DE102019207813A1 - Nachbehandlungssystem und Nachbehandlungsverfahren für Magermotor - Google Patents

Nachbehandlungssystem und Nachbehandlungsverfahren für Magermotor Download PDF

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Nahm Roh Joo
ChangHo Jung
Chang Hwan Kim
Seung Jae Yi
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Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Ein Nachbehandlungsverfahren für eine Magermotor wird offenbart. Das Nachbehandlungsverfahren ist ausgebildet zum Steuern eines Nachbehandlungssystem, welches sequenziell mit einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul, einem Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einem CO Reinigungskatalysator (CUC) an einem Abgasrohr ausgestattet ist, durch welches ein Abgas fließt und welches mit einem Magermotor verbunden ist. In dem Nachbehandlungsverfahren wird ein fettes Luft Kraftstoffverhältnis (AFR) in mehreren Phasen in Reaktion auf ein Detektieren gesteuert, dass eine Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Nachbehandlungssystem und ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor.
  • Hintergrund
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich die vorliegende Offenbarung betreffende Hintergrundinformationen bereit und können keinen Stand der Technik bilden.
  • Fahrzeuge können mit zumindest einem katalytischen Konverter zum Reduzieren von in einem Abgas enthaltenen Emissionen (EM) versehen sein. Das aus einem Motor durch einen Abgaskrümmer fließende Abgas wird in einen an einem Abgasrohr angebrachten katalytischen Konverter geführt und darin gereinigt. Danach wird ein Lärm des Abgases, während dieses durch einen Dämpfer hindurchtritt, vermindert und dann wird das Abgas in die Luft über ein Endrohr ausgegeben. Der katalytische Konverter reinigt das in dem Abgas enthaltene EM. Zusätzlich ist ein Partikelfilter zum Einfangen von Feinstaub (PM) in dem Abgas an dem Abgasrohr angebracht.
  • Ein Dreiwegekatalysator (TWC) ist ein Typ des katalytischen Konverters und reagiert mit Kohlenwasserstoff (HC) Verbindungen, Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx), welche schädliche Komponenten des Abgases sind, um diese Verbindungen zu entfernen. Die TWCs werden hauptsächlich in benzinbetriebenen Fahrzeugen installiert und Pt/Rh, Pt/Rh oder Pt/Pb/Rh Systeme werden als die TWCs verwendet.
  • Ein Magermotor von Benzinmotoren verbessert eine Kraftstoffeffizienz durch Verbrennen eines mageren Luft/Kraftstoffgemisches. Der Magermotor verbrennt das magere Luft/Kraftstoffgemisch, sodass ein Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) des Abgases ebenso mager ist. Allerdings, wenn das AFR mager ist, tritt NOx aus dem TWC aus, ohne dass das gesamte in dem Abgas enthaltene NOx reduziert wird. Entsprechend kann ein mit dem Magermotor ausgestattetes Fahrzeug einen Katalysator einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zum Reinigen des aus dem TWC ausgetretenen NOx umfassen. Der in dem mit dem Magermotor ausgestatteten Fahrzeug verwendete SCR Katalysator kann ein SCR Katalysator eines passiven Typs sein.
  • Wenn das AFR fett ist, reduziert der TWC das NOx, um NH3 zu erzeugen, und das in dem TWC erzeugte NH3 wird in dem SCR Katalysator des passiven Typs gespeichert. Wenn das AFR mager ist, reinigt der SCR Katalysator des passiven Typs das in dem Abgas enthaltene NOx unter Verwendung des gespeicherten NH3.
  • Der mit dem TWC ausgestattete Magermotor und der SCR Katalysator des passiven Typs sollten das AFR derart einstellen, dass dieses fett ist, durch Erhöhen eines Kraftstoffs für eine vorbestimmte Dauer, um eine ausreichende Menge an NH3 in dem SCR Katalysator des passiven Typs zu speichern. Falls die von dem Magermotor ausgegebene Menge an NOx zunimmt, nimmt die Anzahl und die Dauer ebenso zu, bei welchem der Magermotor bei dem fetten AFR betrieben wird. Daher kann ein Kraftstoffverbrauch verschlechtert werden.
  • Wir haben entdeckt, dass das CO und das HC aus dem TWC bei dem fetten AFR austreten kann. Das von dem TWC ausgetretene CO und HC können nicht gereinigt werden und werden an das Fahrzeugäußere ausgeworfen. Daher können zusätzliche katalytische Konverter oder Steuerungen verwendet werden, um das ausgetretene CO und das HC zu reduzieren, wenn das AFR derart gesteuert wird, damit dieses fett ist, um NH3 zu erzeugen.
  • Die in dem Hintergrundabschnitt beschriebene obige Information dient lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und kann keine Information enthalten, welche nicht Stand der Technik ist, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben gemacht, um ein Nachbehandlungssystem für einen Magermotor bereitzustellen, mit Vorteilen zum Erhöhen einer NH3 Erzeugung bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor mit weiteren Vorteilen zum Reduzieren von CO und HC bereit, welche an eine Außenseite eines Fahrzeugs ausgeworfen werden.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Nachbehandlungsverfahren mit weiteren Vorteilen zum Reduzieren einer Dauer bereit, bei welcher ein fettes Luft/Kraftstoffverhältnis beibehalten wird, um eine austretende Menge an CO und HC zu reduzieren, während eine NH3 Erzeugung für die Dauer erhöht wird.
  • Ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann umfassen: ein mit dem Magermotor verbundenes Abgasrohr, durch welches ein in dem Magermotor erzeugtes Abgas fließt; ein an dem Abgasrohr angebrachtes Ammoniakproduktionskatalysatormodul, welches zum Reinigen von in dem Abgas enthaltenen Emissionen und zum Erzeugen von Ammoniak (NH3) mittels in dem Abgas enthaltenem Stickoxid (NOx) oder darin bei einem fetten Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) gespeicherten NOx geeignet ist; einen Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR), welcher an dem Abgasrohr nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebracht ist, dass in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugte NH3 speichert und das in dem Abgas enthaltene NOx mittels dem gespeicherten NH3 reduziert; einen CO Reinigungskatalysator (CUC), welcher an dem Abgasrohr nach dem SCR Katalysator angebracht ist und das in dem Abgas enthaltene CO reinigt; und eine Steuereinheit, welche eine Information über das AFR und eine Temperatur des Abgases detektiert und das AFR des Abgases basierend auf der Information über das AFR und die Temperatur des Abgases steuert, wobei, in Reaktion auf ein Detektieren, dass das fette AFR gewünscht ist, die Steuereinheit ausgebildet ist, zum sequenziellen Ausführen einer Fett-Steuerung einer ersten Phase, wobei ein Verbrauch von einer Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul beschleunigt wird, eine Fett-Steuerung einer zweiten Phase, wobei das OSC vollständig aufgebraucht wird, und eine Fett-Steuerung einer dritten Phase, wobei das NH3 erzeugt wird, bevor das CO aus dem CUC austritt.
  • Das AFR kann derart gesteuert werden, dass dieses ein erstes AFR bei der Fett-Steuerung der ersten Phase ist, dass AFR kann gesteuert werden, dass dieses ein zweites AFR bei der Fett-Steuerung einer zweiten Phase ist, und das AFR kann gesteuert werden, dass dieses ein drittes AFR bei der Fett-Steuerung einer dritten Phase ist.
  • Das erste AFR kann kleiner als das zweite AFR sein und das zweite AFR kann größer als das dritte AFR sein, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  • Die Steuereinheit kann weiter eine Fett-Steuerung einer vierten Phase ausführen, wobei das NH3 weiter bei einer Fett-Dauer erzeugt wird, bei welcher ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO einen vorbestimmten Betrag erreicht.
  • Das AFR kann derart gesteuert werden, dass dieses ein viertes AFR ist, bei der Fett-Steuerung einer vierten Phase, wobei das vierte AFR größer als das erste AFR bis zu dem dritten AFR ist, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  • Die Fett-Dauer kann entsprechend dem vierten AFR und einer Temperatur des CUC berechnet werden.
  • Die Steuerung der ersten Phase kann für eine vorbestimmte Dauer ausgeführt werden.
  • Die vorbestimmte Dauer kann gemäß dem OSC und dem ersten AFR berechnet werden.
  • Das Ammoniakproduktionskatalysatormodul kann umfassen: einen Dreiwegekatalysator (TWC), welcher Kohlenwasserstoff (HC), CO und NOx reinigt, welche in dem Abgas enthaltenen sind; und einen Ammoniakproduktionskatalysatormodul (APC), welcher nach dem TWC an dem Abgasrohr angebracht ist, dass NOx bei einem mageren AFR speichert und H2 erzeugt, welches das gespeicherte NOx freigibt, und das NH3 mittels dem freigegebenen NOx und dem erzeugten H2 bei dem fetten AFR erzeugt.
  • Das Nachbehandlungssystem kann weiter einen Partikelfilter umfassen, welcher zwischen dem TWC und dem APC oder zwischen dem APC und dem SCR Katalysator angeordnet ist, wobei der Partikelfilter Feinstaub in dem Abgas einfängt.
  • Ein Nachbehandlungsverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ausgebildet zum Steuern eines Nachbehandlungssystems, welches sequenziell mit einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul, einem Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einen CO Reinigungskatalysator (CUC) an einem Abgasrohr umfasst, durch welches ein Abgas fließt und welches mit einem Magermotor verbunden ist.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann umfassen: ein Betreiben des Motors bei einem mageren AFR; ein Berechnen einer in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge an NH3; ein Bestimmen, ob eine Umwandlung zu einem fetten AFR gewünscht sein kann; ein Betreiben, wenn die Umwandlung zu dem fetten AFR gewünscht ist, des Motors bei einem ersten AFR für eine vorbestimmte Dauer; und ein Betreiben des Motors bei dem zweiten AFR bis eine Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul vollständig aufgebraucht ist.
  • Das erste AFR kann geringer als das zweite AFR sein, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  • Die vorbestimmte Dauer kann gemäß dem OSC und dem ersten AFR berechnet werden.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann weiter ein Betreiben des Motors bei einem dritten AFR umfassen, bevor das CO aus dem CUC austritt.
  • Das dritte AFR kann größer als das zweite AFR sein, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann weiter ein Betreiben des Motors bei einem vierten AFR bei einer Fett-Dauer umfassen, wobei ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO einen vorbestimmten Betrag erreicht.
  • Das vierte AFR kann größer als das erste AFR bis zu dem dritten AFR sein, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  • Die Fett-Dauer kann gemäß dem vierten AFR und einer Temperatur des CUC berechnet werden.
  • In einem Aspekt kann das Bestimmen, ob eine Umwandlung zu einem fetten AFR gewünscht ist, ein Berechnen einer Menge an NOx umfassen, welche in den SCR Katalysator fließt. Die Umwandlung des fetten AFR kann als gewünscht bestimmt werden, wenn die in dem SCR Katalysator gespeicherte Menge an NH3 als eine zum Reinigen der Menge an NOx benötigten Menge an NH3 ist, welche in den SCR Katalysator fließt.
  • In einem anderen Aspekt kann das Bestimmen, ob eine Umwandlung zu einem fetten AFR gewünscht ist, ein Vergleichen der in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge an NH3 mit einem vorbestimmten unteren NH3 Grenzwert umfassen. Die Umwandlung zu dem fetten AFR kann als gewünscht bestimmt werden, wenn die in dem SCR Katalysator gespeicherte Menge an NH3 kleiner als der vorbestimmte untere NH3 Grenzwert ist.
  • Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird eine an einen SCR Katalysator zugeführte NH3 Menge bei einem fetten AFR durch Anordnen eines APC zwischen einem TWC und dem SCR Katalysator erhöht. Daher kann die Anzahl und die Dauer, bei welchen ein Motor bei dem fetten AFR betrieben wird, reduziert werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.
  • Zusätzlich ist ein CUC nach dem SCR Katalysator zum Reinigen von aus dem TWC und dem APC austretenden CO angeordnet.
  • Beispielsweise wird eine Dauer, wobei das fette AFR beibehalten wird, reduziert, um ein Austreten des CO und HC zu reduzieren, während eine NH3 Erzeugung erhöht wird, für die Dauer durch Ausführen einer Fettsteuerung in zumindest zwei Phasen. Daher ist es möglich Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
  • Zusätzlich sollten andere Effekte der Aspekte der vorliegenden Offenbarung direkt oder implizit in der hierin bereitgestellten Beschreibung beschrieben werden. Verschiedene vorhergesagte Effekte gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden in der hierin bereitgestellten Beschreibung offenbart werden.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung deutlich werden. Es versteht sich, dass die Beschreibung und bestimmte Beispiele lediglich zu Darstellungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
  • Figurenliste
  • Um die Offenbarung besser zu verstehen, werden verschiedene Formen davon beschrieben werden, welche beispielhaft angeführt sind, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, wobei:
  • Die Aspekte hierin können besser verstanden werden, durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Figuren, wobei ähnliche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente angeben, wobei:
    • 1 ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 2 ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 3 ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 4 ein Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 5 ein Graph ist, welcher einen nach einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul über die Zeit angesammelten NH3 Betrag, eine nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul über die Zeit angesammelten CO Betrag und den nach einem CUC über die Zeit angesammelten CO Betrag zeigt, wenn ein AFR fett ist;
    • 6 ein Flussdiagramm eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 7 ein Flussdiagramm eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 8 ein Flussdiagramm einer Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem Aspekt ist;
    • 9 ein Flussdiagramm einer Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem anderen Aspekt ist;
    • 10 ein Graph ist, welcher ein aus einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul austretenden HC Betrag und eine OSC Verbrauchszeit des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls gemäß einer vorbestimmten Dauer, für welche eine Fettsteuerung einer ersten Phase ausgeführt wird, zeigt;
    • 11 ein Graph ist, welcher einen aus einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul austretenden HC Betrag und eine OSC Verbrauchszeit des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls gemäß einem zweiten AFR zeigt;
    • 12 ein Graph ist, welcher ein in einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugte NH3 Menge und eine Dauer, für welche eine Fettsteuerung einer dritten Phase ausgeführt wird, gemäß einem dritten AFR, zeigt; und
    • 13 ein Graph ist, welcher eine in einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugte NH3 Menge und eine Dauer, für welche eine Fettsteuerung einer vierten Phase ausgeführt wird, gemäß einem vierten AFR, zeigt.
  • Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, eine in gewisser Weise vereinfachte Darstellung von verschiedenen Merkmalen darstellt, welche die grundlegenden Prinzipien der Offenbarung darstellen. Die bestimmten Designmerkmale der vorliegenden Offenbarung umfassen beispielsweise bestimmte Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen, welche zum Teil durch die bestimmte gedachte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt werden.
  • Die hierin beschriebenen Figuren dienen lediglich zu Darstellungszwecken und sind nicht dazu gedacht den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken.
  • Detailbeschreibung von Aspekten
  • Die nachstehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft in dessen Wesen und ist nicht dazu gedacht die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Es versteht sich, dass durch die Figuren hindurch zugehörige Bezugszeichen ähnliche oder zugehörige Teile und Merkmale angeben.
  • Die hierin verwendeten Begriffe dienen lediglich dem Zweck der Beschreibung von bestimmten Aspekten und sind nicht dazu gedacht die vorliegende Offenbarung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „einer“ und „der“ dazu gedacht die Pluralformen ebenso zu umfassen, es sei denn der Zusammenhang gibt klar etwas anderes an. Es versteht sich weiter, dass die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“, wenn diese in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten bestimmen, allerdings nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ eine beliebige oder alle Kombinationen von einem oder mehreren der verknüpften aufgelisteten Elemente. Der Begriff „gekoppelt“ bezeichnet eine physische Beziehung zwischen 2 Komponenten, wobei die Komponenten entweder direkt miteinander verbunden sind oder indirekt über eine oder mehrere Zwischenkomponenten verbunden sind.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“, „Fahrzeug-“, „Auto“ oder andere ähnliche Begriffe, wie sie hierin verwendet werden, Motorfahrzeuge umfassen, im Allgemeinen wie beispielsweise PKWs, umfassend Sports-Utility-Vehicles (SUV), Busse, LKWs, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, umfassend eine Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und etwas Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Hybrid-Elektrofahrzeug, wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere alternative Kraftstofffahrzeuge (beispielsweise aus anderen Ressourcen als Öl abgeleitete Kraftstoffe) umfassen.
  • Zusätzlich versteht es sich, dass eines oder mehrere der nachstehenden Verfahren oder Aspekte davon durch zumindest eine Steuereinheit ausgeführt werden können. Der Begriff „Steuereinheit“ kann sich auf ein Gerät beziehen, welches einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist ausgebildet zum Speichern von Programmanweisungen und der Prozessor ist besonders programmiert zum Ausführen der Programmanweisungen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, welche weiter nachstehend beschrieben sind. Darüber hinaus versteht es sich, dass die nachstehenden Verfahren durch ein die Steuereinheit umfassendes System ausgeführt werden können, wie nachstehend genau beschrieben.
  • Weiter kann die Steuereinheit der vorliegenden Offenbarung als ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium ausgebildet sein, welches ausführbare Programmanweisungen enthält, welche durch einen Prozessor oder etwas Ähnliches ausgeführt werden. Beispiele der computerlesbaren Medien umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, ROM, RAM, Compact Disc (CD)-ROMs, magnetische Bänder, Floppydisks, Flashdrives, Smartcards und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Speichermedium kann ebenso durch ein Computernetzwerk verteilt werden, sodass die Programmanweisungen in einer verteilten Weise gespeichert und ausgeführt werden, beispielsweise durch einen Telematikserver oder ein Steuereinheit-Bereichsnetzwerk (CAN).
  • Nachfolgend werden Aspekte der vorliegenden Offenbarung genau mit Bezug zu den beiliegenden Figuren beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 1 gezeigt umfasst eine Nachbehandlung System gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Motor 10, ein Abgasrohr 20, ein Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35, einen Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) 50 und einen CO Reinigungskatalysator (CUC) 60.
  • Der Motor 10 verbrennt ein Luft/Kraftstoffgemisch zum Umwandeln einer chemischen Energie in eine mechanische Energie. Der Motor 10 ist mit einem Einlasskrümmer 16 verbunden, um Luft in einer Brennkammer 12 einzulassen. Ein in einem Verbindungsprozess erzeugtes Abgas wird in einem Abgaskrümmer 18 gesammelt und dann aus dem Motor 10 geführt. Die Brennkammer 12 ist mit einer Zündkerze 14 ausgestattet, um das Luft/Kraftstoffgemisch in der Brennkammer 12 zu zünden. Der Motor 10 kann ein Benzinmotor sein. In Abhängigkeit von Typen von Benzinmotoren kann Kraftstoff direkt in die Brennkammer 12 eingespritzt werden oder kann ein Luft/Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 12 über den Einlasskrümmer 16 zugeführt werden. Zusätzlich kann der Motor 10 einen Magermotor sein. Daher wird der Motor 10 bei einem mageren Luftkraftstoffverhältnis (AFR) mit Ausnahme von speziellen Fahrtbedingungen betrieben.
  • Das Abgasrohr 20 ist mit dem Abgaskrümmer 18 verbunden, um das Abgas an das äußere des Fahrzeugs auszuwerfen. Das Abgasrohr 20 ist mit dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35, dem SCR Katalysator 50 und dem CUC 60 ausgestattet, um in dem Abgas enthaltene Emissionen zu reinigen oder zu entfernen.
  • Das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 umfasst einen Dreiwegekatalysator (TWC) 30 und einen Ammoniakproduktionskatalysator (APC) 40. Der TWC 30 und der APC 40 können in einem Gehäuse angeordnet werden, dies ist allerdings nicht darauf beschränkt. Das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 kann NH3 unter Verwendung von NOx erzeugen, welches in dem Abgas enthaltenen ist oder in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 bei einem fetten AFR gespeichert wird. Das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 enthält ein Sauerstoffspeichermaterial mit einer Sauerstoffspeicherkapazität (OSC).
  • Das TWC 30 ist an dem Abgasrohr 20 angebracht, durch welches das von dem Motor 10 ausgeworfene Abgas fließt, und schädliche Materialien, welche CO, HC und NOx umfassen, welche in dem Abgas enthalten sind, in unschädliche Komponenten durch eine Oxidationsreaktion-Reaktion in dem TWC 30 umgewandelt werden. Insbesondere kann der TWC 30 das in dem Abgas enthaltene NOx in NH3 bei dem fetten AFR reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt kann der TWC 30 das CO und das HC in dem Abgas nicht ausreichend reinigen und CO und HC kann davon austreten. Zusätzlich oxidiert der TWC 30 in dem Abgas enthaltenes CO und HC bei dem mageren AFR. Da der TWC 30 dem Fachmann gut bekannt ist, wird eine Beschreibung davon ausgelassen.
  • Der APC 40 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem TWC 30 angeordnet. Der APC 40 speichert das in dem Abgas enthaltene NOx bei dem mageren AFR und erzeugt H2, um das gespeicherte NOx freizugeben, und erzeugt NH3 unter Verwendung des freigegebenen NOx und des erzeugten H2 bei dem fetten AFR.
  • In einem Aspekt umfasst der APC 40 0,4 - 0,9 wt% Pt, 0,057 - 0,3 wt% Pd, 0,03 - 0,1 wt% Rh, 5,0 - 15,0 wt% Ba, 10 - 30 wt% of CeO2, 48,7 - 84,513 wt% einer Verbindung von MgO Al2O3 und 0 - 5 wt% eines Additivs basierend auf einem Gesamtgewicht des APC 40.
  • In einem anderen Aspekt umfasst der APC 40 0,4 - 0,9 wt% Pt, 0,057 - 0,3 wt% Pd, 0,03 - 0,1 wt% Rh, 5,0 - 15,0 wt% Ba, 10 - 25 wt% of CeO2, 48,7 - 79,513 wt% einer Verbindung von MgO Al2O3 und 0 - 10 wt% eines Additivs basierend auf einem Gesamtgewicht des APC 40.
  • Das Additiv wird zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit des CeO2 und des Al2O3 hinzugefügt und umfasst zumindest La, Zr, Mg und/oder Pr.
  • Das in dem APC 40 enthaltene Pt fungiert zum Oxidieren des NOx für den APC 40, um das NOx zu speichern. Zusätzlich erhöht das Pt eine in dem APC 40 erzeugte Menge an H2.
  • Das in dem APC 40 enthaltene Pd verbessert eine Hitzewiderstandsfähigkeit des APC 40. Da der APC 40 nahe an dem Motor 10 angebracht ist, kann eine Temperatur des APC 40 auf 950 °C ansteigen. Daher wird das Pd in dem APC hinzugefügt, um eine Hitzewiderstandsfähigkeit zu verbessern.
  • Um die NH3 Erzeugung und die H2 Erzeugung zu verbessern, kann ein Gewichtsverhältnis von Pt zu Pd in dem APC 40 gleich 3:1 bis 7:1 sein. In einem Aspekt kann das Gewichtsverhältnis von Pt zu Pd in dem APC 40 gleich 3:1 bis 5:1 sein.
  • Das in dem APC 40 enthaltene Rh reinigt das in dem Abgas enthaltene NOx bei einem stöchiometrischen AFR.
  • Das in dem APC 40 enthaltene Ba und CeO2 ist ausgebildet zum Speichern des NOx in einer Nitratsform. Das CeO2 enthält das Sauerstoffspeichermaterial.
  • Zusätzlich erhöht das CeO2 eine H2 Erzeugung. Allerdings, falls der APC 40 eine große Menge an CeO2 enthält, kann das erzeugte NH3 erneut oxidiert werden. Somit kann der APC 40 10 bis 30 wt% CeO2 basierend auf einem Gesamtgewicht des APC 40 umfassen.
  • Die in dem APC 40 enthaltene Verbindung von MgO und Al2o3 dient als ein Trägermaterial. Die Verbindung von MgO und Al2O3 kann 15 bis 25 wt% von MgO basierend auf einem Gesamtgewicht der Verbindung von MgO und Al2o3 umfassen. Das MgO verbessert eine thermische Stabilität des Ba.
  • Der SCR Katalysator 50 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem APC 40 angebracht. Der SCR Katalysator 50 speichert das in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 (das heißt dem TWC 30 und dem APC 40) erzeugte NH3 bei dem fetten AFR und reduziert das in dem Abgas enthaltene NOx unter Verwendung des gespeicherten NH3 bei dem mageren AFR. Dieser Typ des SCR Katalysators 50 kann als ein SCR Katalysator eines passiven Typs 50 bezeichnet werden.
  • Der SCR Katalysator 50 kann aus einem oder einer Kombination eines Zeolith-Katalysators und einem Metallkatalysator gebildet sein, gestützt in einem porösen A12o3. Zumindest Cu, Pt, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cs und/oder Ga können in dem Zeolith-Katalysator im Ionenaustausch sein. In dem in dem porösen Al2o3 gestützten Metallkatalysator kann zumindest ein Metall von Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, W, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn und/oder Ag in dem porösen Al2o3 gestützt werden.
  • Der CUC 60 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem SCR Katalysator 50 angebracht. Der CUC 60 reinigt das in dem Abgas enthaltene CO. Insbesondere kann das CO aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 (das heißt dem TWC 30 und dem APC 40) bei dem fetten AFR austreten. Daher kann eine Emission von CO an das Äußere des Fahrzeugs verhindert oder vermieden werden, durch Anordnen des CUC 60 an dem am meisten nachgelagerten Teil des Nachbehandlungssystems. Der CUC 60 umfasst Pt, Pb, Rh und Ba, gestützt in CeO2 und Al2o3.
  • In einem Aspekt umfasst der CUC 60 0,2 - 1,5 wt% Pt, 0 - 0,4 wt% Pd, 0 - 0,4 wt% Rh, 0 - 5,0 wt% Ba, 40 - 90 wt% of CeO2, 9,8 - 59,8 wt% Al2O3 und 0 - 10 wt% eines Additivs basierend auf einem Gesamtgewicht des CUC 60.
  • In einem anderen Aspekt umfasst der CUC 60 0,2 - 1,5 wt% Pt, 0 - 0,4 wt% Pd, 0 - 0,4 wt% Rh, 0 - 5,0 wt% Ba, 40 - 90 wt% CeO2, 9,8 - 59,8 wt% Al2O3 und 0 - 20 wt% eines Additivs basierend auf einem Gesamtgewicht des CUC 60.
  • Das Additiv wird zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit des CeO2 und des Al2O3 hinzugefügt und umfasst zumindest La, Zr, Mg und/oder Pr.
  • Der CUC 60 besteht hauptsächlich aus Pt-CeO2. Hierbei fungiert das Pt zum Oxidieren des CO und das CeO2 enthält ein Sauerstoffspeichermaterial mit einer Sauerstoffspeicherkapazität (OSC), um bei einer Oxidation des CO bei einer niedrigen Temperatur bei dem mageren AFR zu helfen. Pd/Al2o3 spielt ebenso eine Rolle ähnlich zu dem Pt/CeO2, allerdings in einer Form, bei welcher eine Menge des Pt/CeO2 größer als die des Pb/Al2o3 ist, was eine Oxidationsfähigkeit bei der niedrigen Temperatur verbessern kann.
  • Das in dem CUC 60 enthaltene Ba fungiert zum Entfernen einer kleinen Menge von NOx, welche nicht von dem SCR Katalysator 50 entfernt wird, wenn das AFR fett ist.
  • Das in dem CUC 60 umfasste Rh ist dazu gedacht eine Reduktion des NOx zu verbessern, wenn das AFR fett ist.
  • Das Abgasrohr 20 kann mit einer Vielzahl von Sensoren 32, 34, 36, 62 und 64 ausgestattet sein, zum detektieren des AFR des Abgases und eines Betriebs der Katalysatoren 30, 40, 50 und 60.
  • Ein erster Sauerstoffsensor 32 ist an dem Abgasrohr 20 vor dem TWC 30 angebracht, detektiert eine O2 Konzentration in dem Abgas vor dem TWC 30 und überträgt ein dazugehöriges Signal an eine Steuereinheit 90. Das AFR (dieses wird nachfolgend als „11.“ bezeichnet) des Abgases, wie hierin beschrieben, kann sich auf einen Wert beziehen, welche durch den ersten Sauerstoffsensor 32 detektiert wird. Zusätzlich kann eine hier beschriebene AFR Steuerung sich auf ein Steuern des AFR des Abgases beziehen, sodass dieses ein Ziel-AFR wird.
  • Ein zweiter Sauerstoffsensor 34 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem TWC 30 angebracht, detektiert eine O2 Konzentration in dem Abgas nach dem TWC 30 und überträgt ein dazugehöriges Signal an die Steuereinheit 90.
  • Ein dritter Sauerstoffsensor 36 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem APC 40 angebracht, detektiert eine O2 Konzentration in dem Abgas nach dem APC 40 (das heißt dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35) und überträgt ein dazugehöriges Signal an die Steuereinheit 90. Ein durch den dritten Sauerstoffsensor 36 detektierter Wert wird verwendet, um zu bestimmen, ob die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig aufgebraucht ist.
  • Ein erster Temperatursensor 62 ist an dem Abgasrohr 20 vor dem SCR Katalysator 50 angebracht, detektiert eine Temperatur des Abgases vor dem SCR Katalysator 50 und überträgt ein dazugehöriges Signal an die Steuereinheit 90.
  • Ein zweiter Temperatursensor 64 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem SCR Katalysator 50 angebracht, detektiert die Temperatur des Abgases nach dem SCR Katalysator 50 und überträgt ein dazugehöriges Signal an die Steuereinheit 90.
  • Zusätzlich zu den hier beschriebenen Sensoren 32, 34, 36, 62 und 64 kann das Nachbehandlungsverfahren weiter verschiedene Sensoren umfassen. Beispielsweise können zusätzliche Temperatursensoren an dem Abgasrohr 20 vor und nach dem TWC 30 angebracht sein, um die Temperatur des Abgases vor und nach dem TWC 30 jeweils zu detektieren. Zusätzlich, wie in 4 gezeigt, kann das Nachbehandlungssystem weiter einen Luftflussmesser 66 umfassen. Weiter kann das Nachbehandlungssystem einen NOx Sensor, einen HC Sensor oder einen CO Sensor umfassen, welche an dem Abgasrohr 20 angebracht sind, und eine in dem Abgas enthaltene Konzentration von Emissionen durch diese verschiedenen Sensoren detektieren kann.
  • Die Steuereinheit 90 ist mit den Sensoren 32, 34, 36, 62, 64 und 66 elektrisch verbunden, um die zu den detektierten Werten durch die Sensoren 32, 34, 36, 62, 64 und 66 zugehörigen Signale zu empfangen, und bestimmt eine Fahrbedingung des Fahrzeugs, das AFR und die Temperaturen der Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 basierend auf den Signalen. Die Steuereinheit 90 kann einen Zündzeitpunkt, einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt, eine Kraftstoffmenge usw. durch Steuern des Motors 10 basierend auf den Bestimmungsergebnissen steuern. Die Steuereinheit 90 kann mit zumindest einem durch ein vorbestimmtes Programm ausgeführten Prozessor umgesetzt werden und das vorbestimmte Programm kann zum Ausführen eines jeden Schritts eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung programmiert werden.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Das in 2 gezeigte Nachbehandlungssystem ist eine Modifikation des in 1 gezeigten Nachbehandlungssystems.
  • Wie in 2 gezeigt, ist Nachbehandlungssystem gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung mit dem TWC 30, einem Partikelfilter (Benzin-Partikelfilter; GPF) 70, dem APC 40, dem SCR Katalysator 50 und dem CUC 60 ausgestattet, welche sequenziell an dem Abgasrohr 20 angeordnet sind. Da der TWC 30, der APC 40, der SCR Katalysator 50 und der CUC 60 oben beschrieben sind, wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
  • Der Partikelfilter 70 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem TWC 30 angebracht, fängt in dem Abgas enthaltenen Feinstaub ein und verbrennt den eingefangenen Feinstaub. Der Partikelfilter 70 ist mit Einlasszellen und Auslasszellen versehen, welche wechselweise in einem Gehäuse angebracht sind, und eine Wand ist zwischen der Einlasszelle und der Auslasszelle angeordnet. Die Einlasszellen hat ein Ende, welches geöffnet ist, und das andere Ende, welches blockiert ist, und die Auslasszellen hat ein Ende, welches blockiert ist, und das andere Ende, welches geöffnet ist. Das Abgas fließt in den Partikelfilter 70 durch das geöffnete Ende der Einlasszelle, fließt zu der Auslasszelle durch die Wand und fließt nach außen von dem Partikelfilter 70 durch das geöffnete Ende der Auslasszellen. Wenn das Abgas durch die Wand hindurchtritt, tritt der in dem Abgas enthaltene Feinstaub nicht durch die Wand und verbleibt in der Einlasszelle.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Das in 3 gezeigte Nachbehandlungssystem ist eine Modifikation des in 1 gezeigten Nachbehandlungssystems.
  • Wie in 3 gezeigt, ist das Nachbehandlungssystem gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung mit dem TWC 30, dem APC 40, dem Partikelfilter 70, dem SCR Katalysator 50 und dem CUC 60 ausgestattet, welche sequenziell an dem Abgasrohr 20 angeordnet sind. Da der TWC 30, der APC 40, der Partikelfilter 70, der SCR Katalysator 50 und der CUC 60 oben beschrieben sind, wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
  • 4 ist ein Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • 4 stellt ein einfaches Beispiel von Eingaben und Ausgaben der Steuereinheit 90 da, um das Nachbehandlungsverfahren gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung umzusetzen. Es versteht sich, dass die Eingaben und die Ausgaben der Steuereinheit 90 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung nicht auf das in 4 dargestellte Beispiel beschränkt sind.
  • Wie in 4 gezeigt, ist die Steuereinheit 90 mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Sauerstoffsensor 32, 34 und 36, dem ersten und dem zweiten Temperatursensor 62 und a 64 und dem Luftflussmesser 66 elektrisch verbunden und empfängt die zu den durch die Sensoren 32, 34, 36, 62, 64 und 66 detektierten Werten gehörigen Signale.
  • Der erste Sauerstoffsensor 32 detektiert die Konzentration des in dem Abgas vor dem TWC 30 enthaltenen O2 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Der zweite Sauerstoffsensor 34 detektiert die Konzentration des in dem Abgas enthaltenen O2 nach dem TWC 30 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Die Steuereinheit 90 kann bestimmen, ob der TWC 30 normal arbeitet, basierend auf den Signalen des ersten und des zweiten Sauerstoffsensors 32 und 34, und führt die AFR Steuerung des Motors 10 aus.
  • Zusätzlich detektiert der dritte Sauerstoffsensor 36 die Konzentration von in dem Abgas enthaltenen O2 nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Die Steuereinheit 90 bestimmt, ob die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig aufgebraucht ist, basierend auf dem Signal des dritten Sauerstoffsensor 36. Beispielsweise, falls das Signal des dritten Sauerstoffsensors 36 angibt, dass das AFR nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 fett ist, bestimmt die Steuereinheit 90, dass die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig aufgebraucht ist.
  • Der erste Temperatursensor 62 detektiert die Temperatur des Abgases vor dem SCR Katalysator 50 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Der zweite Temperatursensor 64 detektiert die Temperatur des Abgases nach dem SCR Katalysator 50 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Die Steuereinheit 90 kann die Temperatur des TWC 30, des APC 40, des SCR Katalysators 50 und des CUC 60 basierend auf den Signalen des ersten und des zweiten Temperatursensors 62 und 64 berechnen.
  • Der Luftflussmesser 66 ist an einem Einlassrohr oder einem Einlasskanal angebracht, um die Menge an in das Einlasssystem fließender Luft zu detektieren, und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90.
  • Die Steuereinheit 90 steuert einen Betrieb des Motors 10 basierend auf den durch die Sensoren 32, 34, 36, 62, 64 und 66 detektierten Werten. Das heißt, die Steuereinheit 90 kann die Kraftstoffeinspritzmenge einstellen, um das Ziel AFR einzustellen, und kann den Zündzeitpunkt zum Aufwärmen der Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 verzögern. Weiter kann die Steuereinheit 90 das fette AFR in mehreren Phasen in Reaktion auf ein detektieren, dass das fette AFR gewünscht, steuern.
  • Mit Bezug zu 5 wird eine Steuerstrategie eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
  • 5 ist ein Graph, welcher eine nach einem der Produktion Katalysatormodul mit der Zeit gesammelte NH3 Menge, eine nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul mit der Zeit angesammelte CO Menge und die nach einem CUC mit der Zeit gesammelte CO Menge zeigt, wenn ein AFR fett ist. Der in 5 dargestellte Graph wird durch sequenzielles Anordnen des TWC 30, des Partikelfilters 70, des APC 40, des SCR Katalysators 50 und des CUC 60 an dem Abgasrohr 20 und ein Betreiben des Motors 10 bei dem fetten AFR erhalten.
  • In 5 stellt eine dicke durchgezogene Linie die nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 über die Zeit angesammelte NH3 Menge dar, stellt eine gestrichelte Linie die nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 mit der Zeit angesammelte CO Menge dar und stellt eine dünne durchgezogene Linie die nach dem CUC 60 mit der Zeit angesammelte CO Menge dar.
  • In 5 gezeigt, wird das OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 von einer Zeit an, wenn der Motor 10 bei dem fetten AFR betrieben wird, bis zu einer OSC Verbrauchszeit t2 verbraucht. In diesem Fall, obwohl das AFR des Abgases fett ist, wird das AFR in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 Mager gehalten, aufgrund dem in dem Ammon der Produktion Katalysator 35 gespeicherten O2. Entsprechend wird NH3 in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 nicht erzeugt, bis das OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig verbraucht ist. Zusätzlich tritt kein CO aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 aus, bis die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig verbraucht ist. Hierbei bezeichnet die OSC Verbrauchszeit t2 eine Periode, bis die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig verbraucht ist.
  • Indessen bezieht sich die OSC Verbrauchszeit auf einen Grad der Fettigkeit des AFR. Beispielsweise, falls das AFR tief fett ist (beispielsweise λ<0,90), kann die OSC Verbrauchszeit verkürzt werden, allerdings kann HC aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austreten. Im Gegensatz dazu, falls das AFR etwas fett ist (beispielsweise λ> 0,97), tritt kein HC aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 aus, allerdings wird die OSC Verbrauchszeit verlängert. Weiter, selbst wenn das AFR tief fett ist, tritt kein HC aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 während einer vorbestimmten Dauer t1 aus. Hierbei bezeichnet die vorbestimmte Dauer t1 eine Periode, bei welcher das HC nicht aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 bei einem tief fetten AFR Austritt.
  • Falls die OSC Verbrauchszeit t2 verstrichen ist, beginnt das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 NH3 zu erzeugen. Das in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 wird in dem SCR Katalysator 50 gespeichert. Weiter, falls die OSC Verbrauchszeit t2 verstrichen ist, beginnt CO aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 auszutreten. Das aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende CO wird durch den CUC 60 gereinigt, bis eine Verzögerungszeit t3 verstrichen ist. Daher tritt kaum CO aus dem CUC 60 aus, bis die Verzögerungszeit t3 verstrichen ist. Hierbei bezeichnet die Verzögerungszeit t3 eine Periode, wenn CO anfängt aus dem CUC 60 auszutreten.
  • Falls die Verzögerungszeit t3 verstrichen ist, beginnt CO aus dem CUC 60 auszutreten. Eine angesammelte Menge an aus dem CUC 60 ausgetretenen CO nimmt proportional zu einer verstrichenen Zeit zu. Ähnlich erhöht sich ebenso eine angesammelte Menge an in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugtem NH3 proportional zur verstrichenen Zeit. Daher, falls das AFR fett gehalten wird, bis eine Fett-Dauer t 4, wobei die Austrittsmenge des nach dem CUC 60 gesammelten CO eine vorbestimmte Menge wird, kann die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge weiter erhöht werden. Hierbei bezeichnet die Fett-Dauer t4 eine Periode, bis die gesammelte Menge an aus dem CUC 60 auszutretendem CO die vorbestimmte Menge wird.
  • Somit, um die Menge der NH3 Erzeugung zu erhöhen, während die Austrittsmenge des CO und HC reduziert wird, innerhalb einer gegebenen Zeit, kann das fette AFR in den mehreren Phasen gesteuert werden.
  • Beispielsweise kann das fette AFR in drei Phasen gesteuert werden. Eine erste Phase ist eine Periode von der Zeit, wenn der Motor 10 bei dem fetten AFR betrieben wird, bis zu der vorbestimmten Dauer t1, und ein Verbrauch der OSC in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 bei der ersten Phase beschleunigt wird. Eine zweite Phase ist eine Periode von der vorbestimmten Dauer t1 bis zu der OSC Verbrauchszeit t2 und die OSC bei der zweiten Phase vollständig verbraucht wird. Eine dritte Phase ist eine Periode von der OSC Verbrauchszeit t2 bis zu der Verzögerungszeit t3. Bei der dritten Phase erzeugt das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 NH3 und wird das erzeugte NH3 in dem SCR Katalysator 50 gespeichert.
  • Alternativ kann eine verteilte Steuerung einer vierten Phase ausgeführt werden, um die NH3 Erzeugung weiter zu erhöhen. Eine vierte Phase ist eine Periode von der Verzögerungszeit t3 zu der Fett-Dauer t4 und NH3 wird bei der vierten Phase weiter erzeugt.
  • Mit Bezug zu 6 bis 9 wird ein Nachbehandlungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung nachstehend beschrieben.
  • 6 ist ein Flussdiagramm eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung; und 7 ist ein Flussdiagramm Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 6 gezeigt, wenn der Motor 10 im Schritt S110 gestartet wird, berechnet die Steuereinheit 90 die Temperaturen der Katalysatoren 30, 40, 50 und 60. Um das Nachbehandlungsverfahren gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung auszuführen, können die Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 aktiviert werden. Entsprechend wärmt die Steuereinheit 90 die Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 bei dem Schritt S120 auf, falls die Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 nicht aktiviert sind. Das heißt, der Zündzeitpunkt wird verzögert oder die Menge der Kraftstoffeinspritzung wird erhöht, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen.
  • Wenn ein Aufwärmen des Katalysators 30, 40, 50 und 60 abgeschlossen ist, betreibt die Steuereinheit 90 den Motor 10 bei dem mageren AFR im Schritt S130. Daher reinigt der TWC 30 das in dem Abgas enthaltene CO und HC und der Partikelfilter 70 gesammelt den in dem Abgas enthaltenen Feinstaub.
  • Die Steuereinheit 90 berechnet die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 im Schritt S140. Das heißt, die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 wird basierend auf einem Betriebsverlauf des Motors 10, einem Temperaturverlauf des SCR Katalysators 50 und etwas Ähnlichem berechnet.
  • Danach bestimmt die Steuereinheit 90, ob das fette AFR gewünscht ist, das heißt, ob eine Umwandlung auf das fette AFR wünschenswert ist, basierend auf der in dem SCR Katalysator 50 gespeicherten Menge an NH3.
  • In einem Aspekt, um zu bestimmen, ob die Umwandlung auf das fette AFR wünschenswert ist, berechnet die Steuereinheit 90 die Menge des in den SCR Katalysator 50 zufließenden NOx im Schritt S150. Die in dem Motor 10 erzeugte Menge an NOx wird basierend auf einem Verbrennungszustand (beispielsweise einer Brenntemperatur, einem Brenndruck, der Luftmenge, der Kraftstoffmenge usw.) des Motors 10 berechnet, und die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende Menge an NOx wird basierend auf dem AFR des Abgases, der Temperatur des TWC 30, der Temperatur des APC 40 usw. berechnet.
  • Danach bestimmt die Steuereinheit 90, ob der SCR Katalysator 50 das NOx reinigen kann, im Schritt S160. Das heißt, es wird bestimmt, ob der in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Betrag an NH3 ausreichend ist, um das in den SCR Katalysator 50 fließende NOx zu reinigen. Beispielsweise, falls die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 größer oder gleich einer zum Reinigen des in den SCR Katalysator 50 zufließenden NOx benötigten Menge an NH3 ist, bestimmt die Steuereinheit 90, dass der SCR Katalysator 50 das NOx reinigen kann.
  • Falls der SCR Katalysator 50 das NOx im Schritt S160 reinigen kann, beendet die Steuereinheit 90 das Nachbehandlungsverfahren gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In diesem Fall wird der Motor 10 bei dem mageren AFR betrieben.
  • Falls der SCR Katalysator 50 das NOx im Schritt S160 nicht reinigen kann (das heißt die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 nicht ausreichend ist, um das in den SCR Katalysator 50 zufließenden NOx zu reinigen), bestimmt die Steuereinheit 90, dass die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist. Danach steuert die Steuereinheit 90 das fette AFR in den mehreren Phasen im Schritt S170.
  • In einem anderen Aspekt, wie in 7 gezeigt, um zu bestimmen, ob die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, bestimmt die Steuereinheit 90, ob die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 größer oder gleich einem unteren Schwellenwert des NH3 ist, im Schritt S165.
  • Falls die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 größer oder gleich dem unteren Schwellenwert von NH3 im Schritt S165 ist, beendet die Steuereinheit 90 das Nachbehandlungsverfahren gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung und betreibt den Motor 10 bei dem mageren AFR.
  • Falls die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 geringer als die untere Schwelle an NH3 im Schritt S165 ist, bestimmt die Steuereinheit 90, dass die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist. Danach steuert die Steuereinheit 90 das fette AFR in den mehreren Phasen bei dem Schritt S170.
  • Mit Bezug zu 8 bis 9 wird der Schritt S170 nachstehend genau beschrieben.
  • 8 ist ein Flussdiagramm einer Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem Aspekt.
  • Wie in 8 gezeigt, wird die Fettsteuerung von mehreren Phasen bei dem Schritt S170 gestartet, für die Steuereinheit 90 die Fettsteuerung einer ersten Phase für die vorbestimmte Dauer t1 im Schritt S210 aus. Somit wird ein Verbrauch der OSC in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 beschleunigt. Die Fettsteuerung der ersten Phase wird durch Steuern des AFR des Abgases bei einem ersten AFR ausgeführt und das erste AFR ist ein tief fettes AFR. In einem Aspekt kann das erste AFR geringer als 0,90 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das erste AFR größer oder gleich 0,87 und geringer als 0,9 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. Die vorbestimmte Dauer t1 ist eine Periode, während welcher das HC nicht aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austritt, selbst wenn der Motor 10 bei dem ersten AFR betrieben wird, und kann vorab eingestellt werden. In einem Aspekt kann die vorbestimmte Dauer t1 innerhalb 1 Sekunde sein. In einem anderen Aspekt kann die vorbestimmte Dauer t1 ein Wert zwischen 0,3 Sekunden und 0,7 Sekunden sein. In einem anderen Aspekt kann die vorbestimmte Dauer t1 0,5 Sekunden sein. Die vorbestimmte Dauer t1 kann gemäß dem ersten AFR und dem OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 berechnet werden.
  • Nach einem Ausführen der Fettsteuerung der ersten Phase für die vorbestimmte Dauer t1 führt die Steuereinheit 90 die Fettsteuerung einer zweiten Phase bis zu der OSC Verbrauchszeit t2 im Schritt S220 aus. Somit wird die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig verbraucht. Die Fettsteuerung einer zweiten Phase wird durch ein Steuern des AFR des Abgases auf ein zweites AFR ausgeführt und das zweite AFR kann größer als das erste AFR sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem Aspekt kann das zweite AFR 0,945 oder mehr und weniger als 0,97 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das zweite AFR 0,945 oder mehr und 0,95 oder weniger sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das zweite AFR 0,95 basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 sein. Falls das zweite AFR geringer als 0,94 ist, kann HC aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austreten. Andererseits, falls das zweite AFR 0,97 oder mehr ist, wird die OSC Verbrauchszeit t2 länger.
  • Während einem Ausführen der Fettsteuerung einer zweiten Phase bestimmt die Steuereinheit 90, ob das AFR des Abgases nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 fett ist, beim Schritt S230. Das heißt, die Steuereinheit 90 bestimmt, ob die OSC Verbrauchszeit t2 verstrichen ist. Falls die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig verbraucht ist, durch Ausführen der Fettsteuerung einer ersten Phase und der Fettsteuerung einer zweiten Phase, wird das AFR des Abgases nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 fett. Dadurch wird der detektierte Wert des dritten Sauerstoffsensors 36 weniger als 1. Somit bestimmt die Steuereinheit 90, ob das AFR des Abgases nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 fett ist, basierend auf dem detektierten Wert des dritten Sauerstoffsensors 36.
  • Falls das AFR des Abgases nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 nicht fett ist, bei dem Schritt S230, kehrt die Steuereinheit 90 zu dem Schritt S220 zurück und fährt fort die Fettsteuerung der zweiten Phase auszuführen.
  • Falls das AFR des Abgases nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 fett ist, beim Schritt S230, führt die Steuereinheit 90 die Fettsteuerung einer dritten Phase bis zu der Verzögerungszeit t3 aus, beim Schritt S240. Somit erzeugt das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 das NH3, bis CO beginnt aus dem CUC 60 auszutreten. Die Fettsteuerung einer dritten Phase wird durch Steuern des AFR des Abgases auf ein drittes AFR ausgeführt und das dritte AFR kann größer als das zweite AFR sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem Aspekt kann das dritte AFR 0,965 oder mehr und weniger als 0,985 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das dritte AFR 0,97 oder mehr und 0,98 oder weniger sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das AFR 0,975 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. Falls das dritte AFR weniger als 0,965 ist, wird die Verzögerungszeit t3 verkürzt. Daher kann die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge während der Verzögerungszeit t3 reduziert werden. Falls das dritte AFR größer als 0,985 ist, wird die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge reduziert.
  • Während einem Ausführen der Fettsteuerung einer dritten Phase bestimmt die Steuereinheit 90, ob CO anfängt aus dem CUC 60 auszutreten, beim Schritt S250. In einem Aspekt ist ein CO Sensor (nicht gezeigt) nach dem CUC 60 angebracht und die Steuereinheit 90 bestimmt, ob CO beginnt aus dem CUC 60 auszutreten, basierend auf dem durch den CO Sensor detektierten CO Betrag. In einem anderen Aspekt ist die Verzögerungszeit t3 gemäß dem dritten AFR und der Temperatur des CUC 60 in einer Karte gespeichert und bestimmt die Steuereinheit 90, ob CO anfängt aus dem CUC 60 auszutreten, durch Bestimmen, ob eine Periode, für welche das fette AFR beibehalten ist, gleich der in der Karte gespeicherten Verzögerungszeit t3 ist.
  • Falls bestimmt wird, beim Schritt S250, dass CO nicht aus dem CUC 60 austritt, kehrt die Steuereinheit 90 zu dem Schritt S240 zurück und fährt damit fort die Fettsteuerung einer dritten Phase auszuführen.
  • Falls bestimmt wird, beim Schritt S250, dass CO anfängt aus dem CUC 60 auszutreten, beendet die Steuereinheit 90 die Fettsteuerung von mehreren Phasen, beim Schritt S260, und kehrt zu dem Schritt S130 zurück. Somit wird der Motor 10 bei dem mageren AFR betrieben.
  • 9 ist ein Flussdiagramm einer Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem anderen Aspekt.
  • Wie in 9 gezeigt, umfasst die Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem anderen Aspekt weiter einen Schritt S252 und einen Schritt S254 zusätzlich zu der Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß dem einen Aspekt. Das heißt, die Steuereinheit 90 führt die Schritte S210 bis S250 aus und führt weiter die Schritte S252 und S254 aus.
  • Falls bestimmt wird, beim Schritt S250, dass CO anfängt aus dem CUC 60 auszutreten, für die Steuereinheit 90 die Fettsteuerung einer vierten Phase bis zu der Fett-Dauer t4 aus, beim Schritt S252. Somit, bis ein Sammelbetrag an aus dem CUC 60 austretenden CO die vorbestimmte Menge wird, erzeugt das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 weiter NH3. Die Fettsteuerung einer vierten Phase wird durch Steuern des AFR des Abgases auf ein viertes AFR ausgeführt und das vierte AFR kann größer als das dritte AFR sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. Das heißt, das erste AFR, das zweite AFR, das dritte AFR und das vierte AFR werden in dieser Reihenfolge größer, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem Aspekt kann das vierte AFR 0,975 oder mehr und 0,99 oder weniger sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das vierte AFR 0,985 oder mehr und 0,99 oder weniger sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das vierte AFR 0,985 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. Falls das vierte AFR geringer als 0,975 ist, wird die Fett-Dauer t4 verkürzt. Das bedeutet, dass die aus dem CUC 60 austretende CO Menge erhöht wird. Andererseits, falls das vierte AFR größer als 0,99 ist, wird die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugte NH3 Menge reduziert.
  • Während einem Ausführen der Fettsteuerung einer vierten Phase bestimmt die Steuereinheit 90, ob die gesammelte Menge an aus dem CUC 60 austretenden CO größer oder gleich der vorbestimmten Menge ist, beim Schritt S254. Beispielsweise kann die vorbestimmte Menge 0,1 g sein, ist allerdings nicht darauf beschränkt. In einem Aspekt kann ein CO Sensor nach dem CUC 60 angebracht sein und bestimmt die Steuereinheit 90, ob die gesammelte Menge an aus dem CUC 60 austretenden CO größer oder gleich der vorbestimmten Menge ist, basierend auf dem durch den CO Sensor detektierten CO Betrag. In einem anderen Aspekt wird die Fett-Dauer t4 gemäß dem vierten AFR und der Temperatur des CUC 60 in einer Karte gespeichert und bestimmt die Steuereinheit 90, ob die gesammelte Menge an aus dem CUC 60 austretenden CO größer oder gleich der vorbestimmten Menge ist, durch Bestimmen, ob eine Periode, welche das fette AFR beibehalten ist, gleich der in der Karte gespeicherten Fett-Dauer t4 ist.
  • Falls die gesammelte Menge an aus dem CUC 60 austretenden CO geringer als die vorbestimmte Menge ist, beim Schritt S254, kehrt die Steuereinheit 90 zu dem Schritt S252 zurück und fährt damit fort die Fettsteuerung einer vierten Phase auszuführen.
  • Falls die gesammelte Menge des aus dem CUC 60 austretenden CO größer oder gleich der vorbestimmten Menge ist, beim Schritt S254, beendet die Steuereinheit 90 die Fettsteuerung von mehreren Phasen, beim Schritt S260, und kehrt zu dem Schritt S130 zurück. Somit wird der Motor 10 bei dem mageren AFR betrieben.
  • (Beispiel)
  • Nachfolgend wird die Leistungsfähigkeit des Nachbehandlungsverfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung durch verschiedene Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die vorbestimmten Zeiten und die AFR s von verschiedenen Beispielen und Vergleichsbeispiele sind in [Tab. 1] gezeigt. [Tab. 1]
    erste Phase zweite Phase dritte Phase vierte Phase
    Beispiel 1 0.89 (0.5 s) 0.95 0.975 -
    Beispiel 2 0.89 (0.5 s) 0.95 0.975 0.985
    Vergleichsbeispiel 1 0.95 0.95 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 2 0.89 (0.7 s) 0.95 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 3 0.89 (0.9 s) 0.95 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 4 0.89 (1.1 s) 0.95 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 5 0.89 (1.3 s) 0.95 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 6 0.89 (0.5 s) 0.935 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 7 0.89 (0.5 s) 0.94 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 8 0.89 (0.5 s) 0.945 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 9 0.89 (0.5 s) 0.955 0.975 -
    Vergleichsbeispiel 10 0.89 (0.5 s) 0.95 0.965 -
    Vergleichsbeispiel 11 0.89 (0.5 s) 0.95 0.97 -
    Vergleichsbeispiel 12 0.89 (0.5 s) 0.95 0.98 -
    Vergleichsbeispiel 13 0.89 (0.5 s) 0.95 0.985 -
    Vergleichsbeispiel 14 0.89 (0.5 s) 0.95 0.99 -
    Vergleichsbeispiel 15 0.89 (0.5 s) 0.95 0.975 0.975
    Vergleichsbeispiel 16 0.89 (0.5 s) 0.95 0.975 0.98
    Vergleichsbeispiel 17 0.89 (0.5 s) 0.95 0.975 0.99
    Vergleichsbeispiel 18 0.89 (0.5 s) 0.95 0.975 0.995
  • In jeder Zelle ist das AFR des Abgases basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 beschrieben und ist die vorbestimmte Dauer in Klammern der zweiten Spalte beschrieben. Die Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem Aspekt wird in den Beispielen 1 bis 2 und Vergleichsbeispielen 1 bis 14 ausgeführt (siehe 8), und die Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem anderen Aspekt wird in Vergleichsbeispiel 15 bis 18 ausgeführt (siehe 9) Vergleichsbeispiel 1 wird zum Vergleichen des Effekts der Fettsteuerung einer ersten Phase verwendet, Vergleichsbeispiele 2 bis 5 werden zum Vergleichen der Effekte gemäß der vorbestimmten Dauer verwendet, Vergleichsbeispiele 6 bis 9 werden zum Vergleichen der Effekte gemäß dem zweiten AFR verwendet, Vergleichsbeispiele 10 bis 14 werden zum Vergleichen der Effekte gemäß dem dritten AFR verwendet und Vergleichsbeispiele 15 bis 18 wird zum Vergleichen der Effekte gemäß dem vierten AFR verwendet.
  • (Testverfahren)
  • Der TWC 30, dass GPF 70, der APC 40, der SCR Katalysator 50 und der CUC 60 sind an dem Abgasrohr 20 sequenziell angeordnet. Danach ist ein 21 Vierzylinder Mager-Benzinmotor mit dem Abgasrohr 20 verbunden und eine Alterung wird ausgeführt. Die Alterung wird bei 1000 °C an dem TWC 30 auf einer Basis von 50 Stunden ausgeführt.
  • Das magere AFR (λ = 1,8) wird für 5 Minuten bei einer Motorgeschwindigkeit von 2000 Umdrehungen/min beibehalten, um zu verursachen, dass das gesamte Nachbehandlungssystem in einer mageren Atmosphäre ist. Danach wird die Fettsteuerung von mehreren Phasen bei der Motorgeschwindigkeit von 2000 Umdrehungen/min ausgeführt.
  • 10 ist ein Graph, welcher eine aus einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul austretende HC Menge und eine OSC Verbrauchszeit des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls gemäß einer vorbestimmten Dauer zeigt, für welche eine Fettsteuerung einer ersten Phase ausgeführt wird.
  • In 10 stellt eine dünne durchgezogene Linie die OSC Verbrauchszeit t2 dar und stellt eine dicke durchgezogene Linie die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 während einem Ausführen der Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß dem einen Aspekt austretenden HC Betrag dar.
  • Wie in 10 gezeigt, tritt in dem Vergleichsbeispiel 1, bei welchem die Fettsteuerung einer ersten Phase nicht ausgeführt wird, kein HC aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 aus, allerdings ist die OSC Verbrauchszeit t2 sehr lang (in etwa 9 Sekunden). Falls die Fettsteuerung einer ersten Phase für 0,5 Sekunden oder mehr ausgeführt wird, wird die OSC Verbrauchszeit t2 gleich 6 Sekunden oder weniger (in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 2 bis 5). Allerdings, falls die Fettsteuerung einer ersten Phase für Newcomer 7 Sekunden oder mehr ausgeführt wird, tritt HC aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 aus. Insbesondere kann gesehen werden, dass, falls die Fettsteuerung einer ersten Phase für 1,1 Sekunden oder mehr ausgeführt wird, dass aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende HC stark ansteigt. Die Fettsteuerung einer ersten Phase kann für die vorbestimmte Dauer t1 ausgeführt werden, um die OSC Verbrauchszeit zu verkürzen und die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende Menge an HC zu reduzieren. In einem Aspekt kann die vorbestimmte Dauer t1 innerhalb 1 Sekunde sein. In einem anderen Aspekt kann die vorbestimmte Dauer t1 ein Wert zwischen 0,3 Sekunden und 0,7 Sekunden sein. In einem anderen Aspekt kann die vorbestimmte Dauer t1 gleich 0,5 Sekunden sein.
  • 11 ist ein Graph, welcher eine aus einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul austretende HC Menge und eine OSC Verbrauchszeit des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls gemäß einem zweiten AFR zeigt.
  • In 11 stellt eine dünne durchgezogene Linie die OSC Verbrauchszeit t2 dar und stellt eine dicke durchgezogene Linie die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 während einem Ausführen der Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß dem einen Aspekt austretende HC Menge dar.
  • Wie in 11 gezeigt, falls das zweite AFR erhöht ist, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32, erhöht sich die OSC Verbrauchszeit t2 graduell, allerdings vermindert sich die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende HC Menge. Falls das zweite AFR 0,94 oder weniger ist, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 (in den Vergleichsbeispiel 6 und 7), ist die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende HC Menge beachtlich hoch. Falls das zweite AFR 0,97 überschreitet, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32, wird die OSC Verbrauchszeit t2 beachtlich lang. Entsprechend kann das zweite AFR 0,945 oder mehr sein und weniger als 0,97 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32, um die OSC Verbrauchszeit zu verkürzen und die aus dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 austretende HC Menge zu reduzieren. In einem anderen Aspekt kann das zweite AFR 0,945 oder mehr sein und 0,95 oder weniger, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das zweite AFR 0,95 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32.
  • 12 ist ein Graph, welcher eine in einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugte NH3 Menge und eine Dauer zeigt, für welche eine Fettsteuerung einer dritten Phase gemäß einem dritten AFR ausgeführt wird.
  • In 12 stellt eine dünne durchgezogene Linie eine Dauer (das heißt t3 bis t2) dar, für welche die Fettsteuerung einer dritten Phase ausgeführt wird, und stellt eine dicke durchgezogene Linie die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge dar, während die Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem Aspekt ausgeführt wird.
  • Wie in 12 gezeigt, wenn das dritte AFR basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 erhöht wird, erhöht sich ebenso die Dauer, für welche die Fettsteuerung einer dritten Phase ausgeführt wird. Allerdings, falls das dritte AFR basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 erhöht wird, erhöht sich die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge und nimmt dann ab. Die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge ist am größten bei dem dritten AFR von 0,975 basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. Insbesondere, wenn das dritte AFR basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 von 0,975 an zunimmt, vermindert sich die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge. Daher, um die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge zu erhöhen, kann das dritte AFR gleich 0,965 oder mehr und weniger als 0,985 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das dritte AFR gleich 0,975 oder mehr und 0,98 oder weniger sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das dritte AFR gleich 0,975 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32.
  • 13 ist ein Graph, welcher eine in einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugte NH3 Menge und eine Dauer zeigt, für welche eine Fettsteuerung einer vierten Phase ausgeführt wird, gemäß einem vierten AFR.
  • In 13 stellt eine dünne durchgezogene Linie eine Dauer dar (das heißt t4 bis t3), für welche die Fettsteuerung einer vierten Phase ausgeführt wird, und stellt eine dicke durchgezogene Linie die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge dar, während die Fettsteuerung von mehreren Phasen gemäß einem anderen Aspekt ausgeführt wird.
  • Wie in 13 gezeigt, wenn das vierte AFR basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 erhöht wird, erhöht sich ebenso die Dauer, für welche die Fettsteuerung einer vierten Phase ausgeführt wird. Insbesondere, falls das vierte AFR basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 größer als 0,985 ist, ist die Dauer lang, für welche die Fettsteuerung einer vierten Phase ausgeführt wird. Allerdings, falls das vierte AFR basierend auf dem gemessenen Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 zunimmt, erhöht sich die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge und nimmt dann ab. Die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge ist am größten bei dem vierten AFR von 0,990 basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. Insbesondere, wenn das vierte AFR basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 von 0,990 an zunimmt, vermindert sich die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge scharf. Daher, um die in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 erzeugte NH3 Menge zu erhöhen, ohne die Dauer zu erhöhen, für welche die Fettsteuerung einer vierten Phase ausgeführt wird, kann das vierte AFR auf einen Wert von 0,975 oder mehr und 0,99 oder weniger eingestellt werden, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das vierte AFR 0,985 oder mehr und 0,99 oder weniger sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32. In einem anderen Aspekt kann das vierte AFR 0,985 sein, basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32.
  • Während diese Offenbarung in Verbindung damit beschrieben wurde, was aktuell als praktische Aspekte angesehen wird, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte beschränkt ist. Im Gegensatz dazu ist es gedacht verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken.

Claims (20)

  1. Ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor, umfassend: ein Abgasrohr, welches mit dem Magermotor verbunden ist und durch welches ein in dem Magermotor erzeugtes Abgas fließt; ein Ammoniakproduktionskatalysatormodul, welches an einem Abgasrohr angebracht ist, zum Reinigen von in dem Abgas enthaltener Emission und zum Erzeugen von Ammoniak (NH3) unter Verwendung von in dem Abgas enthaltenem Stickoxid (NOx) oder von bei einem fetten Luftkraftstoffverhältnis (AFR) gespeicherten NOx geeignet ist; ein Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR), welche an dem Abgasrohr nach dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebracht ist, in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul erzeugtes NH3 speichert und das in dem Abgas enthaltene NOx unter Verwendung des gespeicherten NH3 reduziert; ein CO Reinigungskatalysator (CUC), welcher an dem Abgasrohr nach dem SCR Katalysator angebracht ist und in dem Abgas enthaltenes CO reinigt; und eine Steuereinheit, welche eine Information über das AFR und eine Temperatur des Abgases detektiert und das AFR des Abgases basierend auf der Information über das AFR und die Temperatur des Abgases steuert, wobei, in Reaktion auf ein Detektieren einer Information, dass das fette AFR wünschenswert ist, die Steuereinheit ausgebildet ist zum sequenziellen Ausführen einer Fett-Steuerung einer ersten Phase, wobei ein Verbrauch einer Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul beschleunigt wird, einer Fett-Steuerung einer zweiten Phase, wobei das OSC vollständig verbraucht wird und einer Fett-Steuerung einer dritten Phase, wobei das NH3 erzeugt wird, bevor das CO aus dem CUC austritt.
  2. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das AFR auf ein erstes AFR in der Fett-Steuerung einer ersten Phase gesteuert wird, dass AFR auf ein zweites AFR bei der Fett-Steuerung einer zweiten Phase gesteuert wird und das AFR auf ein drittes AFR bei der Fett-Steuerung einer dritten Phase gesteuert wird.
  3. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 2, wobei das erste AFR größer als das zweite AFR ist und das zweite AFR größer als das dritte AFR ist, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  4. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinheit weiter eine Fett-Steuerung einer vierten Phase ausführt, wobei das NH3 weiter erzeugt wird bis zu einer Fettdauer, bei welcher ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO einen vorbestimmten Betrag erreicht.
  5. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 4, wobei das AFR auf einen vierten AFR bei der Fett-Steuerung einer vierten Phase gesteuert wird und wobei das vierte AFR größer als das erste AFR bis zu dem dritten AFR ist, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  6. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 5, wobei die Fett-Dauer gemäß dem vierten AFR und einer Temperatur des CUC berechnet wird.
  7. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Fett-Steuerung einer ersten Phase für eine vorbestimmte Dauer ausgeführt wird.
  8. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 7, wobei die vorbestimmte Dauer gemäß dem OSC und dem ersten AFR berechnet wird.
  9. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Ammoniakproduktionskatalysatormodul umfasst: einen Dreiwegekatalysator (TWC) zum Reinigen von Kohlenwasserstoff (HC), CO und NOx welche in dem Abgas enthalten sind; und einen Ammoniakproduktionskatalysator (APC), welche an dem Abgasrohr nach dem TWC angebracht ist, dass NOx bei einem mageren AFR speichert und H2 erzeugt, wobei das gespeicherte NOx freigegeben wird, und das NH3 unter Verwendung des freigegebenen NOx und dem erzeugten H2 bei dem fetten AFR erzeugt wird.
  10. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 9 weiter umfassend einen Partikelfilter, welcher zwischen dem TWC und dem APC oder zwischen dem APC und dem SCR Katalysator angeordnet ist, wobei der Partikelfilter Feinstaub in dem Abgas einfängt.
  11. Ein Nachbehandlungsverfahren zum Steuern eines Nachbehandlungssystems, welches sequenziell mit einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul, einem Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einem CO Reinigungskatalysator (CUC) an einem Abgasrohr ausgestattet ist, durch welches ein Abgas fließt und welches mit einem Magermotor verbunden ist, wobei das Nachbehandlungsverfahren umfasst: Betreiben des Motors bei einem mageren AFR; Berechnen eines in dem SCR Katalysator gespeicherten Betrags an NH3; Bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht ist; Betreiben, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, des Motors bei einem ersten AFR für eine vorbestimmte Dauer; und Betreiben des Motors bei einem zweiten AFR, bis eine Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul vollständig aufgebraucht ist.
  12. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei das erste AFR geringer als das zweite AFR ist, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  13. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei die vorbestimmte Dauer gemäß dem OSC und dem ersten AFR berechnet wird.
  14. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 11, weiter umfassend ein Betreiben des Motors bei einem dritten AFR, bevor CO aus dem CUC austritt.
  15. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 14, wobei das dritte AFR größer als das zweite AFR ist, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  16. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 14, weiter umfassend ein Betreiben des Motors bei einem vierten AFR für eine Fettdauer, bei welcher ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO einen vorbestimmten Betrag erreicht.
  17. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 16, wobei das vierte AFR größer als das erste AFR bis zu dem dritten AFR ist, basierend auf einem detektierten Wert eines vor dem Ammon der Produktion Katalysatormodul angebrachten Sauerstoffsensors.
  18. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Fett-Dauer gemäß dem vierten AFR und einer Temperatur des CUC berechnet wird.
  19. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht ist, ein Berechnen einer Menge an NOx umfasst, welche in den SCR Katalysator fließen wird; und wobei die Umwandlung auf das fette AFR als gewünscht bestimmt wird, wenn die in dem SCR Katalysator gespeicherte Menge kleiner als eine Menge an NH3 ist, welche zum Reinigen der Menge an NOx benötigt wird, welche in den SCR Katalysator fließen wird.
  20. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht ist, ein Vergleichen der in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge mit einem vorbestimmten unteren NH3 Grenzwert umfasst und wobei die Umwandlung auf das fette AFR als gewünscht bestimmt wird, wenn die in dem SCR Katalysator gespeicherte Menge an NH3 kleiner als der vorbestimmte untere NH3 Grenzwert ist.
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