DE102018106092A1 - EXHAUST GAS TREATMENT FOR A COMBUSTION ENGINE - Google Patents

EXHAUST GAS TREATMENT FOR A COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
DE102018106092A1
DE102018106092A1 DE102018106092.0A DE102018106092A DE102018106092A1 DE 102018106092 A1 DE102018106092 A1 DE 102018106092A1 DE 102018106092 A DE102018106092 A DE 102018106092A DE 102018106092 A1 DE102018106092 A1 DE 102018106092A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lnt
aftertreatment
scr
diesel
cold start
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018106092.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Andrea De FILIPPO
Andrea Pannuzzo
Wei Li
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102018106092A1 publication Critical patent/DE102018106092A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/108Auxiliary reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2882Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/10Carbon or carbon oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/18Ammonia
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Ein Nachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor beinhaltet ein Dieselkaltstartkatalysatorelement, ein Mager-NOx-Speicherkatalysator (LNT)-Element, das direkt neben und nach dem Dieselkaltstartkatalysator angeordnet ist, und ein nach dem LNT angeordnetes selektives katalytisches Reduktions (SCR)-Element. Der Dieselkaltstartkatalysator ist betreibbar, um NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen unter 200 °C zu reduzieren, und das LNT- und SCR-System ist betreibbar, um NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen über 200 °C zu reduzieren.

Figure DE102018106092A1_0000
An after-treatment system for an internal combustion engine includes a diesel cold start catalyst element, a lean NOx trap catalyst (LNT) element disposed immediately adjacent and downstream of the diesel cold start catalyst, and a selective catalytic reduction (SCR) element disposed downstream of the LNT. The diesel cold start catalyst is operable to reduce NOx emissions at operating temperatures below 200 ° C, and the LNT and SCR systems are operable to reduce NOx emissions at operating temperatures above 200 ° C.
Figure DE102018106092A1_0000

Description

EINLEITUNGINTRODUCTION

Die vorliegende Offenbarung betrifft die Technik von Nachbehandlungssystemen und insbesondere ein Nachbehandlungssystem für ein Kraftfahrzeug.The present disclosure relates to the art of aftertreatment systems, and more particularly to an aftertreatment system for a motor vehicle.

Interne Verbrennungsmotoren erzeugen, wenn diese betrieben werden, oft unerwünschte Gase wie CO, CO2, NOx und dergleichen. Viele Länder haben Vorschriften erlassen, die die Emissionen von Verbrennungsmotoren begrenzen. Zur Reduzierung der Emissionen wurden verschiedene Nachbehandlungssysteme eingeführt. In vielen Fällen arbeiten bestehende Nachbehandlungssysteme unter normalen Betriebsbedingungen. Während normaler Betriebsbedingungen wurden die Abgaskomponenten auf Betriebstemperaturen, die über ungefähr 175 °C liegen können, erhitzt.Internal combustion engines, when operated, often generate undesirable gases such as CO, CO2, NOx, and the like. Many countries have issued regulations that limit emissions from internal combustion engines. Various after-treatment systems have been introduced to reduce emissions. In many cases, existing aftertreatment systems operate under normal operating conditions. During normal operating conditions, the exhaust components were heated to operating temperatures that may exceed about 175 ° C.

Neue Emissionsvorschriften werden eingeführt, um Emissionen zu behandeln, die unterhalb normaler Betriebstemperaturen auftreten können. Gegenwärtige Nachbehandlungssysteme können eine elektrische Heizung verwenden, die angeordnet ist, um einen Nachbehandlungskatalysator zu erwärmen, damit Emissionen während z. B. Kaltstarts weiter reduziert werden. Elektroheizungen fügen zusätzliche Komponenten hinzu, die eine periodische Wartung erfordern und die Gesamtkomplexität von Nachbehandlungsvorrichtungen erhöhen. Ferner erfordern elektrische Heizeinrichtungen eine Aufwärmzeit, in der Emissionen in Höhen auftreten können, die nicht den gegenwärtigen und anhängigen Vorschriften entsprechen. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Nachbehandlungssystem bereitzustellen, das während Kaltstarts arbeitet, um Emissionen eines Verbrennungsmotors zu reduzieren, der unterhalb normaler Betriebstemperaturen arbeitet.New emission regulations are being introduced to handle emissions that may occur below normal operating temperatures. Current aftertreatment systems may use an electric heater arranged to heat an aftertreatment catalyst to reduce emissions during e.g. B. cold starts can be further reduced. Electric heaters add additional components that require periodic maintenance and increase the overall complexity of aftertreatment devices. Further, electric heaters require a warm-up time in which emissions may occur at altitudes that are not consistent with current and pending regulations. Accordingly, it is desirable to provide an aftertreatment system that operates during cold starts to reduce emissions of an internal combustion engine operating below normal operating temperatures.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein Nachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor ein Dieselkaltstartkatalysatorelement, ein Mager-NOx-Speicherkatalysator (LNT - Lean NOx Trap)-Element und ein selektives katalytisches Reduktions (SCR - Selective Catalyst Reduction)-Element, das dem LNT nachgeordnet ist. Der Dieselkaltstartkatalysator ist betreibbar, um NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen unter 200 °C zu reduzieren, und das LNT- und SCR-System ist betreibbar, um NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen über 200 °C zu reduzieren.In an exemplary embodiment, an after-treatment system for an internal combustion engine includes a diesel cold start catalyst element, a lean NOx trap (LNT) lean element catalyst, and a selective catalyst reduction (SCR) element downstream of the LNT. The diesel cold start catalyst is operable to reduce NOx emissions at operating temperatures below 200 ° C, and the LNT and SCR systems are operable to reduce NOx emissions at operating temperatures above 200 ° C.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der oben oder nachstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen ein Dieselabgasfluid (DEF - Diesel Exhaust Fluid)-Einspritzsystem beinhalten, das zum Einleiten eines Dieselabgasfluids in Abgase, die von dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, dient.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a Diesel Exhaust Fluid (DEF) injection system used to introduce a diesel exhaust fluid into exhaust gases generated by the internal combustion engine.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen solche beinhalten, wobei das DEF-Einspritzsystem dem LNT nachgeordnet und der SCR vorgelagert ist.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include those wherein the DEF injection system is downstream of the LNT and the SCR is upstream.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen ein Übertragungsrohr beinhalten, das den Dieselkaltstartkatalysator und den LNT fluidtechnisch mit der SCR verbindet.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a transfer tube that fluidly connects the diesel cold start catalyst and the LNT to the SCR.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorhergehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnte in weiteren Ausführungsformen das DEF-Einspritzsystem fluidtechnisch mit dem Übertragungsrohr verbunden sein.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, in other embodiments, the DEF injection system could be fluidly connected to the transfer tube.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen solche beinhalten, bei denen das DEF (Diesel Exhaust Fluid)-Einspritzsystem eine Harnstoffeinspritzung umfasst.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include those in which the DEF (Diesel Exhaust Fluid) injection system includes urea injection.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative könnten weitere Ausführungsformen mindestens einen O2/NOx-Sensor und einen Abgastemperatur (EGT - Exhaust Gas Temperature)-Sensor, der vor dem Dieselkaltstartkatalysator angeordnet ist, beinhalten und mindestens einen von einem O2/NOx-Sensor und einem EGT-Sensor, der nach dem LNT angeordnet ist.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, further embodiments could include at least one O2 / NOx sensor and an exhaust gas temperature (EGT) sensor located in front of the diesel cold start catalyst, and at least one of O2 / NOx sensor and an EGT sensor located after the LNT.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative könnten weitere Ausführungsformen einen ersten Differenzdrucksensor (DPS - Differential Pressure Sensor), der vor der SCR angeordnet ist, und einen zweiten DPS, der nach der SCR angeordnet ist, beinhalten.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a first differential pressure sensor (DPS) disposed in front of the SCR and a second DPS disposed after the SCR.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative können Ausführungsformen ebenfalls Anordnungen beinhalten, bei denen der Dieselkaltstartkatalysator und die LNT in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.In addition to one or more of the features described above or below, or alternatively, embodiments may also include arrangements in which the diesel cold start catalyst and the LNT are disposed in a common housing.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative könnte in weiteren Ausführungsformen ferner ein hinterer Oxidationskatalysator (ROC - Rear Oxidation Catalyst) nach der SCR angeordnet sein.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, others may be incorporated herein by reference Embodiments may also be a rear oxidation catalyst (ROC - Rear Oxidation Catalyst) arranged after the SCR.

Gemäß einem weiteren Aspekt der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine auf, die ein Abgassystem und ein Nachbehandlungssystem beinhaltet, das fluidtechnisch mit dem Abgassystem verbunden ist. Das Nachbehandlungssystem beinhaltet ein Dieselkaltstartkatalysator-Element (Dieselkaltstartkatalysator), ein NOx-Speicherkatalysatorelement (LNT), das direkt neben und nach dem Dieselkaltstartkatalysator angeordnet ist, und ein hinter dem LNT angeordnetes Element zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR). Der Dieselkaltstartkatalysator ist betreibbar, um NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen unter 200 °C zu reduzieren, und das LNT- und SCR-System ist betreibbar, um NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen über 200 °C zu reduzieren.In another aspect of the exemplary embodiment of the invention, a motor vehicle includes an internal combustion engine including an exhaust system and an aftertreatment system fluidly connected to the exhaust system. The aftertreatment system includes a diesel cold start catalyst (diesel cold start catalyst), a NOx trap catalyst element (LNT) disposed immediately adjacent and downstream of the diesel cold start catalyst, and a selective catalytic reduction (SCR) element located behind the LNT. The diesel cold start catalyst is operable to reduce NOx emissions at operating temperatures below 200 ° C, and the LNT and SCR systems are operable to reduce NOx emissions at operating temperatures above 200 ° C.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der oben oder nachstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen ein Dieselabgasfluid (DEF - Diesel Exhaust Fluid)-Einspritzsystem beinhalten, das zum Einleiten eines Dieselabgasfluids in Abgase, die von dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, dient.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a Diesel Exhaust Fluid (DEF) injection system used to introduce a diesel exhaust fluid into exhaust gases generated by the internal combustion engine.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen solche beinhalten, wobei das DEF-Einspritzsystem dem LNT nachgeordnet und der SCR vorgelagert ist.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include those wherein the DEF injection system is downstream of the LNT and the SCR is upstream.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen ein Übertragungsrohr beinhalten, das den Dieselkaltstartkatalysator und den LNT fluidtechnisch mit der SCR verbindet.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a transfer tube that fluidly connects the diesel cold start catalyst and the LNT to the SCR.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorhergehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnte in weiteren Ausführungsformen das DEF-Einspritzsystem fluidtechnisch mit dem Übertragungsrohr verbunden sein.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, in other embodiments, the DEF injection system could be fluidly connected to the transfer tube.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen solche beinhalten, bei denen das DEF (Diesel Exhaust Fluid)-Einspritzsystem eine Harnstoffeinspritzung umfasst.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include those in which the DEF (Diesel Exhaust Fluid) injection system includes urea injection.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative könnten weitere Ausführungsformen ein Dieselabgasfluid (DEF)-Einspritzsystem beinhalten, das nach dem LNT angeordnet ist.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a diesel exhaust fluid (DEF) injection system disposed after the LNT.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative könnten weitere Ausführungsformen mindestens einen O2/NOx-Sensor und einen Abgastemperatur (EGT - Exhaust Gas Temperature)-Sensor, der vor dem Dieselkaltstartkatalysator angeordnet ist, beinhalten und mindestens einen von einem O2/NOx-Sensor und einem EGT-Sensor, der nach dem LNT angeordnet ist.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, further embodiments could include at least one O2 / NOx sensor and an exhaust gas temperature (EGT) sensor located in front of the diesel cold start catalyst, and at least one of O2 / NOx sensor and an EGT sensor located after the LNT.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative könnten weitere Ausführungsformen einen ersten Differenzdrucksensor (DPS - Differential Pressure Sensor), der vor der SCR angeordnet ist, und einen zweiten DPS, der nach der SCR angeordnet ist, beinhalten.In addition to one or more of the features described above or below, or as an alternative, other embodiments could include a first differential pressure sensor (DPS) disposed in front of the SCR and a second DPS disposed after the SCR.

Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmale oder als Alternative können Ausführungsformen ebenfalls Anordnungen beinhalten, bei denen der Dieselkaltstartkatalysator und die LNT in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.In addition to one or more of the features described above or below, or alternatively, embodiments may also include arrangements in which the diesel cold start catalyst and the LNT are disposed in a common housing.

Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne Weiteres hervor.The above features and advantages as well as other features and functions of the present disclosure will become more readily apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:

  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform; und
  • 2 ist ein Blockschaltbild, das ein Abgasnachbehandlungssystem gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform zeigt.
Other features, advantages and details appear only by way of example in the following detailed description of the embodiments, the detailed description of which refers to the drawings, wherein:
  • 1 shows a motor vehicle with an exhaust aftertreatment system according to an aspect of an exemplary embodiment; and
  • 2 FIG. 10 is a block diagram showing an exhaust aftertreatment system according to an aspect of an exemplary embodiment. FIG.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present disclosure in its applications or uses. It should be noted that in all drawings the same reference numbers refer to the same or corresponding parts and features.

Ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform ist allgemein als 10 in 1 angegeben. Kraftfahrzeug 10 ist in Form eines Kleinlastwagens dargestellt. Es versteht sich, dass das Kraftfahrzeug 10 verschiedene Formen annehmen kann, einschließlich Automobile, kommerzielle Transporte, Seefahrzeuge und dergleichen. Kraftfahrzeug 10 verfügt über eine Karosserie 12, die einen Motorraum 14, einen Fahrgastraum 15 und eine Ladefläche 17 beinhaltet. Im Motorraum 14 befindet sich ein Verbrennungsmotorsystem 24, das im gezeigten Ausführungsformbeispiel einen Dieselmotor 26 aufweisen kann. Das Verbrennungsmotorsystem 24 beinhaltet ein Abgassystem 30, das fluidtechnisch mit einem Abgasnachbehandlungssystem 34 verbunden ist. Das von dem Verbrennungsmotorsystem 24 erzeugte Abgas strömt durch das Nachbehandlungssystem 34, um NOx-Emissionen zu reduzieren, die durch ein Abgasauslassrohr 36 in die Umgebung austreten können. A motor vehicle according to one aspect of an exemplary embodiment is generally shown as 10 in FIG 1 specified. motor vehicle 10 is shown in the form of a small truck. It is understood that the motor vehicle 10 take various forms, including automobiles, commercial transports, maritime vehicles and the like. Motor vehicle 10 has a body 12 that have an engine room 14 , a passenger compartment 15 and a loading area 17 includes. In the engine compartment 14 is an internal combustion engine system 24, which in the embodiment shown, a diesel engine 26 can have. The internal combustion engine system 24 includes an exhaust system 30 fluidly with an exhaust aftertreatment system 34 connected is. The exhaust gas generated by the engine system 24 flows through the aftertreatment system 34 to reduce NOx emissions passing through an exhaust outlet pipe 36 can escape into the environment.

Gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, kann das Verbrennungsmotorsystem 24 einen Turbolader 40 mit einem Verdichterabschnitt 42 und einem Turbinenabschnitt 44 umfassen. Der Verdichterabschnitt 42 beinhaltet einen Verdichtereinlass 46, der fluidtechnisch mit der Umgebung verbunden sein kann, und einen Verdichterauslass 47, der fluidtechnisch mit einem Einlass (nicht separat bezeichnet) des Dieselmotors 26 verbunden sein kann. Der Turbinenabschnitt 44 beinhaltet einen Turbineneinlass 49, der fluidtechnisch mit dem Abgassystem 30 verbunden ist, und einen Turbinenauslass 50, der fluidtechnisch mit dem Nachbehandlungssystem 34 verbunden sein kann. Der Turbinenauslass 50 liefert zumindest einen Teil der durch den Turbolader 40 strömenden Abgase an das Nachbehandlungssystem 34.According to one aspect of an exemplary embodiment, as in 2 shown, the internal combustion engine system 24 a turbocharger 40 with a compressor section 42 and a turbine section 44 include. The compressor section 42 includes a compressor inlet 46, which may be fluidly connected to the environment, and a compressor outlet 47, which may be fluidly connected to an inlet (not separately referred to) of the diesel engine 26. The turbine section 44 includes a turbine inlet 49 fluidly connected to the exhaust system 30 and a turbine outlet 50 fluidly connected to the aftertreatment system 34 can be connected. The turbine outlet 50 delivers at least part of the through the turbocharger 40 flowing exhaust gases to the aftertreatment system 34 ,

Gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Nachbehandlungssystem 34 ein Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 und ein Lean NOx-Trap (LNT)-Element 64, die in einem gemeinsamen Gehäuse 66 angeordnet sind. Obwohl diese in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, versteht es sich, dass das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 und das LNT-Element 64 in dem gemeinsamen Gehäuse als separate Komponenten oder Bausteine existieren können. Ferner versteht sich, dass das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 und das LNT-Element 64 jeweils ein einzigartiges Substrat mit einer spezifischen Zonenbeschichtung aufweisen können, die eine Trennung zwischen den Bausteinen bereitstellt. Das LNT-Element 64 ist dem Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 nachgeordnet, wie dieses hierin ersichtlich wird. Abgase treten in das LNT-Element 64 ein und erhöhen dessen Innentemperatur, nachdem diese durch das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 verarbeitet wurden. Das gemeinsame Gehäuse 66 beinhaltet einen Einlass 69, der fluidtechnisch mit dem Turbinenauslass 50 verbunden ist, und einen Auslass 71, der fluidtechnisch mit einem Übertragungsrohr 74 verbunden ist. Das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 arbeitet, um NOx-Emissionen in Abgasen zu reduzieren, die Temperaturen unterhalb von ungefähr 200 °C aufweisen, und das LNT-Element 64 arbeitet, um NOx-Emissionen zu reduzieren, die in Abgasen mit einer Temperatur von über ungefähr 200 °C vorhanden sein können. Auf diese Weise arbeiten das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 und das LNT-Element 64 parallel, um NOx-Emissionen zu reduzieren, die in Abgasen vom anfänglichen Anlassen bis zu normalen Betriebsbedingungen vorhanden sein können.In one aspect of an exemplary embodiment, the aftertreatment system 34 includes a diesel cold start catalyst element 60 and a lean NO x trap (LNT) element 64, which are housed in a common housing 66 are arranged. Although arranged in a common housing, it is understood that the diesel cold-start catalyst element 60 and the LNT element 64 may exist in the common housing as separate components or building blocks. Further, it is understood that the diesel cold-start catalyst element 60 and the LNT element 64 each may comprise a unique substrate with a specific zone coating providing separation between the building blocks. The LNT element 64 is downstream of the diesel cold-start catalyst element 60, as will become apparent herein. Exhaust gases enter the LNT element 64 and increase its internal temperature after passing through the diesel cold-start catalyst element 60 were processed. The common housing 66 includes an inlet 69 fluidly with the turbine outlet 50 connected, and an outlet 71 fluidly connected to a transfer tube 74 connected is. The diesel cold start catalyst element 60 operates to reduce NOx emissions in exhaust gases having temperatures below about 200 ° C and the LNT element 64 works to reduce NOx emissions that may be present in exhaust gases at a temperature above about 200 ° C. In this way, the diesel cold-start catalyst element 60 and the LNT element operate 64 in parallel to reduce NOx emissions that may be present in exhaust gases from initial start up to normal operating conditions.

Genauer gesagt liegt die Temperatur der Abgase, die von dem Verbrennungsmotorsystem 24 abgegeben werden, beim anfänglichen Anlassen typischerweise unter 200 °C. Das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 kann einen Katalysator und/oder eine Zeolithfalle (nicht getrennt bezeichnet) aufweisen, die so konfiguriert sind, dass diese NOx-Emissionen in Abgasen bei der Anlasstemperatur reduzieren. Abgastemperaturen beginnen mit fortlaufendem Betrieb des Verbrennungsmotorsystems 24 zu steigen und das LNT-Element 64 wird erwärmt. Wenn sich Abgastemperaturen Betriebstemperaturen von ungefähr 200 °C oder höher nähern, beginnt das Dieselkaltstartkatalysatorelement 60, die NOx-Emissionsreduktionwirksamkeit zu verlieren. Das LNT-Element 64, das durch die von dem Dieselkaltstartkatalysatorelement 60 strömenden Abgase erwärmt wird, hat jedoch eine effektive Betriebstemperatur erreicht. Wenn die Wirksamkeit des Dieselkaltstartkatalysatorelements 60 sinkt, übernimmt das LNT-Element 64 als solches, um weiterhin NOx-Emissionen zu reduzieren.More specifically, the temperature of the exhaust gases emitted by the engine system 24 during initial cranking is typically below 200 ° C. The diesel cold-start catalyst element 60 may include a catalyst and / or a zeolite trap (not separately labeled) configured to reduce NOx emissions in exhaust gases at the tempering temperature. Exhaust gas temperatures begin to increase as the internal combustion engine system 24 continues to operate and the LNT element 64 is heated. As exhaust gas temperatures approach operating temperatures of about 200 ° C or higher, the diesel cold start catalyst element begins 60 to lose the NOx emission reduction efficiency. The LNT element 64 by that of the diesel cold start catalyst element 60 flowing exhaust gases is heated, but has reached an effective operating temperature. When the effectiveness of the diesel cold start catalyst element 60 As such, the LNT element 64 as such decreases to further reduce NOx emissions.

In weiterer Übereinstimmung mit einem exemplarischen Aspekt enthält ein Übertragungsrohr 74 einen Einlassabschnitt 77, der fluidtechnisch mit dem Auslass 71 verbunden ist, und einen Auslassabschnitt 79, der fluidtechnisch mit einem selektiven katalytischen Reduktions (SCR)-System 84 verbunden ist. SCR-System 84 kann auch die Form eines SCRF-Systems annehmen, das ein Dieselpartikelfiltersystem beinhaltet. SCR-System 84 verarbeitet die aus dem LNT-Element 64 strömenden Abgase, um Emissionen weiter zu reduzieren. SCR-System 84 beinhaltet einen Einlassabschnitt 86, der fluidtechnisch mit dem Auslassabschnitt 79 des Übertragungsrohrs 74 verbunden ist, und einen Auslassabschnitt 88, der mit einem hinteren Oxidationskatalysator (ROC) 91 durch eine Abgasleitung 94 verbunden sein kann. ROC 91 ist fluidtechnisch mit dem Abgasauslassrohr 36 verbunden und arbeitet, um Gase wie CO, HC und NH3 zu oxidieren, die vom SCR-System 84 durchgelassen werden können.In further accordance with an exemplary aspect, a transfer tube 74 includes an inlet section 77 fluidly connected to the outlet 71 is connected, and an outlet section 79 fluidly with a selective catalytic reduction (SCR) system 84 connected is. SCR system 84 may also take the form of a SCRF system incorporating a diesel particulate filter system. SCR system 84 processes those from the LNT element 64 flowing exhaust gases to further reduce emissions. SCR system 84 includes an inlet section 86 fluidly connected to the outlet section 79 of the transfer tube 74 and an outlet section 88 connected to a rear oxidation catalyst (ROC). 91 may be connected through an exhaust pipe 94. ROC 91 is fluidic with the exhaust outlet pipe 36 and operates to oxidize gases such as CO, HC and NH3, which can be transmitted by the SCR system 84.

In noch weiterer Übereinstimmung mit einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform kann ein Dieselabgasfluid (DEF)-Einspritzsystem 114 nach dem LNT-Element 64 und vor dem SCR-System 84 angeordnet sein. DEF-Einspritzsystem 114 kann selektiv gesteuert werden, um eine Menge an Dieselabgasfluid in die Abgase einzuleiten, die beispielsweise durch das Übertragungsrohr 74 strömen. Gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das DEF-Einspritzsystem 114 eine Harnstoffeinspritzung. Es versteht sich, dass das DEF-Einspritzsystem 114 dazu ausgelegt sein kann, einen großen Bereich von Dieselabgasfluiden in die Abgase einzuleiten, die in das Übertragungsrohr 74 eintreten. Das Einleiten von Dieselabgasfluid kann basierend auf Eingaben von verschiedenen Sensoren, die mit dem Nachbehandlungssystem 34 assoziiert sind, gesteuert werden, um Emissionen, insbesondere NOx, noch weiter zu reduzieren.In still further accordance with one aspect of an exemplary embodiment, a diesel exhaust fluid (DEF) injection system 114 after the LNT element 64 and before the SCR system 84 be arranged. DEF injection system 114 can be selectively controlled to introduce an amount of diesel exhaust fluid into the exhaust gases passing through, for example, the transfer tube 74 stream. In one aspect of an exemplary embodiment, the DEF injection system includes 114 a urea injection. It is understood that the DEF injection system 114 may be configured to introduce a large range of diesel exhaust fluids into the exhaust gases entering the transfer tube 74. The introduction of diesel exhaust fluid may be based on inputs from various sensors connected to the aftertreatment system 34 are controlled in order to further reduce emissions, in particular NO x .

In noch weiterer Übereinstimmung mit einem exemplarischen Aspekt kann das Nachbehandlungssystem 34 einen ersten O2/NOx-Sensor 124 beinhalten, der in dem Einlass 69 des gemeinsamen Gehäuses 66 angeordnet ist, und einen zweiten O2/NOx-Sensor 125, der an dem Auslass 71 des gemeinsamen Gehäuses 66 angeordnet ist. Zusätzlich ist ein erster Abgastemperatursensor (EGT) 130 im Einlass 69 und ein zweiter EGT-Sensor 131 am Auslass 71 angeordnet. Außerdem ist ein erster Differenzdrucksensor (DPS) 134 am Einlassabschnitt 86 des SCR-Systems 84 angeordnet und ein zweiter DPS 135 ist am Auslassabschnitt 88 des SCR-Systems 84 angeordnet. Jeder der obigen Sensoren kann mit einer Steuerung (nicht gezeigt) verbunden sein, die verwendet werden kann, um Aspekte des Turboladers 40 zu steuern, wie die Ladedruckregelventilposition, das DEF-Einspritzsystem 114 und dergleichen.In still further accordance with an exemplary aspect, the aftertreatment system 34 may include a first O 2 / NOx sensor 124 located in the inlet 69 of the common housing 66 and a second O 2 / NOx sensor 125 located at the outlet 71 of the common housing 66 is arranged. In addition, a first exhaust gas temperature sensor (EGT) 130 in the inlet 69 and a second EGT sensor 131 arranged at the outlet 71. In addition, a first differential pressure sensor (DPS) 134 at the inlet portion 86 of the SCR system 84 arranged and a second DPS 135 is at the outlet portion 88 of the SCR system 84 arranged. Each of the above sensors may be connected to a controller (not shown) that may be used to control aspects of the turbocharger 40, such as the wastegate position, the DEF injection system 114 and the same.

Es versteht sich, dass exemplarische Ausführungsformen ein System zum Reduzieren von NOx-Emissionen beschreiben, die von einem Verbrennungsmotor sowohl während einer Kaltstartperiode als auch unter normalen Betriebsbedingungen erzeugt werden. Das Dieselkaltstartkatalysatorelement (Dieselkaltstartkatalysator) der vorliegenden Erfindung ist so positioniert, dass sowohl Abgase während eines Kaltstarts oder Gase bei Temperaturen unter ungefähr 200 °C verarbeitet werden als auch eine Vorwärmfunktion für einen nachgeordnet positionierten Mager-NOx-Speicherkatalysatorelement bereitgestellt wird. Auf diese Weise beseitigt die exemplarische Ausführungsform die Notwendigkeit von elektrischen Vorheizeinrichtungen, die betrieben werden müssen, um das LNT-Element vorzuheizen. Ferner stellt die spezielle Anordnung von Komponenten einen breiteren Bereich der Emissionsreduzierung bereit, der den Kaltstart, beispielsweise unter ungefähr 200 °C, und den Normalbetrieb, beispielsweise Abgastemperaturen über ungefähr 200 °C, umfasst, um neue Emissionsvorschriften zu erfüllen.It is understood that exemplary embodiments describe a system for reducing NOx emissions generated by an internal combustion engine during both a cold start period and under normal operating conditions. The diesel cold-start catalyst element (Diesel cold-start catalyst) of the present invention is positioned such that both the exhaust gases during a cold start or gases at temperatures below about 200 ° C to be processed and a preheat for a downstream positioned lean NOx -Speicherkatalysatorelement is provided. In this way, the exemplary embodiment eliminates the need for electrical pre-heaters that must be operated to preheat the LNT element. Further, the particular arrangement of components provides a broader range of emission reduction, including cold start, for example below about 200 ° C, and normal operation, eg, exhaust temperatures above about 200 ° C, to meet new emissions regulations.

Der Begriff „ungefähr“ soll den Fehlergrad einschließen, der mit der Messung der bestimmten Menge verbunden ist, basierend auf der Ausrüstung, die zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung verfügbar ist. So kann beispielsweise „ungefähr“ einen Bereich von ± 8 % oder 5 % oder 2 % eines gegebenen Wertes beinhalten. Ferner sollte der Ausdruck „ungefähr“ so verstanden werden, dass dieser eine allgemeine Angabe von Temperaturwerten darstellt, da bestimmte Temperaturwerte von verschiedenen Systembeschränkungen, verwendeten Materialien und dergleichen abhängen können.The term "about" is intended to include the degree of error associated with the measurement of the particular amount based on the equipment available at the time of filing the application. For example, "about" may include a range of ± 8% or 5% or 2% of a given value. Further, the term "about" should be understood to represent a general indication of temperature values, as certain temperature values may depend on various system limitations, materials used, and the like.

Während die obige Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen enthält, die in den Umfang der Anmeldung fallen.While the above disclosure has been described with reference to exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and the individual parts may be substituted with corresponding other parts without departing from the scope of the disclosure. In addition, many modifications may be made to adapt a particular material situation to the teachings of the disclosure without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the invention not be limited to the specific embodiments disclosed, but that it also include all embodiments falling within the scope of the application.

Claims (10)

Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Dieselkaltstartkatalysatorelement; ein Mager-NOx-Speicherkatalysator (LNT)-Element, das direkt neben und nach dem Dieselkaltstartkatalysator angeordnet ist; und ein selektives katalytisches Reduktions (SCR)-Element, das nach dem LNT angeordnet ist, worin der Dieselkaltstartkatalysator bei Betriebstemperaturen unter 200 °C NOx-Emissionen reduzieren kann und das LNT- und SCR-System NOx-Emissionen bei Betriebstemperaturen über 200 °C reduzieren können.Exhaust after-treatment system for an internal combustion engine, comprising: a diesel cold start catalyst element; a lean NOx storage catalyst (LNT) element disposed immediately adjacent and after the diesel cold start catalyst; and a Selective Catalytic Reduction (SCR) element disposed after the LNT wherein the diesel cold start catalyst can reduce NOx emissions at operating temperatures below 200 ° C and the LNT and SCR systems can reduce NOx emissions at operating temperatures above 200 ° C , Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Dieselabgasfluid (DEF)-Einspritzsystem, das betreibbar ist, um ein Dieselabgasfluid in Abgase einzuleiten, die von dem Verbrennungsmotor erzeugt werden.Aftertreatment after Claim 1 , further comprising: a diesel exhaust fluid (DEF) injection system operable to introduce a diesel exhaust fluid in exhaust gases generated by the internal combustion engine. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, worin das DEF-Einspritzsystem nach dem LNT und vor der SCR angeordnet ist.Aftertreatment after Claim 2 wherein the DEF injection system is located after the LNT and before the SCR. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, ferner umfassend: ein Übertragungsrohr, das Dieselkaltstartkatalysator und LNT mit der SCR fluidtechnisch verbindet.Aftertreatment after Claim 2 , further comprising: a transfer tube, the Diesel cold start catalyst and LNT with the SCR fluidly connects. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 3, worin das DEF-Einspritzsystem fluidtechnisch mit dem Übertragungsrohr verbunden ist.Aftertreatment after Claim 3 wherein the DEF injection system is fluidly connected to the transfer tube. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 2, worin das DEF-Einspritzsystem eine Harnstoffeinspritzung umfasst.Aftertreatment after Claim 2 wherein the DEF injection system comprises a urea injection. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: mindestens einen O2/NOx-Sensor und einen Abgastemperatur (EGT)-Sensor, die vor dem Dieselkaltstartkatalysator angeordnet sind, und/oder mindestens einen O2/NOx-Sensor und einen EGT-Sensor, der nach dem LNT angeordnet ist.Aftertreatment after Claim 1 , further comprising: at least one of an O2 / NOx sensor and an exhaust gas temperature (EGT) sensor disposed in front of the diesel cold-start catalyst and / or at least one of an O2 / NOx sensor and an EGT sensor disposed after the LNT. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Differenzdrucksensor (DPS), der vor der SCR angeordnet ist, und einen zweiten Differenzdrucksensor, der nach der SCR angeordnet ist.Aftertreatment after Claim 1 , further comprising: a first differential pressure sensor (DPS) disposed in front of the SCR and a second differential pressure sensor disposed after the SCR. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, worin Dieselkaltstartkatalysator und LNT in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.Aftertreatment after Claim 1 wherein diesel cold start catalyst and LNT are arranged in a common housing. Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen hinteren Oxidationskatalysator (ROC), der nach der SCR angeordnet ist.Aftertreatment after Claim 1 , further comprising: a rear oxidation catalyst (ROC) disposed after the SCR.
DE102018106092.0A 2017-03-23 2018-03-15 EXHAUST GAS TREATMENT FOR A COMBUSTION ENGINE Withdrawn DE102018106092A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/467,440 US20180274416A1 (en) 2017-03-23 2017-03-23 Aftertreatment system for motor vehicle
US15/467,440 2017-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018106092A1 true DE102018106092A1 (en) 2018-09-27

Family

ID=63450036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018106092.0A Withdrawn DE102018106092A1 (en) 2017-03-23 2018-03-15 EXHAUST GAS TREATMENT FOR A COMBUSTION ENGINE

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180274416A1 (en)
CN (1) CN108625948A (en)
DE (1) DE102018106092A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200131961A1 (en) * 2018-10-29 2020-04-30 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment systems and methods for diagnosing the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004162694A (en) * 2002-09-20 2004-06-10 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device for engine
US9528413B2 (en) * 2010-07-30 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Synergistic SCR/DOC configurations for lowering diesel emissions
KR101671526B1 (en) * 2010-08-02 2016-11-02 두산인프라코어 주식회사 After treatment system for engine
US9797286B2 (en) * 2013-10-30 2017-10-24 GM Global Technology Operations LLC SCR filter washcoat thickness efficiency compensation system
FR3032226A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa METHOD FOR OPERATING AN EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
CN108625948A (en) 2018-10-09
US20180274416A1 (en) 2018-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009054252B4 (en) Apparatus and method for cooling an exhaust gas
DE102009038835A1 (en) Exhaust-gas cleaning system for reduction of pollutants in exhaust gases of internal-combustion engine, has exhaust strand, in which exhaust gas outlet of internal combustion engine
DE102009025682A1 (en) On-board aftertreatment device to calculate the hydrocarbon loss at the exhaust
DE102009035304A1 (en) System for purifying exhaust gas
DE102008057572B4 (en) Exhaust system for an internal combustion engine
DE102017218837A1 (en) Internal combustion engine with an exhaust system
DE202009005251U1 (en) emission control system
DE102018104969A1 (en) METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH EXHAUST BURGLAR
DE102016222010A1 (en) Method for controlling an internal combustion engine with a low-pressure exhaust gas recirculation system
DE102018126621A1 (en) Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine
DE102016010572A1 (en) Drive device, in particular for a vehicle
DE102017011300A1 (en) Exhaust system for an internal combustion engine and method for operating an exhaust system
DE102018113056B4 (en) SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING EXHAUST FLOW THROUGH A DUAL AFTERTREATMENT DEVICE
DE102017222235A1 (en) Method and device for heating an exhaust gas purification system of an internal combustion engine
DE102018106092A1 (en) EXHAUST GAS TREATMENT FOR A COMBUSTION ENGINE
DE202015106054U1 (en) Exhaust gas aftertreatment device and its arrangement in a motor vehicle
DE102020213993A1 (en) Valve and device for heating oil using exhaust heat
DE102018112265B4 (en) SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING THE BYPASS OF AN EXHAUST AFTER-TREATMENT DEVICE
DE102006014073A1 (en) Exhaust gas after-treatment device for internal-combustion engine, has selective catalytic reduction catalytic converter unit for selective catalytic reduction of nitrogen oxides with exhaust gas inlet and exhaust gas outlet
WO2019185555A1 (en) Apparatus for dehumidifying a pressure sensor inlet line of a particle filter, and motor vehicle having the same
DE102019119148A1 (en) exhaust device
DE102017218838A1 (en) Internal combustion engine with an exhaust system
WO2022000012A1 (en) Motor vehicle having an internal combustion engine which is operated with carbon-free fuel and which has an exhaust gas system connected thereto
DE102016206315A1 (en) Exhaust system and method of operating an internal combustion engine
DE102019123757A1 (en) Aftertreatment system Aftertreatment system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: LKGLOBAL ] LORENZ & KOPF PARTG MBB PATENTANWAE, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee