DE102019208436A1 - Nachbehandlungssystem und Nachbehandlungsverfahren für Magermotor - Google Patents

Nachbehandlungssystem und Nachbehandlungsverfahren für Magermotor Download PDF

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Nahm Roh Joo
Chang Hwan Kim
ChangHo Jung
Chulho YU
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor wird offenbart. Das Nachbehandlungsverfahren ist ausgebildet zum Steuern eines Nachbehandlungssystem, welches mit einem Ammoniakproduktionskatalysatormodul, einem Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion und einem CO Reinigungskatalysator an einem Abgasrohr sequenziell ausgestattet ist, durch welches ein Abgas fließt. In dem Nachbehandlungsverfahren wird der Motor sequenziell bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) und einem mageren AFR vor einem Eintreten in ein fettes AFR sequenziell betrieben.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Nachbehandlungssystem und ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor.
  • Hintergrund
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich eine die vorliegende Offenbarung betreffende Hintergrundinformation dar und können keinen Stand der Technik bilden.
  • Fahrzeuge können mit zumindest einem katalytischen Konverter zur Reduktion von in einem Abgas enthaltener Emission (EM) versehen sein. Das aus einem Motor durch einen Krümmer fließende Abgas wird in einen an einem Abgasrohr angebrachten katalytischen Konverter geführt und darin gereinigt. Danach wird ein Lärm des Abgases vermindert, während dieses durch einen Dämpfer hindurchtritt, und dann wird das Abgas in die Luft durch ein Endrohr ausgelassen. Der katalytische Konverter reinigt das in dem Abgas enthaltene EM. Zusätzlich ist ein Partikelfilter zum Einfangen von Feinstaub (P) in dem Abgas in dem Abgasrohr angebracht.
  • Ein Dreiwegekatalysator (TWC) ist ein Typ des katalytischen Konverters und reagiert mit Kohlenwasserstoff (HC) Verbindungen, Kohlenmonoxid (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, Pd/Rh oder Pt/Pd/Rh Systeme werden als die TWCs verwendet.
  • Ein Magermotor aus Benzinmotoren verbessert eine Kraftstoffeffizienz durch Verbrennen eines mageren Luft/Kraftstoffgemisches. Der Magermotor verbrennt das magere Luft/Kraftstoffgemisch, damit ein Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) des Abgases ebenso mager ist. Allerdings, wenn das AFR mager ist, tritt NOx aus dem TWC aus, ohne das gesamte in dem Abgas enthaltene NOx ausreichend zu reduzieren. Entsprechend umfasst ein mit dem Magermotor ausgestattetes Fahrzeug einen Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zum Reinigen des aus dem TWC austretenden NOx. Der in dem mit dem Magermotor ausgestatteten Fahrzeug verwendete SCR Katalysator kann ein SCR Katalysator eines passiven Typs sein.
  • Wenn das AFR fett ist, kann der TWC das NOx reduzieren, um NH3 zu erzeugen, und das in dem TWC erzeugte NH3 wird in dem passiven Typ eines SCR Katalysators gespeichert. Wenn das AFR mager ist, reinigt der SCR Katalysator eines passiven Typs das in dem Abgas enthaltene NOx unter Verwendung des gespeicherten NH3.
  • Der mit dem TWC und dem SCR Katalysator eines passiven Typs ausgestattete Magermotor kann das AFR einstellen, damit dieses fett ist, durch Erhöhen von Kraftstoff für eine vorbestimmte Dauer, um eine ausreichende Menge an NH3 in dem SCR Katalysator eines passiven Typs zu speichern. Falls die Menge an von dem Magermotor ausgeworfenem NOx erhöht wird, erhöht sich ebenso die Anzahl und die Dauer, für welche der Magermotor bei dem fetten AFR betrieben wird. Daher kann sich ein Kraftstoffverbrauch verschlechtern.
  • Um eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs zu vermindern, muss die Menge an bei dem fetten AFR erzeugten NH3 erhöht werden. In diesem Fall kann die Dauer, für welche das fette AFR beibehalten wird, reduziert werden, wodurch eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs verhindert wird. Ein Ammoniakproduktionskatalysator (APC) kann nach dem TWC hinzugefügt werden, um die Menge an bei dem fetten AFR erzeugte NH3 zu erhöhen. Der APC kann das in dem Abgas bei dem mageren AFR enthaltene NOx speichern und das NH3 unter Verwendung des gespeicherten NOx und des in dem Abgas bei dem fetten AFR enthaltenen NOx erzeugen. Daher kann der APC mehr NH3 erzeugen, als der TWC bei dem fetten AFR.
  • Allerdings, da der APC Komponenten enthält, welche zum Speichern von NOx geeignet sind, falls der Motor bei dem fetten AFR in einem Zustand betrieben wird, bei welchem eine Temperatur des APC gering ist, kann Lachgas/Distickstoffdioxid (N2O) in dem APC erzeugt werden. Daher, falls die Temperatur des APC gering ist, wenn eine Umwandlung auf das fette AFR gewünscht oder notwendig ist, haben wir entdeckt, dass der APC auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt werden sollte.
  • Zusätzlich haben wir entdeckt, dass das CO und das HC aus dem TWC bei dem fetten AFR austreten kann. Das aus dem TWC austretende CO und HC kann nicht gereinigt werden, allerdings kann dies nach außen von dem Fahrzeug abgegeben werden. Daher kann ein zusätzlicher katalytische Konverter oder eine Steuerung zum Reduzieren des austretenden CO und HC gewünscht sein, wenn das AFR fett ist, um NH3 zu erzeugen.
  • Die in diesem Hintergrundabschnitt beschriebene obige Information dient lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und kann daher keine Information enthalten, welche nicht Stand der Technik bildet, welcher dem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben gemacht, ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor bereitzustellen, welche Vorteile aufweist, um eine Menge an an ein Äußeres eines Fahrzeugs ausgegebenen Kohlenmonoxid zu reduzieren, während eine Ammoniakproduktion bei einem fetten AFR erhöht wird.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor mit weiteren Vorteilen bereit, welche geeignet ist, um Lachgas und Kohlenmonoxid zu reduzieren, welches nach außen von dem Fahrzeug ausgegeben werden kann, durch effizientes Aufheizen eines Ammoniakproduktionskatalysators, wenn eine Umwandlung auf das fette AFR gewünscht oder notwendig ist.
  • Ein Nachbehandlungsverfahren für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann umfassen: ein Abgasrohr, welches mit dem Magermotor verbunden ist und durch welches ein in dem Magermotor erzeugtes Abgas fließt; einen Dreiwegekatalysator (TWC), welcher an dem Abgasrohr angebracht ist und Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) reinigt, welcher in dem Abgas enthalten sind; einen Ammoniakproduktionskatalysator (APC), welcher an dem Abgasrohr nach dem TWC angebracht ist, NOx bei einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) speichert und H2 erzeugt, das gespeicherte NOx freigibt und Ammoniak (NH3) unter Verwendung des freigegebenen NOx und des erzeugten H2 bei dem fetten AFR erzeugt; einen Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR), welcher an dem Abgasrohr nach dem APC angebracht ist, dass in dem APC erzeugte NH3 speichert und das in dem Abgas enthaltene NOx unter Verwendung des 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 die Temperatur des Abgases detektiert und das AFR des Abgases basierend auf der Information über das AFR und die Temperatur des Abgases steuert, wobei die Steuereinheit eine Temperatur des APC mit einer Schwellentemperatur vergleicht, in Reaktion auf ein Detektieren, dass eine Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, und den Motor bei einem stöchiometrischen AFR betreibt, bevor in das fette AFR konvertiert wird, wenn die Temperatur des APC geringer als die Schwellenwertetemperatur ist.
  • Die Steuereinheit kann den Motor bei dem stöchiometrischen AFR für eine erste vorbestimmte Dauer betreiben.
  • Die erste vorbestimmte Dauer kann gemäß der Temperatur des APC bei einer Detektionszeit bestimmt werden, wenn die Umwandlung auf das fette AFR notwendig oder gewünscht ist.
  • Die Steuereinheit kann den Motor bei einem Ziel-Mager-AFR für eine zweite vorbestimmte Dauer vor einem Umwandeln auf das fette AFR betreiben, nachdem Betreiben des Motors bei dem stöchiometrischen AFR.
  • Die zweite vorbestimmte Dauer kann gemäß der ersten vorbestimmten Dauer, dem Ziel-Mager-AFR und einer Temperatur des CUC bestimmt werden.
  • Die Steuereinheit kann den Motor bei einem Ziel-Fett-AFR für eine Fett-Dauer betreiben, nachdem der Motor bei dem Ziel-Mager-AFR für die zweite vorbestimmte Dauer betrieben ist.
  • Die Fett-Dauer kann gemäß dem Ziel-Fett-AFR und der Temperatur des CUC bestimmt werden.
  • Die Fett-Dauer kann derart berechnet werden, dass ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO für die Fett-Dauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, falls der Motor bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer betrieben wird.
  • Das Nachbehandlungssystem kann weiter einen zwischen dem TWC und dem APC oder zwischen dem APC und dem SCR Katalysator angeordneten Partikelfilter umfassen, wobei der Partikelfilter Feinstaub in dem Abgas einfängt.
  • Eine Nachbehandlungsverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ausgebildet zum Steuern eines Nachbehandlungssystem, welches sequenziell mit einem Dreiwegekatalysator (TWC), einem Ammoniakproduktionskatalysator (APC), 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.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann umfassen: ein Betreiben des Motors bei einem mageren AFR; Berechnen einer in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge an NH3; Bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR notwendig oder gewünscht ist; Bestimmen, wenn die Umwandlung auf das fette AFR notwendig oder gewünscht ist, ob eine Temperatur des APC größer oder gleich einer Schwellentemperatur ist; betreiben, wenn die Temperatur des APC geringer als die Schwellentemperatur ist, des Motors bei dem stöchiometrischen AFR für eine erste vorbestimmte Dauer; und Betreiben des Motors bei einem Ziel-Fett-AFR für eine Fett-Dauer.
  • Die erste vorbestimmte Dauer kann gemäß der Temperatur des APC zu einer Bestimmungszeitbestimmung werden, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist.
  • Die Fett-Dauer kann gemäß dem Ziel-Fett-AFR und einer Temperatur des CUC bestimmt werden.
  • Die Fett-Dauer kann derart berechnet werden, dass ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO für die Fettdauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, falls der Motor bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer betrieben wird.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann weiter ein Betreiben des Motors bei einem Ziel-Mager-AFR für eine zweite vorbestimmte Dauer umfassen, vor einem Betreiben des Motors bei dem fetten AFR für die Fett-Dauer nach einem Betreiben des Motors bei dem stöchiometrischen AFR für die erste vorbestimmte Dauer.
  • Die zweite vorbestimmte Dauer kann gemäß der ersten vorbestimmten Dauer, dem Ziel-Mager-AFR und einer Temperatur des CUC bestimmt werden.
  • In einem Aspekt kann das Destimmen, ob eine Umwandlung zu einem fetten AFR gewünscht ist, ein Berechnen einer Menge an NOx umfassen, welche in den SCR Katalysator fließen wird, wobei die Umwandlung auf das fette AFR als gewünscht bestimmt wird, wenn die in dem SCR Katalysator gespeicherte Menge an NH3 kleiner als eine Menge an NH3 ist, welche zum Reinigen der Menge an NOx benötigt wird, welche in den SCR Katalysator fließen wird.
  • In einem anderen Aspekt kann das bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht ist, ein Vergleichen der in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge an NH3 mit einem vorbestimmten unteren NH3 Schwellenwert umfassen, 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 Schwellenwert ist.
  • Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann der APC zwischen dem TWC und dem SCR Katalysator angeordnet sein, um die an den SCR Katalysator bei dem fetten AFR zugeführte Menge an NH3 erhöhen. Somit kann die Dauer und die Anzahl von Malen, bei welchem der Motor bei dem fetten AFR betrieben wird, reduziert werden, wodurch ein Kraftstoffverbrauch verbessert wird.
  • Zusätzlich kann der CUC nach dem SCR Katalysator angeordnet sein, um aus dem TWC und dem APC Austreten des CO zu reinigen.
  • Zusätzlich kann der APC durch Betreiben des Motors bei dem stöchiometrischen AFR vor einer Umwandlung zu dem fetten AFR aufgeheizt werden. Dadurch kann eine Erzeugung von Lachgas bei dem fetten AFR reduziert werden.
  • Zusätzlich, falls der Motor bei dem stöchiometrischen AFR betrieben wird, wird der Motor erneut bei dem mageren AFR betrieben, um eine Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) des CUC zu erhalten, und wird dann bei dem fetten AFR betrieben. Daher kann eine Verschlechterung einer CO Reinigungsleistung verhindert oder vermieden werden.
  • Zusätzlich sollten andere Effekte der Aspekte der vorliegenden Offenbarung direkt oder implizit in der hierin bereitgestellten Beschreibung beschrieben sein. Verschiedene gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorhergesagte Effekte werden in der hierin bereitgestellten Beschreibung beschrieben.
  • 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
  • Damit die Offenbarung gut verstanden wird, werden verschiedene Formen davon nun beschrieben, welche beispielhaft angegeben sind, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, wobei:
    • 1 ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 2 ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystem für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 3 ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystem für einen Magermotor gemäß anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 4 ein Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems für einen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 5 ein Flussdiagramm eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 6 ein Graph ist, welcher eine Temperatur eines TWC, eine Temperatur eines APC und eine Konzentration von aus dem APC austretenden gespeicherten NOx zeigt, wenn der Motor sequenziell bei einem mageren AFR, bei einem stöchiometrischen AFR und einem mageren AFR betrieben wird;
    • 7 ein Graph ist, welcher eine Konzentration eines aus einem APC austretenden gespeicherten NOx und eine maximale Konzentration an Lachgaserzeugung gemäß einer Temperatur des APC zeigt, wenn in ein fettes AFR eingetreten wird;
    • 8 ein Graph ist, welcher eine zum Aufheizen eines APC verwendete Kraftstoffmenge und eine maximale Konzentration einer Lachgaserzeugung zeigt, wenn ein Motor in ein fettes AFR eintritt, ohne ein aufheizen des APC, wenn der APC durch Betreiben des Motors lediglich bei einem stöchiometrischen AFR aufgeheizt wird, und wenn der APC durch Betreiben des Motors sequenziell bei dem stöchiometrischen AFR und einem mageren AFR jeweils aufgeheizt wird; und
    • 9 ein Graph ist, welcher eine aus einem CUC für eine vorbestimmte Dauer bei einem fetten AFR austretende gesammelte Menge an CO und eine maximale Konzentration an Lachgaserzeugung zeigt, wenn ein Motor in das fette AFR ohne ein aufheizen des APC eintritt, wenn der APC durch Betreiben des Motors lediglich bei einem stöchiometrischen AFR aufgeheizt wird, und wenn der APC durch Betreiben des Motors sequenziell bei dem stöchiometrischen AFR und einem mageren AFR jeweils aufgeheizt wird.
  • Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, eine etwas 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, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und eine Nutzungsumgebung bestimmt.
  • Die hierin beschriebenen Figuren dienen lediglich zu Darstellungszwecken und sind nicht dazu gedacht den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken.
  • Detailbeschreibung
  • Die nachstehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft in dessen Natur 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).
  • Nachstehend 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 ein Nachbehandlungssystem 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, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Motor 10 ist mit einem Einlasskrümmer 16 verbunden, um Luft in die Brennkammer 12 einzulassen. Ein in den Verbindungsprozess erzeugtes Abgas wird in einem Abgaskrümmer 18 gesammelt und dann aus dem Motor 10 geleitet. 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 das Luft/Kraftstoffgemisch an 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 Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) außer bei speziellen Fahrtbedingungen betrieben.
  • Das Abgasrohr 20 ist mit dem Abgaskrümmer 18 verbunden, um das Abgas nach Außen des Fahrzeugs auszugeben. 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 TPC 30 und der APC 40 können in einem Gehäuse untergebracht sein, sind allerdings nicht darauf beschränkt. Das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 kann NH3 unter Verwendung von in dem Abgas enthaltenen NOx oder in dem Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 bei einem fetten AFR gespeicherten NOx erzeugen. Das Ammoniakproduktionskatalysatormodul 35 enthält ein Sauerstoffspeichermaterial mit einer Sauerstoffspeicherkapazität (OSC).
  • Der TPC 30 ist an dem Abgasrohr 20 angeordnet, durch welchen das aus dem Motor 10 ausgeworfene Abgas fließt, und schädliche Materialien, welche CO, HC und NOx umfassen, enthalten in dem Abgas, in unschädliche Komponenten durch eine Oxidationsreaktion-Reaktion in dem TPC 30 umgewandelt werden. Insbesondere kann der TPC 30 das in dem Abgas enthaltene NOx in NH3 bei dem fetten AFR reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt kann der TPC 30 das CO und das HC in dem Abgas nicht ausreichend reinigen und das CO und das HC kann davon austreten. Zusätzlich oxidiert der TPC 30 das CO und das HC, enthalten in dem Abgas, bei dem mageren AFR. Da der TPC 30 dem Fachmann bekannt ist, wird eine Beschreibung davon ausgelassen.
  • Der APC 40 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem TPC 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% CeO2, 48,7 - 84,513 wt% einer Verbindung von MgO und 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% CeO2, 48,7 - 79,513 wt% einer Verbindung von MgO und Al2O3 und 0 - 10 wt% eines Additivs basierend auf einem Gesamtgewicht des APC 40.
  • Das Additiv wird für die Leistungsverbesserung von CeO2 und Al2O3 hinzugefügt und umfasst La, Zr, Mg und/oder Pr.
  • Das in dem APC enthaltene Pd c 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 Hitzebeständigkeit des APC 40. Da der APC 40 nahe dem Motor 10 angeordnet ist, kann eine Temperatur des APC 40 auf 950 °C ansteigen. Daher wird das Pd in dem APC 40 hinzugefügt, um eine Hitzebeständigkeit zu verbessern.
  • Um die NH3 Erzeugung und die H2 Erzeugung zu erhöhen, kann ein Verhältnis des Pt zu dem Pd in dem APC 40 gleich 3:1 bis 7:1 sein. Das Gewichtsverhältnis von Pt zu Pd in dem APC 40 kann gleich 3:1 bis 5:1 sein.
  • Das in dem APC 40 enthaltene Rh reinigt das in dem Abgas bei dem stöchiometrischen AFR enthaltene NOx.
  • Das in dem APC 40 enthaltene Ba und das CeO2 ist ausgebildet zum Speichern des NOx in einer Nitratform. Das CeO2 enthält das Sauerstoffspeichermaterial.
  • Zusätzlich erhöht die 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% an CeO2 basierend auf einem Gesamtgewicht des APC 40 umfassen.
  • Die Verbindung von MgO und Al2O3, welche in dem APC 40 enthalten ist, fungiert als ein Trägermaterial. Die Verbindung von MgO und Al2O3 kann 15 bis 25 wt% an MgO basierend auf einem Gesamtgewicht der Verbindung von MgO und Al2O3 umfassen. Das MgO verbessert eine thermische Stabilität von 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 der TPC 30 und der 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 passiver Typ eines SCR Katalysators 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 Al2O3. Zumindest Cu, Pt, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cs und/oder Ga können im Ionenaustausch mit dem Zeolith Katalysator 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 sein.
  • 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 aus dem Ammoniakproduktion Katalysator 35 (das heißt dem TPC 30 und dem APC 40) CO bei dem fetten AFR austreten. Daher kann eine Emission des CO nach Außen von dem Fahrzeug verhindert oder vermieden werden durch Anordnen des CUC 60 an dem am meisten nachgelagerten Teil des Nachbehandlungssystems. Der CUC 60 umfasst Pt, Pd, 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% 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 ist 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 eine Oxidation des CO bei einer niedrigen Temperatur bei dem mageren AFR zu helfen. Pd/Al2O3 spielt ebenso eine ähnliche Rolle wie das Pt/CeO2, allerdings kann eine Menge an Pt/CeO2 größer als die von Pd/Al2O3 sein, um eine Oxidationsfähigkeit bei der geringen Temperatur zu verbessern.
  • Das in dem CUC 60 enthaltene Ba fungiert zum Entfernen einer geringen 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 unterstützen, wenn das AFR fett ist.
  • Das Abgasrohr 20 kann mit einer Vielzahl von Sensoren 32, 34, 36, 62 und 64 zum detektieren des AFR des Abgases und zum Betreiben der Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 ausgestattet sein.
  • Ein erster Sauerstoffsensor 32 ist an dem Abgasrohr 20 vor dem TPC 30 angeordnet, detektiert eine O2 Konzentration in dem Abgas vor dem TPC 30 und überträgt ein dazugehöriges Signal an eine Steuereinheit 90. Das AFR (dies wird nachfolgend als „11.“ bezeichnet) des Abgases, welches hierin beschrieben ist, kann sich auf einen durch den ersten Sauerstoffsensor 32 detektierten Wert beziehen. Zusätzlich kann eine hier beschriebene AFR Steuerung sich auf ein Steuern des AFR des Abgases auf ein Ziel-AFR beziehen.
  • Ein zweiter Sauerstoffsensor 34 ist an dem Abgasrohr 20 nach dem TPC 30 angeordnet, detektiert eine O2 Konzentration in dem Abgas nach dem TPC 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 zum Bestimmen verwendet, ob die OSC des Ammoniakproduktionskatalysatormoduls 35 vollständig verbraucht ist.
  • Ein erster Temperatursensor 62 ist an dem Abgasrohr 20 vor dem SCR Katalysator 50 angeordnet, 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 hierin beschriebenen Sensoren 32, 34, 36, 62 und 64 kann das Nachbehandlungsverfahren weitere verschiedenen Sensoren umfassen. Beispielsweise können zusätzliche Temperatursensoren an dem Abgasrohr 20 vor und nach dem TPC 30 angebracht sein, um die Temperatur des Abgases vor und nach dem TPC 30 jeweils zu detektieren. Zusätzlich, wie in 4 gezeigt, kann das Nachbehandlungsverfahren weiter einen Luftflussmesser 66 umfassen. Weiter kann das Nachbehandlungssystem weiter einen NOx Sensor, einen HC Sensor oder einen CO Sensor umfassen, welche an dem Abgasrohr 20 angebracht sind, und eine Konzentration von in dem Abgas enthaltener Emission kann über diese Sensoren detektiert werden.
  • Die Steuereinheit 90 ist elektrisch mit den Sensoren 32, 34, 36, 62, 64 und 66 verbunden, um die zu den durch die Sensoren 32, 34, 36, 62, 64 und 66 detektierten Werte 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. Steuern, durch Steuern des Motors 10 basierend auf den Bestimmungsergebnissen. Die Steuereinheit 90 kann mit zumindest einem Prozessor umgesetzt werden, welcher ein vorbestimmtes Programm ausführt, und das vorbestimmte Programm kann programmiert sein, um jeden Schritt eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung auszuführen.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungsverfahrens für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Das in 2 gezeigte Nachbehandlungssystem ist eine Modifikation des in Figur gezeigten Nachbehandlungssystem.
  • Wie in 2 gezeigt, ist das Nachbehandlungsverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung mit dem TPC 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 TPC 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 TPC 30 angebracht, fängt den 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 angeordnet sind, und eine Wand ist zwischen der Einlasszellen und der Auslasszellen positioniert. 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 Einlasszellen, fließt in die Auslasszellen durch die Wand und fließt aus nach außen des Partikelfilters 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 Einlasszellen.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm eines Nachbehandlungssystem für einen Magermotor gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Das in 3 gezeigte Nachbehandlungssystem ist eine Modifikation des in 1 gezeigten Nachbehandlungssystem.
  • Wie in 3 gezeigt, ist das Nachbehandlungssystem gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung mit dem TPC 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 TPC 30, der APC 40, der Partikelfilter 70 sich, der SCR Katalysator 50 und der CUC 60 oben beschrieben sind, wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
  • 4 ist ein Blockdiagramm eines Nachbehandlungssystems Fällen Magermotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • 4 stellt ein einfaches Beispiel von Eingaben und Ausgaben der Steuereinheit 90 da, um das Nachbehandlungssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung umzusetzen. Es versteht sich, dass die Eingaben und die Ausgabesteuereinheit 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 Werte gehörigen Signale.
  • Der erste Sauerstoffsensor 32 detektiert die Konzentration des in dem Abgas enthaltenen O2 vor dem TPC 30 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Der Sauerstoffsensor 34 detektiert die Konzentration des in dem Abgas enthaltenen O2 nach dem TPC 30 und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90. Die Steuereinheit 90 kann bestimmen, ob der TPC 30 normal betrieben wird, 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 enthaltenem 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 verbraucht ist, basierend auf dem Signal des dritten Sauerstoffsensors 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 verbraucht 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 TPC 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 in das Einlasssystem fließende Luftmenge zu detektieren, und überträgt das dazugehörige Signal an die Steuereinheit 90.
  • Die Steuereinheit 90 steuert einen Betrieb des Motors 10 basierend auf dem 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.
  • Nachfolgend wird mit Bezug zu 5 ein Nachbehandlungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung genau beschrieben.
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 5 gezeigt, wenn der Motor 10 beim 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, müssen die Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 aktiviert werden. Entsprechend wärmt die Steuereinheit 90 die Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 beim 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 der Katalysatoren 30, 40, 50 und 60 abgeschlossen ist, wird die Steuereinheit 90 den Motor 10 bei dem mageren AFR beim Schritt S130 betreiben. Daher reinigt der TPC 30 das in dem Abgas enthaltene CO und HC und sammelt der Partikelfilter 70 sich den in dem Abgas enthaltenen Feinstaub. Zusätzlich speichert der APC 40 zumindest einen Teil des in dem Abgas enthaltenen NOx.
  • Die Steuereinheit 90 berechnet die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 beim 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 oder notwendig ist, das heißt, eine Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, basierend auf dem in dem SCR Katalysator 50 gespeicherten Betrag an NH3, beim Schritt S150.
  • In einem Aspekt, um zu bestimmen, ob die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, berechnet die Steuereinheit 90 die in den SCR Katalysator 50 zufließenden Menge an NOx. 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 TPC 30, der Temperatur des APC 40 usw. berechnet.
  • Danach bestimmt die Steuereinheit 90, ob der SCR Katalysator 50 das NOx reinigen kann. Das heißt, es wird bestimmt, ob die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge 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 Menge an NH3 ist, welche zum Reinigen des in den SCR Katalysator 50 zufließenden NOx benötigt wird, bestimmt die Steuereinheit 90, dass der SCR Katalysator 50 das NOx reinigen kann. Im Gegensatz dazu, falls die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 geringer als die Menge an NH3 ist, welche zum Reinigen des in den SCR Katalysator 50 zufließenden NOx notwendig ist, bestimmt die Steuereinheit 90, dass die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist.
  • In einem anderen Aspekt, 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 für NH3 ist. Beispielsweise, falls die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 größer oder gleich dem unteren Schwellenwert für NH3 ist, bestimmt die Steuereinheit 90, dass die Umwandlung auf das fette AFR nicht gewünscht ist. Im Gegensatz dazu, falls die in dem SCR Katalysator 50 gespeicherte Menge an NH3 geringer als der untere Schwellenwert für NH3 ist, bestimmt die Steuereinheit 90, dass die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist.
  • Falls bestimmt wird, beim Schritt S150, dass die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, bestimmt die Steuereinheit 90, ob die Temperatur des APC 40 größer oder gleich einer Schwellentemperatur ist, beim Schritt S160. Beispielsweise detektiert/berechnet die Steuereinheit 90 die Temperatur des APC 40 basierend auf den detektierten Werten des ersten und des zweiten Temperatursensors 62 und 64 und/oder einem detektierten Wert eines an dem Abgasrohr 20 angebrachten zusätzlichen Temperatursensors, und die detektierte/berechnet Temperatur des APC 40 größer oder gleich der vorbestimmten Schwellentemperatur ist. In einem Aspekt kann die Schwellentemperatur größer oder gleich 410 °C und geringer oder gleich 430 °C sein. In einem anderen Aspekt kann die Schwellentemperatur gleich 420 °C sein.
  • Falls die Temperatur des APC 40 höher oder gleich der Schwellentemperatur ist, beim Schritt S160, berechnet die Steuereinheit 90 eine Fett-Dauer und ein Ziel-Feld-AFR zum Erzeugen von NH3, beim Schritt S170. Falls eine Verzögerungszeit verstrichen ist, bis das AFR auf Feld gesteuert wurde, beginnt CO aus dem CUC 60 auszutreten. Das heißt, der CUC 60 hat die Fähigkeit das aus dem TPC 30 austretende CO während der Verzögerungszeit zu reinigen, und reinigt das aus dem TPC 30 austretende CO nach der Verzögerungszeit nicht ausreichend.
  • Daher, falls die Anzahl von Malen zum Eintreten in das fette AFR erhöht ist, während die Fett-Dauer reduziert wird, wobei das fette AFR beibehalten wird, wird eine CO Emission reduziert, während das in dem Abgas enthaltene NOx ausreichend gereinigt wird. Beispielsweise, falls die Fett-Dauer, bei welcher das AFR fett gehalten wird, auf 9 Sekunden eingestellt ist, und die Anzahl von Malen zum Eintreten in das fette AFR auf 11 Mal eingestellt ist, erzeugt der TPC 30 0,78 g an NH3 für 99 Sekunden (9 Sekunden mal Zeichen 11 Mal) und 0,78 g an NH3 können ungefähr 2,1 g an NOx reinigen. In diesem Fall ist die aus dem CUC 60 austretende Menge an CO ungefähr 0,1 g. Daher ist es wünschenswert, die Anzahl von Malen zum Eintreten in das fette AFR zu erhöhen, während die Fett-Dauer reduziert wird, um die Menge an aus dem CUC 60 austretenden CO zu reduzieren, während eine ausreichende Menge an NH3 in dem TPC 30 erzeugt wird. Daher wird die Fett-Dauer derart berechnet, dass eine nach dem CUC 60 gesammelte Austrittsmenge an CO geringer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, falls der Motor bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer betrieben wird. Alternativ kann die Fett-Dauer eine Periode bis zu einer Zeit sein, wenn CO beginnt aus dem CUC 60 auszutreten, wenn der Motor bei dem Ziel-Fett-AFR betrieben wird. Zusätzlich kann das Ziel-Fett-AFR durch einen Fachmann eingestellt werden, um die Leistungsfähigkeit des Nachbehandlungssystems zu verbessern, während der Kraftstoffverbrauch reduziert wird. Beispielsweise kann das Ziel-Fett-AFR gleich 0,97 sein, was ein etwas fettes AFR ist, aber ist nicht darauf beschränkt. Ebenso schwankt eine CO Reinigungskapazität des CUC 60 mit der Temperatur des CUC 60. Daher kann die Fett-Fettdauer gemäß dem Ziel-Fett-AFR und der Temperatur des CUC 60 berechnet werden.
  • Falls die Fett-Dauer und das Ziel-Fett-AFR berechnen sind, beim Schritt S170, betreibt die Steuereinheit 90 den Motor 10 bei dem Ziel-Fett-AFR für die Bad-Dauer beim Schritt S180. Das heißt, durch Betreiben des Motors 10 bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer erzeugt der TPC 30 und der APC 40 das NH3, während die aus dem CUC 60 austretende Menge an CO reduziert wird.
  • Nach dem Ausführen des Schritts S180 kehrt die Steuereinheit 90 zu dem Schritt S130 zurück und betreibt den Motor 10 bei dem mageren AFR. Selbst wenn der Motor 10 bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer betrieben wird, kann die NH3 Erzeugung nicht ausreichend sein, um das NOx zu reinigen, welches in den SCR Katalysator 50 fließt (beispielsweise die NOx Menge, welche in den SCR Katalysator 50 fließt, ist größer als die Menge des NOx, welche durch die NH3 Erzeugung gereinigt werden kann, für die Fett-Dauer). Entsprechend betreibt die Steuereinheit 90 den Motor bei dem mageren AFR für eine vorbestimmte Zeit und führt dann den Schritt S140 bis zu dem Schritt S180 erneut aus. Falls genügend NH3 erzeugt wird, um das in den SCR Katalysator 50 fließende NOx zu reinigen, dann wird das Nachbehandlungsverfahren bei dem Schritt S150 beendet.
  • In der Zwischenzeit, falls die Temperatur des APC 40 geringer als die Schwellentemperatur ist, beim Schritt S160, falls die Steuereinheit 90 den APC 40 auf, bevor in das fette AFR eingetreten wird. Das heißt, die Steuereinheit 90 betreibt den Motor 10 bei einem stöchiometrischen AFR (das heißt, λ = 1) für eine erste vorbestimmte Dauer beim Schritt S190.
  • Danach betreibt die Steuereinheit 90 den Motor 10 bei einem Ziel-Mager-AFR für eine zweite vorbestimmte Dauer beim Schritt S200 und kehrt dann zu dem Schritt S160 zurück, um die Temperatur des APC mit der Schwellentemperatur zu vergleichen. Hierbei kann das Ziel-Mager-AFR beliebig eingestellt werden, um die Designabsicht des Fachmanns zu erfüllen. In einem Aspekt kann das Ziel-Mager-AFR zwischen 1,4 und 2,0 basierend auf dem detektierten Wert des ersten Sauerstoffsensors 32 sein.
  • Falls die Temperatur des APC 40 größer oder gleich der Schwellentemperatur bei dem Schritt S160 ist, führt die Steuereinheit 90 sequenziell den Schritt S170 und den Schritt S180 aus.
  • (Testverfahren)
  • Der TPC 30, der GPF 70, der APC 40, der SCR Katalysator 50 und der CUC 60 sind sequenziell an dem Abgasrohr 20 angeordnet. Danach ist ein 2 l Vierzylinder Mager-Benzinmotor mit dem Abgasrohr 20 verbunden und eine Alterung wird ausgeführt. Die Alterung wird bei 1000 °C an dem TPC 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 veranlassen, dass das gesamte Nachbehandlungssystem in einer mageren Umgebung ist, und die Temperatur des APC 40 wird bei 365 °C beibehalten. Danach wird der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR für 12 Sekunden betrieben und wird dann erneut bei dem mageren AFR (λ = 1,8) betrieben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Temperatur des TPC 30, die Temperatur des APC 40 und eine Konzentration des aus dem APC 40 austretenden gespeicherten NOx detektiert.
  • 6 ist ein Graph, welcher eine Temperatur eines TPC, eine Temperatur eines APC und eine Konzentration eines aus dem APC austretenden gespeicherten NOx zeigt, wenn der Motor sequenziell bei einem mageren AFR, bei einem stöchiometrischen AFR und einem mageren AFR betrieben wird.
  • In 6 stellt eine dicke durchgezogene Linie die Temperatur des TPC 30 dar, stellt eine dünne durchgezogene Linie die Temperatur des APC 40 dar und stellt eine gestrichelte Linie die Konzentration des aus dem APC 40 austretenden gespeicherten NOx dar.
  • Falls der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR für 12 Sekunden betrieben wird, steigt die Temperatur des TPC 30 stark an und die Temperatur des APC 40 fällt langsam ab. Daher gibt es eine Zeitdifferenz, bis der APC 40 aufgeheizt ist, nachdem der TPC 30 aufgeheizt wird. Falls der Motor 10 erneut bei dem mageren AFR betrieben wird, steigt die Temperatur des TPC 30 auf 700 °C an und fällt dann stark ab und die Temperatur des APC 40 steigt graduell für etwa 20 Sekunden bis etwa 30 Sekunden an und fällt dann langsam ab. Wenn die Temperatur des APC 40 420 °C erreicht, bis die Temperatur des TPC 30 in etwa 600 °C. Zusammenfassend, falls der Motor 10 lediglich bei dem stöchiometrischen AFR betrieben wird, um den APC 40 auf eine Zieltemperatur aufzuheizen, kann die Temperatur des TPC 30 übermäßig ansteigen. Im Ergebnis erhöht sich die Temperatur des SCR Katalysators 50 ebenso und eine Reinigungsleistung des NOx kann vermindert sein. Es kann ebenso gesehen werden, dass selbst wenn der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR für die erste vorbestimmte Dauer betrieben wird und dann bei dem mageren AFR betrieben wird, kann der APC 40 auf die Zieltemperatur (beispielsweise Schwellentemperatur) aufgeheizt werden.
  • Da der APC 40 das in dem Abgas enthaltene NOx bei dem mageren AFR speichert, falls der Motor 10 beginnt bei dem stöchiometrischen AFR betrieben zu werden, erhöht sich die von dem APC 40 freigegebene Menge an den gespeicherten NOx. Danach, da die in dem APC 40 gespeicherte Menge an NOx reduziert wird, wird ebenso die Menge an dem von dem APC 40 freigegebenen gespeicherten NOx reduziert. Wenn der Motor 10 erneut bei dem mageren AFR betrieben wird, speichert der APC 40 das in dem Abgas enthaltene NOx erneut, wodurch die von dem APC 40 freigegebene Menge an gespeicherten NOx erhöht wird. Da die durch den APC 40 gespeicherte Menge an NOx ebenso die Temperatur des APC 40 betrifft, erhöht sich die von dem APC 40 freigegebene Menge an gespeicherten NOx, wenn die Temperatur des APC 40 ansteigt.
  • Andererseits, falls der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR betrieben wird, wird die Sauerstoffspeicherkapazität (OSC) des CUC 60 verbraucht. Falls der Motor 10 bei dem fetten AFR betrieben wird, ohne eine Wiederherstellung der OSC des CUC 60, wird sich die CO Reinigungskapazität des CUC 60 schnell verschlechtern. Die OSC des CUC 60 betrifft ebenso die Temperatur des CUC 60.
  • Zusammenfassend, unter Berücksichtigung tue des TPC 30, der Temperatur des APC 40, der in dem APC 40 gespeicherten Menge an NOX und der OSC des CUC 60, kann der Motor 10 für die zweite vorbestimmte Dauer bei dem mageren AFR betrieben werden, nachdem diese für die erste vorbestimmte Dauer bei dem stöchiometrischen AFR betrieben ist, um den APC 40 aufzuheizen.
  • In einem Aspekt kann die erste vorbestimmte Dauer auf einen Wert zwischen 5 Sekunden und 15 Sekunden eingestellt werden. In einem anderen Aspekt kann die erste vorbestimmte Dauer auf 10 Sekunden eingestellt werden. In einem anderen Aspekt kann die erste vorbestimmte Dauer gemäß der Temperatur des APC 40 zu einem Zeitpunkt bestimmt werden, wenn bestimmt wird, dass die Umwandlung des fetten AFR gewünscht ist.
  • In einem Aspekt kann die vorbestimmte Dauer auf einen Wert zwischen 10 Sekunden und 30 Sekunden eingestellt werden. In einem anderen Aspekt kann die zweite vorbestimmte Dauer auf einen Wert zwischen 10 Sekunden und 20 Sekunden eingestellt werden. In einem anderen Aspekt kann die zweite vorbestimmte Dauer gemäß der ersten vorbestimmten Dauer, dem Ziel-Mager-AFR und der Temperatur des CUC 60 eingestellt werden.
  • 7 ist ein Graph, welcher eine Konzentration eines von einem APC austretenden gespeicherten NOx und eine erhöhte oder maximale Konzentration von einer Lachgaserzeugung gemäß einer Temperatur des APC zeigt, wenn in ein fettes AFR eingetreten wird. Der Graph in 7 wird durch Steuern der Temperatur des APC 40 durch Steuern einer Zeit erhalten, wenn der Motor 10 bei dem mageren AFR bei 1500 Umdrehungen/min der Motorgeschwindigkeit betrieben wird und dann der Motor 10 bei dem fetten AFR betrieben wird.
  • In 7 stellt eine dicke durchgezogene Linie die Konzentration des aus dem APC 40 austretenden gespeicherten NOx dar und stellt eine dünne durchgezogene Linie eine erhöhte oder maximale Konzentration der Lachgas (N2O) Erzeugung nach dem APC 40 dar.
  • Wie in 7 gezeigt, falls die Temperatur des APC 40 unterhalb von 400 °C ist, wenn in das fette AFR eingetreten wird, tritt kein in dem APC 40 gespeichertes NOx aus. Falls die Temperatur des APC 40 oberhalb von 400 °C ist, wenn in das fette AFR eingetreten wird, beginnt das in dem APC 40 gespeicherte NOx auszutreten. Falls die Temperatur des APC 40 oberhalb von 430 °C liegt, wenn in das fette AFR eingetreten wird, erhöht sich die Konzentration des von dem APC 40 austretenden gespeicherten NOx stark.
  • In der Zwischenzeit, falls die Temperatur des APC 40 gering ist, wenn in das fette AFR eingetreten wird, ist die maximale Konzentration des in dem APC 40 erzeugten N2O sehr hoch. Allerdings, wenn die Temperatur des APC 40 sich bei einem Eintreten in das fette AFR erhöht, wird die maximale Konzentration des in dem APC 40 erzeugten N2O drastisch reduziert. Falls die Temperatur des APC 40 höher als 400 °C ist, wenn in das fette AFR eingetreten wird, ist die maximale Konzentration des in dem APC 40 erzeugten N2O geringer als 40 ppm.
  • Zusammenfassend, um die Konzentration des aus dem APC 40 austretenden gespeicherten NOx zu reduzieren und die erhöhte oder maximale Konzentration des in dem APC 40 erzeugten N2O zu reduzieren, sollte die Temperatur des APC 40 bei einem Eintreten in das fette AFR auf einen Wert zwischen 410 °C und 430 °C gesteuert werden. In einem Aspekt kann die Schwellentemperatur des APC 40, wenn in das fette AFR eingetreten wird, größer oder gleich 410 °C und geringer oder gleich 430 °C sein. In einem anderen Aspekt kann die Schwellentemperatur des APC 40, wenn in das fette AFR eingetreten wird, gleich 420 °C sein.
  • Die Leistung des Nachbehandlungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird mit den eines Vergleichsbeispiels 1 und eines Vergleichsbeispiels 2 verglichen.
  • (Aspekte der Offenbarung)
  • In dem Nachbehandlungsverfahren gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird der Motor 10 sequenziell bei dem stöchiometrischen AFR und dem mageren AFR betrieben und wird dann bei dem fetten AFR betrieben, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist. Genauer gesagt, wird der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR für die erste vorbestimmte Dauer (beispielsweise 10 Sekunden) betrieben und wird dann bei dem Ziel-Mager-AFR (beispielsweise λ = 1, 8) für die zweite vorbestimmte Dauer (beispielsweise 20 Sekunden) betrieben, um den APC 40 auf 420 °C aufzuheizen. Danach wird der Motor 10 für die Fett-Dauer bei dem Ziel-Feld-AFR (beispielsweise λ = 0,97) betrieben.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • In dem Nachbehandlungsverfahren gemäß Vergleichsbeispiel 1 wird das AFR direkt in das fette AFR umgewandelt, ohne durch das stöchiometrischen und das magere AFR zu gehen, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist. Genauer gesagt, wird der Motor 10 für die Fett-Dauer bei dem Ziel-Fett-AFR (beispielsweise λ = 0,97) betrieben, ohne den APC 40 aufzuheizen, auf beispielsweise ist die Temperatur des APC 40 gleich 365 °C).
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • In dem Nachbehandlungsverfahren gemäß Vergleichsbeispiel 2 wird der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR betrieben und wird dann bei dem fetten AFR betrieben, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist. Genauer gesagt, wird der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR betrieben, um den APC 40 auf 420 °C aufzuheizen, und wird dann der Motor 10 für die Fett-Dauer bei dem Ziel-Fett-AFR (bei schrittweise λ = 0,97) betrieben.
  • 8 ist ein Graph, welcher eine zum aufweisen eines APC verwendete Kraftstoffmenge und eine maximale Konzentration einer Lachgaserzeugung zeigt, wenn ein Motor in ein fettes AFR eintritt, ohne den APC aufzuheizen, wenn der APC durch Betreiben des Motors lediglich bei einem stöchiometrischen AFR aufgeheizt wird, und wenn der APC durch Betreiben des Motors sequenziell bei dem stöchiometrischen AFR einem mageren AFR jeweils aufgeheizt wird.
  • In 8 stellt eine dicke durchgezogene Linie die zum aufheizen des APC 40 verwendete Kraftstoffmenge dar und stellt eine dünne durchgezogene Linie die maximale Konzentration der N2O Erzeugung nach dem APC 40 dar.
  • Im Vergleich Beispiel 1, da der APC 40 nicht aufgeheizt wird, ist die zum aufheizen des APC verwendete Kraftstoffmenge gleich 0. Allerdings, da die Temperatur des APC 40 gering ist (beispielsweise 325 °C), wenn in das fette AFR eingetreten wird, ist die maximale Konzentration der N2O Erzeugung in dem APC 40 sehr hoch. Somit sind zusätzliche Steuerungen/katalytische Konverter notwendig, um das in dem APC 40 erzeugte N2O zu reduzieren.
  • Im Vergleich Beispiel 2, da der Motor 2 nur bei dem stöchiometrischen AFR betrieben wird, um den APC 40 aufzuheizen, ist die zum Aufheizen des APC 40 verwendete Menge an Kraftstoff sehr hoch. Beispielsweise ist die zum aufheizen des APC 40 verwendete Menge an Kraftstoff in Vergleichsbeispiel 2 mehr als zweimal so viel wie die zum aufheizen des APC 40 verwendete Menge an Kraftstoff in dem Aspekt. Indessen, da die Temperatur des APC 40, wenn in das fette AFR in Vergleichsbeispiel 2 eingetreten wird, gleich dem des APC 40 ist, wenn in das fette AFR im Aspekt eingetreten wird, ist die maximale Konzentration von in dem APC 40 erzeugten N2O im Vergleichsbeispiel 2 fast identisch zu der in diesem Aspekt.
  • Zusammenfassend, um die für ein Aufheizen des APC 40 verwendete Kraftstoffmenge und das in dem APC 40 erzeugte N2O reduzieren, kann der Motor 10 bei dem fetten AFR betrieben werden, nachdem diese sequenziell bei dem stöchiometrischen AFR und dem Ziel-Mager-AFR betrieben ist.
  • 9 ist ein Graph, welcher eine von einem CUC ausgetretene angesammelte Menge an CO für eine vorbestimmte Dauer bei einem fetten AFR und eine erhöhte oder maximale Konzentration einer Lachgaserzeugung zeigt, wenn ein Motor in den fetten AFR eintritt, ohne den APC aufzuheizen, wenn der APC durch Betreiben des Motors lediglich bei einem stöchiometrischen AFR aufgeheizt wird, und wenn der APC durch Betreiben des Motors sequenziell bei dem stöchiometrischen AFR und einem mageren AFR jeweils aufgeheizt wird.
  • In 9 stellt eine dicke durchgezogene Linie die von dem CUC 60 ausgetretenen gesammelte Menge an CO dar, wenn der Motor für 10 Sekunden bei dem fetten AFR betrieben wird, und stellt eine dünne durchgezogene Linie die erhöhte oder maximale Konzentration der N2O Erzeugung nach dem APC 40 dar.
  • Im Vergleichsbeispiel 1, da der Motor 10 nicht bei dem stöchiometrischen AFR betrieben wird, wird die OSC des CUC 60 nicht verbraucht. Daher tritt CO nicht aus dem CUC 60 aus, wenn der Motor für 10 Sekunden bei dem fetten AFR betrieben wird.
  • In diesem Aspekt wird der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR betrieben und wird die OSC des CUC 60 verbraucht. Allerdings wird der Motor 10 bei dem mageren AFR betrieben, bevor in das fette AFR eingetreten wird, um die OSC des CUC 60 wiederherzustellen. Daher tritt kein CO aus dem CUC 60 aus, wenn der Motor für 10 Sekunden bei dem fetten AFR betrieben wird.
  • Im Vergleichsbeispiel 2 wird der Motor 10 bei dem stöchiometrischen AFR betrieben, die OSC des CUC 60 verbraucht und tritt dann in das fette AFR ein, ohne die OSC des CUC 60 wiederherzustellen. Daher tritt CO aus dem CUC 60 aus, wenn der Motor 10 für 10 Sekunden bei dem fetten AFR betrieben wird. Beispielsweise treten 0,9 g CO aus dem CUC 60 für 10 Sekunden bei dem fetten AFR aus. Daher, falls die Fett-Dauer derart eingestellt ist, dass weniger als ein vorbestimmter Wert an CO aus dem CUC 60 austritt, ist die Fett-Dauer sehr kurz. Allerdings, falls die Fett-Dauer kurz ist, ist die in dem APC 40 erzeugte Menge an NH3 ebenso sehr klein zusätzliche Steuerungen/katalytische Konverter zum Reduzieren des aus dem CUC 60 austretenden CO sind notwendig, um die Fett-Dauer einzustellen, um ausreichend NH3 in dem APC 40 zu erzeugen.
  • Zusammenfassend kann der Motor 10 bei dem fetten AFR betrieben werden, nachdem diese bei dem stöchiometrischen AFR und dem Ziel-Mager-AFR sequenziell betrieben wurde, um das aus dem CUC 60 austretende CO und das in dem APC 40 erzeugte N2O zu reduzieren.
  • Während diese Offenbarung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was aktuell als praktische Aspekte angesehen werden, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf die beschriebenen Aspekte beschränkt ist. Im Gegensatz dazu ist es gedacht verschiedene Modifikationen und quälende Anordnungen abzudecken, welche innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche umfasst sind.

Claims (17)

  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; einen Dreiwegekatalysator (TWC), welcher an dem Abgasrohr angebracht ist und in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxid (NOx) reinigt; einen Ammoniakproduktionskatalysator (APC), welcher an dem Abgasrohr nach dem TWC angebracht ist, NOx bei einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR) speichert und H2 erzeugt, dass gespeicherte NOx freigibt und Ammoniak (NH3) unter Verwendung des freigegebenen NOx und des erzeugten H2 bei einem fetten AFR erzeugt; ein Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR), welcher an dem Abgasrohr nach dem APC angebracht ist, das in dem APC erzeugte NH3 speichert und das in dem Abgas enthaltene NOx unter Verwendung des 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 Information des Abgases steuert, wobei die Steuereinheit eine Temperatur des APC mit einer Schwellentemperatur in Reaktion darauf vergleicht, dass eine Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, und den Motor bei einem stöchiometrischen AFR betreibt, bevor in das fette AFR umgewandelt wird, wenn die Temperatur des APC geringer als die Schwellentemperatur ist.
  2. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit den Motor bei dem stöchiometrischen AFR für eine erste vorbestimmte Dauer betreibt.
  3. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die erste vorbestimmte Dauer gemäß der Temperatur des APC bei einer Detektionszeit bestimmt ist, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist.
  4. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinheit den Motor bei einem Ziel-Mager-AFR für eine zweite vorbestimmte Dauer betreibt, bevor in das fette AFR umgewandelt wird, nach dem der Motor bei dem stöchiometrischen AFR betrieben ist.
  5. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 4, wobei die zweite vorbestimmte Dauer gemäß der ersten vorbestimmten Dauer, dem Ziel-Mager-AFR und einer Temperatur des CUC bestimmt ist.
  6. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit den Motor bei einem Ziel-Fett-AFR für eine Fett-Dauer betreibt, nach einem Betreiben des Motors bei dem Ziel-Mager-AFR für die zweite vorbestimmte Dauer.
  7. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die Fett-Dauer gemäß dem Ziel-Fett-AFR und der Temperatur des CUC bestimmt ist.
  8. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die Fett-Dauer derart berechnet wird, dass ein Austrittsbetrag des nach dem CUC angesammelten CO für die Fett-Dauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, falls der Motor bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer betrieben wird.
  9. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 1 weiter umfassend einen zwischen dem TWC und dem APC oder zwischen dem APC und dem SCR Katalysator angeordneten Partikelfilter, wobei der Partikelfilter Feinstaub in dem Abgas einfängt.
  10. Ein Nachbehandlungsverfahren zum Steuern eines Nachbehandlungssystems, welches mit einem Dreiwegekatalysator (TWC), einem Ammoniakproduktionskatalysator (APC), einem Katalysator mit einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einen CO Reinigungskatalysator (CUC) an einem Abgasrohr sequenziell 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 einer in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge an NH3; Bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht ist; Bestimmen, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht ist, ob eine Temperatur des APC größer oder gleich einer Schwellentemperatur ist; Betreiben, wenn die Temperatur des APC geringer als die Schwellentemperatur ist, des Motors bei einem stöchiometrischen AFR für eine erste vorbestimmte Dauer; und Betreiben des Motors bei dem Ziel-Fett-AFR für eine Fett-Dauer.
  11. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 10, wobei die erste vorbestimmte Dauer gemäß der Temperatur des APC zu einer Bestimmungszeit bestimmt wird, wenn die Umwandlung auf das fette AFR gewünscht wird.
  12. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die Fett-Dauer gemäß dem Ziel-Fett-AFR und einer Temperatur des CUC bestimmt wird.
  13. Nachbehandlungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die Fett-Dauer derart berechnet wird, dass eine Austrittsmenge des nach dem CUC angesammelten CO für die Fett-Dauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, falls der Motor bei dem Ziel-Fett-AFR für die Fett-Dauer betrieben wird.
  14. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 10, weiter umfassend ein Betreiben des Motors bei einem Ziel-Mager-AFR für eine zweite vorbestimmte Dauer, bevor der Motor bei dem fetten AFR für die Fett-Dauer betrieben wird, nach einem Betreiben des Motors bei dem stöchiometrischen AFR für die erste vorbestimmte Dauer.
  15. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 14, wobei die zweite vorbestimmte Dauer gemäß der ersten vorbestimmten Dauer, dem Ziel-Mager-AFR und einer Temperatur des CUC bestimmt wird.
  16. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Bestimmung, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht wird, 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 an NH3 kleiner als eine Menge an NH3 ist, welche zum Reinigen der Menge an NOx benötigt wird, welche in den SCR Katalysator fließen wird.
  17. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Bestimmen, ob eine Umwandlung auf ein fettes AFR gewünscht wird, ein Vergleichen der in dem SCR Katalysator gespeicherten Menge an NH3 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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