DE102014119503A1 - Apparatus and method for exhaust gas treatment - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasbehandlung werden bereitgestellt. Die Vorrichtung weist auf eine Mager-NOx-Falle (LNT), einen Selektive-Katalytische-Reduktion-(SCR)-Katalysator und einen Sauerstoff-Speicher-Katalysator, welcher ein Sauerstoff-Speicher-Material und ein Edelmetall enthält, die aufeinanderfolgend entlang einer Abgasströmungsrichtung angeordnet sind. Die Vorrichtung weist außerdem auf eine vordere Lambdasonde, welche der LNT vorgeschaltet angeordnet ist, eine hintere Lambdasonde, welche dem Sauerstoff-Speicher-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist, und einen Temperatursensor, welcher konfiguriert ist, um eine Temperatur von einem Abgas zu messen.An apparatus and method for exhaust treatment are provided. The apparatus includes a lean NOx trap (LNT), a Selective Catalytic Reduction (SCR) catalyst, and an oxygen storage catalyst containing an oxygen storage material and a noble metal sequentially passed along one Exhaust flow direction are arranged. The apparatus also includes a front lambda probe disposed upstream of the LNT, a rear lambda probe disposed downstream of the oxygen storage catalyst, and a temperature sensor configured to measure a temperature of an exhaust gas.
Description
Hintergrundbackground
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Abgas eines Fahrzeugs. Insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasbehandlung, welche(s) die Stickstoffoxid-(NOx)-Reduktionsleistung unter Verwendung einer Lambdasonde und eines Temperatursensors maximiert, ohne einen NOX-Sensor zu verwenden.The present invention relates to an apparatus and a method for treating exhaust gas of a vehicle. In particular, an exhaust treatment apparatus and method that maximizes nitrogen oxide (NO x ) reduction performance using a lambda probe and a temperature sensor without using an NO x sensor.
Diskussion der verwandten TechnikDiscussion of the related art
Da Abgasvorschriften von Fahrzeugen verschärft werden, werden DeNOx-Katalysatortechnologien, wie z.B. Mager-NOx-Falle (LNT) und Selektive-Katalytische-Reduktion (SCR), in Nachbehandlungsvorrichtungen zum Reduzieren von NOx im Abgas eingesetzt. Ein DeNOx-Katalysator ist ein Katalysatortyp, welcher konfiguriert ist, um NOx, welches im Abgas enthalten ist, zu entfernen, und wenn ein Reduktionsmittel, wie z.B. Harnstoff, Ammoniak (NH3), Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlenwasserstoffe (HC), in/auf das Abgas übertragen wird, wird Stickstoffoxid (NOx) im DeNOx-Katalysator durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit einem Reduktionsmittel reduziert.As emissions regulations are exacerbated by vehicles DeNOx -Katalysatortechnologien such as lean NOx trap (LNT) and Selective Catalytic Reduction-be (SCR) used in treatment devices for reducing NO x in the exhaust gas. A DeNO x catalyst is a type of catalyst configured to remove NO x contained in the exhaust gas and when a reducing agent such as urea, ammonia (NH 3 ), carbon monoxide (CO) or hydrocarbons (HC) is transferred to the exhaust gas, nitrogen oxide (NO x ) in the DeNO x catalyst is reduced by an oxidation-reduction reaction with a reducing agent.
In den letzten Jahren wurde ein LNT als Nachbehandlungsvorrichtung zum Entfernen von NOx, welches beim Betreiben eines Magermotors erzeugt wird, im Abgas verwendet, und der LNT adsorbiert oder verschließt NOX, welches im Abgas unter magerer Atmosphäre enthalten ist, und sondert das adsorbierte oder verschlossene NOX unter fetter Atmosphäre ab.In recent years, an LNT has been used as an after-treatment apparatus for removing NO x generated in operating a lean-burn engine in the exhaust gas, and the LNT adsorbs or occludes NO x contained in the lean-burn exhaust gas and separates the adsorbed or occluded NO X in a rich atmosphere.
Das SCR-System ist angepasst, um NOx effizient durch Zuführen eines Reduktionsmittels zum SCR-Katalysator zu reduzieren, und verwendet ein Verfahren, um NOx durch Zuführen eines Reduktionsmittels zum Abgas zu reduzieren, anders als ein Abgasrückführungs-(AGR)-System zum Reduzieren von NOx durch Abnahme einer Verbrennungstemperatur einer Verbrennungskammer durch Zurückführen von Abgas. Das SCR-System wird als ein Selektive-Katalytische-Reduktion-System bezeichnet, was bedeutet, dass ein Reduktionsmittel, wie z.B. Harnstoff, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenwasserstoffe, mit NOx inmitten von Sauerstoff und NOx einfacher zur Reaktion gebracht wird.The SCR system is adapted to reduce NO x efficiently by supplying a reducing agent to the SCR catalyst, and uses a method to reduce NO x by supplying a reducing agent to the exhaust gas, unlike an exhaust gas recirculation (EGR) system Reducing NO x by decreasing a combustion temperature of a combustion chamber by recirculating exhaust gas. The SCR system is referred to as a selective catalytic reduction system, which means that a reducing agent, such as urea, ammonia, carbon monoxide or hydrocarbons, is reacted with NO x in the midst of oxygen and NO x easier to react.
Des Weiteren wurden Technologien, wie z.B. ein Diesel-Oxidations-Katalysator (DOC), ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein katalytischer Partikelfilter (CPF), zum Nachbehandlungs-Reduzieren von Partikelmaterial (PM) im Fahrzeugabgas entwickelt. Ferner wurde in den letzten Jahren ein SCR-auf-Dieselpartikelfilter (SDPF), der sowohl Partikelmaterial sammelt und NOx reduziert, entwickelt und angewendet. Der SDPF bringt NH3 und NOx im Abgas an einem SCR-Katalysator zu einer Reaktion, um diese Moleküle in/zu Wasser und N2 zu reinigen, durch Aufbringen des SCR-Katalysators auf einen porösen DPF, und sammelt Partikelmaterial im Abgas durch eine Filterfunktion (z.B. eine DPF-Funktion).Further, technologies such as a Diesel Oxidation Catalyst (DOC), a Diesel Particulate Filter (DPF) or a Catalytic Particulate Filter (CPF) have been developed for post-treatment reduction of particulate matter (PM) in vehicle exhaust. Further, in recent years, an SCR to diesel particulate filter (SDPF) which both collects particulate matter and reduces NO x has been developed and used. The SDPF reacts NH 3 and NO x in the exhaust gas on an SCR catalyst to purify these molecules in / to water and N 2 , by applying the SCR catalyst to a porous DPF, and collects particulate matter in the exhaust gas Filter function (eg a DPF function).
In einem Verfahren zur Ermittlung des Alterns des SCR-Katalysators und des SDPF-Katalysators werden NOx-Sensoren stromaufwärts und stromabwärts des SCRs oder des SDPFs montiert, und NOx wird durch den NOx-Sensor gemessen, um zu ermitteln, ob der SCR-Katalysator oder der SDPF-Katalysator gealtert ist, wenn die Reinigungsleistung des SCRs oder des SDPFs im Wesentlichen kleiner ist. Altern kann unter Verwendung eines solchen Verfahrens direkt gemessen werden, da jedoch der Preis eines einzelnen NOx-Sensors um ein Vielfaches höher ist als der eines Temperatursensors, steigen die Kosten zum Implementieren eines Verfahrens, welches NOx-Sensoren, die stromaufwärts und stromabwärts des Katalysators angeordnet sind, benötigt.In a method of determining the aging of the SCR catalyst and the SDPF catalyst, NO x sensors are mounted upstream and downstream of the SCR or SDPF, and NO x is measured by the NO x sensor to determine if the SCR Catalyst or the SDPF catalyst is aged when the purification performance of the SCR or SDPF is substantially smaller. Aging can using such a method be measured directly, however, since the price of a single NO x sensor is many times higher than that of a temperature sensor, the cost increases for implementing a method which NOx sensors upstream and downstream of the catalyst are arranged, needed.
ZusammenfassungSummary
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasbehandlung bereit, welche(s) die Stickstoffoxid-(NOx)-Reduktionsleistung durch Verwenden einer Lambdasonde und eines Temperatursensors, ohne Verwenden eines NOx-Sensors, verbessern oder maximieren kann. Es sollte verstanden werden, dass NOx irgendeines oder alle aus Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Distickstoffmonoxid (N2O) umfassen kann.Accordingly, the present invention provides an exhaust treatment apparatus and method that can improve or maximize the nitrogen oxide (NO x ) reduction performance by using a lambda probe and a temperature sensor without using an NO x sensor. It should be understood that NO x may include any or all of nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), and nitrous oxide (N 2 O).
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Abgasbehandlungsvorrichtung aufweisen eine Mager-NOx-Falle (LNT), einen Selektive-Katalytische-Reduktion-(SCR)-Katalysator und einen Sauerstoff-Speicher-Katalysator, welcher ein Sauerstoff-Speicher-Material und ein Edelmetall enthält, und welche aufeinanderfolgend entlang einer Abgasströmungsrichtung angeordnet sein können. Ferner kann eine vordere Lambdasonde der LNT vorgeschaltet angeordnet sein, eine hintere Lambdasonde kann dem Sauerstoff-Speicher-Katalysator nachgeschaltet angeordnet sein, und ein Temperatursensor, welcher konfiguriert sein kann, um eine Temperatur von Abgas zu messen, kann ebenfalls bereitgestellt sein.In accordance with one aspect of the present invention, an exhaust gas treatment apparatus may comprise a lean NOx trap (LNT), a Selective-Catalytic-reduction-(SCR) catalyst and an oxygen-storage-catalyst comprising a oxygen storage material and a noble metal, and which may be sequentially arranged along an exhaust gas flow direction. Further, a front lambda probe may be disposed upstream of the LNT, a rear lambda probe may be disposed downstream of the oxygen storage catalyst, and a temperature sensor that may be configured to measure a temperature of exhaust gas may also be provided.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können in einem Abgasbehandlungsverfahren eine Mager-NOx-Falle (LNT), ein Selektive-Katalytische-Reduktion-(SCR)-Katalysator und ein Sauerstoff-Speicher-Katalysator, welcher ein Sauerstoff-Speicher-Material und ein Edelmetall enthält, aufeinanderfolgend entlang einer Abgasströmungsrichtung angeordnet sein, und eine vordere Lambdasonde kann der LNT vorgeschaltet angeordnet sein, und eine hintere Lambdasonde kann dem Sauerstoff-Speicher-Katalysator nachgeschaltet angeordnet sein. Das Verfahren kann das Messen einer Temperatur von Abgas durch einen Temperatursensor aufweisen. Zusätzlich kann während einem Fettbetrieb des Fahrzeug-Verbrennungsmotors NOx durch den SCR-Katalysator entfernt werden, wenn NH3, welches durch den LNT erzeugt wird, und NOx im Abgas miteinander im SCR-Katalysator reagieren.In accordance with one aspect of the present invention, in a exhaust treatment process, a lean NO x trap (LNT), a selective catalytic reduction (SCR) Catalyst and an oxygen storage catalyst containing an oxygen storage material and a noble metal may be arranged sequentially along an exhaust gas flow direction, and a front lambda probe may be disposed upstream of the LNT, and a rear lambda probe may be disposed of the oxygen storage catalyst be arranged downstream. The method may include measuring a temperature of exhaust gas through a temperature sensor. In addition, during rich operation of the vehicle internal combustion engine, NO x may be removed by the SCR catalyst when NH 3 generated by the LNT and NO x in the exhaust gas react with each other in the SCR catalyst.
Dementsprechend können die Abgasbehandlungsvorrichtung und das Verfahren zum Steuern derselben gemäß der vorliegenden Erfindung die NOx-Reduktionsleistung unter Verwendung einer Lambasonde und eines Temperatursensors, ohne Verwenden eines NOx-Sensors, verbessern oder maximieren.Accordingly, the exhaust gas treatment apparatus and the method of controlling the same can maximize according to the present invention, the NO x reduction performance using an oxygen sensor and a temperature sensor, without using a NOx sensor, or improve.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Zeichnungen sind bereitgestellt zur Bezugnahme beim Beschreiben von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und der Geist der vorliegenden Erfindung sollte nicht nur anhand der beigefügten Zeichnungen gedeutet werden. Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung klarer verstanden, wenn sie mit den beigefügten Zeichnungen in Verbindung genommen werden, wobei:
Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezugnahme auf gewisse Ausführungsbeispiele derselben beschrieben, welche in den beigefügten Zeichnungen, welche nachstehend aufgeführt sind, nur zur Veranschaulichung abgebildet sind und daher nicht limitierend für die vorliegende Erfindung sind, wobei:The drawings are provided with references for describing embodiments of the present invention, and the spirit of the present invention should be understood not only with reference to the accompanying drawings. The above and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
The above and other features of the present invention will now be described in detail with reference to certain embodiments thereof, which are illustrated by way of illustration only in the accompanying drawings, which are given below and are therefore not limiting of the present invention, wherein:
Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale zeigen, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, einschließlich zum Beispiel bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden teilweise durch den jeweiligen Anwendungszweck und die jeweilige Nutzungsumgebung bestimmt werden. In den verschiedenen Figuren der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen durchweg die gleichen oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.It should be understood that the appended drawings are not necessarily to scale, presenting a somewhat simplified representation of various features illustrative of the basic principles of the invention. The specific design features of the present invention as disclosed herein, including, for example, particular dimensions, orientations, locations and shapes, will be determined in part by the particular application and the particular environment of use. In the various figures of the drawing, the reference numerals designate the same or equivalent parts of the present invention throughout.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“, oder „Fahrzeug-“, oder andere ähnliche Begriffe, so wie sie hierin verwendet sind, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen mit einschließen, wie zum Beispiel Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und einschließen Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und andere, mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge (z.B. Kraftstoff, der aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen wird). Hierin bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.It should be understood that the term "vehicle," or "vehicle," or other similar terms as used herein, generally includes motor vehicles, such as passenger cars including sport utility vehicles (SUVs), buses, trucks , various commercial vehicles, watercraft including a variety of boats and ships, aircraft and the like, and include hybrid vehicles, electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, hydrogen powered vehicles, and other alternative fuel vehicles (eg, fuel derived from non-petroleum fuels is won). Herein, a hybrid vehicle means a vehicle having two or more drive sources, for example, vehicles that are both gasoline-powered and electric-powered.
Obwohl die Ausführungsbeispiele derart beschrieben sind, dass sie eine Mehrzahl von Einheiten verwenden, um den beispielgebenden Prozess auszuführen, versteht es sich, dass die beispielgebenden Prozesse auch durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen ausgeführt werden können. Zusätzlich versteht es sich, dass der Begriff Steuerung/Steuergerät eine Hardwarevorrichtung bezeichnet, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist konfiguriert, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist speziell konfiguriert, um besagte Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, welche weiter unter beschrieben sind.Although the embodiments are described as using a plurality of units to perform the example process, it will be understood that the example processes may be performed by one or a plurality of modules. In addition, it should be understood that the term controller / controller refers to a hardware device having a memory and a processor. The memory is configured to store the modules and the processor is specifically configured to be said Execute modules to perform one or more processes, which are further described below.
Außerdem kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium/Datenträger ausgeführt sein, welches/welcher ausführbare Programmanweisungen, welche von einem Prozessor, Steuerung/Steuergerät oder dergleichen ausgeführt werden, enthält. Beispiele der computerlesbaren Datenträger schließen mit ein, sind aber nicht limitiert auf, ROM, RAM, Compact-Disk-(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppy Disks, Flash-Speicher, Smartcards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass die computerlesbaren Medien in einer verteilten Weise, z.B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller-Area-Netzwerk (CAN), gespeichert und ausgeführt werden.Additionally, the control logic of the present invention may be embodied as a non-transitory, computer-readable medium on a computer-readable medium / medium that includes executable program instructions executed by a processor, controller, or the like. Examples of computer-readable media include, but are not limited to, ROM, RAM, compact disk (CD) ROMs, magnetic tape, floppy disks, flash memory, smart cards, and optical data storage devices. The computer readable recording medium may also be distributed in network coupled computer systems such that the computer readable media are distributed in a distributed fashion, e.g. by a telematics server or a controller area network (CAN), stored and executed.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und beabsichtigt nicht, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, beabsichtigen die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“, auch die Pluralformen zu umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Tätigkeiten, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Tätigkeiten, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen, aufgelisteten Elemente.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms "a", "an", "the", "the" and "the" also intend to include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. It should also be understood that the terms "comprising" and / or "having" when used in this specification specify the presence of specified features, numbers, steps, activities, elements and / or components, but not the presence or addition of exclude one or more other features, numbers, steps, activities, elements, components and / or groups thereof. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.
Sofern nicht spezifisch angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, wird der Begriff „etwa“, wie hierin verwendet, als in einem Bereich von normaler Toleranz in der Technik, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts, verstanden. „Etwa“ kann als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des genannten Werts verstanden werden. Sofern sich aus dem Zusammenhang nichts anderes ergibt, sind alle hierin bereitgestellten Zahlenwerte mit dem Begriff „etwa“ modifiziert.Unless specifically stated or obvious from context, the term "about" as used herein is understood to be within a range of normal tolerance in the art, for example, within 2 standard deviations of the mean. "About" may be considered within 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05% or 0.01% of said value. Unless the context indicates otherwise, all numerical values provided herein are modified by the term "about."
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, so dass der Fachmann, den die vorliegende Erfindung betrifft, die vorliegende Erfindung einfach verwirklichen kann. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungsvorrichtung und ein Abgasbehandlungsverfahren, durch die/das eine verschärfte EU6 Abgasnorm bewältigt werden kann, und weist im Wesentlichen einen LNT, einen SCR-Katalysator und einen Sauerstoff-Speicher-Katalysator auf.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention. The present invention relates to an exhaust treatment device and an exhaust treatment method by which a stricter EU6 emission standard can be overcome, and basically comprises an LNT, an SCR catalyst, and an oxygen storage catalyst.
Der SDPF kann durch Aufbringen eines SCR-Katalysatormaterials auf einen Dieselpartikelfilter (DPF), welcher konfiguriert ist, um Partikelmaterial im Dieselabgas zu sammeln, konfiguriert sein. NH3 und NOx im Abgas können an dem SCR-Katalysator miteinander reagieren, um in Wasser und N2 umgewandelt zu werden, und Partikelmaterial im Abgas kann durch eine Filterfunktion (z.B. eine DPF-Funktion) gesammelt werden. Die Kombination der LNT und des SDPFs kann in einem passiven SCR-Katalysatorsystem enthalten sein, um NH3 als Nebenprodukt zu erzeugen, wenn NOx, welches von der LNT eingeschlossen ist, unter fetter Atmosphäre umgewandelt wird, und NH3, welches von der LNT erzeugt wird, und NOx im Abgas reagieren miteinander im SDPF, um gereinigt (z.B. umgewandelt in Stickstoff und Wasser) zu werden. Der Sauerstoff-Speicher-Katalysator kann einen Cerdioxid-Katalysator aufweisen, in dem Ceroxid (CeO2) (d.h. ein Oxid von Cer, welches Cerdioxid genannt wird) als ein Sauerstoffspeichermaterial dient. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können der SDPF und der Cerdioxid-Katalysator integral konfiguriert sein und (genau) einen porösen Filter verwenden.The SDPF may be configured by applying an SCR catalyst material to a diesel particulate filter (DPF) configured to collect particulate matter in the diesel exhaust. NH 3 and NO x in the exhaust gas may react with each other on the SCR catalyst to be converted to water and N 2 , and particulate matter in the exhaust gas may be collected by a filtering function (eg, a DPF function). The combination of the LNT and the SDPF may be included in a passive SCR catalyst system to produce by-product NH 3 when NO x trapped by the LNT is converted to rich atmosphere and NH 3 derived from the LNT is generated and NO x in the exhaust gas react with each other in the SDPF to become purified (eg, converted into nitrogen and water). The oxygen storage catalyst may include a ceria catalyst in which ceria (CeO 2 ) (ie, an oxide of cerium called ceria) serves as an oxygen storage material. In one embodiment of the present invention, the SDPF and the ceria catalyst may be integrally configured using (precisely) a porous filter.
Der Filter kann eine Mehrzahl von Schichtfilterwänden
Der integrale SDPF/Cerdioxid-Katalysator kann durch Bereitstellen des porösen Filters zum Sammeln von Partikelmaterial des Dieselabgases als Grundkörper und Aufbringen der SCR-Katalysator-Schicht
Ferner können Stopfen
Temperatursensoren T1 und T2 können stromaufwärts des SDPFs (stromabwärts der LNT) und stromabwärts des Cerdioxid-Katalysators angeordnet sein, und die Temperatursensoren T1 und T2 können stromaufwärts und stromabwärts des integralen SDPF/Cerdioxid-Katalysators in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet sein.Temperature sensors T1 and T2 may be located upstream of the SDPF (downstream of the LNT) and downstream of the ceria catalyst, and the temperature sensors T1 and T2 may be located upstream and downstream of the integral SDPF / ceria catalyst in one embodiment of the present invention.
Der SCR-Katalysator und der Cerdioxid-Katalysator können durch Aufbringen eines SCR-Katalysator-Materials und eines Cerdioxid-Katalysators, welcher ein Edelmetall und Cerdioxid enthält, auf einer Oberfläche des Trägers, durch den Abgas strömt, ausgebildet werden. Der SCR-Katalysator und der Cerdioxid-Katalysator können daher ein integraler Katalysator sein, welcher (genau) einen Träger verwendet, und der Träger kann in zwei Bereiche unterteilt werden, so dass ein SCR-Katalysator-Material auf einen Bereich aufgebracht werden kann und ein Cerdioxid-Katalysator-Material, welches ein Edelmetall und Cerdioxid (z.B. ein Sauerstoff-Speicher-Material) enthält, auf den anderen Bereich aufgebracht werden kann, um einen Zonen-Aufbringen-Typ-Katalysator (d.h., einen integralen SCR-Katalysator/Cerdioxid-Katalysator) auszubilden. Mit anderen Worten, das SCR-Katalysator-Material und das Cerdioxid-Katalysator-Material können auf einer vorderen Fläche und einer hinteren Fläche des Trägers in dem Zonen-Aufbringen-Verfahren, wie in
Lambdasonden L1 und L2 können stromaufwärts der LNT und stromabwärts des Sauerstoff-Speicher-Katalysators in dem Ausführungsbeispiel von
Obwohl die Anordnungen von Abgasbehandlungsvorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die
Eine zusätzliche fette Atmosphäre kann durch Verwenden eines Signals der hinteren Lambdasonde beibehalten werden, durch Platzieren des SCR-Katalysators stromabwärts der LNT, Hinzufügen des Sauerstoff-Speicher-Katalysators (Cerdioxid-Katalysator) stromabwärts des SCR-Katalysators und Anbringen der hinteren Lambdasonde L2 stromabwärts des Sauerstoff-Speicher-Katalysators. Eine Zeitdauer, in der eine fette Atmosphäre bestehen kann, kann verlängert werden in Antwort auf das Ermitteln, dass Sauerstoff stromaufwärts der hinteren Lambdasonde L2 nicht ausgestoßen wird, durch Verwenden eines Signals der hinteren Lambdasonde L2, da Sauerstoff im Sauerstoff-Speicher-Katalysator nicht ausgestoßen werden kann, auch wenn der Sauerstoff in der LNT unter der fetten Atmosphäre ausgestoßen wird. Dementsprechend kann eine zusätzliche fette Atmosphäre beibehalten werden, und folglich kann eine Menge von NH3, welche von der LNT erzeugt wird, erhöht werden, wodurch die gesamte NOx-Reinigungsleistung verbessert wird. Natürlich kann NH3, welches von der LNT erzeugt wird, mit NOx im SCR-Katalysator reagieren, und NH3 kann verwendet werden, um NOx im SCR-Katalysator zu reinigen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Zeitraum, in dem eine fette Atmosphäre bestehen kann, künstlich erhöht werden durch Anordnen eines Cerdioxid-Katalysators, welcher ein Sauerstoff-Speicher-Material und eine im Wesentlichen kleine Menge eines Edelmetalls aufweist, stromabwärts des SCR-Katalysators. Wenn die Lambdasonde L2 stromabwärts des Cerdioxid-Katalysators angeordnet ist, so dass eine zusätzliche fette Atmosphäre beibehalten werden kann (z.B. kann der Zeitraum, in dem die fette Atmosphäre bestehen kann, erhöht werden), kann eine ausreichende Menge von NH3 effektiv erzeugt werden, und eine Reinigung von NH3 und NOx kann im SCR-Katalysator durchgeführt werden, und CO und HC können vom Cerdioxid-Katalysator, welcher ein Edelmetall trägt, beseitigt werden.An additional rich atmosphere may be maintained by using a rear lambda sensor signal, placing the SCR catalyst downstream of the LNT, adding the oxygen storage catalyst (ceria catalyst) downstream of the SCR catalyst, and mounting the rear lambda probe L2 downstream of the engine oxygen storage catalyst. A period of time in which a rich atmosphere may exist may be prolonged in response to determining that oxygen upstream of the rear lambdasound L2 is not discharged by using a signal of the rear lambda probe L2, since oxygen in the oxygen storage catalyst is not discharged even if the oxygen in the LNT is expelled under the rich atmosphere. Accordingly, an additional rich atmosphere can be maintained, and hence an amount of NH 3 generated by the LNT can be increased, thereby improving the overall NO x purification performance. Of course, NH 3 produced by the LNT may react with NO x in the SCR catalyst, and NH 3 may be used to purify NO x in the SCR catalyst. According to the present invention, a period in which a rich atmosphere can be artificially increased by disposing a ceria catalyst having an oxygen storage material and a substantially small amount of a noble metal downstream of the SCR catalyst. If the lambda probe L2 is located downstream of the ceria catalyst so that an additional rich atmosphere can be maintained (eg, the period of time during which the rich atmosphere may be increased), a sufficient amount of NH 3 can be effectively generated, and purification of NH 3 and NO x can be performed in the SCR catalyst, and CO and HC can be eliminated by the ceria catalyst which carries a noble metal.
Es sollte angemerkt werden, dass sich die Lambdasonde stromabwärts der LNT von der hinteren Lambdasonde L2, welche in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, unterscheiden kann. Mit anderen Worten, die Lambdasonde L2, welche stromabwärts des Cerdioxid-Katalysators (der ein Sauerstoff-Speicher-Katalysator ist) angeordnet ist, kann eine stromabwärts-Lambdasonde auf einer Rückseite der LNT (die stromaufwärts des SCR-Katalysators (SDPF) aus
Ferner zeigt
Wenn eine Konzentration von Sauerstoff im Abgas in einer fetten Atmosphäre reduziert wird und der Gehalt eines Reduktionsmittels, wie z.B. CO oder HC, erhöht wird, kann ein Nitrat, welches in einem im Wesentlichen Hochtemperatur-Verschließung-Material, wie z.B. Ba, verschlossen ist, abgetrennt werden, um in Stickstoff N2 umgewandelt zu werden, während es von Reduktionsmitteln, wie z.B. CO oder HC, reduziert wird. Die Reaktionsformel nach dem Erzeugen des Durchbruchpunkts kann folgendermaßen sein:
Erzeugen von NH3 in der LNT erfolgt zu einer Zeit, wenn Sauerstoff, welcher im Sauerstoff-Speicher-Material der LNT gespeichert ist, und NOx, welches im NOx-Verschließung-Material gespeichert ist, ausgestoßen und beseitigt werden, und H2 und NO (abgetrennt von der LNT oder zugeführt vom Abgas) reagieren miteinander, um NH3 zu erzeugen, nachdem NOx und O2 unter den Bedingungen der fetten Atmosphäre ausgestoßen werden. Wie in
Obwohl gemäß der verwandten Technik die Fettsteuerung an einem Durchbruchpunkt abgeschlossen sein kann, wenn die Lambdawerte der stromaufwärts- und stromabwärts-Lambdasonde miteinander zusammenfallen, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fettsteuerung abgeschlossen werden, wenn die Lambdawerte der vorderen Lambdasonde (die Lambdasonde an der stromaufwärts-Seite der LNT) L1 und der hinteren Lambdasonde L2 miteinander zusammenfallen, wodurch eine zusätzliche Fettsteuerung für den Zeitraum ☐, nach dem tbt der verwandten Technik, beibehalten werden kann. Da das Erzeugen von NH3 abnehmen kann, wenn ☐ zu kurz eingestellt ist, und das Erzeugen von NH3 erhöht werden kann, während das Erzeugen von CO übermäßig erhöht werden kann, was ein Kraftstoff-Verhältnis ungünstig beeinflussen kann, wenn ☐ zu lange eingestellt ist, ist das geeignete Einstellen oder Optimieren von ☐ gemäß einem Verbrennungsmotor-Zustand wünschenswert.Although, according to the related art, the rich control may be completed at a break-through point when the lambda values of the upstream and downstream lambda sensors coincide with each other, according to the present invention, a rich control may be completed when the lambda values of the front lambda probe (the lambda probe at the upstream Side of the LNT) L1 and the rear lambda probe L2 coincide with each other, whereby an additional fat control for the period ☐, after the t bt of the related art, can be maintained. Since the generation of NH 3 may decrease if □ is set too short, and the generation of NH 3 may be increased, while the generation of CO may be increased excessively, which may adversely affect a fuel ratio if □ set too long is the appropriate setting or optimization of ☐ according to a combustion engine state is desirable.
Die zusätzliche Fettsteuerungszeit ☐ (z.B. innerhalb von etwa 5 Sekunden) kann erhöht werden gemäß dem stromabwärts-Sauerstoff-Speicher-Katalysator, d.h. einer Menge von Cerdioxid des Cerdioxid-Katalysators oder einer Menge von gespeichertem Sauerstoff, jedoch kann durch solch eine Fortsetzung des Fettbetriebszustands eine übermäßige Menge von NH3 gebildet werden.The additional grease control time □ (eg, within about 5 seconds) may be increased according to the downstream oxygen storage catalyst, ie, an amount of ceria of the ceria catalyst or an amount of stored oxygen, however, by such continuation of the rich operation state excessive amount of NH 3 are formed.
Erhöhtes NH3, welches während der zusätzlichen Fettbetriebszeit erzeugt wird, kann mit NOx durch einen SCR-Katalysator stromabwärts der LNT reagieren, um NOx zu reduzieren, und erhöhte CO und HC, welche während der zusätzlichen Fettbetriebszeit erzeugt werden, können zusätzlich durch Verwenden eines Edelmetalls, welches im Cerdioxid-Katalysator enthalten ist, reduziert werden. Hauptfaktoren, Verbrennungsmotor/Katalysator-Bedingungen, welche das Erzeugen von NH3 beeinflussen können, können aufweisen eine Temperatur von Abgas, eine Strömungsrate von Abgas, ein Ausmaß der Katalysator-Alterung (z.B. Zersetzung) und tbt, und die ☐☐ Zeit kann reduziert werden, wenn tbt abnimmt. Obwohl gemäß der verwandten Technik die fette Atmosphäre für DeNOx sofort nach tbt beseitigt werden kann, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine erhebliche Menge von NH3 effektiv erzeugt werden, indem die fette Atmosphäre für einen zusätzlichen Zeitraum ☐ (wie in
Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen und Verbesserungen, die durch den Fachmann unter Verwendung der Grundkonzepte der vorliegenden Erfindung, die in den Ansprüchen definiert sind, durchgeführt werden, fallen ebenfalls in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung.Although embodiments of the present invention have been described in detail, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concepts of the present invention as defined in the claims are also to be considered within the scope of the present invention.
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