DE102021114631A1 - Cold start exhaust module - Google Patents

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Hagen SEIFERT
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von NOxaus dem Abgas eines Verbrennungsmotors während des Kaltstarts.The invention relates to an apparatus and a method for removing NOx from the exhaust gas of an internal combustion engine during cold start.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von NOx aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors während des Kaltstarts.The invention relates to a device and a method for removing NO x from the exhaust gas of an internal combustion engine during cold start.

Der Verbrennungsprozess von Kohlenwasserstoffen (Treibstoffe, „Fuels“) liefert Wärmeenergie für den Antrieb und erzeugt Emissionen wie CO2 und NOx. Während das CO2-Problem technisch noch nicht gelöst wurde, gibt es für NOx diverse kommerzielle Lösungen (z.B. Dreiwegekatalysator, Harnstoffzugabe), welche allesamt erst ab einer bestimmten Arbeitstemperatur von ca. 200°C funktionieren. In der sogenannten Kaltstartphase, kurz nach Motorzündung, erzeugen sowohl Benzin- als auch Dieselfahrzeuge substantielle NOx-Emissionen, welche mit gegenwärtigen technischen Ansätzen noch nicht verringert werden konnten.The combustion process of hydrocarbons (fuels) provides thermal energy for propulsion and generates emissions such as CO 2 and NO x . While the CO 2 problem has not yet been technically solved, there are various commercial solutions for NO x (e.g. three-way catalytic converter, addition of urea), all of which only work above a certain working temperature of around 200°C. In the so-called cold-start phase, shortly after the engine is ignited, both petrol and diesel vehicles produce substantial NO x emissions, which current technical approaches have not yet been able to reduce.

Aus der DE 103 08 571 A1 ist ein Komposit-Material zur reversiblen Speicherung von NOx aus Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Das Material umfasst (A) als eine erste Komponente Mangan (Mn), (B) als eine zweite Komponente mindestens ein Element der Gruppe IIIA und/oder IVA und/oder IVB und/oder der Lanthanidengruppe und (C) als eine dritte Komponente mindestens ein Element der Gruppe IA und/oder IIA, wobei alle Komponenten in oxidischer Form vorliegen und das Komposit-Material überwiegend amorph ist.From the DE 103 08 571 A1 a composite material for the reversible storage of NO x from exhaust gases from internal combustion engines and a method for its production is known. The material comprises (A) as a first component manganese (Mn), (B) as a second component at least one element from group IIIA and/or IVA and/or IVB and/or the lanthanide group and (C) as a third component at least a Group IA and/or IIA element, all components being in oxide form and the composite material being predominantly amorphous.

Aus der DE 199 52 726 A1 geht ein Komposit-Speichermaterial zur selektiven Absorption von Stickoxiden (NOx) aus Gasströmen hervor. Der Komposit besteht aus einem Trägermaterial, das auf seiner äußeren Oberfläche eine fein verteilte, im wesentlichen röntgenamorphe Schicht aus MnOy mit einem Anteil von 3 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Komposits, aufweist, wobei y in Bereich von 1,6 bis 2,0 liegt. Der Komposit hat eine Adsorptionsfähigkeit für NOx im Temperaturbereich von 20 bis 550°C und eine Desorptionsfähigkeit für NOx im Temperaturbereich von 200 bis 800°C.From the DE 199 52 726 A1 a composite storage material for the selective absorption of nitrogen oxides (NO x ) from gas streams emerges. The composite consists of a carrier material which has a finely distributed, essentially X-ray amorphous layer of MnO y on its outer surface with a proportion of 3 to 90% by weight, based on the weight of the composite, where y is in the range from 1 .6 to 2.0. The composite has an NOx adsorption ability in the temperature range of 20 to 550°C and a NOx desorption ability in the temperature range of 200 to 800°C.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die hohen NOx-Emissionsraten während der Kaltstartphase eines Verbrennungsmotors verringert werden können.Against this background, the invention has set itself the task of providing devices and methods with which the high NO x emission rates during the cold start phase of an internal combustion engine can be reduced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Abbildung.The object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 9. Configurations and developments of the invention result from the dependent claims, the description and the figure.

Gegenstand der Erfindung ist ein Abgasmodul zur Entfernung von NO und/oder NOx aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors während der Kaltstartphase, d.h. vorzugsweise in den ersten 3 Minuten nach dem Motorstart. Das erfindungsgemäße Abgasmodul enthält modifizierte Aluminiumoxidpartikel, die auf ihrer Oberfläche Mn(VII)-Ionen aufweisen. Die Mn(VII)-Ionen oxidieren im Abgas enthaltenes NO und NOx und wandeln es in sauerstoffreichere Spezies wie NO2 um, die an den Aluminiumoxidpartikeln adsorbiert und so aus dem Abgasstrom entfernt werden. Die Mn(VII)-Ionen werden dabei zu Mn(IV)-Ionen reduziert, d.h. es wird MnO2 (Braunstein) gebildet. Die NOx-Entfernung funktioniert auch bei NO-lastigen Abgasen, obwohl sich NO im Vergleich zu NO2 generell wesentlich schwieriger entfernen lässt.The subject matter of the invention is an exhaust gas module for removing NO and/or NO x from an exhaust gas stream of an internal combustion engine during the cold start phase, ie preferably in the first 3 minutes after the engine is started. The exhaust gas module according to the invention contains modified aluminum oxide particles which have Mn(VII) ions on their surface. The Mn(VII) ions oxidize NO and NO x contained in the exhaust gas and convert it into more oxygen-rich species such as NO 2 , which are adsorbed on the alumina particles and thus removed from the exhaust gas stream. The Mn(VII) ions are thereby reduced to Mn(IV) ions, ie MnO 2 (manganese dioxide) is formed. NO x removal also works with NO-heavy exhaust gases, although NO is generally much more difficult to remove than NO 2 .

In einer Ausführungsform weisen die modifizierten Aluminiumoxidpartikel auf ihrer Oberfläche mindestens ein Permanganatsalz auf, beispielsweise Alkalimetallpermanganate wie KMnO4 oder NaMnO4. In einer Ausführungsform ist das Permanganatsalz NaMnO4.In one embodiment, the modified aluminum oxide particles have at least one permanganate salt on their surface, for example alkali metal permanganates such as KMnO 4 or NaMnO 4 . In one embodiment, the permanganate salt is NaMnO 4 .

In einer Ausführungsform beträgt der Permanganatsalzgehalt der modifizierten Aluminiumoxidpartikel von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der modifizierten Aluminiumoxidpartikel. In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Permanganatsalzgehalt der modifizierten Aluminiumoxidpartikel von 10 bis 19 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der modifizierten Aluminiumoxidpartikel.In one embodiment, the permanganate salt content of the modified alumina particles is from 5 to 20% by weight based on the total weight of the modified alumina particles. In a further embodiment, the permanganate salt content of the modified aluminum oxide particles is from 10 to 19% by weight, based on the total weight of the modified aluminum oxide particles.

In einer speziellen Ausführungsform enthalten die modifizierten Aluminiumoxidpartikel 40-70 Gew.-% Al2O3 und 5-19 Gew.-% NaMnO4, bezogen auf das Gesamtgewicht der modifizierten Aluminiumoxidpartikel. In einer weiteren Ausführungsform enthalten die modifizierten Aluminiumoxidpartikel auch NaHCO3.In a specific embodiment, the modified aluminum oxide particles contain 40-70% by weight Al 2 O 3 and 5-19% by weight NaMnO 4 , based on the total weight of the modified aluminum oxide particles. In another embodiment, the modified alumina particles also contain NaHCO 3 .

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff Aluminiumoxidpartikel nicht nur Partikel aus Al2O3, sondern auch solche aus AlO(OH), sowie Mischungen davon.In the context of the present description, the term aluminum oxide particles includes not only particles made of Al 2 O 3 but also those made of AlO(OH) and mixtures thereof.

In einer Ausführungsform weisen die modifizierten Aluminiumoxidpartikel einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 bis 10 mm auf, beispielsweise von 2 bis 6 mm, oder von 3 bis 5 mm.In one embodiment, the modified aluminum oxide particles have an average diameter in the range from 1 to 10 mm, for example from 2 to 6 mm, or from 3 to 5 mm.

In einer Ausführungsform beträgt die Schüttdichte der modifizierten Aluminiumoxidpartikel von 500 bis 1.000 g/L, beispielsweise von 600 bis 800 g/L.In one embodiment, the bulk density of the modified aluminum oxide particles is from 500 to 1000 g/l, for example from 600 to 800 g/l.

Die erfindungsgemäßen modifizierten Aluminiumoxidpartikel lassen sich beispielsweise durch Beschichten von Al2O3-Partikeln oder AIO(OH)-Partikeln mit einer wässrigen Lösung von Alkalipermanganat und Natriumhydrogencarbonat in einem Trommelmischer und Entfernen des Wassers erhalten.The modified aluminum oxide particles according to the invention can be passed through, for example Coating of Al 2 O 3 particles or AIO(OH) particles with an aqueous solution of alkali metal permanganate and sodium bicarbonate in a drum mixer and removing the water obtained.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasmoduls sind die modifizierten Aluminiumoxidpartikel in einer austauschbaren Kartusche angeordnet. Da die Mn(VII)-Ionen der erfindungsgemäßen modifizierten Aluminiumoxidpartikel durch Reaktion mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden in Mn(IV)-Ionen umgewandelt werden, müssen die modifizierten Aluminiumoxidpartikel nach einiger Zeit ausgetauscht werden. Eine mit den erfindungsgemäßen modifizierten Aluminiumoxidpartikeln befüllte austauschbare Kartusche erleichtert den Wechsel erheblich. Wenn die Adsorptionskapazität der erfindungsgemäßen modifizierten Aluminiumoxidpartikel in der Kartusche erschöpft ist, wird diese einfach gegen eine neue Kartusche getauscht.In one embodiment of the exhaust gas module according to the invention, the modified aluminum oxide particles are arranged in an exchangeable cartridge. Since the Mn(VII) ions of the modified aluminum oxide particles according to the invention are converted into Mn(IV) ions by reaction with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, the modified aluminum oxide particles have to be replaced after some time. An exchangeable cartridge filled with the modified aluminum oxide particles according to the invention makes the exchange considerably easier. If the adsorption capacity of the modified aluminum oxide particles according to the invention in the cartridge is exhausted, it is simply exchanged for a new cartridge.

In einer Ausführungsform weist die Kartusche ein Volumen im Bereich von 25 mL bis 2.000 mL auf, beispielsweise von 1 L bis 2 L. Dieses geringe Volumen erlaubt eine extreme Miniaturisierung bzw. Kompaktbauweise des Kaltstart-Abgasmoduls.In one embodiment, the cartridge has a volume in the range from 25 mL to 2000 mL, for example from 1 L to 2 L. This small volume allows the cold-start exhaust gas module to be extremely miniaturized or compact.

In einer Ausführungsform ist die Kartusche aus Metall gefertigt. In einer anderen Ausführungsform ist die Kartusche eine Plastikkartusche. Die Kartusche kann verschiedene Formen haben. In einer Ausführungsform ist die Kartusche zylindrisch und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. In einer anderen Ausführungsform weist die Kartusche einen elliptischen Querschnitt auf. In wieder einer anderen Ausführungsform hat die Kartusche die Form eines Prismas, beispielsweise eines viereckigen, fünfeckigen, sechseckigen oder achteckigen Prismas.In one embodiment, the cartridge is made of metal. In another embodiment, the cartridge is a plastic cartridge. The cartridge can have different shapes. In one embodiment, the cartridge is cylindrical and has a circular cross-section. In another embodiment, the cartridge has an elliptical cross-section. In yet another embodiment, the cartridge is in the form of a prism, such as a quadrangular, pentagonal, hexagonal, or octagonal prism.

In einer Ausführungsform weist die Kartusche einen perforierten Boden und/oder Deckel auf. Dadurch wird zum einen die Durchströmung der Kartusche mit Abgas erleichtert und zum anderen werden die modifizierten Aluminumoxidpartikel in der Kartusche zurückgehalten. Die Perforation kann beispielsweise aus Löchern oder Schlitzen bestehen. Wichtig ist dabei, dass der Durchmesser der Löcher bzw. die Breite der Schlitze kleiner ist als der Durchmesser der modifizierten Aluminiumoxidpartikel, um diese effektiv in der Kartusche zurückzuhalten.In one embodiment, the cartridge has a perforated base and/or lid. On the one hand, this makes it easier for exhaust gas to flow through the cartridge and, on the other hand, the modified aluminum oxide particles are retained in the cartridge. The perforation can consist of holes or slots, for example. It is important that the diameter of the holes or the width of the slits is smaller than the diameter of the modified aluminum oxide particles in order to effectively retain them in the cartridge.

Das erfindungsgemäße Abgasmodul wird so in dem Abgasstrang des Verbrennungsmotors positioniert, dass der Abgasstrom zumindest während der Kaltstartphase durch das erfindungsgemäße Abgasmodul strömt. In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Abgasmodul in einer Umgehungsleitung (Bypass) einer dem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Abgasreinigungsvorrichtung (z.B. Dreiwegekatalysator, Oxidationskatalysator, Reduktionskatalysator (SCR)) angeordnet und es sind Mittel (z.B. elektronisch gesteuerte Ventile) vorgesehen, die das Abgas nur während der Kaltstartphase durch das erfindungsgemäße Abgasmodul leiten. In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Abgasmodul der Abgasreinigungsvorrichtung nachgeschaltet, so dass der Abgasstrom permanent auch durch das erfindungsgemäße Abgasmodul strömt. Wenn die Abgasreinigungsvorrichtung nach der Kaltstartphase ihre Betriebstemperatur erreicht hat, entfernt diese bereits die Stickoxide aus dem Abgasstrom, so dass die Adsorptionskapazität des erfindungsgemäßen Abgasmoduls nicht weiter beansprucht wird.The exhaust gas module according to the invention is positioned in the exhaust system of the internal combustion engine in such a way that the exhaust gas stream flows through the exhaust gas module according to the invention at least during the cold start phase. In one embodiment, the exhaust gas module according to the invention is arranged in a bypass line (bypass) of an exhaust gas cleaning device (e.g. three-way catalytic converter, oxidation catalytic converter, reduction catalytic converter (SCR)) downstream of the internal combustion engine, and means (e.g. electronically controlled valves) are provided which only allow the exhaust gas through during the cold start phase conduct the exhaust module according to the invention. In another embodiment, the exhaust gas module according to the invention is connected downstream of the exhaust gas purification device, so that the exhaust gas stream also flows permanently through the exhaust gas module according to the invention. When the exhaust gas cleaning device has reached its operating temperature after the cold start phase, it already removes the nitrogen oxides from the exhaust gas flow, so that the adsorption capacity of the exhaust gas module according to the invention is no longer claimed.

Es ist keine Heizvorrichtung zur gezielten Erwärmung des erfindungsgemäßen Kaltstart-Abgasmoduls vorgesehen. Das Abgasmodul wird nicht geheizt, die Arbeitstemperatur ist die klimatische bedingte Umgebungstemperatur. Aufgrund der hohen Reaktivität der Mn(VII)-Ionen der modifizierten Aluminiumoxidpartikel ist das erfindungsgemäße Abgasmodul in der Lage, in einem Temperaturbereich von - 40°C bis 40°C Außentemperatur ohne externe Wärmezufuhr Stickoxide aus dem Abgasstrom zu entfernen.There is no heating device for the targeted heating of the cold-start exhaust module according to the invention. The exhaust gas module is not heated, the working temperature is the climatic ambient temperature. Due to the high reactivity of the Mn(VII) ions of the modified aluminum oxide particles, the exhaust gas module according to the invention is able to remove nitrogen oxides from the exhaust gas flow in a temperature range from −40° C. to 40° C. outside temperature without external heat supply.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Entfernung von NO und/oder NOx aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors während der Kaltstartphase, bei dem der Abgasstrom durch ein erfindungsgemäßes Abgasmodul geleitet wird, und NO und/oder NOx durch die Mn(VII)-Ionen oxidiert und an den modifizierten Aluminiumoxidpartikeln adsorbiert werden.The invention also relates to a method for removing NO and/or NO x from an exhaust gas stream of an internal combustion engine during the cold start phase, in which the exhaust gas stream is passed through an exhaust gas module according to the invention, and NO and/or NO x through the Mn(VII) Ions are oxidized and adsorbed on the modified alumina particles.

In einer Ausführungsform wird das Verfahren in einem Temperaturbereich von - 40°C bis 40°C Außentemperatur und bei einer Durchflussrate von mindestens 60 m3/h Abgas durchgeführt und weist eine Raumzeitausbeute von mindestens 30.000 h-1 auf.In one embodiment, the process is carried out in a temperature range from −40° C. to 40° C. outside temperature and at a flow rate of at least 60 m 3 /h waste gas and has a space-time yield of at least 30,000 h −1 .

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verringerung der NOx-Emissionen von Verbrennungsmotoren im Kaltstart unter extremen Durchflussbedingungen mit Raumzeitausbeuten von mindestens 30.000 h-1 unter Realbedingungen (RDE, real drive emissions). Mit nur 2 L Adsorbermaterial können mindestens 60 m3/h Abgas effektiv in einem niedrigen Temperaturbereich (- 40°C bis 40°C Außentemperatur) gereinigt werden. Es lassen sich auch bei einem Abgasstrom, in dem NO > 99% der Stickoxide ausmacht, hohe NOx-Aufnahmeraten von > 80% erzielen, selbst bei einer unvorteilhaften Kombination aus hohen Abgasflüssen unter realen Kaltstartbedingungen und ohne externe Wärmezufuhr. Der Stickoxidgehalt im Abgasstrom während der Kaltstartphase wird um bis zu 88% verringert.The method according to the invention makes it possible to reduce NO x emissions from internal combustion engines during cold starts under extreme flow conditions with space-time yields of at least 30,000 h -1 under real conditions (RDE, real drive emissions). With only 2 liters of adsorber material, at least 60 m 3 /h of exhaust gas can be effectively cleaned in a low temperature range (- 40°C to 40°C outside temperature). High NO x absorption rates of >80% can also be achieved with an exhaust gas stream in which NO makes up >99% of the nitrogen oxides, even with an unfavorable combination of high exhaust gas flows under real cold start conditions and without external heat supply. The nitrogen oxide content in the exhaust gas flow during the cold start phase is reduced by up to 88%.

Es gelingt so, auch hoch motorisierte Fahrzeuge von NOx-Emissionen zu befreien. Die NOx-Aufnahmeraten sind reproduzierbar hoch, während der aufgrund des hohen Durchflusses über das erfindungsgemäße Abgasmodul auftretende Druckverlust durch große Partikeldurchmesser der modifizierten Aluminiumoxidpartikel gering gehalten werden kann. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.In this way, even high-powered vehicles can be freed from NOx emissions. The NO x uptake rates are reproducibly high, while the pressure loss occurring due to the high flow through the exhaust gas module according to the invention can be kept low due to large particle diameters of the modified aluminum oxide particles. Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den nachfolgenden Beispielen und der beigefügten Zeichnung exemplarisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:

  • 1 ein Beispieldiagramm des Stickoxidgehalts in einem Abgasstrom am Eingang und am Ausgang eines erfindungsgemäßen Abgasmoduls über die Zeit.
The invention is exemplified by means of embodiments in the following examples and the attached drawing and is further described with reference to the drawing. It shows:
  • 1 an example diagram of the nitrogen oxide content in an exhaust gas flow at the inlet and at the outlet of an exhaust gas module according to the invention over time.

Beispiel 1example 1

In einem Laborversuch wurden in einer zylindrischen Plastikkartusche (Durchmesser 1,6 cm) 25 ml Adsorbermaterial (Aluminiumoxidpartikel mit 10 Gew.-% NaMnO4, mittlerer Teilchendurchmesser ca. 4 mm, Schüttdichte ca. 760 g/L) vorgegeben. Nach Einstellung eines Volumenflusses von 1 L/min eines 500 ppm NO enthaltendem N2-Stroms durch die Kartusche wurde eine NOx-Aufnahmerate von 99 % gemessen. Nach Erhöhung des Durchflusses auf 4 L/min betrug die NOx-Aufnahmerate noch immer > 87 %; dies entspricht Raumzeitausbeuten von 2.400 h-1 bzw. 9.600 h-1.In a laboratory test, 25 ml of adsorber material (aluminum oxide particles with 10% by weight NaMnO 4 , mean particle diameter about 4 mm, bulk density about 760 g/l) were placed in a cylindrical plastic cartridge (diameter 1.6 cm). After setting a volume flow of 1 L/min of an N 2 stream containing 500 ppm NO through the cartridge, an NO x uptake rate of 99% was measured. After increasing the flow to 4 L/min, the NO x uptake rate was still >87%; this corresponds to space-time yields of 2,400 h -1 or 9,600 h -1 .

Beispiel 2example 2

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasmoduls wurde in einem Feldversuch mit einem hoch motorisierten (Motorleistung >350 PS) PKW unter realen Bedingungen getestet. Hierfür wurden 2 L des Adsorbermaterials aus Beispiel 1 in eine zylinderförmige Kartusche (16 cm Durchmesser) platziert; das Rohemissionsgas der VKM des PKW wurde über 2 Verjüngungen am Doppelauspuff gebündelt und über 2 Eingänge ins obere Segment der unten durchperforierten Kartusche eingeleitet. Mit einem testo 340 Abgasanalysegerät (Testo SE & Co. KGaA, 79822 Titisee-Neustadt) wurde der Verlauf von Temperatur, NO und NO2 sowie NOx am Eingang und am Ausgang der Kartusche aufgenommen und protokolliert. Der Kaltstart erfolgte nach Kalibrierung der Sensoren, die Messwerte wurden unter mobilen Kaltstartbedingungen aufgenommen. Damit wurden reale Bedingungen nachgestellt, man kann auch von RDE („real drive emissions“) sprechen. Es wurden 6 Testfahrten über mehrere Tage durchgeführt; die jeweils erhaltenen Messwerte waren reproduzierbar.One embodiment of the exhaust gas module according to the invention was tested under real conditions in a field test with a high-powered (engine power >350 hp) passenger car. For this purpose, 2 L of the adsorber material from Example 1 were placed in a cylindrical cartridge (16 cm in diameter); the raw emission gas of the ICE of the car was bundled via 2 tapers on the double exhaust and introduced via 2 inlets into the upper segment of the cartridge perforated at the bottom. Using a testo 340 flue gas analyzer (Testo SE & Co. KGaA, 79822 Titisee-Neustadt), the course of temperature, NO and NO 2 as well as NO x at the inlet and outlet of the cartridge was recorded and recorded. The cold start took place after the sensors were calibrated, the measured values were recorded under mobile cold start conditions. This simulated real conditions, one can also speak of RDE ("real drive emissions"). 6 test drives were carried out over several days; the measured values obtained in each case were reproducible.

1 zeigt den NOx-Gehalt des Abgasstroms und am Ausgang des erfindungsgemäßen Abgasmoduls über die Zeit während der Kaltstartphase (0 s bis 180 s nach Motorstart). Die NOx-Aufnahmeraten liegen trotz hoher Motorisierung (> 350 PS) und hohen Volumenausstößen von mindestens 60 m3/h bei über 80 %, die Raumzeitausbeuten sind hoch und liegen im Bereich von mindestens 30 000 h-1. 1 shows the NO x content of the exhaust gas stream and at the outlet of the exhaust gas module according to the invention over time during the cold start phase (0 s to 180 s after engine start). The NO x absorption rates are over 80% despite high motorization (> 350 hp) and high volume emissions of at least 60 m 3 /h, the space-time yields are high and are in the range of at least 30,000 h -1 .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 10308571 A1 [0003]DE 10308571 A1 [0003]
  • DE 19952726 A1 [0004]DE 19952726 A1 [0004]

Claims (10)

Abgasmodul zur Entfernung von NO und/oder NOx aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors während der Kaltstartphase, wobei das Abgasmodul modifizierte Aluminiumoxidpartikel enthält, die auf ihrer Oberfläche Mn(VII)-Ionen aufweisen.Exhaust gas module for removing NO and/or NO x from an exhaust gas flow of an internal combustion engine during the cold start phase, the exhaust gas module containing modified aluminum oxide particles which have Mn(VII) ions on their surface. Abgasmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierten Aluminiumoxidpartikel in einer austauschbaren Kartusche angeordnet sind.exhaust module after claim 1 , characterized in that the modified aluminum oxide particles are arranged in a replaceable cartridge. Abgasmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche eine Plastikkartusche ist.exhaust module after claim 2 , characterized in that the cartridge is a plastic cartridge. Abgasmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche zylindrisch ist und einen perforierten Boden und gegebenenfalls einen perforierten Deckel aufweist.exhaust module after claim 2 or 3 , characterized in that the cartridge is cylindrical and has a perforated bottom and optionally a perforated lid. Abgasmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche ein Volumen im Bereich von 25 mL bis 2.000 mL aufweist.Exhaust module according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the cartridge has a volume in the range from 25 mL to 2,000 mL. Abgasmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierten Aluminiumoxidpartikel einen mittleren Durchmesser im Bereich von 1 bis 10 mm aufweisen.Exhaust module according to one of the preceding claims, characterized in that the modified aluminum oxide particles have an average diameter in the range from 1 to 10 mm. Abgasmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierten Aluminiumoxidpartikel auf ihrer Oberfläche Permanganat aufweisen.Exhaust module according to one of the preceding claims, characterized in that the modified aluminum oxide particles have permanganate on their surface. Abgasmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanganatgehalt der modifizierten Aluminiumoxidpartikel von 5 bis 19 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der modifizierten Aluminiumoxidpartikel.exhaust module after claim 7 , characterized in that the permanganate content of the modified aluminum oxide particles is from 5 to 19% by weight, based on the total weight of the modified aluminum oxide particles. Verfahren zur Entfernung von NO und/oder NOx aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors während der Kaltstartphase, bei dem der Abgasstrom durch ein Abgasmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche geleitet wird, und NO und / oder NOx durch die Mn(VII)-Ionen oxidiert und an den modifizierten Aluminiumoxidpartikeln adsorbiert werden.Method for removing NO and/or NO x from an exhaust gas flow of an internal combustion engine during the cold start phase, in which the exhaust gas flow is passed through an exhaust gas module according to one of the preceding claims, and NO and/or NO x is oxidized by the Mn(VII) ions and adsorbed on the modified alumina particles. Verfahren nach Anspruch 9, das in einem Temperaturbereich von -40°C bis 40°C Außentemperatur und bei einer Durchflussrate von mindestens 60 m3/h Abgas durchgeführt wird und eine Raumzeitausbeute von mindestens 30.000 h-1 aufweist.procedure after claim 9 , which is carried out in a temperature range of -40°C to 40°C outside temperature and at a flow rate of at least 60 m 3 /h exhaust gas and has a space-time yield of at least 30,000 h -1 .
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