DE102016121446A1 - Vorrichtung zum Reinigen von Abgas und Regenerationsverfahren davon - Google Patents

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Abstract

Ein Regenerationsverfahren einer Abgasreinigungsvorrichtung, welche einen katalytischen Umwandler (40) aufweist, welcher an einer Abgasleitung (20) angeordnet ist und eine Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung (42), in welcher ein erster LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, und einen katalytischen Partikelfilter (CPF) (44), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator (150) in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, aufweist, wobei die LNT-Vorrichtung (42) und der CPF (44) der Reihe nach in dem katalytischen Umwandler (40) angeordnet sind, kann aufweisen: Ermitteln (S240) mittels einer Steuereinrichtung (60), ob eine in der LNT-Vorrichtung (42) absorbierte Stickoxid-(NOx-)Menge größer als eine Schwellen-NOx-Menge ist, Ermitteln (S250) mittels der Steuereinrichtung (60), ob eine Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, wenn die in der LNT-Vorrichtung (42) absorbierte NOx-Menge größer als die Schwellen-NOx-Menge ist, und Regenerieren (S280, S290), mittels der Steuereinrichtung (60), sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) oder lediglich der LNT-Vorrichtung (42) gemäß einer Temperatur des CPF (44), wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 12. Juli 2016 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0088157 , deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin einbezogen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases (bzw. Abgasreinigungsvorrichtung) und ein Regenerationsverfahren davon. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases, welche einen katalytischen Umwandler aufweist, der mit einem Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung, in welcher ein erster LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, und einem katalytischen Partikelfilter (CPF), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, bereitgestellt ist, und ein Regenerationsverfahren davon, welches die LNT-Vorrichtung und den CPF simultan oder separat gemäß einer Betriebsbedingung regeneriert.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Üblicherweise wird Abgas, welches aus einem Verbrennungsmotor heraus durch einen Abgaskrümmer strömt, in einen katalytischen Umwandler befördert, welcher an einer Abgasleitung montiert ist, und darin gereinigt. Anschließend wird der Abgaslärm reduziert, während das Abgas durch einen Auspuffdämpfer strömt, und dann wird das Abgas durch ein Endrohr hindurch in die (Umgebungs-)Luft ausgestoßen. Der katalytische Umwandler reinigt in dem Abgas enthaltene Schadstoffe. Darüber hinaus ist ein Partikelfilter zum Fangen von Partikelmaterial (PM), welches in dem Abgas enthalten ist, in der Abgasleitung montiert.
  • Ein Entstickungskatalysator (DeNOx-Katalysator) ist eine Art eines solchen katalytischen Umwandlers und reinigt in dem Abgas enthaltenes Stickoxid (bzw. Stickoxide) (NOx). Wenn Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Harnstoff, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoff (HC), dem Abgas zugeführt werden, wird das in dem Abgas enthaltene NOx in dem DeNOx-Katalysator durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion mit den Reduktionsmitteln reduziert.
  • Jüngst wird ein Mager-NOx-Falle(LNT)-Katalysator (wobei „LNT“ vom Englischen „Lean NOx Trap“, zu Deutsch „Mager-NOx-Falle“, abgeleitet ist) als ein derartiger DeNOx-Katalysator verwendet. Der LNT-Katalysator absorbiert das in dem Abgas enthaltene NOx, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (bzw. Luft/Kraftstoff-Verhältnis) mager ist (bzw. der Verbrennungsmotor in einer mageren Atmosphäre betrieben wird), und gibt das absorbierte Stickoxid frei, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist (bzw. der Verbrennungsmotor in einer fetten Atmosphäre betrieben wird).
  • Falls eine Abgastemperatur jedoch hoch ist (z.B. die Temperatur des Abgases höher als 400°C ist), kann der LNT-Katalysator das in dem Abgas enthaltene Stickoxid nicht reinigen. Falls insbesondere ein Fahrzeug bei einer Hohe-Geschwindigkeit-Bedingung oder einer Hohe-Last-Bedingung fährt, ist die Temperatur des Abgases hoch und kann der LNT-Katalysator, der nahe dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, das Stickoxid im Abgas nicht absorbieren. Das Stickoxid in dem Abgas kann deshalb aus dem LNT-Katalysator ausgelassen werden. Da ferner ein Strom des Abgases bei einer Schnelle-Beschleunigung-Bedingung oder der Hohe-Last-Bedingung groß ist, kann zur Umgebung des Fahrzeugs ausgelassenes NOx erhöht sein. Die Stickoxid-Reinigungsleistung kann deshalb stark verschlechtert sein.
  • Jüngst wird auf den Partikelfilter ein Katalysator in Form einer Beschichtung aufgebracht, um eine Partikelmaterialentfernungsfunktion zu verbessern oder zusätzlich Schadstoffe zu entfernen. Der mit einem Katalysator beschichtete Partikelfilter kann als ein katalytischer Partikelfilter (bzw. katalysierter Partikelfilter) (CPF) bezeichnet werden.
  • Bei dem CPF ist der Katalysator in Form einer Beschichtung auf die poröse Wand, welche den Einlasskanal und den Auslasskanal voneinander trennt, aufgebracht, und das Fluid strömt durch die poröse Wand und kommt in Kontakt mit der Katalysator-Beschichtung. Es gibt eine Druckdifferenz zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal, welche durch die poröse Wand getrennt sind. Dies erlaubt es dem Fluid, schnell durch die poröse Wand hindurch zu strömen. Die Kontaktzeit zwischen dem Katalysator und dem Fluid ist folglich kurz, was es für eine katalytische Reaktion schwierig macht, effizient aufzutreten.
  • Eine dicke Katalysator-Beschichtung an der porösen Wand erlaubt es dem Katalysator außerdem, die Mikroporen an der porösen Wand zu blockieren, und dies kann den Fluidstrom von dem Einlasskanal zu dem Auslasskanal stören. Der Gegendruck steigt folglich. Um die Gegendruckerhöhung zu minimieren, sind Wände im CPF mit einem Katalysator dünn beschichtet. Die Menge der Katalysator-Beschichtung an dem CPF kann folglich unzureichend dafür sein, dass die katalytische Reaktion effizient auftritt.
  • Um dieses Problem zu beheben, kann der mit dem Katalysator zu beschichtende Oberflächenbereich der Wände erhöht werden durch Erhöhen der Anzahl (Dichte) an Einlasskanälen und Auslasskanälen (nachstehend kollektiv als „Zellen“ bezeichnet). Die Erhöhung der Zelldichte in dem begrenzten Raum verringert jedoch die Wanddicke (z.B. der porösen Wand). Die Verringerung der Wanddicke kann die Filterleistung verschlechtern. Die Zelldichte sollte deshalb nicht auf mehr als das Dichtelimit erhöht werden.
  • Inzwischen werden mehr als zwei DeNOx-Katalysatoren an der Abgasleitung angebracht, um eine DeNOx-Leistung sicherzustellen. In diesem Fall ist es ein bedeutendes Problem, wie die Regeneration der DeNOx-Katalysatoren zu steuern ist.
  • Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind gerichtet auf eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases (hierin auch kurz: Abgasreinigungsvorrichtung) und ein Regenerationsverfahren davon, welche Vorteile eines Anordnens einer Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung, in welcher ein erster Mager-NOx-Falle(LNT)-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, nahe einem Verbrennungsmotor, eines Anordnens eines katalytischen Partikelfilters (CPF), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, stromabwärts der LNT-Vorrichtung und eines simultanen oder separaten Regenerierens der LNT-Vorrichtung und des CPF gemäß einer in der LNT-Vorrichtung absorbierten NOx-Menge, einer Temperatur der LNT-Vorrichtung, einer Temperatur des CPF, etc. haben.
  • Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Regenerationsverfahren einer Abgasreinigungsvorrichtung, welche einen katalytischen Umwandler (z.B. eine Abgaskatalysatorvorrichtung) aufweist, welcher an einer Abgasleitung angeordnet ist und eine Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung, in welcher ein erster LNT-Katalysator (z.B. ein erstes LNT-Katalysatormaterial / ein erstes NOx-Speichermaterial) in Form einer Beschichtung bereitgestellt (bzw. aufbeschichtet) ist, und einen katalytischen Partikelfilter (hierin kurz: CPF), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator (z.B. ein zweites LNT-Katalysatormaterial / ein zweites NOx-Speichermaterial) in Form einer Beschichtung (bzw. aufbeschichtet) bereitgestellt ist, aufweist, wobei die LNT-Vorrichtung und der CPF der Reihe nach (bzw. nacheinander, z.B. der CPF stromabwärts der LNT-Vorrichtung) in dem katalytischen Umwandler angeordnet sind, aufweisen: Ermitteln mittels einer Steuereinrichtung, ob eine in der LNT-Vorrichtung absorbierte Stickoxid-(NOx-)Menge größer als eine Schwellen-NOx-Menge bzw. Schwellenstickoxidmenge (z.B. ein Schwellenwert für die NOx-Menge) ist, Ermitteln mittels der Steuereinrichtung, ob eine Temperatur der LNT-Vorrichtung höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, wenn die in der LNT-Vorrichtung absorbierte NOx-Menge größer als die Schwellen-NOx-Menge ist, und Regenerieren, mittels der Steuereinrichtung, sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF oder lediglich der LNT-Vorrichtung gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Temperatur des CPF, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  • Das Regenerieren sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF oder lediglich der LNT-Vorrichtung gemäß einer Temperatur des CPF kann aufweisen: Ermitteln, ob die CPF-Temperatur höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, und, wenn die CPF-Temperatur höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, Regenieren sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF.
  • Das Regenerieren sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF kann basierend auf einem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung und einem Auslass-Lambda des CPF durchgeführt werden.
  • Das Regenerieren sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF oder lediglich der LNT-Vorrichtung gemäß einer Temperatur des CPF kann ferner aufweisen: Regenerieren lediglich der LNT-Vorrichtung, wenn die CPF-Temperatur kleiner oder gleich der zweiten vorbestimmten Temperatur ist.
  • Das Regenerieren lediglich der LNT-Vorrichtung kann basierend auf einem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung und einem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung durchgeführt werden.
  • Das Regenerationsverfahren kann ferner aufweisen: Ermitteln mittels der Steuereinrichtung, ob die CPF-Temperatur höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung kleiner oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, und Regenerieren, mittels der Steuereinrichtung, des CPF, wenn die CPF-Temperatur höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  • Das Regenerieren des CPF kann basierend auf einem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung und einem Auslass-Lambda des CPF durchgeführt werden.
  • Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases aufweisen: einen katalytischen Umwandler (z.B. eine Abgaskatalysatorvorrichtung), welcher an einer Abgasleitung angeordnet ist und welcher eine Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung (z.B. eine NOx-Speicherkatalysator-Vorrichtung), in welcher ein erster LNT-Katalysator (z.B. ein erstes LNT-Katalysatormaterial / ein erster NOx-Speichermaterial) in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, und einen katalytischen Partikelfilter (CPF), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator (z.B. ein zweites LNT-Katalysatormaterial / ein zweites NOx-Speichermaterial) in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, aufweist, wobei die LNT-Vorrichtung und der CPF der Reihe nach (bzw. nacheinander, z.B. der CPF stromabwärts der LNT-Vorrichtung) in dem katalytischen Umwandler angeordnet sind, und eine Steuereinrichtung, welche ein Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung, ein Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung und ein Auslass-Lambda des CPF ermittelt oder detektiert, eine Temperatur der LNT-Vorrichtung und eine Temperatur des CPF (CPF-Temperatur) ermittelt oder detektiert, Stickoxid-(NOx-)Mengen, die in der LNT-Vorrichtung und dem CPF absorbiert sind, (z.B. eine in der LNT-Vorrichtung absorbierte NOx-Menge und eine in dem CPF absorbierte NOx-Menge) ermittelt und eine Regeneration der LNT-Vorrichtung und des CPF (z.B. simultan oder separat) steuert, wobei die Steuereinrichtung die Regeneration der LNT-Vorrichtung und des CPF gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) der Temperatur der LNT-Vorrichtung und der Temperatur des CPF durchführt, wenn die in der LNT-Vorrichtung absorbierte NOx-Menge größer ist als eine Schwellen-NOx-Menge, und die Steuereinrichtung eine (simultane) Regeneration sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF durchführt, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist und die Temperatur des CPF höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  • Die Steuereinrichtung kann die Regeneration sowohl der LNT-Vorrichtung als auch des CPF basierend auf dem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung und dem Auslass-Lambda des CPF durchführen.
  • Die Steuereinrichtung kann die Regeneration (z.B. von nur) der LNT-Vorrichtung (z.B. die Regeneration von nur der LNT-Vorrichtung) durchführen, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist und die Temperatur des CPF kleiner oder gleich der zweiten vorbestimmten Temperatur ist.
  • Die Steuereinrichtung kann die Regeneration der LNT-Vorrichtung basierend auf dem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung und dem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung durchführen.
  • Die Steuereinrichtung kann die Regeneration des CPF (z.B. die Regeneration von nur des CPF) durchführen, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung kleiner oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist und die Temperatur des CPF höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  • Die Steuereinrichtung kann die Regeneration des CPF basierend auf dem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung und dem Auslass-Lambda des CPF durchführen.
  • Der CPF kann aufweisen: wenigstens einen Einlasskanal, welcher sich in einer Längsrichtung erstreckt und welcher ein erstes Ende, in welches Fluid einströmt, und ein zweites Ende, welches blockiert (bzw. versperrt) ist, aufweist, wenigstens einen Auslasskanal, welcher sich in der Längsrichtung erstreckt und welcher ein erstes Ende, welches blockiert (bzw. versperrt) ist, und ein zweites Ende, durch welches Fluid (hindurch) ausströmt, aufweist, wenigstens eine poröse Wand, welche eine Grenze (bzw. Begrenzung) zwischen einem Einlasskanal und einem Auslasskanal, die benachbart sind, (bzw. zwischen benachbarten Einlasskanälen und Auslasskanälen) definiert und welche sich in der Längsrichtung erstreckt, und einen (Beschichtungs-)Träger (z.B. ein Trägerelement, beispielsweise in Form einer Trägerwand, einer Stützwand, etc.), welcher die Zweiter-LNT-Katalysator-Beschichtung an sich aufweist (bzw. welcher mit dem zweiten LNT-Katalysator beschichtet ist), wobei der Träger innerhalb von wenigstens einem von (bzw. unter) dem wenigstens einen Einlasskanal und dem wenigstens einen Auslasskanal angeordnet ist.
  • Der zweite LNT-Katalysator kann in Form einer Beschichtung an der wenigstens einen porösen Wand bereitgestellt sein.
  • Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung, in welcher ein erster Mager-NOx-Falle(LNT)-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, nahe einem Verbrennungsmotor angeordnet, ist ein katalytischer Partikelfilter (CPF), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, stromabwärts der LNT-Vorrichtung angeordnet und werden die LNT-Vorrichtung und der CPF simultan oder separat gemäß einer in der LNT-Vorrichtung absorbierten NOx-Menge, einer Temperatur der LNT-Vorrichtung, einer Temperatur des CPF, etc. regeneriert. Eine NOx-Reinigungseffizienz kann dadurch verbessert werden.
  • Außerdem kann ein Schlupf (bzw. ein Entkommen) von NOx, CO oder HC aus dem CPF verhindert werden durch Verbieten der Regeneration des CPF bei einer relativ niedrigen Temperatur.
  • Außerdem kann ein Verlust von Kraftstoffreichweite wegen einer Erhöhung der Fett-Dauer (z.B. wegen einer Erhöhung der Zeitdauer eines fetten Gemischs) verhindert werden durch Verbieten der Regeneration des CPF bei einer relativ niedrigen Temperatur.
  • Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-M“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen einschließt und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden) einschließt. Ein Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Diagramm einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines katalytischen Partikelfilters, welcher in einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 3 ist eine Querschnittansicht des katalytischen Partikelfilters gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Vorderansicht, welche einige Einlasskanäle und Auslasskanäle in dem katalytischen Partikelfilter gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 5 ist ein Diagramm, welches einen Gegendruck über der Menge eines Katalysators darstellt.
  • 6 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Durchführen eines Regenerationsverfahrens einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Regenerationsverfahrens einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, weist eine Abgasreinigungsvorrichtung (bzw. eine Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases) gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor 10, eine Abgasleitung (z.B. ein Abgasrohr) 20, eine Abgasrückführung-Vorrichtung (kurz: AGR-Vorrichtung) 30, einen katalytischen Umwandler 40, eine Selektive-Katalytische-Reduktion-Vorrichtung (kurz: SCR-Vorrichtung) 50 und eine Steuereinrichtung 60 auf.
  • Der Verbrennungsmotor 10 verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, in welchem Kraftstoff und Luft vermischt sind, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Einlasskrümmer (bzw. Ansaugkrümmer) 16 verbunden, um die Luft in einen Brennraum 12 aufzunehmen, und ist mit einem Auslasskrümmer 18 verbunden, so dass beim Verbrennungsprozess erzeugtes Abgas in dem Auslasskrümmer (bzw. Abgaskrümmer) 18 gesammelt wird und zur Umgebung ausgelassen wird. Ein Injektor 14 ist in dem Brennraum 12 angebracht, um den Kraftstoff in den Brennraum 12 einzuspritzen.
  • Ein Dieselverbrennungsmotor wird hierin veranschaulicht, jedoch kann auch ein Magerbenzinverbrennungsmotor (bzw. Magergemisch-Benzinverbrennungsmotor) verwendet werden. In einem Fall, dass der Benzinverbrennungsmotor verwendet wird, strömt das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennraum 12 durch den Einlasskrümmer 16 hinein und ist eine Zündkerze an einem oberen Abschnitt des Brennraums 12 angebracht. Falls außerdem ein Benzindirekteinspritzung-(GDI-)Verbrennungsmotor verwendet wird, ist der Injektor 14 an dem oberen Abschnitt des Brennraums 12 angebracht.
  • Die Abgasleitung 20 ist mit dem Auslasskrümmer 18 verbunden, um das Abgas hin zur Umgebung eines Fahrzeugs auszulassen. Der katalytische Umwandler 40 und die SCR-Vorrichtung 50 sind an der Abgasleitung 20 angebracht, um Schadstoffe in dem Abgas zu beseitigen.
  • Die AGR-Vorrichtung 30 ist an der Abgasleitung 20 angebracht und führt einen Teil des Abgases, welches von dem Verbrennungsmotor 10 ausgelassen wird, zurück zum Verbrennungsmotor 10 durch sich hindurch zurück. Außerdem ist die AGR-Vorrichtung 30 mit dem Einlasskrümmer 16 verbunden, um die Verbrennungstemperatur durch Mischen eines Teils des Abgases mit Luft zu steuern. Solch eine Steuerung der Verbrennungstemperatur wird durch Steuern der Menge des zum Einlasskrümmer 16 zurückgeführten Abgases mittels einer Steuerung durch die Steuereinrichtung 60 durchgeführt. Deshalb kann ein mittels der Steuereinrichtung 60 gesteuertes Rückführungsventil an einer Leitung, welche die Abgasrückführung-Vorrichtung 30 und den Einlasskrümmer 16 verbindet, angebracht sein.
  • Der katalytische Umwandler 40 ist an der Abgasleitung 20 stromabwärts der AGR-Vorrichtung 30 angebracht und weist eine Mager-NOx-Falle-(LNT-)Vorrichtung 42 und einen katalytischen Partikelfilter (CPF) 44 auf. Die LNT-Vorrichtung 42 und der CPF 44 sind der Reihe nach (bzw. hintereinander) innerhalb des katalytischen Umwandlers 40 angeordnet.
  • Die LNT-Vorrichtung 42 ist darin mit einem ersten LNT-Katalysator (z.B. einem ersten LNT-Katalysatormaterial / einem zweiten NOx-Speichermaterial) beschichtet. Die LNT-Vorrichtung 42 absorbiert das Stickoxid (NOx), das in dem Abgas enthalten ist, bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und gibt das absorbierte Stickoxid frei und reduziert das Stickoxid, das in dem Abgas enthalten ist, oder das freigelassene Stickoxid bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Außerdem kann die LNT-Vorrichtung 42 Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff (HC), die in dem Abgas enthalten sind, oxidieren.
  • Hier repräsentiert Kohlenwasserstoff alle in dem Abgas und dem Kraftstoff enthaltenen Verbindungen, welche aus Kohlenstoff und Wasserstoff gebildet sind.
  • Der erste LNT-Katalysator weist Cerdioxid (CeO2), Barium (Ba) und ein Edelmetall, welches Platin (Pt) aufweist, auf. Das Cerdioxid und das Barium absorbieren das Stickoxid als ein Nitrat und das Edelmetall, welches das Platin aufweist, oxidiert das Stickoxid in das Nitrat (z.B. oxidiert das Edelmetall das Stickoxid, so dass es als Nitrat absorbiert werden kann) und begünstigt eine Oxidation-Reduktion-Reaktion des Stickoxids und des Kohlenmonoxids oder des Kohlenwasserstoffs.
  • Der CPF 44 ist innerhalb des Katalysators 40 stromabwärts der LNT-Vorrichtung 42 angeordnet. Ein Abstand zwischen einem Auslass der LNT-Vorrichtung 42 und einem Einlass des CPF 44 ist auf eine vorbestimmte Distanz festgelegt. Die vorbestimmte Distanz kann kleiner oder gleich 600 mm sein. Bevorzugterweise ist die vorbestimmte Distanz ist größer oder gleich 100 mm. Falls die vorbestimmte Distanz größer als 600mm ist, ist eine Temperatur des CPF 44 zu niedrig, um eine Regenerationstemperatur oder eine Entschwefelungstemperatur sicherzustellen. Falls im Gegenteil dazu die vorbestimmte Distanz kleiner 100 mm ist, kann der CPF 44 das Stickoxid nicht reinigen und kann der CPF 44 das Stickoxid aufgrund einer hohen Temperatur des CPF 44 bei einer Hohe-Geschwindigkeit-Bedingung oder einer Hohe-Last-Bedingung auslassen. Bezugnehmend auf 2 bis 4 wird der CPF 44 im Detail beschrieben.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines katalytischen Partikelfilters, welcher in einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 3 ist eine Querschnittansicht des katalytischen Partikelfilters gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und 4 ist eine Vorderansicht, welche einige Einlasskanäle und Auslasskanäle in dem katalytischen Partikelfilter gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie in 2 gezeigt, weist der CPF 44 gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wenigstens einen Einlasskanal 110 und wenigstens einen Auslasskanal 120 innerhalb eines Gehäuses auf. Der wenigstens eine Einlasskanal 110 und der wenigstens eine Auslasskanal 120 sind voneinander durch Wände 130 getrennt. Außerdem können (Beschichtungs-)Träger (z.B. Trägerelemente, beispielsweise in Form von Trägerwänden, Stützwänden, etc.) 140 innerhalb wenigstens einer von (bzw. unter) dem wenigstens einen Einlasskanal 110 und dem wenigstens einen Auslasskanal 120 angeordnet sein.
  • In dieser Beschreibung werden der Einlasskanal 110 und der Auslasskanal 120 kollektiv als „Zellen“ bezeichnet (und wenn beispielsweise nachstehend von dem Einlasskanal 110 und dem Auslasskanal 120 gesprochen wird, so kann deren Beschreibung gleichbedeutend für jeden Einlasskanal 110 und jeden Auslasskanal 120 gelten). Obwohl in dieser Beschreibung das Gehäuse eine zylindrische Form hat und die Zellen eine rechteckige Form haben, sind das Gehäuse und die Zellen nicht auf solche Formen beschränkt. Außerdem kann das Gehäuse ein Gehäuse des katalytischen Umwandlers sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Bezugnehmend auf 3 und 4 erstreckt sich der Einlasskanal 110 (z.B. mit seiner Längserstreckung) entlang eines Stroms des Abgases (z.B. eines Abgasströmungswegs). Ein vorderes Ende des Einlasskanals 110 ist offen, so dass das Abgas in den CPF 44 durch den Einlasskanal 110 hindurch eingeführt wird. Ein hinteres Ende des Einlasskanals 110 ist blockiert mittels eines ersten Verschlusses 112. Dadurch kann das Abgas in dem CPF 44 nicht aus dem CPF 44 durch den Einlasskanal 110 ausströmen.
  • Der Auslasskanal 120 erstreckt sich (z.B. mit seiner Längserstreckung) entlang des Stroms des Abgases (z.B. eines Abgasströmungswegs) und kann parallel zum Einlasskanal 110 angeordnet sein. Wenigstens ein Einlasskanal 110 ist um den Auslasskanal 120 herum (z.B. benachbart zum Auslasskanal) angeordnet.
  • Falls die Zellen eine rechteckige Form haben, wird beispielsweise jeder Auslasskanal 120 durch Wände 130 an vier Seiten umgeben. Wenigstens eine der vier Seiten ist zwischen einem jeweiligen Auslasskanal 120 und einem benachbarten Einlasskanal 110 (z.B. zwischen jedem Auslasskanal und deren benachbarten Einlasskanälen 110) angeordnet. Falls die Zellen eine rechteckige Form haben, kann jeder Auslasskanal 120 durch vier benachbarte Einlasskanäle 110 umgeben sein und kann jeder Einlasskanal 110 durch vier benachbarte Auslasskanäle 120 umgeben sein, jedoch sind zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt.
  • Da ein vorderes Ende des Auslasskanals 120 durch einen zweiten Verschluss 122 blockiert ist, kann das Abgas nicht durch den Auslasskanal 120 in den CPF einströmen. Ein hinteres Ende des Auslasskanals 120 ist offen, so dass das Abgas in dem CPF in dem CPF 44 durch den Auslasskanal 120 aus dem CPF 44 ausströmt.
  • Eine Wand 130 ist zwischen benachbarten Einlasskanälen und Auslasskanälen 110 und 120 angeordnet, um eine Grenze (bzw. Begrenzung) zwischen ihnen zu definieren. Die Wand 130 kann eine poröse Wand 130 mit wenigstens einer Mikropore darin sein. Die poröse Wand 130 erlaubt es den benachbarten Einlasskanälen und Auslasskanälen 110 und 120, miteinander in Fluidverbindung zu stehen. Folglich kann sich das in den Einlasskanal 110 eingeführte Abgas durch die poröse Wand 130 hindurch zu dem Auslasskanal 120 bewegen (wobei z.B. der wenigstens eine Einlasskanal und der wenigstens eine Auslasskanal derart wechselseitig mittels der Verschlüsse verschlossen sind (siehe z.B. 3), dass das Abgas sich durch die poröse Wand hindurch bewegt (bzw. bewegen muss)). Die poröse Wand 130 verhindert ferner, dass Partikelmaterial im Abgas sich durch diese hindurch bewegt. Wenn das Abgas sich von dem Einlasskanal 110 durch die poröse Wand 130 hindurch zum Auslasskanal 120 bewegt, wird das Partikelmaterial im Abgas durch die poröse Wand 130 (aus)gefiltert. Die poröse Wand 130 kann aus Aluminiumtitanat, Cordierit, Siliziumkarbid, etc. gefertigt sein.
  • Der (Beschichtungs-)Träger 140 kann innerhalb wenigstens einem von (bzw. unter) dem wenigstens einen Einlasskanal 110 und dem wenigstens einen Auslasskanal 120 angeordnet sein. Der Träger 140 kann lediglich innerhalb des wenigstens einen Einlasskanals 110 oder lediglich innerhalb des wenigstens einen Auslasskanals 120 angeordnet sein. Obwohl 2 bis 4 darstellen, dass der Träger 140 sich parallel zur Richtung, in welcher sich der Einlasskanal 110 und/oder der Auslasskanal 120 erstrecken, erstreckt, sind die zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass sich der Träger 140 senkrecht oder schräg zur Richtung erstrecken kann, in welcher sich der Einlasskanal 110 und/oder der Auslasskanal 120 erstrecken. In dem Fall, dass der Träger 140 sich senkrecht oder schräg zur Richtung, in welcher sich der Einlasskanal 110 und/oder der Auslasskanal 120 erstrecken, erstreckt, kann wenigstens eines der zwei Enden des Trägers 140 in Kontakt mit der porösen Wand 130, welche die Zellen voneinander trennt, kommen. In dem Fall, dass der Träger 140 sich parallel zur Richtung, in welcher sich der Einlasskanal 110 und/oder der Auslasskanal 120 erstrecken, erstreckt, kann der Träger 140 sich über die gesamte Länge des Kanals 110 oder 120 erstrecken oder sich über einen Teil der Länge des Kanals 110 oder 120 erstrecken.
  • In dem CPF 44 gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Träger 140 innerhalb des wenigstens einen Einlasskanals 110 und innerhalb des wenigstens einen Auslasskanals 120 angeordnet. Der gleiche Typ von Katalysator 150 ist außerdem in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt. Das heißt, dass sowohl ein Katalysator, mit welchem die poröse Wand 130 beschichtet ist, als auch ein Katalysator, mit welchem der Träger 140 beschichtet ist, ein zweiter LNT-Katalysator 150 sind.
  • Der zweite LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, weist Cerdioxid (CeO2), Barium (Ba) und ein Edelmetall, welches Platin (Pt) aufweist, auf. Der zweite LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, und der erste LNT-Katalysator, welcher in der LNT-Vorrichtung 42 in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, weisen dieselben Bestandteile auf. Jedoch ist der Gehalt (Gew.-%) jedes Bestandteils des zweiten LNT-Katalysators 150 verschieden von demjenigen des ersten LNT-Katalysators, welcher in Form einer Beschichtung in der LNT-Vorrichtung 42 bereitgestellt ist.
  • In zahlreichen Ausführungsformen (z.B. einem Fahrzeug mit einem geringen oder mittleren Hubvolumen) ist der Gehalt des Cerdioxids in dem zweiten LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, wenigstens 10% höher als der in dem ersten LNT-Katalysator, welcher in Form einer Beschichtung in der LNT-Vorrichtung 42 bereitgestellt ist, und ist der Gehalt des Platins in dem zweiten LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, 10% bis 50 % höher als der in dem ersten LNT-Katalysator, welcher in Form einer Beschichtung in der LNT-Vorrichtung 42 bereitgestellt ist. Der zweite LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, wird regeneriert (das heißt, dass der LNT-Katalysator das Stickoxid bei dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis freilässt und reduziert) und entschwefelt bei einer relativ niedrigen Temperatur. Der Cerdioxid-Gehalt in dem zweiten LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, ist deshalb erhöht, so dass bei dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine Wärmeerzeugung erhöht ist, und der Platingehalt in dem zweiten LNT-Katalysator 150, welche in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, ist erhöht, so dass eine Wärmeerzeugung erhöht ist und eine Reaktion des Stickoxids mit dem Kohlenmonoxid oder dem Kohlenwasserstoff begünstigt wird.
  • In zahlreichen Ausführungsformen (z.B. einem Fahrzeug mit einem großen Hubvolumen) ist der Gehalt des Cerdioxids in dem zweiten LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, wenigstens 10% geringer als der in dem ersten LNT-Katalysator, welcher in der LNT-Vorrichtung 42 in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, und ist der Gehalt des Bariums in dem zweiten LNT-Katalysator 150, welcher in Form einer Beschichtung an der porösen Wand 130 und dem Träger 140 bereitgestellt ist, wenigstens 10% höher als der in dem ersten LNT-Katalysator, welcher in der LNT-Vorrichtung 42 in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist. Der CPF 44 ist dadurch geeignet zum Absorbieren und Reduzieren des Stickoxids bei einer relativ hohen Temperatur von 300°C bis 450°C.
  • Der Träger 140 ist eher dazu bereitgestellt, den zweiten LNT-Katalysator 150 an dessen Position zu halten, als als ein Filter zu dienen. Der Träger 140 ist folglich nicht notwendigerweise aus einem porösen Material gefertigt. Das heißt, dass der Träger 140 aus demselben Material wie die poröse Wand 130 oder aus einem anderen Material gefertigt sein kann. Sogar in dem Fall, dass der Träger 140 aus einem porösen Material gefertigt ist, bewegt sich das Abgas im Wesentlichen entlang des Trägers 140 und der Wand 130, ohne dabei durch den Träger 140 hindurch zu strömen, da eine geringe Druckdifferenz zwischen den zwei Teilen des Kanals 110 oder 120, welche durch den Träger 140 getrennt sind, vorliegt. Der Träger 140 muss außerdem nicht dick sein, da es nicht erforderlich ist, dass er als ein Filter dient. Das heißt, dass der Träger 140 dünner sein kann als die Wand 130, was eine Erhöhung des Gegendrucks minimiert.
  • 5 ist ein Diagramm, welches einen Gegendruck über der Menge eines Katalysators darstellt.
  • Wie in 5 gezeigt, ist es, um den Gegendruck zu reduzieren, schwierig, in dem CPF gemäß der konventionellen Technik den Katalysator mit mehr als oder gleich 120 g/L in Form einer Beschichtung bereitzustellen, jedoch kann der Katalysator mit 180 g/L in dem CPF 44 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform in Form einer Beschichtung bereitgestellt werden. Das heißt, dass, da die vorliegende beispielhafte Ausführungsform eine Erhöhung des Gegendrucks minimieren kann und die Menge des Katalysators 150, welcher in dem CPF 44 in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, erhöhen kann, die Abgasreinigungsleistung verbessert werden kann.
  • Da, wie oben beschrieben, der CPF den zweiten LNT-Katalysator 150 aufweist, kann der CPF 44 das in dem Abgas enthaltene NOx bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis absorbieren, das absorbierte NOx bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis freilassen (bzw. freisetzen) und das in dem Abgas enthaltene NOx und/oder das freigelassene NOx reduzieren und/oder Ammoniak (NH3) erzeugen. Außerdem oxidiert der CPF 44 das Kohlenmonoxid (CO) und den Kohlenwasserstoff (HC), welche in dem Abgas enthalten sind, und fängt das Partikelmaterial (Ruß) im Abgas ein.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist die SCR-Vorrichtung 50 an der Abgasleitung 20 stromabwärts des katalytischen Umwandlers 40 angebracht. Die SCR-Vorrichtung 50 weist einen SCR-Katalysator auf, welcher darin in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, um das Stickoxid weiter zu reduzieren, falls das Stickoxid aus dem katalytischen Umwandler 40 entkommt (bzw. entschlüpft). Das heißt, dass die SCR-Vorrichtung 50 das Stickoxid im Abgas unter Verwendung des an (z.B. in) dem katalytischen Umwandler 40 erzeugten Ammoniaks reduziert. Die SCR-Vorrichtung 50 kann physisch im Abstand von dem katalytischen Umwandler 40 angebracht sein.
  • Zahlreiche Sensoren können an der Abgasleitung 20 der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angebracht sein.
  • Im Detail sind eine erste Lambda-Sonde 62 und ein erster Temperatursensor 64 an der Abgasleitung 20 stromaufwärts des katalytischen Umwandlers 40 angebracht.
  • Die erste Lambda-Sonde 62 detektiert ein Lambda des in den katalytischen Umwandler 40 (d.h. die LNT-Vorrichtung 42) hinein strömenden Abgases (nachstehend als ein „Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung“ bezeichnet) und übermittelt ein damit korrespondierendes (bzw. dementsprechendes) Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Der erste Temperatursensor 64 detektiert eine Temperatur des in den katalytischen Umwandler 40 (d.h. die LNT-Vorrichtung 42) hinein strömenden Abgases und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Außerdem sind eine zweite Lambda-Sonde 66 und ein zweiter Temperatursensor 68 an der Abgasleitung 20 stromabwärts der LNT-Vorrichtung 42 angebracht.
  • Die zweite Lambda-Sonde 66 detektiert ein Lambda des aus der LNT-Vorrichtung 42 heraus strömenden Abgases (nachstehend als ein „Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung“ bezeichnet) und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60. Auf der Grundlage der durch die erste Lambda-Sonde 62 und die zweite Lambda-Sonde 66 detektierten Werte kann die Steuereinrichtung 60 eine Regeneration der LNT-Vorrichtung 42 durchführen.
  • Der zweite Temperatursensor 68 detektiert eine Temperatur des aus der LNT-Vorrichtung 42 heraus strömenden Abgases und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60. Auf der Grundlage der durch den ersten Temperatursensor 64 und den zweiten Temperatursensor 68 detektierten Werte kann die Steuereinrichtung 60 eine Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 berechnen. Beispielsweise kann die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 ein Mittelwert der durch den ersten Temperatursensor 64 und den zweiten Temperatursensor 68 detektierten Werte sein.
  • Ein Druckdifferenzsensor 70 ist zwischen einem Einlassabschnitt und einem Auslassabschnitt des CPF 44 angebracht, und eine dritte Lambda-Sonde 72 ist an der Abgasleitung 20 stromabwärts des katalytischen Umwandlers 40 angebracht.
  • Der Druckdifferenzsensor 70 detektiert eine Druckdifferenz zwischen dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt des CPF 44 und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60. Die Steuereinrichtung 60 kann den CPF 44 steuern, um das Partikelmaterial zu verbrennen (z.B. auszubrennen), falls die durch den Druckdifferenzsensor 70 detektierte Druckdifferenz größer oder gleich einem vorbestimmten Druck ist. In diesem Fall kann das in dem CPF 44 gefangene Partikelmaterial verbrannt werden durch ein Nacheinspritzen des Kraftstoffs (z.B. eine auf eine Haupteinspritzung folgende zusätzliche Kraftstoffeinspritzung) mittels des Injektors 14.
  • Die dritte Lambda-Sonde 72 detektiert ein Lambda des aus dem CPF 44 heraus strömenden Abgases (nachstehend als ein „Auslass-Lambda des CPF“ bezeichnet) und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60. Die Steuereinrichtung 60 kann auf der Grundlage der durch die erste Lambda-Sonde 62 und die dritte Lambda-Sonde 72 detektierten Werte eine Regeneration der LNT-Vorrichtung 42 und des CPF 44 durchführen und kann auf der Grundlage der durch die zweite Lambda-Sonde 66 und die dritte Lambda-Sonde 72 detektierten Werte eine Regeneration des CPF 44 durchführen.
  • Die Steuereinrichtung 60 ermittelt Regenerationszeiten bzw. Regenerationstimings (z.B. Regenerationszeitpunkte) der LNT-Vorrichtung 42 und des CPF 44 basierend auf den Signalen von den Sensoren und führt eine Mager/Fett-Steuerung basierend auf den Regenerationszeiten der LNT-Vorrichtung 42 und des CPF 44 durch. Beispielsweise steuert die Steuereinrichtung 60 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass es fett ist, so dass das Stickoxid aus der LNT-Vorrichtung 42 und/oder dem CPF 44 beseitigt wird (das wird in dieser Beschreibung als „Regeneration“ bezeichnet). Die Mager/Fett-Steuerung kann durchgeführt werden durch Steuern einer mittels des Injektors 14 eingespritzten Kraftstoffmenge und einer Einspritzzeit bzw. eines Einspritztimings (z.B. eines Einspritzzeitpunkts).
  • Die Steuereinrichtung 60 weist eine Mehrzahl von Kennfeldern (z.B. Tabellen, Karten) und eine Mehrzahl von Modellen, welche die Charakteristiken (z.B. das Verhalten) der LNT-Vorrichtung 42 und des CPF 44 definieren, auf und berechnet eine in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge, eine in dem CPF 44 absorbierte NOx-Menge, eine Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 und/oder eine Temperatur des CPF 44 basierend auf der Mehrzahl von Kennfeldern und der Mehrzahl von Modellen. Die Steuereinrichtung 60 kann außerdem eine an (z.B. in) der LNT-Vorrichtung 42 und dem CPF 44 erzeugte NH3-Menge (bzw. Ammoniak-Menge) berechnen. Die Mehrzahl von Kennfeldern und von Modellen können mittels einer Vielzahl von Experimenten erzeugt werden.
  • Die Steuereinrichtung 60 führt außerdem die Regeneration der LNT-Vorrichtung 42 und des CPF 44 durch.
  • Für diese Zwecke kann die Steuereinrichtung 60 durch wenigstens einen Prozessor, welcher ein vorbestimmtes Programm ausführt, realisiert sein und kann das vorbestimmte Programm programmiert sein, um jeden Schritt eines Regenerationsverfahrens einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Nachstehend wir ein Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Das Stickoxid im Abgas wird hauptsächlich (z.B. überwiegend) in der LNT-Vorrichtung 42 bei einer Normales-Fahren-Bedingung (einer Bedingung bei welcher eine Temperatur des Abgases nicht übermäßig hoch ist) absorbiert. Falls das Fahrzeug bei einer Hohe-Geschwindigkeit-Bedingung oder einer Hohe-Last-Bedingung fährt, kann die LNT-Vorrichtung 42 das Stickoxid aufgrund einer hohen Temperatur des Abgases kaum absorbieren. Zu dieser Zeit ist, da der CPF 44 stromabwärts und im Abstand von der LNT-Vorrichtung 42 angeordnet ist, eine Temperatur des CPF 44 geringer als die der LNT-Vorrichtung 42. Der CPF 44 kann deshalb bei der Hohe-Geschwindigkeit-Bedingung oder der Hohe-Last-Bedingung das Stickoxid im Abgas hauptsächlich (z.B. überwiegend) absorbieren. Eine Wärmekapazität des CPF 44 ist außerdem groß und folglich ist eine Temperaturveränderung des CPF 44 klein. Ein thermisches Freisetzen des Stickoxids aus dem CPF 44 verringert sich deshalb bei der Hohe-Temperatur-Bedingung oder der Hohe-Last-Bedingung. Da ferner ein Großteil des CO/HC, welcher konkurrierend gegenüber dem Stickoxid reagiert, an der LNT-Vorrichtung 42 beseitigt wird, kann eine Absorptionseffizienz des Stickoxids verbessert werden.
  • Da die SCR-Vorrichtung 50 an der Abgasleitung 20 stromabwärts des katalytischen Umwandlers 40 angebracht ist, kann das Stickoxid im Abgas schließlich unter Verwendung des an dem katalytischen Umwandler 40 erzeugten Ammoniaks beseitigt werden.
  • Ein System zum Durchführen eines Regenerationsverfahrens einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
  • 6 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Durchführen eines Regenerationsverfahrens einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Die erste Lambda-Sonde 62, der erste Temperatursensor 64, die zweite Lambda-Sonde 66, der zweite Temperatursensor 68, der Druckdifferenzsensor 70, die dritte Lambda-Sonde 72, ein Einlass-Durchflussmesser (z.B. ein Ansaugluftmassenmesser) 74 und ein Drucksensor 76 sind, wie in 6 gezeigt, mit der Steuereinrichtung 60 elektrisch verbunden und übermitteln die detektierten Werte an die Steuereinrichtung 60.
  • Die erste Lambda-Sonde 62 detektiert das Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung 42 und übermittelt das damit korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 60. Ein Lambda ist typischerweise ein Verhältnis eines tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Falls Lambda größer als 1 ist, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine magere Atmosphäre. Falls im Gegenteil Lambda geringer als 1 ist, ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine fette Atmosphäre.
  • Der erste Temperatursensor 64 detektiert die Temperatur des in den katalytischen Umwandler 40 hinein strömenden Abgases und übermittelt das damit korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Die zweite Lambda-Sonde 66 detektiert das Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung 42 und übermittelt das damit korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Der zweite Temperatursensor 68 detektiert die Temperatur des aus der LNT-Vorrichtung 42 heraus strömenden Abgases und übermittelt das damit korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Der Druckdifferenzsensor 70 detektiert die Druckdifferenz zwischen dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt des CPF 44 und übermittelt das damit korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 60. Falls die durch den Druckdifferenzsensor 70 detektierte Druckdifferenz größer oder gleich dem vorbestimmten Druck ist, steuert die Steuereinrichtung 60 so, um das in dem CPF 44 gefangene Partikelmaterial zu verbrennen (z.B. auszubrennen).
  • Die dritte Lambda-Sonde 72 detektiert das Auslass-Lambda des CPF 44 und übermittelt das damit korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Der Einlass-Durchflussmesser 74 detektiert eine Ansaugmenge (bzw. eine Ansaugluftmenge), die einem Einlasssystem (z.B. einem Ansaugsystem) des Verbrennungsmotors 10 zugeführt wird, und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Der Drucksensor 76 detektiert einen Verbrennungsdruck in dem Verbrennungsmotor 10 und übermittelt ein damit korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 60.
  • Die Steuereinrichtung 60 berechnet die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 und die Temperatur des CPF 44 basierend auf den detektierten Werten. Die Steuereinrichtung 60 berechnet außerdem eine Menge von in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugten NOx basierend auf der Ansaugmenge und dem Verbrennungsdruck, berechnet die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge basierend auf der in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugten NOx-Menge und der Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 und berechnet die in dem CPF 44 absorbierte NOx-Menge basierend auf der in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugten NOx-Menge, der in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierten NOx-Menge und der Temperatur des CPF 44. Die Steuereinrichtung 60 ermittelt außerdem die Regenerationszeiten (z.B. Regenerationszeitpunkte) der LNT-Vorrichtung 42 und des CPF 44 basierend auf der in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierten NOx-Menge, der in dem CPF 44 absorbierten NOx-Menge, der Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 und der Temperatur des CPF 44, und gibt ein Signal zum Steuern des Injektors 14 an den Injektor 14 aus.
  • Eine Mehrzahl von Sensoren außer (bzw. neben) den in 6 dargestellten Sensoren kann in der Vorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angebracht sein, jedoch wird zu einem besseren Verständnis und der Erleichterung der Beschreibung eine Beschreibung von diesen weggelassen.
  • Ein Regenerationsverfahren einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im Detail beschrieben.
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Regenerationsverfahrens einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 7 gezeigt, ermittelt die Steuereinrichtung 60 in Schritt S200 die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42. Die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 kann ein Mittelwert der durch den ersten Temperatursensor 64 und den zweiten Temperatursensor 68 detektierten Werte sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Steuereinrichtung 60 ermittelt in Schritt S210 die Temperatur des CPF 44. Die Steuereinrichtung 60 kann die Temperatur des CPF 44 aus einem vorbestimmten Modell basierend auf dem detektierten Wert des zweiten Temperatursensors 68 ermitteln, die Ermittlung der Temperatur des CPF 44 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Steuereinrichtung 60 berechnet danach in Schritt S220 die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge. Die Steuereinrichtung 60 gibt (bzw. speist) die Ansaugmenge und den Verbrennungsdruck in ein vorbestimmtes Modell ein, um die in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugte NOx-Menge zu berechnen und gibt (bzw. speist) die in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugte NOx-Menge und die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 in ein vorbestimmtes Modell ein, um die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge zu berechnen. Die Berechnung der in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugten NOx-Menge und die Berechnung der in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierten NOx-Menge sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Steuereinrichtung 60 berechnet danach in Schritt S230 die in dem CPF 44 absorbierte NOx-Menge. Die Steuereinrichtung 60 gibt (bzw. speist) die in dem Verbrennungsmotor 10 erzeugte NOx-Menge, die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge und die Temperatur des CPF 44 in ein vorbestimmtes Modell ein, um die in dem CPF 44 absorbierte NOx-Menge zu berechnen. Die Berechnung der in dem CPF 44 absorbierten NOx-Menge ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Steuereinrichtung 60 ermittelt danach in Schritt S240, ob die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge größer als eine Schwellen-NOx-Menge bzw. Schwellenstickoxidmenge (z.B. ein Schwellenwert für die NOx-Menge) ist. Die Schwellen-NOx-Menge kann hier gemäß einem Volumen der LNT-Vorrichtung 42, einer Alterung der LNT-Vorrichtung 42, etc. vorbestimmt sein.
  • Falls im Schritt S240 die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge kleiner oder gleich der Schwellen-NOx-Menge ist, kehrt das Regenerationsverfahren zum Schritt S200 zurück und ermittelt die Steuereinrichtung 60 die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42.
  • Falls im Schritt S240 die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge größer als die Schwellen-NOx-Menge ist, ermittelt die Steuereinrichtung 60 in Schritt S250, ob die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist. Die erste vorbestimmte Temperatur ist hier eine Temperatur, bei welcher die LNT-Vorrichtung 42 aktiv regeneriert werden kann, und kann durch einen Fachmann vorbestimmt sein. Beispielsweise kann die erste vorbestimmte Temperatur 280°C betragen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Falls im Schritt S250 die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist, ermittelt die Steuereinrichtung 60 in Schritt S260, ob die Temperatur des CPF 44 höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist. Die zweite vorbestimmte Temperatur ist hier eine Temperatur, bei welcher der CPF 44 aktiv regeneriert werden kann, und kann durch einen Fachmann vorbestimmt sein. Beispielsweise kann die zweite vorbestimmte Temperatur 280°C betragen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Außerdem ist die zweite vorbestimmte Temperatur beispielsweise kleiner oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur sein.
  • Falls im Schritt S260 die Temperatur des CPF 44 höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, regeneriert die Steuereinrichtung 60 in Schritt S280 die LNT-Vorrichtung 42 und den CPF 44 simultan. Das heißt, dass die Steuereinrichtung 60 den Injektor 14 steuert, um zu bewirken, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, bis eine Differenz (z.B. ein Differenzbetrag) zwischen dem detektierten Wert der ersten Lambda-Sonde 62 (oder dem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung 42) und dem detektierten Wert der dritten Lambda-Sonde 72 (oder dem Auslass-Lambda des CPF 44) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert (z.B. einem ersten Differenzschwellenwert) ist. In diesem Fall wird das NOx, welches in der LNT-Vorrichtung 42 und dem CPF 44 absorbiert wurde, freigelassen (bzw. freigesetzt, freigegeben) und durch ein Reduktionsmittel, welches in dem Abgas enthalten ist, reduziert.
  • Falls im Schritt S260 die Temperatur des CPF 44 kleiner oder gleich der zweiten vorbestimmten Temperatur ist, regeneriert die Steuereinrichtung 60 die LNT-Vorrichtung 42 in Schritt S290. Das heißt, dass die Steuereinrichtung 60 den Injektor 14 steuert, um zu bewirken, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, bis eine Differenz (z.B. ein Differenzbetrag) zwischen dem detektierten Wert der ersten Lambda-Sonde 62 (oder dem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung 42) und dem detektierten Wert der zweiten Lambda-Sonde 66 (oder dem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung 42) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert (z.B. einem zweiten Differenzschwellenwert) ist. In diesem Fall wird das NOx, welches in der LNT-Vorrichtung 42 absorbiert wurde, freigelassen und durch das Reduktionsmittel, welches in dem Abgas enthalten ist, reduziert. Außerdem wird ein Teil des NOx, welches in dem CPF 44 absorbiert wurde, freigesetzt und durch das Reduktionsmittel, welches in dem Abgas enthalten ist, reduziert.
  • Falls im Schritt S250 die Temperatur der LNT-Vorrichtung 42 kleiner oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, ermittelt die Steuereinrichtung 60 in Schritt S270, ob die Temperatur des CPF 44 höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  • Falls im Schritt S270 die Temperatur des CPF 44 höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, regeneriert die Steuereinrichtung 60 den CPF 44 im Schritt S300. Das heißt, dass die Steuereinrichtung 60 den Injektor 14 steuert, um zu bewirken, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist, bis eine Differenz (z.B. ein Differenzbetrag) zwischen dem detektierten Wert der zweiten Lambda-Sonde 66 (oder dem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung 42) und dem detektierten Wert der dritten Lambda-Sonde 72 (oder dem Auslass-Lambda des CPF 44) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert (z.B. einem dritten Differenzschwellenwert) ist. In diesem Fall wird das NOx, welches in dem CPF 44 absorbiert wurde, freigelassen und durch das Reduktionsmittel, welches in dem Abgas enthalten ist, reduziert. Außerdem wird ein Teil des NOx, welches in der LNT-Vorrichtung 42 absorbiert wurde, freigelassen und durch das Reduktionsmittel, welches in dem Abgas enthalten ist, reduziert. Die Steuereinrichtung 60 berechnet in diesem Fall eine aus der LNT-Vorrichtung 42 freigelassene NOx-Menge mittels eines vorbestimmten Modells und berechnet erneut die in der LNT-Vorrichtung 42 absorbierte NOx-Menge.
  • Falls im Schritt S270 die Temperatur des CPF 44 kleiner oder gleich der zweiten vorbestimmten Temperatur ist, dann regeneriert die Steuereinrichtung 60 die LNT-Vorrichtung 42 und den CPF 44 in Schritt S310 nicht und kehrt das Regenerationsverfahren zum Schritt S200 zurück.
  • Falls erforderlich, stoppt die Steuereinrichtung 60 die Regeneration nicht und hält das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrecht, sogar obwohl eine Differenz (z.B. ein Differenzbetrag) zwischen irgendwelchen zwei von den detektierten Werten der ersten, der zweiten und der dritten Lambda-Sonde 62, 66 und 77 kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist (z.B. eine Differenz (z.B. ein Differenzbetrag) zwischen jeweils zwei von den detektierten Werten der ersten, der zweiten und der dritten Lambda-Sonde 62, 66 und 77 kleiner oder gleich dem zur jeweiligen Differenz zugehörigen vorbestimmten Wert ist). In diesem Fall wird das NH3 in der LNT-Vorrichtung 42 und dem CPF 44 erzeugt und verwendet, um das NOx in der SCR-Vorrichtung 50 zu reduzieren.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „obere(r)“, „untere(r)“, „innere(r)“ und „äußere(r)“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2016-0088157 [0001]

Claims (15)

  1. Regenerationsverfahren einer Abgasreinigungsvorrichtung, welche einen katalytischen Umwandler (40) aufweist, welcher an einer Abgasleitung (20) angeordnet ist und eine Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung (42), in welcher ein erster LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, und einen katalytischen Partikelfilter (CPF) (44), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator (150) in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, aufweist, wobei die LNT-Vorrichtung (42) und der CPF (44) der Reihe nach in dem katalytischen Umwandler (40) angeordnet sind, das Regenerationsverfahren aufweisend: Ermitteln (S240) mittels einer Steuereinrichtung (60), ob eine in der LNT-Vorrichtung (42) absorbierte Stickoxid-(NOx-)Menge größer als eine Schwellen-NOx-Menge ist, Ermitteln (S250) mittels der Steuereinrichtung (60), ob eine Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, wenn die in der LNT-Vorrichtung (42) absorbierte NOx-Menge größer als die Schwellen-NOx-Menge ist, und Regenerieren (S280, S290), mittels der Steuereinrichtung (60), sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) oder lediglich der LNT-Vorrichtung (42) gemäß einer Temperatur des CPF (44), wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
  2. Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Regenerieren sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) oder lediglich der LNT-Vorrichtung (42) gemäß einer Temperatur des CPF (44) aufweist: Ermitteln (S260), ob die CPF-Temperatur höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, und Regenieren (S280) sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44), wenn die CPF-Temperatur höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  3. Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Regenerieren sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) basierend auf einem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und einem Auslass-Lambda des CPF (44) durchgeführt wird.
  4. Regenerationsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Regenerieren sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) oder lediglich der LNT-Vorrichtung (42) gemäß einer Temperatur des CPF (44) ferner aufweist: Regenerieren (S290) lediglich der LNT-Vorrichtung (42), wenn die CPF-Temperatur kleiner oder gleich der zweiten vorbestimmten Temperatur ist.
  5. Regenerationsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Regenerieren (S290) lediglich der LNT-Vorrichtung (42) basierend auf einem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und einem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) durchgeführt wird.
  6. Regenerationsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: Ermitteln (S270) mittels der Steuereinrichtung (60), ob die CPF-Temperatur höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) kleiner oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist, und Regenerieren (S300), mittels der Steuereinrichtung (60), des CPF (44), wenn die CPF-Temperatur höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  7. Regenerationsverfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Regenerieren (S300) des CPF (44) basierend auf einem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und einem Auslass-Lambda des CPF (44) durchgeführt wird.
  8. Vorrichtung zum Reinigen eines Abgases, aufweisend: einen katalytischen Umwandler (40), welcher an einer Abgasleitung (20) angeordnet ist und welcher eine Mager-NOx-Falle(LNT)-Vorrichtung (42), in welcher ein erster LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, und einen katalytischen Partikelfilter (CPF) (44), in welchem ein zweiter LNT-Katalysator in Form einer Beschichtung bereitgestellt ist, aufweist, wobei die LNT-Vorrichtung (42) und der CPF (44) der Reihe nach in dem katalytischen Umwandler angeordnet sind, und eine Steuereinrichtung (60), welche ein Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42), ein Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und ein Auslass-Lambda des CPF (44) ermittelt oder detektiert, eine Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) und eine Temperatur des CPF (44) ermittelt oder detektiert, Stickoxid-(NOx-)Mengen, die in der LNT-Vorrichtung (42) und dem CPF (44) absorbiert sind, ermittelt und eine Regeneration der LNT-Vorrichtung (42) und des CPF (44) steuert, wobei die Steuereinrichtung (60) die Regeneration der LNT-Vorrichtung (42) und des CPF (44) gemäß der Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) und der Temperatur des CPF (44) durchführt, wenn die in der LNT-Vorrichtung (42) absorbierte NOx-Menge größer ist als eine Schwellen-NOx-Menge, und die Steuereinrichtung (60) eine Regeneration sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) durchführt, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist und die Temperatur des CPF (44) höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (60) die Regeneration sowohl der LNT-Vorrichtung (42) als auch des CPF (44) basierend auf dem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und dem Auslass-Lambda des CPF (44) durchführt.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuereinrichtung (60) die Regeneration der LNT-Vorrichtung (42) durchführt, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) höher als die erste vorbestimmte Temperatur ist und die Temperatur des CPF (44) kleiner oder gleich der zweiten vorbestimmten Temperatur ist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (60) die Regeneration der LNT-Vorrichtung (42) basierend auf dem Einlass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und dem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) durchführt.
  12. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Steuereinrichtung (60) die Regeneration des CPF (44) durchführt, wenn die Temperatur der LNT-Vorrichtung (42) kleiner oder gleich der ersten vorbestimmten Temperatur ist und die Temperatur des CPF (44) höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Steuereinrichtung (60) die Regeneration des CPF (44) basierend auf dem Auslass-Lambda der LNT-Vorrichtung (42) und dem Auslass-Lambda des CPF (44) durchführt.
  14. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der CPF (44) aufweist: wenigstens einen Einlasskanal (110), welcher sich in einer Längsrichtung erstreckt und welcher ein erstes Ende, in welches Fluid einströmt, und ein zweites Ende, welches blockiert ist, aufweist, wenigstens einen Auslasskanal (120), welcher sich in der Längsrichtung erstreckt und welcher ein erstes Ende, welches blockiert ist, und ein zweites Ende, durch welches Fluid ausströmt, aufweist, wenigstens eine poröse Wand (130), welche die Grenze zwischen einem Einlasskanal (120) und einem Auslasskanal (140), die benachbart sind, definiert und welche sich in der Längsrichtung erstreckt, und einen Träger (140), welcher die Zweiter-LNT-Katalysator-Beschichtung an sich aufweist, und wobei der Träger (140) innerhalb von wenigstens einem von dem wenigstens einen Einlasskanal (110) und dem wenigstens einen Auslasskanal (120) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der zweite LNT-Katalysator (150) in Form einer Beschichtung an der wenigstens einen porösen Wand (130) bereitgestellt ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016223723A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zum Bestimmen von Lambda-Werten
US10399037B1 (en) * 2018-04-20 2019-09-03 GM Global Technology Operations LLC Nitrogen oxides storage catalyst and methods of using the same
US10953366B2 (en) 2018-04-20 2021-03-23 GM Global Technology Operations LLC Nitrogen oxides and hydrocarbon storage catalyst and methods of using the same
US11746061B2 (en) 2018-05-04 2023-09-05 Corning Incorporated Outlet-coated ceramic honeycomb bodies and methods of manufacturing same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088157A (ko) 2015-01-15 2016-07-25 스위스텍 주식회사 손목시계 스트랩용 고무 조성물 및 그 조성물에 의한 손목시계 스트랩

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005155374A (ja) 2003-11-21 2005-06-16 Isuzu Motors Ltd 排気浄化方法及び排気浄化システム
JP4434061B2 (ja) * 2005-04-08 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
KR100680792B1 (ko) 2005-12-09 2007-02-08 현대자동차주식회사 질소산화물 제거 촉매와 촉매 여과 장치를 구비한ＮＯｘ－ＰＭ 동시 저감 장치의 재생 제어 방법 및 장치
JP6200212B2 (ja) * 2012-12-03 2017-09-20 日本碍子株式会社 ハニカム触媒体
KR101567209B1 (ko) 2014-04-24 2015-11-06 현대자동차주식회사 차량용 배기 후처리장치의 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088157A (ko) 2015-01-15 2016-07-25 스위스텍 주식회사 손목시계 스트랩용 고무 조성물 및 그 조성물에 의한 손목시계 스트랩

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