DE102022003747A1 - System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre - Google Patents

System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre offenbart, wobei das System (100) eine SCR (101) für die Reduktion der Menge an NOx-Emission in dem Abgas umfasst. Ein Paar Ammoniaksensoren (102a, 102b) erkennt das Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas stromabwärts der SCR (101), wobei ein elektronisch betätigtes Rückführventil (103) betätigt wird, wenn die von dem ersten Ammoniaksensor (102a) erkannte Menge an Ammoniak in dem Abgas größer ist als eine vordefinierte Schwelle; Ferner nimmt ein Kondensatormodul (104) das Abgas durch das Rückführventil (103) auf und kondensiert das Abgas bei einer vordefinierten Temperatur. Ein Flüssigammoniakabscheider (105) trennt das kondensierte flüssige Ammoniak von dem Abgas, das in die Atmosphäre abgegeben wird.

Description

  • In der folgenden Beschreibung werden die Erfindung und die Art und Weise, wie sie ausgeführt werden soll, besonders hervorgehoben.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart ein System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Mechanismus zum Aussetzen von Abgas, das eine vordefinierte hohe Menge an Ammoniak enthält, an Kondensation, wobei dadurch flüssiges Ammoniak und Abgas gewonnen wird, das in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Gegenwärtig verwenden die Fahrzeughersteller AdBlue, um die NOx-Emissionen in den Abgasen, die durch die Fahrzeuge abgegeben werden, zu reduzieren.
  • Eine selektive katalytische Reduktion (SCR), die in dem Nachbehandlungssystem eines Fahrzeugs bereitgestellt ist, reduziert die Nox-Emissionen chemisch, indem Ammoniak verwendet wird, um Stickstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid bereitzustellen. Das der SCR nachgelagerte Abgas enthält jedoch immer noch eine vordefinierte Menge Ammoniak, die in die Atmosphäre abgegeben wird, wobei das Ammoniak umfassende Abgas bei der Abgabe an die Atmosphäre schädlich sein kann. Derzeit gibt es keinen Mechanismus, um die Menge an Ammoniak, die in dem Abgas vorhanden ist, zu reduzieren, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Die Patentnummer US6871489B2 mit dem Titel „Thermal management of exhaust systems“ bezieht sich auf die thermische Verwaltung eines integrierten Emissionsreduktionssystems für die Entfernung von Schwebstoffen (PM) und Stickoxiden (NOx) aus den Abgasströmen von Dieselmotoren. Das erfinderische integrierte Emissionsreduktionssystem kann einen Dieselpartikelfilter (DPF), eine Wärmequelle zum Anpassen der Temperatur des in den DPF eintretenden Abgasstroms, wenigstens einen selektiven katalytischen NOx-Reduzierer, einen Wärmetauscher zum Anpassen der Temperatur des in den NOx-Reduzierer eintretenden Abgasstroms und eine Rechenvorrichtung zum Überwachen der Temperatur und/oder des Drucks des in den DPF und den NOx-Reduzierer eintretenden Abgasstroms und zum Steuern des Betriebs des Wärmetauschers und der Wärmequelle beinhalten, wobei dadurch die Effizienz des DPF und des NOx-Reduzierers verbessert wird.
  • Die Patentnummer US7320781 B2 mit dem Titel „Method for adjusting a reductant used in an internal combustion engine to reduce NOx“ bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Reduktionsmitteleinspritzung in einen Abgasstrom stromaufwärts von einem Katalysator, der mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, wird offenbart. Bei dem Verfahren wird ein Ammoniaksensor, der sich stromabwärts des Abgaskatalysators befindet, verwendet, um die Ammoniakkonzentration in dem Abgasstrom zu bestimmen. Die Ammoniakkonzentration wird mit einer zulässigen Schwelle und einem zulässigen Anteil verglichen, d. h. mit einer Höchstgrenze für einen Ammoniakanteil in dem Abgasstrom im Vergleich zu dem von der Reduktionsmitteleinspritzdüse gelieferten Ammoniak. Zusätzlich wird auf Grundlage eines NOx-Sensors bestimmt, ob die NOx-Umwandlung des Katalysators als Reaktion auf die Erhöhung der Reduktionsmitteleinspritzung gestiegen ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Einspritzmenge des Reduktionsmittels reduziert.
  • Daher besteht ein Bedarf an einem Mechanismus für die Erkennung und Reduktion der Menge Ammoniak, die in den Abgasen eines Fahrzeugs vorhanden sind.
  • Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik, indem sie ein System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre offenbart, wobei das System eine SCR für die Reduktion der Menge an NOx-Emission in dem Abgas umfasst. Ein Paar Ammoniaksensoren erkennt das Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas stromabwärts der SCR, wobei ein elektronisch betätigtes Rückführventil betätigt wird, wenn die von dem ersten Ammoniaksensor erkannte Menge an Ammoniak in dem Abgas größer ist als eine vordefinierte Schwelle. Ferner nimmt ein Kondensatormodul das Abgas durch das Rückführventil auf und kondensiert das Abgas bei einer vordefinierten Temperatur. Ein Flüssigammoniakabscheider trennt das kondensierte flüssige Ammoniak von dem Abgas, das in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen einfachen und praktikablen Mechanismus zum Steuern der Menge an Ammoniak bereit, die aus der SCR in die Atmosphäre entweicht. Das System setzt ein zusätzliches Kondensatormodul ein, um das Abgas, das das entwichene Ammoniak enthält, zu kondensieren, wenn die Menge des entwichenen Ammoniaks eine vordefinierte Schwelle überschreitet. Ferner setzt die vorliegende Erfindung einen Flüssigammoniakabscheider ein, um das kondensierte flüssige Ammoniak aus dem Abgas zu trennen, das in dem System als eine AdBlue-Lösung wiederverwendet werden kann.
  • Die vorstehenden und anderen Merkmale der Ausführungsformen werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
  • 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Systems zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre.
  • Nachfolgend wird ausführlich auf die Beschreibung des vorliegenden Gegenstands Bezug genommen, von dem ein oder mehrere Beispiele in den Figuren gezeigt sind. Jedes Beispiel wird bereitgestellt, um den Gegenstand zu erläutern, und nicht als Einschränkung. Verschiedene Änderungen und Modifikationen, die für einen Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, naheliegend sind, gelten als im Geist, dem Umfang und der Betrachtung der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre offenbart, wobei das System eine SCR für die Reduktion der Menge an NOx-Emission in dem Abgas umfasst. Ein Paar Ammoniaksensoren erkennt das Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas stromabwärts der SCR, wobei ein elektronisch betätigtes Rückführventil betätigt wird, wenn die von dem ersten Ammoniaksensor erkannte Menge an Ammoniak in dem Abgas größer ist als eine vordefinierte Schwelle. Ferner nimmt ein Kondensatormodul das Abgas durch das Rückführventil auf und kondensiert das Abgas bei einer vordefinierten Temperatur. Ein Flüssigammoniakabscheider trennt das kondensierte flüssige Ammoniak von dem Abgas, das in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Systems zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre, wobei das System (100) eine SCR (101) für die Reduktion der Menge an NOx-Emission in dem Abgas umfasst. Die SCR (101) setzt Ammoniak für die chemische Reduktion von NOx-Emissionen ein, um eine vordefinierte Menge an Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid bereitzustellen. Ferner erkennt ein Paar Ammoniaksensoren (102a, 102b) das Vorhandensein von Ammoniak in dem Abgas stromabwärts der SCR (101), wobei ein elektronisch betätigtes Rückführventil (103) durch die elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs betätigt wird, wenn die von dem ersten Ammoniaksensor (102a) erkannte Menge an Ammoniak in dem Abgas größer ist als eine vordefinierte Schwelle. Die ECU ist mit einer vordefinierten Schwelle vorprogrammiert, die den höchstzulässigen Grenzwert für die in dem Abgas vorhandene Menge an Ammoniak angibt.
  • Ferner umfasst das System (100) ein Kondensatormodul (104) zum Aufnehmen des Abgases, das eine vordefinierte Menge an Ammoniak enthält, durch das Rückführventil (103), wobei das Kondensatormodul (104) das Abgas bei einer vordefinierten Temperatur kondensiert. Das an dem Ausgang des Kondensatormoduls (104) erhaltene Kondensat wird zu einem Flüssigammoniakabscheider (105) übertragen, der das kondensierte flüssige Ammoniak von dem Abgas trennt. Die Menge an Ammoniak in dem Abgas an dem Ausgang des Flüssigammoniakabscheiders (105) wird durch den zweiten Ammoniaksensor (102b) erkannt, woraufhin das Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen einfachen und praktikablen Mechanismus zum Steuern der Menge an Ammoniak bereit, die aus der SCR (101) in die Atmosphäre entweicht. Das System (100) setzt ein zusätzliches Kondensatormodul (104) ein, um das Abgas, das das entwichene Ammoniak enthält, zu kondensieren, wenn die Menge des entwichenen Ammoniaks eine vordefinierte Schwelle überschreitet. Ferner setzt die vorliegende Erfindung einen Flüssigammoniakabscheider (105) ein, um das kondensierte flüssige Ammoniak aus dem Abgas zu trennen, das in dem System (100) als eine AdBlue-Lösung wiederverwendet werden kann.
  • Obwohl in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte verstanden werden, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    System
    101
    Selektive katalytische Reduktion (SCR)
    102a, 102b
    Paar Ammoniaksensoren
    103
    Rückführventil
    104
    Kondensatormodul
    105
    Flüssigammoniakabscheider
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6871489 B2 [0005]
    • US 7320781 B2 [0006]

Claims (4)

  1. System zum Steuern des Ausstoßes von durch selektive katalytische Reduktion (SCR) entwichenem Ammoniak in die Atmosphäre, wobei das System (100) umfasst: a. eine SCR (101) zum Reduzieren der Menge an NOx-Emissionen in dem Abgas eines Fahrzeugs, wobei die SCR (101) Ammoniak zum chemischen Reduzieren von NOx-Emissionen einsetzt, um eine vordefinierte Menge an Stickstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid bereitzustellen; b. ein Paar Ammoniaksensoren (102a, 102b) zum Erkennen des Vorhandenseins von Ammoniak in dem Abgas stromabwärts der SCR (101), wobei ein elektronisch betätigtes Rückführventil (103) betätigt wird, wenn die von dem ersten Ammoniaksensor (102a) erkannte Menge an Ammoniak in dem Abgas größer ist als eine vordefinierte Schwelle; c. ein Kondensatormodul(104) zum Aufnehmen des Abgases, das eine vordefinierte Menge an Ammoniak enthält, durch das Rückführventil (103), wobei das Kondensatormodul (104) das Abgas bei einer vordefinierten Temperatur kondensiert; d. einen Flüssigammoniakabscheider (105) zum Trennen des kondensierten flüssigen Ammoniaks aus dem Abgas, wobei die Menge an Ammoniak in dem Abgas an dem Ausgang des Flüssigammoniakabscheiders (105) durch den zweiten Ammoniaksensor (102b) erkannt wird, woraufhin das Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird.
  2. System (100) nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs mit einer vordefinierten Schwelle vorprogrammiert ist, die den höchstzulässigen Grenzwert für die in dem Abgas vorhandene Menge an Ammoniak angibt.
  3. System (100) nach Anspruch 1, wobei das Rückführventil (103) von der ECU des Fahrzeugs betätigt wird, wenn die Menge an Ammoniak in dem Abgas größer als eine vordefinierte Schwelle ist.
  4. System (100) nach Anspruch 1, wobei das an dem Auslass des Flüssigammoniakabscheider (105) erhaltene kondensierte flüssige Ammoniak als AdBlue-Lösung in dem Nachbehandlungssystem des Systems (100) wiederverwendet wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6871489B2 (en) 2003-04-16 2005-03-29 Arvin Technologies, Inc. Thermal management of exhaust systems
US7320781B2 (en) 2000-06-13 2008-01-22 Christine Kay Lambert Method for adjusting a reductant used in an internal combustion engine to reduce NOx

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