DE102015215365A1 - A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine - Google Patents
A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015215365A1 DE102015215365A1 DE102015215365.7A DE102015215365A DE102015215365A1 DE 102015215365 A1 DE102015215365 A1 DE 102015215365A1 DE 102015215365 A DE102015215365 A DE 102015215365A DE 102015215365 A1 DE102015215365 A1 DE 102015215365A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nox storage
- storage catalyst
- internal combustion
- combustion engine
- regeneration
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 247
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 31
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 7
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 60
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- -1 alkaline earth metal carbonate Chemical class 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
- F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
- F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
-
- 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
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
-
- 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
- F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
- F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
-
- 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
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1402—Exhaust gas composition
-
- 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
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1614—NOx amount trapped in catalyst
-
- 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
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- 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
-
- 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
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors (10) mit einem ersten NOx-Speicherkatalysator (12), einem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors (10) stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordneten Partikelfilter (16) sowie einem stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator (18), umfassend folgende Schritte: – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem überstöchiometrischen oder stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, wobei NOx-Emissionen in dem ersten NOx-Speicherkatalysator (12) und in dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (18) in Form von Nitraten eingelagert werden und Rußpartikel in dem Partikelfilter (16) eingelagert werden; – wenn eine Notwendigkeit zur Regeneration zumindest des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) oder des Partikelfilters (16) detektiert wird; Aufheizen des Abgases in einem Abgaskanal (20) des Verbrennungsmotors (10), bis eine zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren (12, 18) und des Partikelfilters (16) notwendige Regenerationstemperatur erreicht ist; – Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators (12), des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) und des Partikelfilters (16) durch alternierendes Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for the exhaust aftertreatment of an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine (10) having a first NOx storage catalyst (12), a downstream in the flow direction of an exhaust gas of the internal combustion engine (10) downstream of the first NOx storage catalyst (12) arranged particulate filter (16) and a downstream of the first NOx storage catalyst (12) arranged second NOx storage catalyst (18) comprising the steps of - operating the internal combustion engine (10) with a lean of stoichiometric or stoichiometric combustion air ratio, wherein NOx emissions in the first NOx storage catalyst (12) and be stored in the second NOx storage catalyst (18) in the form of nitrates and soot particles are stored in the particulate filter (16); - when a need for regeneration of at least the second NOx storage catalyst (18) or the particulate filter (16) is detected; Heating the exhaust gas in an exhaust passage (20) of the internal combustion engine (10) until a regeneration temperature necessary for regeneration of the NOx storage catalysts (12, 18) and of the particulate filter (16) is reached; - Regenerating the first NOx storage catalyst (12), the second NOx storage catalyst (18) and the particulate filter (16) by alternately operating the internal combustion engine (10) with a substoichiometric combustion air ratio and a stoichiometric combustion air ratio. The invention further comprises an apparatus for carrying out such a method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention relates to a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine for carrying out such a method.
Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an motorische Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Weiterhin sind die Fahrzeug- und Motorenhersteller angehalten, den Verbrauch der Verbrennungsmotoren und die damit verbundenen CO2-Emissionen zu reduzieren. Dies führt unter anderem dazu, dass für Verbrennungsmotoren verbrauchsoptimierte Brennverfahren entwickelt werden. Eine Möglichkeit, den Verbrauch eines Ottomotors zu reduzieren, ist ein Magerbrennverfahren, also ein Brennverfahren, bei dem der Verbrennungsmotor weitestgehend mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Da bei einem Magerbrennverfahren die NOx-Emissionen nicht mehr hinreichend mit einem konventionellen Drei-Wege-Katalysator aus dem Abgas umgesetzt werden können, sind zusätzliche Katalysatoren wie NOx-Speicherkatalysatoren erforderlich. Dabei werden die NOx-Emissionen als Nitrate im NOx-Speicherkatalysator eingelagert. Diese NOx-Speicherkatalysatoren müssen periodisch mithilfe einer motorischen Fettphase regeneriert werden. In Kraftstoffen können unterschiedlich hohe Konzentrationen von Schwefel vorhanden sein. Diese führen im Betrieb des Verbrennungsmotors zu einer Verringerung der Speicherkapazität der NOx-Speicherkatalysatoren. Dieser Effekt ist reversibel und kann mithilfe geeigneter Maßnahmen rückgängig gemacht werden. Eine Möglichkeit zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators ist die Entschwefelung durch eine Phase einer motorischen Verbrennung mit einem fetten, unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Der in dieser Phase auftretende Ammoniak kann in einem Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) eingespeichert werden und im weiteren Betrieb zur Abgasnachbehandlung genutzt werden. Ferner wird mit Einführung der Abgasnorm EU6 für Ottomotoren ein Grenzwert für die Partikelemission vorgeschrieben, sodass es auch bei Otto-Motoren zur Notwendigkeit des Einsatzes eines Partikelfilters kommen kann. Der Partikelfilter kann sich im Betrieb mit Rußpartikeln beladen, wobei ein Abgasgegendruck im Abgaskanal mit der Beladung zunimmt. Diese Beladung führt dazu, dass der Partikelfilter periodisch regeneriert werden muss, damit der Abgasgegendruck nicht in unzulässige Bereiche ansteigt und den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors herabsetzt. The current and increasingly stringent future exhaust gas legislation places high demands on engine raw emissions and the exhaust aftertreatment of internal combustion engines. Furthermore, the vehicle and engine manufacturers are required to reduce the consumption of internal combustion engines and the associated CO 2 emissions. Among other things, this leads to the development of consumption-optimized combustion processes for internal combustion engines. One way to reduce the consumption of a gasoline engine is a lean burn process, ie a combustion process in which the internal combustion engine is operated as far as possible with a superstoichiometric combustion air ratio. Since in a lean burn process, the NOx emissions can not be sufficiently implemented with a conventional three-way catalyst from the exhaust, additional catalysts such as NOx storage catalytic converters are required. The NOx emissions are stored as nitrates in the NOx storage catalytic converter. These NOx storage catalysts must be regenerated periodically by means of a motorized rich phase. In fuels, different levels of sulfur may be present. These lead during operation of the internal combustion engine to a reduction in the storage capacity of the NOx storage catalytic converters. This effect is reversible and can be reversed by taking appropriate measures. One possibility for the regeneration of a NOx storage catalyst is the desulfurization by a phase of a combustion engine with a rich, substoichiometric combustion air ratio. The ammonia occurring in this phase can be stored in a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides (SCR catalyst) and used in the further operation for exhaust aftertreatment. Furthermore, with the introduction of the exhaust emission standard EU6 for petrol engines, a limit value for the particulate emission is prescribed, so that it may also be necessary for gasoline engines to use a particulate filter. During operation, the particle filter may be loaded with soot particles, with an exhaust gas back pressure in the exhaust gas channel increasing with the load. This load causes the particulate filter must be periodically regenerated, so that the exhaust back pressure does not rise in impermissible areas and reduces the efficiency of the internal combustion engine.
Aus der
Nachteilig an einem solchen Verfahren ist jedoch, dass bei jedem Wechsel zwischen unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis und überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis die Sauerstoffspeicher im Abgaskanal befüllt beziehungsweise entleert werden, sodass die Effektivität eines solchen Verfahrens bei der Verwendung von Drei-Wege-Katalysatoren relativ gering ist. However, a disadvantage of such a method is that the oxygen reservoirs in the exhaust duct are filled or emptied with each change between substoichiometric combustion air ratio and superstoichiometric combustion air ratio, so that the effectiveness of such a process is relatively low when using three-way catalysts.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Regenerationsverfahren weiterzubilden, die Qualität der Abgasreinigung weiter zu verbessern und den Mehrverbrauch bei der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu minimieren. The object of the invention is to refine such a regeneration method, to further improve the quality of the exhaust gas purification and to minimize the additional consumption in the regeneration of the exhaust gas aftertreatment device.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem ersten NOx-Speicherkatalysator, einem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators angeordneten Partikelfilter sowie eines stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysators, gelöst, welches folgende Schritte umfasst:
- – Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, wobei NOx-Emissionen in dem ersten NOx-Speicherkatalysator und in dem zweiten NOx-Speicherkatalysator in Form von Nitraten eingelagert werden und Rußpartikel in dem Partikelfilter eingelagert werden;
- – wenn eine Notwendigkeit zur Regeneration zumindest des zweiten NOx-Speicherkatalysators oder des Partikelfilters detektiert wird, Aufheizen des Abgases in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors, bis eine zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren und des Partikelfilters notwendige Regenerationstemperatur erreicht ist;
- – Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators, des zweiten NOx-Speicherkatalysators und des Partikelfilters durch alternierendes Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis.
- Operating the internal combustion engine with a stoichiometric or superstoichiometric combustion air ratio, wherein NOx emissions are stored in the first NOx storage catalyst and in the second NOx storage catalyst in the form of nitrates and soot particles are stored in the particulate filter;
- - If a need for the regeneration of at least the second NOx storage catalyst or the particulate filter is detected, heating the exhaust gas in an exhaust passage of the internal combustion engine until a regeneration temperature necessary for the regeneration of the NOx storage catalytic converter and the particulate filter is reached;
- - Regenerating the first NOx storage catalyst, the second NOx storage catalyst and the particulate filter by alternately operating the internal combustion engine with a substoichiometric combustion air ratio and a stoichiometric combustion air ratio.
Durch einen ersten und einen zweiten NOx-Speicherkatalysator und einen Partikelfilter kann eine verbesserte Abgasreinigung erzielt werden, wobei eine gemeinsame Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren und des Rußpartikelfilters energetisch günstiger ist als eine separate, einzelne Regeneration der Komponenten, da für die gemeinsame Regeneration nur eine Heizphase benötigt wird, in der das Abgas im Abgaskanal bis zu einer Regenerationstemperatur aufgeheizt wird. Dadurch werden insgesamt weniger Heizphasen zur Regeneration der Abgasnachbehandlungskomponenten benötigt und der Gesamtverbrauch gegenüber einer einzelnen, separaten Regeneration der Abgasnachbehandlungskomponenten reduziert. Erfindungsgemäß kann bei diesem Verfahren zudem die Wärme, die bei der Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators entsteht, zur Aufheizung und zum Erreichen einer Regenerationstemperatur des Partikelfilters genutzt werden. Bei der Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren handelt es sich primär um eine Desulfatisierung (Entschwefelung) der NOx-Speicherkatalysatoren, das heißt der Entfernung von eingelagerten Schwefeloxiden. Da die Dauer und die Temperatur zur Desulfatisierung der NOx-Speicherkatalysatoren in etwa der Dauer und der Temperatur zur Regeneration des Partikelfilters entspricht, können diese beiden Regenerationen vorteilhaft miteinander kombiniert werden. By a first and a second NOx storage catalyst and a particulate filter improved exhaust gas purification can be achieved, wherein a common regeneration of the NOx storage catalytic converter and the particulate filter is energetically cheaper than a separate, individual regeneration of the components, since only one heating phase is required for the common regeneration, in which the exhaust gas is heated in the exhaust duct to a regeneration temperature. As a result, a total of fewer heating phases are required for the regeneration of the exhaust aftertreatment components and the total consumption is reduced compared to a single, separate regeneration of the exhaust aftertreatment components. According to the invention, in this method, moreover, the heat which arises during the regeneration of the first NOx storage catalytic converter can be used for heating and for achieving a regeneration temperature of the particulate filter. The regeneration of the NOx storage catalysts is primarily a desulfurization (desulfurization) of the NOx storage catalysts, ie the removal of stored sulfur oxides. Since the duration and the temperature for the desulfurization of the NOx storage catalysts approximately corresponds to the duration and the temperature for the regeneration of the particulate filter, these two regenerations can advantageously be combined with one another.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Dauer der Regeneration durch eine modellbasierte Berechnung gesteuert wird. Während die Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren bezüglich der darin gebundenen Nitrate als abgeschlossen angesehen wird, wenn im Abgaskanal stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators ein unterstöchiometrisches, fettes Verbrennungsluftverhältnis detektiert wird, reicht dies zum Erkennen einer hinreichenden Desulfatisierung nicht aus. Während der Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren und des Partikelfilters wird das Verbrennungsluftverhältnis λE des Verbrennungsmotors alternierend zwischen einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE < 1 zur Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE > 1 zur Regeneration des Partikelfilters gewechselt. Dabei wird der Schwefel in den NOx-Speicherkatalysatoren durch das unterstöchiometrische, fette Verbrennungsluftverhältnis entfernt. Nach vollständiger Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren führt ein weiterer Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis zu einem fetten Überfahren des zweiten NOx-Speicherkatalysators, sodass sich im Abgaskanal stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators ein unterstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis einstellt. Dieses Absinken der Sauerstoffkonzentration stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators kann beispielsweise durch eine Lambda-Sonde einfach detektiert werden. Entsprechend der modellbasierten Berechnung wird der NOx-Speicherkatalysator dann noch eine gewisse Zeit fett überfahren, bis eine weitestgehend vollständige Desulfatisierung der NOx-Speicherkatalysatoren angenommen wird. According to an advantageous development of the method, it is provided that the duration of the regeneration is controlled by a model-based calculation. While the regeneration of the NOx storage catalysts is considered to be complete with respect to the nitrates bound therein when a stoichiometric rich combustion air ratio is detected in the exhaust duct downstream of the second NOx storage catalyst, this is insufficient to detect sufficient desulfurization. During the regeneration of the NOx storage catalytic converter and the particulate filter, the combustion air ratio λ E of the internal combustion engine alternately between a substoichiometric combustion air ratio λ E <1 for desulfurization of the NOx storage catalytic converters and a superstoichiometric combustion air ratio λ E > 1 is changed to regenerate the particulate filter. The sulfur in the NOx storage catalytic converters is removed by the substoichiometric, rich combustion air ratio. After complete regeneration of the NOx storage catalytic converters, further operation of the internal combustion engine with a substoichiometric, rich combustion air ratio leads to a rich overrunning of the second NOx storage catalytic converter, so that a substoichiometric combustion air ratio is established in the exhaust duct downstream of the second NOx storage catalytic converter. This decrease in the oxygen concentration downstream of the second NOx storage catalytic converter can be easily detected, for example, by a lambda probe. According to the model-based calculation of the NOx storage catalyst is then run over a certain time in fat until a largely complete desulfation of NOx storage catalysts is assumed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aufheizen des Abgases in einer Regenerationsphase durch eine Zündwinkelverstellung des Verbrennungsmotors in Richtung „spät“ erfolgt oder unterstützt wird. Dadurch sind keine zusätzlichen Heizelemente oder weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Abgastemperatur wie beispielsweise eine Sekundärlufteinblasung notwendig. According to a further advantageous embodiment, it is provided that the heating of the exhaust gas takes place in a regeneration phase by an ignition angle adjustment of the internal combustion engine in the direction of "late" or supported. As a result, no additional heating elements or further measures to increase the exhaust gas temperature such as a secondary air injection are necessary.
Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis λE > 1 in einem Bereich zwischen 1,05 und 1,2 und das unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis λE < 1 in einem Bereich zwischen 0,85 und 0,95, bevorzugt zwischen 0,9 und 0,93, gewählt wird. Ein überstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis λE > 1 ist zur Regeneration des Partikelfilters, das heißt zur Oxidation der im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußpartikel, notwendig. Dabei ist ein Verbrennungsluftverhältnis von λE zwischen 1,05 und 1,2 vorteilhaft, da in diesem Bereich zum einen hinreichend viel Sauerstoff zur Oxidation des Rußes zur Verfügung steht, zum anderen die Sauerstoffkonzentration aber gering genug ist, um ein unkontrolliertes Durchbrennen und eine damit verbundene dauerhafte Schädigung oder Zerstörung des Partikelfilters zu verursachen. Ein unterstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis λE < 1 ist zum Abbau der Nitrate und Sulfate im NOx-Speicherkatalysator notwendig. Bei diesem Verbrennungsluftverhältnis kann einerseits das Entstehen von größeren Mengen an Ruß verhindert werden, was zu einer starken Beladung eines Partikelfilters oder zu entsprechenden Endrohremissionen führen würde. Daher ist ein Verbrennungsluftverhältnis λE von 0,9 bis 0,93 in der unterstöchiometrischen Fett-Phase des Verbrennungsmotors besonders vorteilhaft. Andererseits entsteht bei diesem Verbrennungsluftverhältnis Ammoniak, welches in einer SCR-Beschichtung des Partikelfilters eingespeichert werden kann und somit in einem nachfolgenden Magerbetrieb, also einer Phase, in der der Verbrennungsmotor mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, zum Abbau von NOx-Emissionen genutzt wird. According to a further improvement of the method, it is provided that the superstoichiometric combustion air ratio λ E > 1 in a range between 1.05 and 1.2 and the substoichiometric combustion air ratio λ E <1 in a range between 0.85 and 0.95, preferably between 0.9 and 0.93, is chosen. A superstoichiometric combustion air ratio λ E > 1 is necessary for the regeneration of the particle filter, that is to say for the oxidation of the soot particles retained in the particle filter. In this case, a combustion air ratio of λ E between 1.05 and 1.2 is advantageous, since in this area, on the one hand, a sufficient amount of oxygen for the oxidation of the soot is available, on the other hand, the oxygen concentration is low enough, however, to uncontrolled burning and thus associated permanent damage or destruction of the particulate filter. A substoichiometric combustion air ratio λ E <1 is necessary to reduce the nitrates and sulfates in the NOx storage catalyst. In this combustion air ratio, on the one hand the emergence of larger amounts of soot can be prevented, which would lead to a heavy loading of a particulate filter or corresponding tailpipe emissions. Therefore, a combustion air ratio λ E of 0.9 to 0.93 in the substoichiometric rich phase of the internal combustion engine is particularly advantageous. On the other hand, in this combustion air ratio, ammonia, which can be stored in an SCR coating of the particulate filter and thus used in a subsequent lean operation, ie a phase in which the internal combustion engine is operated with a superstoichiometric combustion air ratio, is used to reduce NOx emissions.
Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis und das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis in Zeitintervallen von 50–200s, vorzugsweise 80–120s, gewechselt werden. Dadurch können abwechselnd die NOx-Speicherkatalysatoren entschwefelt und der Rußpartikelfilter regeneriert werden. According to a further development of the method, it is provided that the substoichiometric combustion air ratio and the superstoichiometric combustion air ratio be changed at intervals of 50-200s, preferably 80-120s. As a result, the NOx storage catalysts can be desulphurized alternately and the soot particle filter regenerated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Regeneration in einem Bereich von 600°C bis 650°C gewählt wird. In diesem Temperaturbereich ist sowohl ein hinreichendes Temperaturniveau zur Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren als auch des Partikelfilters erreicht. Die Temperatur ist jedoch nicht so hoch, dass eine dauerhafte thermische Schädigung der NOx-Speicherkatalysatoren oder des Partikelfilters zu befürchten wären. According to a further advantageous embodiment of the method, it is provided that the Regeneration in a range of 600 ° C to 650 ° C is selected. In this temperature range, both a sufficient temperature level for the desulfurization of the NOx storage catalytic converter and the particle filter is achieved. However, the temperature is not so high that a permanent thermal damage to the NOx storage catalysts or the particulate filter would be feared.
Erfindungsgemäß wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ferner eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaskanal vorgeschlagen, wobei in dem Abgaskanal ein erster, motornaher NOx-Speicherkatalysator und ein zweiter, motorferner NOx-Speicherkatalysator sowie ein Partikelfilter angeordnet sind, wobei der Partikelfilter und der zweite NOx-Speicherkatalysator stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgaskanal stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators eine Lambda-Sonde zur Erfassung eines Regenerationszustandes des zweiten NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist. Mit einer solchen Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden. Durch eine stromab der NOx-Speicherkatalysatoren angeordneten Lambda-Sonde kann eine Onboard-Diagnose der NOx-Speicherkatalysatoren erfolgen. Somit ist eine einfache Steuerung beziehungsweise Regelung des Regenerationsverfahrens möglich. According to another aspect of the invention, an exhaust gas aftertreatment device for an internal combustion engine with an exhaust gas duct is also proposed, wherein a first, close-coupled NOx storage catalytic converter and a second NOx storage catalytic converter remote from the engine and a particle filter are arranged in the exhaust gas duct, the particle filter and the second catalytic converter NOx storage catalytic converter are arranged downstream of the first NOx storage catalytic converter, characterized in that in the exhaust duct downstream of the second NOx storage catalytic converter, a lambda sensor for detecting a regeneration state of the second NOx storage catalytic converter is arranged. With such an exhaust aftertreatment device, a method according to the invention can be carried out. By means of a lambda probe arranged downstream of the NOx storage catalytic converter, an on-board diagnosis of the NOx storage catalytic converters can take place. Thus, a simple control or regulation of the regeneration process is possible.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Speicherkapazität des ersten NOx-Speicherkatalysators kleiner als die Speicherkapazität des zweiten NOx-Speicherkatalysators ist. Somit kann der erste NOx-Speicherkatalysator klein und kompakt ausgeführt werden, wobei der erste NOx-Speicherkatalysator mit einer erhöhten thermischen Stabilität ausgestattet ist und beispielsweise in einen Drei-Wege-Katalysator mit NOx-Speicherfunktion integriert sein kann. Der zweite NOx-Speicherkatalysator bietet ein größeres Speichervolumen, wodurch die Häufigkeit einer notwendigen Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren herabgesetzt werden kann beziehungsweise an die Regenerationszyklen des Partikelfilters angepasst werden kann. According to an advantageous development of the device, it is provided that the storage capacity of the first NOx storage catalytic converter is smaller than the storage capacity of the second NOx storage catalytic converter. Thus, the first NOx storage catalyst can be made small and compact, wherein the first NOx storage catalyst is provided with increased thermal stability and can be integrated, for example, in a three-way catalyst with NOx storage function. The second NOx storage catalyst provides a larger storage volume, whereby the frequency of a necessary regeneration of the NOx storage catalytic converters can be reduced or adapted to the regeneration cycles of the particulate filter.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der erste NOx-Speicherkatalysator motornah und der zweite NOx-Speicherkatalysator sowie der Partikelfilter in einer motorfernen Position, insbesondere in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges, angeordnet sind. Dabei wird unter einer motornahen Anordnung ein mittlerer Abgaslaufweg von höchstens 50 cm, insbesondere von höchstens 30 cm, nach einem Zylinderauslass des Verbrennungsmotors verstanden. Durch diese Nähe zum Verbrennungsmotor wird ein besonders schnelles Anspringen des ersten NOx-Speicherkatalysators beziehungsweise eines Drei-Wege-Katalysators mit NOx-Speicherfunktion nach einem Kaltstart erreicht, sodass dieser auch als Startkatalysator fungiert. Hingegen verhindert die motorferne Anordnung des zweiten NOx-Speicherkatalysators, dass diese Komponenten mit sehr heißen Abgasen in Kontakt kommen und es zu einer spontanen Desorption von NOx und einer thermischen Schädigung des zweiten NOx-Speicherkatalysators kommt. Zudem steht im Unterbodenbereich relativ viel Bauraum zur Verfügung. Unter einer motorfernen Anordnung wird ein mittlerer Abgaslaufweg von mindestens 80 cm, insbesondere von mindestens 100 cm, nach Zylinderauslass verstanden. According to an advantageous development of the device, provision is made for the first NOx storage catalytic converter to be close to the engine and the second NOx storage catalytic converter and the particle filter to be arranged in a position remote from the engine, in particular in an underfloor position of a motor vehicle. Here, an arrangement near the engine is understood to mean a mean exhaust gas flow path of at most 50 cm, in particular of at most 30 cm, according to a cylinder outlet of the internal combustion engine. Due to this proximity to the internal combustion engine, a particularly rapid starting of the first NOx storage catalytic converter or of a three-way catalytic converter with NOx storage function is achieved after a cold start, so that it also functions as a starting catalyst. By contrast, the arrangement of the second NOx storage catalytic converter remote from the engine prevents these components from coming into contact with very hot exhaust gases and resulting in spontaneous desorption of NOx and thermal damage to the second NOx storage catalytic converter. In addition, there is a relatively large amount of space available in the underbody area. Under a remote engine arrangement, a mean exhaust flow path of at least 80 cm, in particular of at least 100 cm, understood after cylinder outlet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Partikelfilter zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist und eine Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) aufweist. Durch eine SCR-Beschichtung kann beispielsweise bei einem zur Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren durchgeführten unterstöchiometrischen, fetten Betrieb des Verbrennungsmotors entstehendes Ammoniak auf der SCR-Beschichtung eingespeichert werden und in einem folgenden Magerbetrieb, also einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, die Reduzierung der Stickstoffoxide (NOx) unterstützen. According to an advantageous embodiment, it is provided that the particle filter is arranged between the first NOx storage catalytic converter and the second NOx storage catalytic converter and has a coating for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR coating). By means of an SCR coating, for example, in a substoichiometric, rich operation of the internal combustion engine carried out for desulphurising the NOx storage catalytic converter, ammonia can be stored on the SCR coating and in a subsequent lean operation, ie operation of the internal combustion engine with a superstoichiometric combustion air ratio, the reduction of the Support nitrogen oxides (NOx).
Vorzugsweise ist die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Zu diesem Zweck kann etwa eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, in der ein computerlesbarer Algorithmus zur Ausführung des Verfahrens und gegebenenfalls notwendige Kennfelder gespeichert vorliegen. Die Steuereinrichtung kann insbesondere einen Eingangskanal zur Aufnahme eines Signals der Lambda-Sonde und/oder einen im Abgaskanal stromauf und stromab des Partikelfilters angeordneten Differenzdrucksensor aufweisen, um die Einleitung sowie das Ende der Regeneration zu bestimmen. Preferably, the device is designed and set up to carry out the method according to the invention. For this purpose, a control device can be provided, for example, in which a computer-readable algorithm for executing the method and possibly necessary maps are stored. The control device can in particular have an input channel for receiving a signal of the lambda probe and / or a differential pressure sensor arranged upstream and downstream of the particle filter in the exhaust gas channel in order to determine the initiation as well as the end of the regeneration.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst einen Abgaskanal
Der Drei-Wege-Katalysator
In
In
In
In
In
In
In einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors
In einer ersten Phase wird die Abgasanlage durch eine Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors
In der zweiten Phase wird der erste NOx-Speicherkatalysator
In der dritten Phase wird der Partikelfilter
Die zweite und die dritte Phase des Regenerationsverfahrens werden wechselseitig so lange betrieben, bis der erste NOx-Speicherkatalysator oder der Drei-Wege-Katalysator mit integriertem NOx-Speicherkatalysator sowie der zweite NOx-Speicherkatalysator als entschwefelt gelten. Ferner darf der Partikelfilter
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- 12 12
- erster NOx-Speicherkatalysator first NOx storage catalyst
- 16 16
- Partikelfilter particulate Filter
- 18 18
- zweiter NOx-Speicherkatalysator second NOx storage catalyst
- 20 20
- Abgaskanal exhaust duct
- 22 22
- Lambda-Sonde Lambda probe
- 24 24
- SCR-Beschichtung SCR coating
- 26 26
- Drei-Wege-Katalysator mit NOx-Speicherfunktion Three-way catalytic converter with NOx storage function
- 30 30
- Drei-Wege-Katalysator Three-way catalytic converter
- λE λ E
- Verbrennungsluftverhältnis Combustion air ratio
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006017300 A1 [0003] DE 102006017300 A1 [0003]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015215365.7A DE102015215365A1 (en) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015215365.7A DE102015215365A1 (en) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015215365A1 true DE102015215365A1 (en) | 2017-02-16 |
Family
ID=57908383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015215365.7A Pending DE102015215365A1 (en) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015215365A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3412880A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method to regenerate a particle filter in the exhaust gas treatment system of an internal combustion engine and internal combustion engine |
DE102018206559A1 (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Exhaust gas aftertreatment with storage catalytic converter and particle filter |
WO2020069549A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Avl List Gmbh | Petrol engine arrangement and method comprising an nsc system |
EP3674523A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-07-01 | Volkswagen Ag | Waste gas processing system for a combustion engine |
DE102019109442A1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Exhaust aftertreatment system and process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006017300A1 (en) | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Siemens Ag | Diesel particle filter and nitrogen oxide storage catalyst regenerating method for lean-mix internal combustion engine, involves adjusting fat//fatless exchange of mixture composition with frequency and amplitude for reducing agent surplus |
DE102008034992A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Volkswagen Ag | Method for desulfurizing a NOX storage catalyst |
-
2015
- 2015-08-12 DE DE102015215365.7A patent/DE102015215365A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006017300A1 (en) | 2006-04-12 | 2007-10-25 | Siemens Ag | Diesel particle filter and nitrogen oxide storage catalyst regenerating method for lean-mix internal combustion engine, involves adjusting fat//fatless exchange of mixture composition with frequency and amplitude for reducing agent surplus |
DE102008034992A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Volkswagen Ag | Method for desulfurizing a NOX storage catalyst |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3412880A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method to regenerate a particle filter in the exhaust gas treatment system of an internal combustion engine and internal combustion engine |
DE102018206559A1 (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Exhaust gas aftertreatment with storage catalytic converter and particle filter |
DE102018206559B4 (en) * | 2018-04-27 | 2021-01-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Exhaust gas aftertreatment with storage catalytic converter and particle filter |
WO2020069549A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Avl List Gmbh | Petrol engine arrangement and method comprising an nsc system |
CN112867848A (en) * | 2018-10-05 | 2021-05-28 | Avl李斯特有限公司 | Gasoline engine assembly with NSC system and method |
EP3674523A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-07-01 | Volkswagen Ag | Waste gas processing system for a combustion engine |
DE102018133634A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-07-02 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine |
US11098633B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-08-24 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine |
DE102019109442A1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Exhaust aftertreatment system and process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3497309B1 (en) | Diagnostic method and device for checking the functionality of a component for exhaust-gas aftertreatment | |
EP1600612B1 (en) | Process for separating nitrogen oxides and soot particles from a lean exhaust gas from a combustion engine and exhaust gas cleaning system therefor | |
DE102008048854A1 (en) | Control strategy for a catalyst concept for exhaust aftertreatment with several nitrogen oxide storage catalysts | |
DE10040554B4 (en) | Method for operating an exhaust gas purification system with particle filter and nitrogen oxide storage | |
DE19961165A1 (en) | Process for the desulfurization of a NO¶x¶ storage catalytic converter arranged in an exhaust gas duct of an internal combustion engine | |
DE102015215365A1 (en) | A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine | |
DE102017205664A1 (en) | Exhaust after-treatment device and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102011004557A1 (en) | Method for operating an exhaust system of an internal combustion engine | |
WO2018134151A1 (en) | Regeneration of a particulate filter or four-way catalytic converter in an exhaust system of an internal combustion engine | |
DE102017201401B4 (en) | exhaust aftertreatment | |
DE102016205182A1 (en) | Method and device for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102015213617A1 (en) | Device and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102016200158A1 (en) | Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system | |
DE102015219114B4 (en) | Process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102017115399A1 (en) | Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102015200762A1 (en) | Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system | |
DE102015200751A1 (en) | Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system | |
DE102016210897B4 (en) | Control of nitrogen oxide emissions in high-load operating phases | |
DE10160704A1 (en) | Process for operating exhaust gas purification devices | |
DE102017101610A1 (en) | Method for reducing cold-start emissions in a spark-ignited internal combustion engine | |
DE102016201597B4 (en) | Method and device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE10001310A1 (en) | Device and method for controlling a NOx regeneration of a NOx storage catalytic converter | |
DE102017201399A1 (en) | aftertreatment system | |
DE102016015082A1 (en) | Method for operating an exhaust system of a motor vehicle and exhaust system | |
DE102017205706B4 (en) | Determine the ammonia concentration in the exhaust tract |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |