DE102017214444A1 - A method of operating a three-way catalyst having exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment system - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren zum Betreiben einer einen Dreiwegekatalysator (5) aufweisenden Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors (1) eines Kraftfahrzeuges und eine zugehörige Abgasnachbehandlungsanlage beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein NOx-Sensor (6) am Dreiwegekatalysator (5) oder stromab des Dreiwegekatalysators (5) in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen. Hiermit werden die NOx-Emissionen im Betrieb des Verbrennungsmotors (1) gemessen. Wenn diese Emissionen einen Schwellenwert übersteigen, werden Maßnahmen zur Reduzierung der NOx-Emissionen durchgeführt, bis der Schwellenwert wieder unterschritten wird. Als Maßnahmen zur Reduzierung der NOx-Emissionen werden beispielsweise eine Zündverzögerung am Verbrennungsmotor (1) und/oder eine Abgasrückführung durchgeführt oder die Rate einer Abgasrückführung wird erhöht. Hierdurch wird ohne großen Kalibrierungsaufwand eine weitere Reduzierung des NOx-Anteiles im Abgas erreicht.A method for operating an exhaust aftertreatment system having a three-way catalytic converter (5) of an internal combustion engine (1) of a motor vehicle and an associated exhaust gas aftertreatment system are described. In the method, a NOx sensor (6) is provided on the three-way catalyst (5) or downstream of the three-way catalyst (5) in an exhaust pipe of the internal combustion engine (1). This measures the NOx emissions during operation of the internal combustion engine (1). If these emissions exceed a threshold, NOx reduction measures will be implemented until the threshold falls below the threshold. As measures to reduce the NOx emissions, for example, an ignition delay at the internal combustion engine (1) and / or an exhaust gas recirculation are performed or the rate of exhaust gas recirculation is increased. As a result, a further reduction of the NOx content in the exhaust gas is achieved without great calibration effort.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer einen Dreiwegekatalysator aufweisenden Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges.The present invention relates to a method for operating a three-way catalyst having exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine of a motor vehicle.
Es ist bekannt, bei Ottomotoren Dreiwegekatalysatoren zur Abgasnachbehandlung einzusetzen, um Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlenstoffdioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umzuwandeln. Besonders problematisch ist hierbei die Reduzierung der Stickoxidmengen im Rohabgas, da durch den relativ hohen Sauerstoffanteil im Abgas eine Reduzierung der Stickoxide (NOx) nur in geringem Maß erfolgt. Insbesondere bei magerbetriebenen Ottomotoren wird daher gemäß einem verbreiteten Verfahren ein spezieller NOx-Speicher eingesetzt, der die im Abgas des Verbrennungsmotors enthaltenen Stickoxide anlagert. Wenn das Aufnahmevermögen des NOx-Speichers erschöpft ist, wird dieser üblicherweise durch einen Betrieb des Verbrennungsmotors mit fettem Kraftstoff-Luftgemisch regeneriert. Dieses Verfahren zur Reduzierung der Stickoxide im Abgas ist daher recht aufwendig.It is known to use in gasoline engines three-way catalysts for exhaust aftertreatment to convert carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx) and unburned hydrocarbons (HC) to carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). Particularly problematic in this case is the reduction of the amounts of nitrogen oxide in the raw exhaust gas, since due to the relatively high proportion of oxygen in the exhaust gas, a reduction of the nitrogen oxides (NOx) takes place only to a small extent. In particular, in lean-burn gasoline engines therefore a special NOx storage is used according to a common method, which accumulates the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. When the capacity of the NOx storage is exhausted, it is usually regenerated by operation of the rich air-fuel mixture engine. This method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas is therefore quite expensive.
Dreiwegekatalysatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie erst bei einer bestimmten Temperatur, d.h. der sogenannten Light-off-Temperatur (Anspringtemperatur), den Betrieb aufnehmen. Nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors ist daher eine gewisse Aufwärmphase des Katalysators erforderlich, damit dieser die optimale Betriebstemperatur erreicht. Um diese Aufwärmphase zu verkürzen, ist es bekannt, spezielle Maßnahmen zum Aufheizen des Dreiwegekatalysators zu treffen. Um eine Reduzierung des NOx-Anteiles im Abgas zu erreichen, ist es daher von Bedeutung, diese Reduzierung vor dem Erreichen der Light-off-Temperatur des Katalysators und danach durchzuführen.Three-way catalysts are characterized in that they only at a certain temperature, i. the so-called light-off temperature (light-off temperature), start operation. After starting the internal combustion engine, therefore, a certain warm-up phase of the catalyst is required so that it reaches the optimum operating temperature. To shorten this warm-up phase, it is known to take special measures for heating the three-way catalyst. In order to achieve a reduction of the NOx content in the exhaust gas, it is therefore important to carry out this reduction before and after the light-off temperature of the catalytic converter has been reached.
Damit der Dreiwegekatalysator die Light-off-Temperatur möglichst rasch erreicht, ist es bekannt, eine entsprechende Kalibrierung mithilfe von Aufheizmaßnahmen durchzuführen, wozu beispielsweise eine Zündverzögerung zählt. Die Kalibrierung wird dabei so durchgeführt, dass während des entsprechenden Emissionszyklus sich der Dreiwegekatalysator immer über der Light-off-Temperatur befindet. Dies wird jedoch im normalen Fahrbetrieb nicht immer erreicht. Um dies zu garantieren, muss ein sehr viel höherer Kalibrierungsaufwand durchgeführt werden, damit sich die Katalysatortemperatur immer über der Light-off-Temperatur des Katalysators befindet und die NOx-Emissionen unter den zulässigen Grenzwerten liegen.So that the three-way catalyst reaches the light-off temperature as quickly as possible, it is known to carry out a corresponding calibration by means of heating measures, including, for example, an ignition delay counts. The calibration is carried out so that during the corresponding emission cycle, the three-way catalyst is always above the light-off temperature. However, this is not always achieved in normal driving. To guarantee this, a much higher calibration effort must be made so that the catalyst temperature is always above the light-off temperature of the catalyst and the NOx emissions are below the allowable limits.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer einen Dreiwegekatalysator aufweisenden Abgasnachbehandlungsanlage zur Verfügung zu stellen, mit dem die NOx-Emissionen mit einem besonders geringen Kalibrierungsaufwand reduziert werden können.The present invention has for its object to provide a method for operating a three-way catalyst having exhaust aftertreatment facility available with which the NOx emissions can be reduced with a very low calibration effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben einer einen Dreiwegekatalysator aufweisenden Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges gelöst, die die folgenden Schritte umfasst:
- - Vorsehen eines NOx-Sensors am Dreiwegekatalysator oder stromab des Dreiwegekatalysators in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors;
- - Messen der NOx-Emissionen im Betrieb des Verbrennungsmotors mit dem NOx-Sensor; und
- - wenn die vom NOx-Sensor gemessenen NOx-Emissionen einen Schwellenwert übersteigen, Durchführen von Maßnahmen zur Reduzierung der NOx-Emissionen bis der Schwellenwert wieder unterschritten wird.
- Providing a NOx sensor on the three-way catalyst or downstream of the three-way catalyst in an exhaust pipe of the internal combustion engine;
- - measuring the NOx emissions during operation of the internal combustion engine with the NOx sensor; and
- - if the NOx emissions measured by the NOx sensor exceed a threshold, implement measures to reduce NOx emissions until the threshold falls below the threshold again.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher zusätzlich zum Dreiwegekatalysator ein NOx-Sensor eingesetzt, der den NOx-Anteil im den Dreiwegekatalysator verlassenden Abgas des Verbrennungsmotors misst. Übersteigt der NOx-Anteil einen festgelegten Schwellenwert, werden entsprechende Maßnahmen zur Reduzierung des NOx-Anteiles durchgeführt, bis der Schwellenwert wieder unterschritten wird. Hierbei kann beispielsweise als Maßnahme zur Reduzierung der NOx-Emissionen eine Zündverzögerung am Verbrennungsmotor durchgeführt werden. Als weitere Maßnahme kann eine Abgasrückführung durchgeführt werden oder die Rate einer derartigen Abgasrückführung kann erhöht werden. Speziell gibt dabei der vorgesehene NOx-Sensor ein den NOx-Anteil im Abgas wiedergebendes Signal an eine Steuereinheit, die das Signal mit einem Schwellenwert vergleicht und entsprechende Sondermaßnahmen zur NOx-Reduzierung einleitet oder nicht.In the method according to the invention, therefore, in addition to the three-way catalyst, a NOx sensor is used, which measures the proportion of NOx in the exhaust gas of the internal combustion engine leaving the three-way catalytic converter. If the NOx content exceeds a specified threshold, appropriate measures are taken to reduce the proportion of NOx until the threshold falls below it again. In this case, for example, as a measure to reduce the NOx emissions, an ignition delay can be performed on the internal combustion engine. As a further measure, an exhaust gas recirculation can be carried out or the rate of such exhaust gas recirculation can be increased. Specifically, in this case, the provided NOx sensor outputs a signal representing the NOx component in the exhaust gas to a control unit which compares the signal with a threshold value and initiates appropriate special measures for NOx reduction or not.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere während der Aufheizphase des Dreiwegekatalysators durchgeführt. Hierbei werden nach dem Motorstart und während der Aufheizphase die NOx-Emissionen mithilfe des NOx-Sensors gemessen. Wenn die gemessenen NOx-Emissionen über dem definierten Grenzwert liegen, werden die vorstehend bereits erwähnten zusätzlichen Maßnahmen zur NOx-Reduzierung eingeleitet. Die üblichen Maßnahmen zum Aufheizen des Katalysators (Zündverzögerung und/oder elektrische Aufheizung) werden dann gestoppt, da die NOx-Emissionen unter dem Schwellenwert (beispielsweise unter 50 ppm) liegen, was bedeutet, dass sich der Katalysator in Betrieb befindet.The process according to the invention is carried out in particular during the heating phase of the three-way catalyst. Here, after the engine starts and during the heating phase, the NOx emissions are measured using the NOx sensor. If the measured NOx emissions are above the defined limit, the additional NOx reduction measures already mentioned above are initiated. The usual measures to heat the catalyst (ignition delay and / or electrical heating) are then stopped because the NOx emissions are below the threshold (eg below 50 ppm), which means that the catalyst is in operation.
Es versteht sich, dass der festgelegte Schwellenwert für die NOx-Emissionen von den jeweiligen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors, beispielsweise der Motordrehzahl und der Last, abhängig ist. It is understood that the set threshold for NOx emissions is dependent upon the particular operating points of the engine, such as engine speed and load.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise als Verfahren zum Regeln der NOx-Emissionen im Abgas ausgebildet.The method according to the invention is preferably designed as a method for regulating the NOx emissions in the exhaust gas.
Um einen hohen Umwandlungsgrad der Schadstoffe zu gewährleisten, muss mithilfe eines Regelkreises mit Lambdasonde das Verbrennungsluftverhältnis Lambda in einem engen Bereich um Lambda = 1 (Lambdafenster) gehalten werden, da bei Abweichung vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Gemisch Lambda >1 nicht alle Stickoxide abgebaut werden, weil Sauerstoffüberschuss vorhanden ist. Vorzugsweise wird daher beim erfindungsgemäßen Verfahren von einem derartigen Lambda-Regelkreis Gebrauch gemacht. Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher vorzugsweise durchgeführt, wenn sich der Verbrennungsmotor in der Lambda=1-Regelphase befindet.In order to ensure a high degree of conversion of the pollutants, the lambda combustion air ratio must be kept within a narrow range around lambda = 1 (lambda window) by means of a Lambda control system, since not all of them deviate from the stoichiometric air-fuel ratio to lean lambda> 1 Nitrogen oxides are degraded, because excess oxygen is present. Preferably, therefore, in the method according to the invention, use is made of such a lambda control loop. The method according to the invention is therefore preferably carried out when the internal combustion engine is in the lambda = 1 control phase.
Insbesondere findet dabei ein NOx-Sensor Verwendung, der neben der Durchführung einer NOx-Messung auch Lambda-Informationen liefert, und diese werden dann zur Lambda-Regelung verwendet. Bei Feststellung, dass das vom NOx-Sensor ermittelte Lambda-Informationssignal über einem Spannungsschwellenwert liegt, werden Maßnahmen zur Reduzierung der NOx-Emissionen durchgeführt.In particular, a NOx sensor is used which, in addition to performing a NOx measurement, also provides lambda information, and these are then used for lambda control. Upon detection that the lambda information signal detected by the NOx sensor is above a voltage threshold, measures are taken to reduce NOx emissions.
Während des Fahrzeugbetriebes, insbesondere einem häufigen Start/Stopp des Motors oder einer häufigen Kraftstoffabsperrung während des Bergabfahrens, kann der Dreiwegekatalysator unter die Light-off-Temperatur abgekühlt werden. Erfindungsgemäß werden hierbei die NOx-Emissionen kontinuierlich vom NOx-Sensor gemessen, während sich der Motor in der Lambda=1-Regelphase befindet. Wenn dann die NOx-Emissionen über einem Schwellenwert liegen, beispielsweise über 70 ppm, und das Lambda-Informationssignal des NOx-Sensors noch über einem Spannungsschwellenwert liegt, beispielsweise über 600 mV, was bedeutet, dass der Dreiwegekatalysator aufgrund der niedrigeren Katalysatortemperatur seine Effizienz verliert, werden erfindungsgemäß zusätzliche Katalysatormaßnahmen durchgeführt, wie beispielsweise eine Zündverzögerung und/oder eine elektrische Aufheizung des Katalysators, bis die NOx-Emissionen wieder unter dem Schwellenwert, beispielsweise unter 40 ppm, liegen.During vehicle operation, particularly frequent start / stop of the engine or frequent fuel cut during downhill running, the three way catalyst may be cooled below the light off temperature. According to the invention, the NOx emissions are continuously measured by the NOx sensor, while the engine is in the lambda = 1 control phase. If, for example, the NOx emissions are above a threshold, for example above 70 ppm, and the NOx sensor lambda information signal is still above a voltage threshold, for example above 600 mV, which means that the three-way catalyst loses its efficiency due to the lower catalyst temperature, According to the invention additional catalyst measures are carried out, such as an ignition delay and / or electrical heating of the catalyst until the NOx emissions are again below the threshold, for example below 40 ppm.
Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der NOx-Sensor zusätzlich für die Diagnose des Dreiwegekatalysators verwendet. Dabei wird insbesondere der Dreiwegekatalysator als fehlerhaft diagnostiziert, wenn die vom NOx-Sensor gemessenen NOx-Emissionen über einem Schwellenwert und das vom NOx-Sensor ermittelte Lambda-Informationssignal in Form eines Sprungsondensignals über einem Spannungsschwellenwert liegen.In a further variant of the method according to the invention, the NOx sensor is additionally used for the diagnosis of the three-way catalytic converter. In particular, the three-way catalytic converter is diagnosed as defective if the NOx emissions measured by the NOx sensor are above a threshold value and the lambda information signal determined by the NOx sensor is in the form of a jump signal above a voltage threshold value.
Das erfindungsgemäß durchgeführte Diagnoseverfahren kann dabei als Ergänzung zur Diagnose in Bezug auf das Sauerstoffspeichervermögen durchgeführt werden. Es wird insbesondere bei konstanter Motordrehzahl und Last ausgeführt, wenn sich der Dreiwegekatalysator mit Sicherheit über der Light-off-Temperatur befindet. Als Schwellenwert für die NOx-Emissionen kann dabei beispielsweise ein Wert von 100 ppm (abhängig vom Betriebspunkt) festgelegt werden, und der Spannungsschwellenwert in Bezug auf das Lambda-Informationssignal kann beispielsweise 600 mV betragen.The diagnostic method performed according to the invention can be carried out as a supplement to the diagnosis with regard to the oxygen storage capacity. It is especially carried out at constant engine speed and load when the three-way catalyst is safely above the light-off temperature. As a threshold value for the NOx emissions, for example, a value of 100 ppm (depending on the operating point) can be set, and the voltage threshold with respect to the lambda information signal can be, for example, 600 mV.
Um die Genauigkeit der entsprechenden Diagnose zu erhöhen, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zusätzlicher NOx-Sensor stromauf des Dreiwegekatalysators verwendet werden. Dieser zusätzliche NOx-Sensor kann beispielsweise Lambda-Informationen ermitteln, und diese können zur Lambda-Regelung verwendet werden.In order to increase the accuracy of the corresponding diagnosis, in the method according to the invention, an additional NOx sensor upstream of the three-way catalyst can be used. This additional NOx sensor can detect lambda information, for example, and these can be used for lambda control.
Speziell kann hierbei so vorgegangen werden, dass die Effizienz des Dreiwegekatalysators durch Verwendung der von beiden NOx-Sensoren gemessenen NOx-Emissionswerte ermittelt wird, wobei der Dreiwegekatalysator als fehlerhaft diagnostiziert wird, wenn die Effizienz unter einem Schwellenwert und das Lambda-Informationssignal nach dem Dreiwegekatalysator in Form eines Sprungsondensignals über einem Spannungsschwellenwert liegen.Specifically, this can be done so that the efficiency of the three-way catalyst is determined by using the NOx emission values measured by both NOx sensors, wherein the three-way catalyst is diagnosed as defective when the efficiency below a threshold value and the lambda information signal after the three-way catalyst in Form of a jump signal above a voltage threshold.
Ganz allgemein können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Maßnahmen zur Reduzierung der NOx-Emissionen vor zusätzlichen Aufheizmaßnahmen des Dreiwegekatalysators durchgeführt werden, wenn die vom NOx-Sensor gemessenen NOx-Emissionen einen Schwellenwert übersteigen. Als entsprechende Maßnahmen zur Reduzierung können beispielsweise die Abgasrückführrate (EGR-Rate) erhöht und/oder eine Zündverzögerung durchgeführt werden. Auf diese Weise wird eine rasche Reduktion der NOx-Emissionen erreicht. Die entsprechende Optimierung der NOx-Emissionen kann mithilfe des zusätzlichen NOx-Sensors stromauf des Dreiwegekatalysators weiter verbessert werden.In general, in the method according to the invention, the measures for reducing the NOx emissions can be carried out before additional heating measures of the three-way catalytic converter if the NOx emissions measured by the NOx sensor exceed a threshold value. As appropriate measures for reducing, for example, the exhaust gas recirculation rate (EGR rate) can be increased and / or an ignition delay can be carried out. In this way, a rapid reduction of NOx emissions is achieved. The corresponding optimization of NOx emissions can be further improved by using the additional NOx sensor upstream of the three-way catalytic converter.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges, die einen Dreiwegekatalysator aufweist, wobei am Dreiwegekatalysator oder stromab des Dreiwegekatalysators in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors ein NOx-Sensor vorgesehen ist. Ferner kann die Abgasnachbehandlungsanlage einen zusätzlichen NOx-Sensor stromauf des Dreiwegekatalysators aufweisen. Die Abgasnachbehandlungsanlage ist erfindungsgemäß zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet.The present invention further relates to an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine of a motor vehicle having a three-way catalytic converter, wherein a NOx sensor is provided on the three-way catalyst or downstream of the three-way catalyst in an exhaust pipe of the internal combustion engine. Furthermore, the exhaust aftertreatment system can be an additional NOx sensor upstream of the three-way catalyst. The exhaust aftertreatment system according to the invention is designed for carrying out the method described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform einer Abgasnachbehandlungsanlage in schematischer Darstellung; -
2 eine zweite Ausführungsform einer Abgasnachbehandlungsanlage; und -
3 eine dritte Ausführungsform einer Abgasnachbehandlungsanlage.
-
1 a first embodiment of an exhaust aftertreatment system in a schematic representation; -
2 a second embodiment of an exhaust aftertreatment system; and -
3 a third embodiment of an exhaust aftertreatment system.
In der schematischen Darstellung von
Die durch den Abgasabführstrang des Verbrennungsmotors
Mit dem vorgesehenen Dreiwegekatalysator
Mit dem vorgesehenen NOx-Sensor
Insbesondere werden nach dem Motorstart und während der Aufheizphase des Dreiwegekatalysators vom NOx-Sensor
Die mit dem NOx-Sensor durchgeführte NOx-Emissionsmessung wird auf permanente Weise während des Motorbetriebes durchgeführt, insbesondere, wenn sich der Motor in der Lambda=1-Regelphase befindet. Wenn dann die NOx-Emissionen einen Schwellenwert überschreiten und das Lambdasignal des NOx-Sensors 6 über einem Spannungsschwellenwert liegt, werden wiederum zusätzliche Katalysatormaßnahmen durchgeführt, die vorstehend bereits erwähnt worden, bis die NOx-Emissionen wieder unter dem Schwellenwert liegen.The NOx emission measurement performed with the NOx sensor is performed in a permanent manner during engine operation, particularly when the engine is in the lambda = 1 control phase. Then, when the NOx emissions exceed a threshold and the lambda signal of the
Es kann somit mit einem NOx-Sensor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 22
- Abgasleitungexhaust pipe
- 33
- Turbinenrad des AbgasturboladersTurbine wheel of the exhaust gas turbocharger
- 44
- Lambdasondelambda probe
- 55
- DreiwegekatalysatorThree-way catalytic converter
- 66
- NOx-SensorNOx sensor
- 77
- DreiwegekatalysatorThree-way catalytic converter
- 88th
- VerbrennungsluftzuführstrangVerbrennungsluftzuführstrang
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109944706A (en) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 潍柴动力股份有限公司 | The regulation method and device of oxynitride discharge |
DE102021203935A1 (en) | 2021-04-20 | 2022-10-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for performing an on-board diagnosis of an exhaust gas catalytic converter |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112007001009T5 (en) * | 2006-04-27 | 2009-03-12 | Caterpillar Inc., Peoria | Engine emission control system |
DE102016218794A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Stationary natural gas engine with at least one nitrogen oxide sensor |
-
2017
- 2017-08-18 DE DE102017214444.0A patent/DE102017214444B4/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112007001009T5 (en) * | 2006-04-27 | 2009-03-12 | Caterpillar Inc., Peoria | Engine emission control system |
DE102016218794A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Stationary natural gas engine with at least one nitrogen oxide sensor |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BASSHUYSEN, Richard van ; SCHÄFER, Fred (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotor: Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 7. Aufl. Wiesbaden: Vieweg + Teubner, 2015. - ISBN 978-3-8348-0699-4 * |
REIF, K. [Hrsg.]: Abgastechnik für Verbrennungsmotoren. Wiesbaden : Springer Vieweg, 2015 (Bosch Fachinformation Automobil). - ISBN 978-3-658-09521-5 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109944706A (en) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 潍柴动力股份有限公司 | The regulation method and device of oxynitride discharge |
CN109944706B (en) * | 2019-03-29 | 2022-06-24 | 潍柴动力股份有限公司 | Method and device for regulating and controlling nitrogen oxide emission |
DE102021203935A1 (en) | 2021-04-20 | 2022-10-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for performing an on-board diagnosis of an exhaust gas catalytic converter |
EP4080027A1 (en) | 2021-04-20 | 2022-10-26 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for performing an on-board diagnosis of an exhaust gas catalyser |
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