DE102016210188A1 - Method and device for exhaust aftertreatment - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors (1) beschrieben, wobei eine Mager-NOx-Falle (4) und ein die Mager-NOx-Falle (4) strömungstechnisch überbrückender By-Pass-Strömungskanal (5) mit einem By-Pass-Ventil (6) und ein in Strömungsrichtung (13) des Abgases stromabwärts der Mager-NOx-Falle (4) angeordneter SCR-Katalysator (7) verwendet wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Festlegen eines Temperaturbereichs (31) des SCR-Katalysators (7); Festlegen eines Schwellenwertes für den Abgasmassenstrom (32) durch den SCR-Katalysator (7); Detektieren der Temperatur (33) des SCR-Katalysators (7); Detektieren des Abgasmassenstroms (34) durch den SCR-Katalysator (7); falls die detektierte Temperatur des SCR-Katalysators innerhalb des festgelegten Temperaturbereichs liegt (35) und der detektierte Abgasmassenstrom den Schwellenwert überschreitet (36), Leiten eines Abgasmassenstroms durch die Mager-NOx-Falle (4) und Erhöhen einer Abgasrückführungsrate auf einen Wert, der eine automatische NOx-Desorption in der Mager-NOx-Falle bewirkt (37); und Weiterleiten des die Mager-NOx-Falle (4) verlassenden Abgases (38) zu dem SCR-Katalysator (7).A method for the aftertreatment of exhaust gas of an internal combustion engine (1) is described, wherein a lean NOx trap (4) and a bypass trap flow channel (5) bypassing the lean NOx trap (4) are provided with a by-pass. Pass valve (6) and in the flow direction (13) of the exhaust gas downstream of the lean NOx trap (4) arranged SCR catalyst (7) is used. The method comprises the following steps: determining a temperature range (31) of the SCR catalyst (7); Setting a threshold value for the exhaust gas mass flow (32) through the SCR catalytic converter (7); Detecting the temperature (33) of the SCR catalyst (7); Detecting the exhaust mass flow (34) through the SCR catalyst (7); if the detected temperature of the SCR catalyst is within the predetermined temperature range (35) and the detected exhaust mass flow exceeds the threshold (36), directing an exhaust mass flow through the lean NOx trap (4) and increasing an exhaust gas recirculation rate to a value that is one automatic NOx desorption in the lean NOx trap is effected (37); and passing the exhaust gas (38) leaving the lean NOx trap (4) to the SCR catalyst (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit einer verbesserten Regeneration einer Mager-NOx-Falle.The present invention relates to a method and a device for the aftertreatment of exhaust gas of an internal combustion engine with an improved regeneration of a lean NO x trap.
Eine Mager-NOx-Falle (engl. LNT – Lean NOx Trap), im Folgenden auch als LNT abgekürzt, speichert Stickoxid während eines mageren Betriebs des Verbrennungsmotors und wandelt das gespeicherte Stickoxid während kurzer Phasen eines fetten Betriebs des Verbrennungsmotors um. Während dieser fetten Spülungen arbeitet der Verbrennungsmotor mit einem unterstöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch (Lambda < 1), wobei große Mengen an Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) der Mager-NOx-Falle zugeführt werden, um die Umwandlung von NOx zu ermöglichen. Zur Regeneration einer Mager-NOx-Falle ist Kraftstoff erforderlich und es wird CO2 freigesetzt.A lean NOx trap (LNT English -. Lean NOx Trap), hereinafter abbreviated as LNT stores nitrogen oxides during lean operation of the engine and converts the stored nitrogen oxide by during short periods of rich operation of the engine. During these rich purges, the internal combustion engine operates with a sub-stoichiometric air-fuel mixture (lambda <1), with large amounts of hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) being added to the lean NO x trap to facilitate the conversion of NO x to enable. To regenerate a lean NO x trap, fuel is required and CO 2 is released.
Da Systeme zur selektiven katalytischen Reduktion während eines Kaltstarts nur eine sehr begrenzte NOx-Umwandlung leisten, ist es erforderlich das Speicherniveau der Mager-NOx-Falle unter einem bestimmten Schwellenwert zu halten, sodass die Mager-NOx-Falle für einen nächsten Kaltstart vorbereitet bleibt.Since selective catalytic reduction systems only provide very limited NO x conversion during a cold start, it is necessary to keep the storage level of the lean NO x trap below a certain threshold so that the lean NO x trap for a next cold start remains prepared.
Die Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit der Mager-NOx-Falle während ihrer Lebensdauer ist grundsätzlich von erheblicher Bedeutung. In diesem Zusammenhang treten typischerweise Herausforderungen auf. So ist insbesondere der im Rahmen einer Regeneration bei fettem Betrieb zusätzliche Kraftstoffverbrauch unerwünscht.The maintenance of the performance of the lean NO x trap during its lifetime is fundamentally of considerable importance. In this context, challenges typically arise. Thus, in particular in the context of a regeneration in rich operation additional fuel consumption is undesirable.
In dem Dokument
Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zur Abgasnachbehandlung für einen Verbrennungsmotor und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche den Kraftstoffverbrauch für die Regeneration der Mager-NOx-Falle minimiert. Against the background described, it is an object of the present invention to provide an advantageous method for exhaust aftertreatment for an internal combustion engine and a corresponding device, which minimizes the fuel consumption for the regeneration of the lean NO x trap.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 12 und ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. This object is achieved by a method for exhaust aftertreatment according to claim 1, an apparatus according to claim 12 and a motor vehicle according to claim 16. The dependent claims contain further, advantageous embodiments of the invention.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors wird eine Mager-NOx-Falle und ein die Mager-NOx-Falle strömungstechnisch überbrückender By-Pass-Strömungskanal mit einem By-Pass-Ventil und ein in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts der Mager-NOx-Falle angeordneter SCR-Katalysator verwendet. In the context of the inventive method for the aftertreatment of exhaust gas of an internal combustion engine is a lean NO x trap and the lean NO x trap fluidly bridging by-pass flow channel with a by-pass valve and downstream in the flow direction of the exhaust gas Lean NO x trap arranged SCR catalyst used.
Ohne den By-Pass-Strömungskanal würde das gesamte Abgas durch die Mager-NOx-Falle strömen, wobei ein Teil der Stickoxide automatisch in der Mager-NOx-Falle gespeichert würden bevor sie den SCR-Katalysator erreichen. Die Speicherkapazität der Mager-NOx-Falle würde also ohne By-Pass-Strömungskanal unnötig belastet werden.Without the by-pass flow duct all the exhaust gas would flow through the lean NOx trap, with a portion of the nitrogen oxides automatically in the lean NO x trap would be stored before they reach the SCR catalyst. The storage capacity of the lean NO x trap would thus be unnecessarily burdened without bypass pass channel.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Es wird ein Temperaturbereichs des SCR-Katalysators bestimmt bzw. festgelegt, vorzugsweise ein Temperaturbereich für eine effiziente NOx-Umwandlung. Es wird ein Schwellenwert für den Abgasmassenfluss bzw. Abgasmassenstrom durch den SCR-Katalysator bestimmt bzw. festgelegt, vorzugsweise ein Abgasmassenstrom für eine effiziente NOx-Umwandlung. Die Temperatur des SCR-Katalysators wird detektiert, beispielsweise gemessen oder anderweitig bestimmt. Der Abgasmassenflusses bzw. Abgasmassenstrom durch den SCR-Katalysator wird detektiert, beispielsweise gemessen oder anderweitig bestimmt. Falls die detektierte Temperatur des SCR-Katalysators innerhalb des festgelegten Temperaturbereichs liegt und der detektierte Abgasmassenstrom den Schwellenwert überschreitet, wird ein Abgasmassenstrom durch die Mager-NOx-Falle geleitet und eine Abgasrückführungsrate auf einen Wert erhöht, der eine automatische bzw. natürliche NOx-Desorption in der Mager-NOx-Falle bewirkt. Das die Mager-NOx-Falle verlassende Abgas wird zu dem SCR-Katalysator weitergeleitet. Vorzugsweise wird ein aktiver SCR-Katalysator verwendet. Grundsätzlich kann auch ein anderer Katalysator zur NOx-Umwandlung verwendet werden.The method according to the invention comprises the following steps: A temperature range of the SCR catalyst is determined, preferably a temperature range for an efficient NO x conversion. A threshold value for the exhaust gas mass flow or exhaust gas mass flow through the SCR catalytic converter is determined, preferably an exhaust gas mass flow for an efficient NO x conversion. The temperature of the SCR catalyst is detected, for example, measured or otherwise determined. The exhaust gas mass flow or exhaust gas mass flow through the SCR catalytic converter is detected, for example measured or otherwise determined. If the detected temperature of the SCR catalyst within the predetermined temperature range and the detected exhaust gas mass flow exceeds the threshold value, an exhaust gas mass flow is passed through the lean NO x trap and an exhaust gas recirculation rate increases to a value of an automatic or natural NO x - desorption in the lean NO x trap causes. The exhaust gas leaving the lean NO x trap is forwarded to the SCR catalyst. Preferably, an active SCR catalyst is used. In principle, another catalyst for NO x conversion can be used.
Im Rahmen des Verfahrens kann das By-Pass-Ventil so eingestellt oder geschaltet werden, dass das Abgas der Verbrennungsmaschine zunächst durch den By-Pass-Strömungskanal an der Mager-NOx-Falle vorbei geleitet wird im Falle des Vorliegen der oben genannten Bedingungen durch die Mager-NOx-Falle hindurch geleitet wird.In the context of the method, the by-pass valve can be set or switched so that the exhaust gas of the internal combustion engine is first passed through the by-pass flow channel past the lean NO x trap in the presence of the above conditions the lean NO x trap is passed through.
Die im Rahmen des Verfahrens erhöhte Abgasrückführungsrate bewirkt, dass eine große Menge des Abgases rezirkuliert und damit der Fluss bzw. Strom durch das Abgasendrohr begrenzt bzw. eingeschränkt wird. Dies erlaubt eine längere Aufenthaltszeit der Stickoxide im SCR-Katalysator, was wiederum eine verbesserte Umwandlung der Stickoxide ermöglicht. Die längere Aufenthaltszeit ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil im Fall der NOx-Desorption der Mager-NOx-Falle eine im Vergleich zum normalen Betrieb erhöhte Stickoxidmenge stromaufwärts des SCR-Katalysators auftritt.The increased in the context of the method exhaust gas recirculation rate causes a large amount of the exhaust gas recirculated and thus the flow or Power is limited or restricted by the exhaust pipe. This allows a longer residence time of the nitrogen oxides in the SCR catalyst, which in turn allows an improved conversion of nitrogen oxides. The longer residence time is particularly advantageous because, in the case of NO x desorption of the lean NO x trap, an increased amount of nitrogen oxide upstream of the SCR catalyst occurs compared to normal operation.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, in einer Abgasnachbehandlungskonfiguration mit einer weiteren NOx-umwandelnden Vorrichtung stromabwärts der Mager-NOx-Falle einen By-Pass-Strömungskanal um die Mager-NOx-Falle herum vorzusehen, und beim Vorliegen bestimmter Bedingungen während des normalen Betriebs den Abgasstrom durch die Mager-NOx-Falle zu leiten um die gespeicherten Stickoxide NOx zu desorbieren. Die desorbierten Stickoxide werden dann in einer Vorrichtung zur aktiven selektiven katalytischen Reduktion, im Folgenden bezeichnet als aktiver SCR-Katalysator, umgewandelt während der Volumenstrom minimiert und so die Verweildauer durch den SCR-Katalysator maximiert wird. The invention is based on the idea, in an exhaust aftertreatment configuration with a further NO x -converting device downstream of the lean NO x trap, of providing a bypass pass channel around the lean NO x trap, and in the presence of certain conditions during the normal operation to direct the exhaust stream through the lean NO x trap to desorb the stored nitrogen oxides NO x . The desorbed nitrogen oxides are then converted in an active selective catalytic reduction apparatus, hereinafter referred to as the SCR active catalyst, while minimizing the volumetric flow rate and thus maximizing the residence time through the SCR catalyst.
Der Betrieb der Mager-NOx-Falle ist also nicht auf Kaltstartsituationen beschränkt, sondern wird zeitweilig auch während eines normalen, warmen SCR-Betriebs während Phasen betrieben, in denen eine beschränkte Umwandlungseffizienz des SCR-Katalysators detektiert wird und dieser zur Gesamt-NOx-Umwandlung beitragen kann.The operation of the lean NO x trap is therefore not limited to cold start situations, but is temporarily operated during a normal, warm SCR operation during phases in which a limited conversion efficiency of the SCR catalyst is detected and this to the total NO x Conversion can contribute.
In einer Ausführungsvariante wird eine untere Schwellentemperatur der Mager-NOx-Falle und/oder eine untere Schwellentemperatur des SCR-Katalysators festgelegt. Solange die untere Schwellentemperatur der Mager-NOx-Falle und/oder die untere Schwellentemperatur des SCR-Katalysators unterschritten sind wird das By-Pass-Ventil so eingestellt, dass kein Abgasmassenstrom durch den By-Pass-Strömungskanal strömt. Das By-Pass-Ventil wird mit anderen Worten geschlossen. In einer weiteren Variante wird das By-Pass-Ventil so eingestellt wird, dass ein Abgasmassenstrom durch den By-Pass-Strömungskanal strömt, wenn die untere Schwelltemperatur des SCR-Katalysators erreicht oder überschritten wird. Das By-Pass-Ventil wird mit anderen Worten teilweise oder vollständig geöffnet.In a variant embodiment, a lower threshold temperature of the lean NO x trap and / or a lower threshold temperature of the SCR catalyst is determined. As long as the lower threshold temperature of the lean NO x trap and / or the lower threshold temperature of the SCR catalyst are exceeded, the bypass valve is adjusted so that no exhaust gas mass flow flows through the by-pass flow channel. The by-pass valve is closed in other words. In another variant, the by-pass valve is adjusted so that an exhaust gas mass flow flows through the by-pass flow channel when the lower threshold temperature of the SCR catalyst is reached or exceeded. In other words, the by-pass valve is partially or fully opened.
In einer anderen Ausführungsvariante wird ein unteres Schwellen-NOx-Speicherniveau der Mager-NOx-Falle festgelegt wird. Das By-Pass-Ventil wird bis das untere Schwellen-NOx-Speicherniveau der Mager-NOx-Falle unterschritten wird so eingestellt, dass kein Abgasmassenstrom durch den By-Pass-Strömungskanal strömt. Das By-Pass-Ventil bleibt also geschlossen bis die in der Mager-NOx-Falle gespeicherten Stickoxide teilweise oder vollständig desorbiert sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Mager-NOx-Falle für einen kommenden Kaltstart zur Speicherung von Stickoxiden zur Verfügung steht.In another embodiment variant, a lower threshold NO x storage level of the lean NO x trap is determined. The by-pass valve is adjusted until the lower threshold NO x storage level of the lean NO x trap is exceeded, so that no exhaust gas mass flow flows through the by-pass flow channel. The by-pass valve thus remains closed until the nitrogen oxides stored in the lean NO x trap are partially or completely desorbed. This ensures that the lean NO x trap is available for a coming cold start to store nitrogen oxides.
In einer vorteilhaften Variante wird die Effizienz des SCR-Katalysators für die NOx-Umwandlung festgelegt. Zusätzlich können der Temperaturbereich des SCR-Katalysators für die festgelegte Effizienz der NOx-Umwandlung und/oder der Abgasmassenfluss bzw. Abgasmassenstrom durch den SCR-Katalysator für die festgelegte Effizienz der NOx-Umwandlung festgelegt werden.In an advantageous variant, the efficiency of the SCR catalyst for the NO x conversion is set. In addition, the temperature range of the SCR catalyst x conversion can be set for the specified efficiency of NO x conversion and / or the exhaust gas mass flow or exhaust-gas mass flow through the SCR catalyst for the specified efficiency of NO.
Die Effizienz des SCR-Katalysators für die NOx-Umwandlung wird bevorzugt mit Hilfe eines kinetischen Modells, welches die Umwandlung durch den SCR-Katalysator beschreibt, festgelegt. Dies kann zum Beispiel online erfolgen.The efficiency of the SCR catalyst for NO x conversion is preferably determined by means of a kinetic model describing the conversion by the SCR catalyst. This can be done online, for example.
Prinzipiell kann ein By-Pass-Ventil verwendet werden, welches diskontinuierlich oder kontinuierlich von 0% bis 100% geöffnet und geschlossen werden kann. Es kann also im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Abgas vollständig oder teilweise durch die Mager-NOx-Falle geleitet werden.In principle, a by-pass valve can be used, which can be opened and closed discontinuously or continuously from 0% to 100%. Thus, in the context of the method according to the invention, the exhaust gas can be conducted completely or partially through the lean NO x trap.
Außerdem kann das Abgas des Verbrennungsmotors nach Verlassen der Mager-NOx-Falle oder nach Verlassen des By-Pass-Strömungskanals durch einen stromaufwärts des SCR-Katalysators, beispielsweise des aktiven SCR-Katalysators, angeordneten Dieseloxidationskatalysator in den SCR-Katalysator, beispielsweise in den aktiven SCR-Katalysator, geleitet werden.In addition, after leaving the lean NO x trap or leaving the by-pass flow channel, the exhaust gas of the internal combustion engine may be introduced into the SCR catalyst, for example into the SCR catalyst, by a diesel oxidation catalyst disposed upstream of the SCR catalyst such as the SCR active catalyst active SCR catalyst.
In einer weiteren Variante wird das Abgas des Verbrennungsmotors nach Verlassen der Mager-NOx-Falle oder nach Verlassen des By-Pass-Strömungskanals durch einen stromaufwärts des SCR-Katalysators, insbesondere des aktiven SCR-Katalysators, angeordneten Dieselpartikelfilter DPF, insbesondere einen katalytisch beschichteten Dieselpartikelfilter CDPF, in den SCR-Katalysator, insbesondere in den aktiven SCR-Katalysator, geleitet.In a further variant, the exhaust gas of the engine after exiting the lean NO x trap or after leaving the by-pass flow passage through an upstream of the SCR catalyst, in particular of the active SCR catalyst arranged DPF is, in particular a catalytically coated Diesel particulate filter CDPF, directed into the SCR catalyst, in particular into the active SCR catalyst.
Zudem kann stromabwärts der Mager-NOx-Falle und stromaufwärts des (aktiven) SCR-Katalysators Harnstoff in das Abgas injiziert werden.In addition, may be located downstream of the lean NO x trap and upstream of the (active) urea SCR catalyst are injected into the exhaust gas.
Die verwendete Mager-NOx-Falle kann vorteilhafterweise in einem Niedrigdruck-Abgasrückführungssystem angeordnet sein. Das verwendete System kann einen Kompressor und/oder einen Turbolader umfassen.The lean NO x trap used may advantageously be arranged in a low pressure exhaust gas recirculation system. The system used may include a compressor and / or a turbocharger.
Das beschriebene Verfahren erlaubt ein Umschalten von einem Niedrigdruck-Abgasrückführungsbetrieb mit einer Mager-NOx-Falle und einem SCR-Katalysator zu einem Betrieb mit Dieseloxidationskatalysator und SCR-Katalysator.The described method allows to switch from a low-pressure EGR operation with a lean NO x trap and an SCR catalyst to an operating with a diesel oxidation catalyst and the SCR catalyst.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es eine flexible und kraftstoffeinsparende Regeneration der Mager-NOx-Falle ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Mager-NOx-Falle nicht in einem kraftstoffverbrauchenden fetten Betrieb regeneriert wird, sondern die gespeicherten Stickoxide von der Mager-NOx-Falle unter geeigneten Bedingungen freigesetzt und durch den SCR-Katalysator umgewandelt werden. Dadurch trägt das Verfahren zu einer Erhöhung der Effizienz des Abgasnachbehandlungssystems bei. The method according to the invention has the advantage that it enables a flexible and fuel-saving regeneration of the lean NO x trap. This is achieved by not regenerating the lean NO x trap in a fuel-consuming rich operation, but releasing the stored nitrogen oxides from the lean NO x trap under suitable conditions and converting them through the SCR catalyst. As a result, the method contributes to an increase in the efficiency of the exhaust aftertreatment system.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasauslass ist zur Ausführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens ausgelegt. Die Vorrichtung umfasst einen mit dem Abgasauslass strömungstechnisch verbindbaren oder verbundenen Abgaseinlass, eine in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Abgaseinlasses angeordnete Mager-NOx-Falle und einen die Mager-NOx-Falle strömungstechnisch überbrückenden By-Pass-Strömungskanal mit einem By-Pass-Ventil. Dabei sind stromabwärts der Mager-NOx-Falle und des By-Pass-Strömungskanals ein Harnstoff-Injektor und eine Vorrichtung zur aktiven selektiven katalytischen Reduktion (aktiver SCR-Katalysator) angeordnet, wobei der aktive SCR-Katalysator stromabwärts des Harnstoff-Injektors angeordnet ist. Der Harnstoff-Injektor kann beispielsweise als AdBlue(NH3)-Injektor ausgestaltet sein.The exhaust gas aftertreatment device according to the invention for an internal combustion engine with an exhaust gas outlet is designed to carry out a method as described above. The device comprises an exhaust gas inlet that can be fluidly connected or connected to the exhaust gas outlet, a lean NO x trap arranged downstream of the exhaust gas inlet in the flow direction of the exhaust gas, and a by-pass flow channel bridging the lean NO x trap with a by-pass flow channel. Valve. At this time, downstream of the lean NO x trap and the by-pass flow channel, there are disposed a urea injector and an active selective catalytic reduction (SCR active catalyst) apparatus with the SCR active catalyst disposed downstream of the urea injector , The urea injector may be configured, for example, as an AdBlue (NH 3 ) injector.
Die Vorrichtung hat grundsätzlich dieselben Vorteile wie das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren.The device basically has the same advantages as the method according to the invention described above.
Der By-Pass-Strömungskanal kann ein By-Pass-Ventil umfassen, welches einen Abgasfluss entweder vollständig durch die Mager-NOx-Falle leitet oder an der Mager-NOx-Falle vorbeileitet. Dabei kann das Ventil entweder zu 0% oder zu 100% einen Stromfluss in die eine oder andere Richtung erlauben oder es kann so ausgestaltet sein, dass es eine kontinuierliche Variation zwischen 0 % und 100 % Stromfluss durch den jeweiligen Strömungskanal, also den By-Pass-Strömungskanal oder den Strömungskanal zur Mager-NOx-Falle, erlaubt. Dies erlaubt es, einen geringen Abgasfluss durch die Mager-NOx-Falle zur Aufrechterhaltung ihrer Betriebstemperatur zu ermöglichen. The by-pass flow channel may include a by-pass valve that either directs exhaust gas flow completely through the lean NO x trap or bypasses the lean NO x trap. In this case, the valve can either 0% or 100% allow a flow of current in one direction or the other or it can be designed so that there is a continuous variation between 0% and 100% current flow through the respective flow channel, ie the by-pass Flow channel or the flow channel to the lean NO x trap, allowed. This makes it possible to allow a small flow of exhaust gas through the lean NO x trap to maintain its operating temperature.
Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst eine Mager-NOx-Falle gefolgt von einer zweiten NOx-Nachbehandlungsvor-richtung, nämlich einem stromabwärts angeordneten aktiven SCR-Katalysator. Diese Kombination aus Abgasnachbehandlungskomponenten ermöglicht eine höhere Umwandlungseffizienz, welche im Zusammenhang mit RDE(real world driving emissions)-Anforderungen und deren Erfüllung, sowie im Zusammenhang mit den vorgeschlagenen sehr niedrigen NOx-Emissionsgrenzwerten der EU7-Norm verglichen mit der EU6-Norm erforderlich sind bzw. werden. The exhaust aftertreatment device includes a lean NO x trap followed by a second NO x aftertreatment device, namely a downstream SCR active catalyst. This combination of exhaust aftertreatment components enables higher conversion efficiency, which is required in the context of real world driving emissions (RDE) requirements and their fulfillment, as well as in the context of the proposed very low EU xenvironment NO x emission limits compared to the EU6 standard or be.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) umfassen. Der Dieseloxidationskatalysator ist vorzugsweise stromabwärts der Mager-NOx-Falle und stromabwärts des By-Pass-Strömungskanals und stromaufwärts des Harnstoffinjektors und des aktiven SCR-Katalysators angeordnet. Mit Hilfe des DOC werden eine HC und eine CO-Umwandlung sichergestellt, während der Abgasstrom um die Mager-NOx-Falle herumgeleitet wird, also den By-Pass-Strömungskanal überwiegend passiert. Der DOC ist zwar stromabwärts der Mager-NOx-Falle angeordnet, dies stellt aber keine Schwierigkeit dar, sofern das Vorbeileiten des Abgasstroms an der LNT nur erfolgt, nachdem der DOC seine Anspringtemperatur erreicht hat. The apparatus of the invention may also include a diesel oxidation catalyst (DOC). The diesel oxidation catalyst is preferably downstream of the lean NOx trap and downstream of the by-pass flow passage and upstream of the Harnstoffinjektors and active SCR catalyst disposed. With the aid of the DOC, a HC and a CO conversion are ensured, while the exhaust gas flow is bypassed around the lean NO x trap, that is to say the bypass gas flow channel predominantly passes. While the DOC is located downstream of the lean NO x trap, this is not a problem unless the flow of exhaust gas past the LNT occurs only after the DOC has reached its light-off temperature.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen katalytisch beschichteten Dieselpartikelfilter CDPF (engl. catalyzed diesel particulate filter). Der CDPF ist stromabwärts der Mager-NOx-Falle und des By-Pass-Strömungskanals und stromaufwärts des Harnstoffinjektors und des aktiven SCR-Katalysators angeordnet. Der CDPF bewirkt eine weitere Verbesserung der Abgasnachbehandlung.The device according to the invention preferably comprises a catalytically coated diesel particulate filter CDPF (catalyzed diesel particulate filter). The CDPF is located downstream of the lean NO x trap and by-pass flow channel and upstream of the urea injector and SCR active catalyst. The CDPF causes a further improvement of the exhaust aftertreatment.
In einer bevorzugten Variante umfasst die Vorrichtung einen Niedrigdruck-Abgasrückführungskanal, der Abgas von einer Position stromabwärts der Mager-NOx-Falle zu einem Kompressor leitet.In a preferred variant, the device comprises a low-pressure exhaust gas recirculation passage, the exhaust gas from a position of the lean NOx trap downstream to a compressor passes.
Aufgrund der separaten Harnstoffinjektion kann der aktive SCR-Katalysator prinzipiell auch ohne die Mager-NOx-Falle betrieben werden, allerdings mit einer entsprechend erhöhten NOx-Emission während des Kaltstarts. Die NOx-Falle bewirkt hier eine entsprechende NOx-Speicherung und Umwandlung. Due to the separate urea injection, the active SCR catalyst can in principle also be operated without the lean NO x trap, but with a correspondingly increased NO x emission during the cold start. The NO x trap causes a corresponding NO x storage and conversion here.
Ohne den By-Pass-Strömungskanal würden das gesamte Abgas und der gesamte Schwefel aus dem Kraftstoff durch die Mager-NOx-Falle strömen. Mit einem an der genannten Stelle angeordneten By-Pass-Strömungskanal kann der Abgasstrom durch die Mager-NOx-Falle basierend auf dem Betriebsstatus des aktiven SCR-Katalysators und der Ammoniak-Belastung geregelt werden. Without the by-pass flow channel, all of the exhaust and sulfur from the fuel would flow through the lean NO x trap. Having disposed at said location by-pass flow channel of the exhaust gas flow can be controlled based on the operating status of the active SCR catalyst and the ammonia load of the lean NO x trap.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung. Es hat grundsätzlich dieselben Eigenschaften und Vorteile wie die bereits beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung. The motor vehicle according to the invention comprises a device according to the invention described above. It basically has the same properties and advantages as the exhaust gas aftertreatment device according to the invention already described.
Grundsätzlich können im Rahmen der Erfindung zur weiteren Verbesserung und Optimierung der Abgasnachbehandlung zusätzliche Informationen benutzt werden. Derartige Informationen können zum Beispiel über GPS, bekannte zukünftige Routen, eine Routenvorhersage bzw. Routenplaner oder Navigationssysteme, V2V (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Verbindung), also drahtlos zwischen Fahrzeugen ausgetauschte Informationen, Ampelinformationen, ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem oder anderweitig zur Verfügung stehen.In principle, in the context of the invention for further improvement and optimization of the exhaust aftertreatment additional Information to be used. Such information may be available, for example, via GPS, known future routes, route prediction or navigation systems, V2V (vehicle-to-vehicle connection), ie information exchanged wirelessly between vehicles, traffic light information, an adaptive cruise control system, or otherwise.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken. Further features, properties and advantages of the present invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. All features described above and below are advantageous both individually and in any combination with each other. The exemplary embodiments described below are merely examples which, however, do not limit the subject matter of the invention.
Die
Bei Schritt
At
Bei Schritt
Falls bei Schritt
Das die Mager-NOx-Falle verlassende Abgas wird in Schritt
Im Rahmen des Verfahrens kann das verwendete By-Pass-Ventil
Die im Rahmen des Verfahrens erhöhte Abgasrückführungsrate bewirkt, dass eine große Menge des Abgases rezirkuliert und damit der Fluss bzw. Strom durch das Abgasendrohr begrenzt bzw. eingeschränkt wird. Dies erlaubt eine längere Aufenthaltszeit der Stickoxide im SCR-Katalysator
Zur Einstellung, insbesondere zur Erhöhung der Abgasrückführungsrate kann ein Niedrigdruck-Abgasrückführungssystem
Die
In Strömungsrichtung
Zusätzlich kann zwischen der Mager-NOx-Falle
Die in der
Der By-Pass-Strömungskanal
Das Abgas des Verbrennungsmotors
Das Abgas des Verbrennungsmotors wird in einer weiteren Variante nach Verlassen der Mager-NOx-Falle oder nach Verlassen des By-Pass-Strömungskanals durch einen stromaufwärts des aktiven SCR-Katalysators angeordneten Dieselpartikelfilter
Optional wird stromabwärts der Mager-NOx-Falle
Grundsätzlich können im Rahmen der Erfindung zur weiteren Verbesserung und Optimierung der Abgasnachbehandlung zusätzliche Informationen benutzt werden. Derartige Informationen können zum Beispiel über GPS, bekannte zukünftige Routen, eine Routenvorhersage bzw. Routenplaner oder Navigationssysteme, V2V (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Verbindung), also drahtlos zwischen Fahrzeugen ausgetauschte Informationen, Ampelinformationen, ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem oder anderweitig zur Verfügung stehen.In principle, additional information can be used within the scope of the invention for the further improvement and optimization of the exhaust gas aftertreatment. Such information may be available, for example, via GPS, known future routes, route prediction or navigation systems, V2V (vehicle-to-vehicle connection), ie information exchanged wirelessly between vehicles, traffic light information, an adaptive cruise control system, or otherwise.
Die
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2007/0271908 A1 [0005] US 2007/0271908 A1 [0005]
- US 2006/0273187 A1 [0005] US 2006/0273187 A1 [0005]
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US20070271908A1 (en) | 2006-05-25 | 2007-11-29 | Hemingway Mark D | Engine exhaust emission control system providing on-board ammonia generation |
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2016
- 2016-06-09 DE DE102016210188.9A patent/DE102016210188A1/en active Pending
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