, die die NO2-Erzeugung stören.
  • Überdies ist der Kohlenwasserstoffadsorber 20 zur Reduzierung der Menge an HC konfiguriert, die die EHC-Vorrichtung 22 und die OC-Vorrichtung 24 während eines Kaltstarts erreicht, was auch die Reduzierung von NOx in dem Abgas 15 unterstützt oder verbessert. Der Kohlenwasserstoffadsorber 20 wirkt als ein Mechanismus zum Speichern von Kraftstoff oder Kohlenwasserstoffen während eines Kaltstarts. Dies bedeutet, die Kohlenwasserstoffe werden von dem Kohlenwasserstoffadsorber 20 vor Erreichen der EHC-Vorrichtung 22 und der OC-Vorrichtung 24 adsorbiert. Somit kann der Kohlenwasserstoffadsorber 20 auch eine Reduzierung der Menge von NOx in dem Abgas 15 durch Reduzierung oder wesentliche Beseitigung von Kohlenwasserstoffen, die die NO2-Erzeugung stören, unterstützen.
  • Nun wird ein Verfahren zum Betrieb des Abgasbehandlungssystems 10 erläutert. Bezug nehmend auf 2 ist ein beispielhaftes Prozessflussschaubild, das einen beispielhaften Prozess zum Betrieb des Abgasbehandlungssystems 10 veranschaulicht, allgemein mit Bezugszeichen 200 gezeigt. Der Prozess 200 beginnt bei Schritt 202, bei dem das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zur Überwachung des Motors 12 in Bezug auf einen Motor-Aus-Zustand aufweist. Genauer ist unter Bezugnahme auf 1 bei einer Ausführungsform ein Motor-Aus-Zustand vorhanden, wenn die Kolben 16 in den jeweiligen Zylindern allgemein stationär sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform steht ein Zündschalter 70 in Kommunikation mit dem Steuermodul 60 und wird dazu verwendet, anzugeben, falls der Motor-Ein- oder Motor-Aus-Zustand aufgetreten ist, wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso andere Vorgehensweisen verwendet werden können, um den Motor-Aus-Zustand zu bestimmen. Wenn sich der Motor 12 nicht in dem Motor-Aus-Zustand befindet, kann dann der Prozess 200 enden. Der Prozess 200 kann in dem Fall, dass sich der Motor 12 in einem Motor-Aus-Zustand befindet, mit Schritt 204 fortfahren.
  • Bei Schritt 204 weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Überwachen eines Temperaturprofils der SCR-Vorrichtung 26 auf. Genauer steht Bezug nehmend auf 1 das Steuermodul 60 in Kommunikation mit zwei Temperatursensoren 62 und 64, die in der Abgasleitung 14 angeordnet sind, wobei der erste Temperatursensor 62 stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 26 platziert ist und der zweite Temperatursensor 64 stromabwärts der SCR-Vorrichtung 26 vorgesehen ist. Das Steuermodul 60 weist eine Steuerlogik zum Überwachen des ersten Temperatursensors 62 und des zweiten Temperatursensors 64 und zum Berechnen eines Temperaturprofils der SCR-Vorrichtung 26 auf. Genauer werden der erste Temperatursensor 62 und der zweite Temperatursensor 64 gemeinsam gemittelt, um das Temperaturprofil der SCR-Vorrichtung 26 zu erzeugen. Die Schwellentemperatur liegt unter einer Anspring- oder minimalen Betriebstemperatur der SCR-Vorrichtung 26. Genauer ist die Schwellentemperatur eine festgelegte Größe unter der Anspringtemperatur der SCR-Vorrichtung 26, so dass Ammoniakgas an der SCR-Vorrichtung 26 gespeichert werden kann. Wenn die SCR-Vorrichtung 26 über der Schwellentemperatur liegt, kann der Prozess 200 eine Überwachung des Temperaturprofils der SCR-Vorrichtung 26 fortsetzen. In dem Fall, dass sich die SCR-Vorrichtung 26 unter einer Anspringtemperatur befindet, kann der Prozess 200 dann mit Schritt 206 fortfahren.
  • Bei Schritt 206 weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob die SCR-Vorrichtung 26 eine Zielmenge an Ammoniakgas darin geladen hat. Genauer weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Überwachen der Menge an Ammoniakgas auf, die in die Abgasleitung 14 durch das druckbeaufschlagte Gefäß 40 freigesetzt worden ist, das das feste Gas erzeugende Material 42 in ein Ammoniakgas und Kohlendioxid zersetzt. In dem Fall, dass das Steuermodul 60 bestimmt, dass die SCR-Vorrichtung 26 die Zielmenge von Ammoniakgas darin geladen hat, kann dann der Prozess 200 mit Schritt 208 fortfahren. Bei Schritt 208 weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Deaktivieren des druckbeaufschlagten Gefäßes 40 auf. Genauer weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Deaktivieren der Blitzheizung 48 auf, wenn die Blitzheizung 48 aktiviert worden ist. Eine Deaktivierung der Blitzheizung 48 beendet die Zersetzung des festen Gas erzeugenden Materials 42 in das Ammoniakgas und Kohlendioxid. Dies deaktiviert seinerseits das Dosieren oder Einspritzen des Ammoniakgases in die Abgasleitung 14. Der Prozess 200 kann dann enden. In dem Fall, dass das Steuermodul 60 bestimmt, dass die SCR-Vorrichtung 26 die Zielmenge an Ammoniakgas nicht darin geladen hat, kann der Prozess 200 dann mit Schritt 210 fortfahren.
  • Bei Schritt 210 weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zum Überwachen des Druckwandlers 54 auf. Der Druckwandler 54 wird dazu verwendet, den Druck eines Raumes 50, der in dem Druckgefäß 40 angeordnet ist, zu überwachen, wenn der Raum 50 schließlich einen Schwellendruck erreicht. Der Schwellendruck gibt an, dass das feste Gas erzeugende Material 42 in Ammoniakgas und Kohlendioxid mit einer Rate umgewandelt worden ist, die in einer stetigen Versorgung von Ammoniakgas resultiert, die von der SCR-Vorrichtung 26 erforderlich ist. Dies bedeutet, das Druckgefäß 40 weist das normalerweise geschlossene Solenoidventil 56 auf, das in dem Fall geöffnet ist, dass der Druckwandler 52 detektiert, dass der Druck in dem Raum 50 den Schwellendruck überschritten hat. Der Prozess 200 kann dann mit Schritt 212 fortfahren.
  • Bei Schritt 212 weist das Steuermodul 60 eine Steuerlogik zur Bestimmung auf, ob der Schwellendruck erreicht worden ist. In dem Fall, dass der Schwellendruck nicht erreicht worden ist, kann der Prozess 200 zu Schritt 210 zurückkehren, wo das Steuermodul 60 eine Überwachung des Druckwandlers 54 fortsetzt. In dem Fall, dass der Schwellendruck erreicht worden ist, kann der Prozess 200 dann mit Schritt 214 fortfahren. Bei Schritt 214 wird ein normalerweise geschlossenes Solenoidventil 56 geöffnet. Das Ammoniakgas und Kohlendioxid können dann in die Abgasleitung 14 eintreten. Der Prozess 200 kann dann enden.
  • Obgleich die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente für Elemente davon eingesetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der Anmeldung fallen.

Claims (10)

  1. Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor eine Mehrzahl von Kolben und einen Motor-Aus-Zustand aufweist, der angibt, dass die Mehrzahl von Kolben allgemein stationär sind, umfassend: eine Abgasleitung in Fluidkommunikation mit dem Verbrennungsmotor, die derart konfiguriert ist, während des Betriebs ein Abgas von dem Verbrennungsmotor aufzunehmen; ein druckbeaufschlagtes Gefäß, das ein festes, Ammoniakgas erzeugendes Material speichert, wobei das druckbeaufschlagte Gefäß selektiv aktiviert wird, um das feste, Ammoniakgas erzeugende Material in ein Ammoniakgas zu erwärmen, wobei das Ammoniakgas in die Abgasleitung freigesetzt wird; eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung, die derart konfiguriert ist, das Ammoniakgas aufzunehmen, wobei die SCR-Vorrichtung ein SCR-Temperaturprofil und eine SCR-Anspringtemperatur aufweist; ein Steuermodul in Kommunikation mit dem Verbrennungsmotor und dem druckbeaufschlagten Gefäß, wobei das Steuermodul ein Signal empfängt, das den Motor-Aus-Zustand angibt, wobei das Steuermodul einen Speicher zum Speichern eines Wertes aufweist, der eine Zielmenge an Ammoniakgas anzeigt, die in die Abgasleitung durch das druckbeaufschlagte Gefäß freigesetzt und an die SCR-Vorrichtung geladen ist, wobei das Steuermodul umfasst: eine Steuerlogik zum Bestimmen auf Grundlage des Signals, ob der Verbrennungsmotor in dem Motor-Aus-Zustand ist; eine Steuerlogik zum Bestimmen des SCR-Temperaturprofils; eine Steuerlogik zum Bestimmen, ob das SCR-Temperaturprofil unter einem Schwellenwert liegt, wenn sich der Verbrennungsmotor in dem Motor-Aus-Zustand befindet, wobei der Schwellenwert angibt, dass sich die SCR-Vorrichtung eine festgelegte Größe unter der SCR-Anspringtemperatur befindet; eine Steuerlogik zum Bestimmen, ob das druckbeaufschlagte Gefäß die Zielmenge des Ammoniakgases in die Abgasleitung freigesetzt hat, wenn das SCR-Temperaturprofil unter dem Schwellenwert liegt; und eine Steuerlogik zum Deaktivieren des druckbeaufschlagten Gefäßes, wenn das druckbeaufschlagte Gefäß die Zielmenge des Ammoniakgases freigesetzt hat.
  2. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul eine Steuerlogik zum Überwachen eines Druckwandlers aufweist, der einen Druck angibt, der in dem Druckgefäß intern vorhanden ist, und wobei das Druckgefäß intern einen Schwellendruck erreicht.
  3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul eine Steuerlogik zum Aktivieren des druckbeaufschlagten Gefäßes aufweist, wenn der Schwellendruck erreicht ist und wenn das druckbeaufschlagte Gefäß die Zielmenge des Ammoniakgases nicht in die Abgasleitung freigesetzt hat.
  4. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei der Schwellendruck die Gasausbreitung erzeugt, die zum Erzeugen einer Gasausbreitung erforderlich ist, die notwendig ist, um die Zielmenge von Ammoniakgas, die in die Abgasleitung freigesetzt wird, zu erzeugen, die an die SCR-Vorrichtung geladen wird.
  5. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Zielmenge von Ammoniakgas eine Menge ist, die notwendig ist, um eine Sättigungsmenge von Ammoniakgas zu erzeugen, die von der SCR-Vorrichtung gespeichert ist, und wobei die Sättigungsmenge eine maximale Menge an Ammoniakgas repräsentiert, die die SCR-Vorrichtung speichern kann.
  6. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Vorrichtung mit elektrisch beheiztem Katalysator (”EHC”) in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung, die derart konfiguriert ist, das Abgas während des Betriebs des Verbrennungsmotors aufzunehmen, und selektiv aktiviert wird, um Wärme zu erzeugen und eine Oxidation des Abgases zu bewirken, wobei die EHC-Vorrichtung eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung zum Umwandeln von Stickoxid (”NO”) zu Stickstoffdioxid (”NO2”) besitzt.
  7. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 6, ferner mit einer Oxidationskatalysator-(”OC”)-Vorrichtung in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung, wobei die OC-Vorrichtung eine Vorderseite besitzt, wobei die OC-Vorrichtung Kohlenwasserstoffe adsorbiert und selektiv aktiviert wird, um eine Oxidation der Kohlenwasserstoffe in dem Abgas während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu bewirken, wobei die EHC-Vorrichtung in der OC-Vorrichtung positioniert ist.
  8. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 7, wobei zumindest eine von der EHC-Vorrichtung und der OC-Vorrichtung eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweist, die Palladium (”Pd”), Platin (”Pt”) und Perowskit aufweist.
  9. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 7, wobei das Steuermodul eine Steuerlogik zum selektiven Aktivieren der EHC abhängig davon aufweist, ob die SCR-Vorrichtung die Anspringtemperatur während des Betriebs des Verbrennungsmotors erreicht hat.
  10. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Zündschalter, wobei der Zündschalter das Signal an das Steuermodul sendet, das den Motor-Aus-Zustand angibt.
DE102013203603A 2012-03-19 2013-03-04 Abgasbehandlungssystem mit einem festen, Ammoniakgas erzeugenden Material Withdrawn DE102013203603A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/423,565 2012-03-19
US13/423,565 US20130239554A1 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Exhaust gas treatment system having a solid ammonia gas producing material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013203603A1 true DE102013203603A1 (de) 2013-09-19

Family

ID=49044159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013203603A Withdrawn DE102013203603A1 (de) 2012-03-19 2013-03-04 Abgasbehandlungssystem mit einem festen, Ammoniakgas erzeugenden Material

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130239554A1 (de)
CN (1) CN103321723B (de)
DE (1) DE102013203603A1 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103912348A (zh) * 2014-04-08 2014-07-09 刘观柏 一种电加热的碳酸氢铵干法制氨及计量喷射系统
DE102014107863A1 (de) 2014-06-04 2015-12-17 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zur Funktionsprüfung mindestens eines PTC-Heizelementes
US9512760B2 (en) 2014-12-15 2016-12-06 Caterpillar Inc. Aftertreatment system implementing low-temperature SCR
CN105508006A (zh) * 2015-12-24 2016-04-20 芜湖恒耀汽车零部件有限公司 一种汽车排气系统管装置
US20170234189A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 International Engine Intellectual Property Company , Llc Scr after-treatment of engine exhaust gas
US20170234188A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 International Engine Intellectual Property Company , Llc Scr after-treatment of engine exhaust gas
US11255244B2 (en) 2016-03-02 2022-02-22 Watlow Electric Manufacturing Company Virtual sensing system
WO2017151960A1 (en) 2016-03-02 2017-09-08 Watlow Electric Manufacturing Company Heater element as sensor for temperature control in transient systems
CN106769645A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 宁波立达智能控制技术有限公司 铵盐热分解平衡压力测量装置
DE102017115408A1 (de) * 2017-07-10 2019-01-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102017218374A1 (de) 2017-10-13 2019-04-18 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Heiztemperatur eines Heizelements für einen elektrisch beheizbaren Katalysator und Kraftfahrzeug
WO2020159991A1 (en) * 2019-01-29 2020-08-06 Watlow Electric Manufacturing Company Virtual sensing system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3396378B2 (ja) * 1996-08-15 2003-04-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化方法及び装置
JP3979153B2 (ja) * 2002-04-03 2007-09-19 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関のＮＯｘ浄化装置
US6993900B2 (en) * 2002-10-21 2006-02-07 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
ATE489158T1 (de) * 2007-03-30 2010-12-15 Amminex As System zur lagerung von ammoniak in und zu seiner abgabe aus einem lagerungsmaterial und verfahren zur lagerung und abgabe von ammoniak
JP4407717B2 (ja) * 2007-04-23 2010-02-03 株式会社デンソー 還元性ガス発生装置、ならびにそれを用いた固体還元剤ｓｃｒシステム。
JP4375483B2 (ja) * 2008-02-22 2009-12-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8015963B2 (en) * 2009-03-19 2011-09-13 GM Global Technology Operations LLC Fuel pressure control strategy at engine shutdown
US20100300081A1 (en) * 2009-06-01 2010-12-02 Fulks Gary C Flash heat ammonia generator
US8671666B2 (en) * 2010-03-11 2014-03-18 Cummins Inc. System and apparatus for enhancing exhaust aftertreatment startup emissions control

Also Published As

Publication number Publication date
US20130239554A1 (en) 2013-09-19
CN103321723B (zh) 2016-09-07
CN103321723A (zh) 2013-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012220016B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen verbrennungsmotor mit einem elektrisch beheizten nox-adsorber-katalysator
DE102012215663B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen verbrennungsmotor mit einem steuersystem für eine vorrichtung für selektive katalytische reduktion (scr)
DE102013203603A1 (de) Abgasbehandlungssystem mit einem festen, Ammoniakgas erzeugenden Material
DE102012222929B4 (de) System für selektive katalytische Reduktion (SCR) zur NOx-Speicherung
DE102011112877B4 (de) Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor
DE102010022940B4 (de) Abgaspartikelfiltersystem, Abgasbehandlungssystem sowie Verfahen zum Regenerieren eines Abgasfilters
DE102011117808B4 (de) Steuerverfahren zur regeneration eines partikelfilters
DE102011100479B4 (de) Verfahren zum steuern eines abgasbehandlungssystems sowie entsprechendes abgassystem
DE102015111451B4 (de) ELEKTRONISCHES STEUERMODUL ZUR STEUERUNG DER DIAGNOSE ElNES NOx-SENSORS UND VERFAHREN ZUR DIAGNOSE EINES NOx-SENSORS
DE102014105043A1 (de) Elektrisch beheizter DOC unter Verwendung von NOx-Steuerungen während eines Kaltstarts mittels KW-SCR
DE102012214891B4 (de) Abgasbehandlungssystem und Verfahren zum Regenerieren einer Partikelfilterbaugruppe
DE102011118243B4 (de) SYSTEM UND VERFAHREN ZUR REGENERATION EINES NOx-ADSORBERS
DE102013208042B4 (de) Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Nachbehandlungssystems in einem Fahrzeug sowie entsprechend ausgebildetes Fahrzeug
DE102012209197B4 (de) Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor
DE102011015734B4 (de) Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE102012205679A1 (de) Elektrisch beheizte Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR)
DE102014107092A1 (de) Spannungssteuersystem zum Heizen einer Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion
DE102015000955A1 (de) Systeme und Verfahren zur Minderung von NOx- und HC-Emissionen
DE102010045203A1 (de) Oxidierender Partikelfilter
DE102014105836A1 (de) Verbrennungsmotor und Abgasnachbehandlungssystem
DE102012220536A1 (de) Abgassystem für verbrennungsmotor
DE102018106077A1 (de) Verfahren zum steuern und erfassen einer katalysatorvergiftung von vorrichtungen zur selektiven katalytischen reduktion
DE102015013837A1 (de) Abgasreinigungssystem und Abgasreinigungsverfahren
DE102013205197A1 (de) Kohlenmonoxid-selektive Oxidationskatalysatoren
DE102017117209A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasbehandlungssystems

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee