DE69902446T2 - Verbesserungen der schadstoffregelung - Google Patents

Verbesserungen der schadstoffregelung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in bezug auf die Emissionskontrolle und insbesondere betrifft sie die Kontrolle der Emissionen von Dieselmotoren.
  • Dieselmotoren fallen in zwei Hauptkategorien, nämlich in Hochleistungsmotoren, bei denen es sich im Prinzip um große Motoren handelt für Lastkraftwagen, Busse und Primärantriebsfahrzeuge, Schiffe und Boote und stationäre Motoren, und in Motoren mit niedriger Leistung, wie sie in kleineren Lastkraftwagen und Automobilen verwendet werden. Mit den zunehmend strenger werdenden Vorschriften für Emissionen aus allen Arten von Motoren ist die Aufmerksamkeit nun gerichtet auf die Kontrolle von Emissionen wie Teilchen und Stickstoffoxiden (NOx) aus Dieselmotoren. In EP 341 832 ist eine Vorrichtung beschrieben, die von der Firma Johnson Matthey als Continuously Regenerating Trap ("CRTTM") auf den Markt gebracht worden ist. Diese Vorrichtung fängt Rußteilchen ein und bewirkt ihre Verbrennung, indem sie sie dem NO&sub2; aussetzt, das allgemein erzeugt wird durch katalytische Oxidation des in dem Abgasstrom vorhandenen NO. Mit dieser Vorrichtung ist es mit beträchtlichem Erfolg möglich, die Teilchen-Emissionen von Hochleistungs-Dieselmotoren zu kontrollieren und damit können Null- Emissionen von Teilchen erzielt werden. Das heißt, die auf dem Markt befindliche CRT ist in bezug auf die Entfernung von Teilchen (wie sie in den Vorschriften definiert sind) zu etwa 100% wirksam.
  • Es wurde gefunden, dass eine konventionelle CRT nicht kostspielig zu sein braucht, um die Emissionen aus Motoren mit geringer Leistung nach den europäischen Vorschriften der Stufe III, IV oder höher zu kontrollieren. Es steht eine Reihe von unterschiedlichen Optionen für die Kontrolle von Teilchen und NOx zur Verfügung und die Motorhersteller haben bisher Motorgestaltungs- und Motorsteuerungs-Lösungen gefördert. Im allgemeinen kann die Motorgestaltung selbst die Emissions-Standards der europäischen Stufe II erfüllen in bezug auf NOx und Teilchen, die Charakteristika des Dieselmotors sind jedoch so, dass die Motorgestaltung bei etwa 0,4 g/km Teilchen nicht weiter verbessert werden kann, ohne dass ein starker Anstieg von NOx auftritt, der unter Magermischungsbedingungen schwer zu behandeln ist. Es besteht daher weiterhin ein Bedarf für wirksame Systeme, um diesen Emissions-Vorschriften zu genügen bei gleichzeitiger Erhöhung der Motorgestaltungsoptionen.
  • In EP 0 758 713 (Toyota) ist ein Beitrag zu den CRT-Prinzipien beschrieben, welcher die Absorption von NO aus den Gasen, welche die Kombination von oxidierendem Katalysator und Dieselteilchen-Filter oder -Falle vom CRT-Typ verlassen, in einem NOx-Absorbens umfasst, die durch eine der Reaktionen von NO&sub2; mit Kohlenstoff-Teilchen gebildet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Emissionskontroll-Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung für Dieselmotoren zur Verfügung, die umfasst eine Quelle für NO&sub2; insbesondere einen Oxidationskatalysator, der einen Teil des NO in dem Abgas aus dem Dieselmotor auf wirksame Weise in NO&sub2; umwandelt, und eine Teilchen-Sammel- Einrichtung bzw. -Falle, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abgas-Bypass vorgesehen ist, sodass ein Teil der Abgase die Falle nicht passiert, sodass höchstens 85 Gew.-% der gesamten aus dem Motor austretenden Teilchen gesammelt und in Gegenwart des NO&sub2; in der Falle verbrannt werden. Je nach den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Menge der gesammelten und verbrannten Teilchen höchstens 85 Gew.-%, 60 Gew.-% oder mindestens 50 Gew.-% betragen. Es ist jedoch wichtig, dass alle gesammelten Teilchen verbrannt werden (über mehrere Betriebscyclen, jedoch nicht notwendigerweise über einen einzigen Betriebscyclus), um eine Anreicherung und Blockierung des Filters zu vermeiden. Durch die Anwesenheit des Bypasses wird der Aufbau eines Gegendruckes mit der daraus folgenden Abnahme der Motorleistung gemildert.
  • Der Bypass kann es ermöglichen, dass ein Teil der Abgase der Sammel- bzw. Einfang-Einrichtung entgeht entweder kontinuierlich oder wenn ein beträchtliches Einfangen von unverbrannten Teilchen bereits aufgetreten ist. Zweckmäßig ist die Einfang-Einrichtung so gestaltet, dass sie "Ausfall-sicher" ist, d. h. wirksam ist in bezug auf das Einfangen von 50 Gew.-% oder mehr der Ruß-Teilchen unter normalen Bedingungen, während der Einfang- Wirkungsgrad der Einfang-Einrichtung abnimmt durch Umgehung der Einfang-Einrichtung durch die Abgase, wenn die Sammeleinrichtung "gesättigt" oder verstopft ist. Dieses Konzept ist, wie angenommen wird, in Dieselabgas-Behandlungssystemen neu.
  • Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Kontrolle der Emissionen, insbesondere des teilchenförmigen Materials in Dieselmotor-Abgasen durch Einfangen (Sammeln) und anschließendes Verbrennen des teilchenförmigen Materials, das umfasst das Einfangen von höchstens 85 Gew.-% des teilchenförmigen Materials in Gegenwart von NO&sub2; und das Umleiten eines Teils der Abgase um die Teilcheneinfang-Einrichtung herum.
  • Die Quelle für NO&sub2; ist besonders zweckmäßig ein Oxidationskatalysator eines allgemein bekannten Typs, der mindestens einen Teil des in den Dieselabgasen enthaltenen NO in NO&sub2; umwandeln kann. Die vorliegende Erfindung umfasst jedoch innerhalb ihrer Bereichsvariationen auch andere NO&sub2;-Quellen. Solche Quellen können komprimiertes NO&sub2;, andere Chemikalien-Quellen, die sich zersetzen oder reagieren, möglicherweise über einem Katalysator, unter Bildung von NO&sub2;, wie z. B. Salpetersäure, Ammoniak, Harnstoff und dgl., sein. Die Erfindung umfasst innerhalb ihres Bereiches auch alle Arten der Herstellung von NO&sub2; aus den Komponenten der Abgase. Diese können umfassen: die Zugabe einer oder mehrerer katalytischer Komponenten zu dem Kraftstoff, sodass sich die Komponenten auf den Abgas-Komponenten, wie z. B. dem Filter, ablagern, das Katalysieren des Filters oder Teile desselben mit aktiven Katalysatoren bei niedrigen Temperaturen, um NO in NO&sub2; umzuwandeln; die Verwendung eines Plasmas, um NO&sub2; zu erzeugen durch Behandlung der gesamten Abgase oder eines Teils derselben und andere dem Fachmann zur Verfügung stehende Verfahren.
  • Erfindungsgemäß ist die Teilchen-Falle oder -Einfang-Einrichtung so gestaltet, dass sie zu weniger als 100 % wirksam ist und dies kann mehrere Vorteile mit sich bringen, wovon der erste darin besteht, dass der Gegendruck beträchtlich vermindert wird. Dieselmotoren mit niedriger Leistung sind sehr viel weniger in der Lage, dem Gegendruck aus Abgassystemen Rechnung zu tragen als Hochleistungs-Dieselmotoren, weil sie eine geringere Kapazität (Volumen) und eine geringere Leistung haben und in Extremfällen kann der Motor zerstört werden.
  • Die vorliegende Erfindung dient auch dazu, einige der Probleme zu lösen, die bei der praktischen Verwendung von Dieselmotoren mit geringer Leistung auftreten können. Wenn solche Motoren in kleinen Automobilen oder Vans verwendet werden, werden sie in der Regel bei niedrigen Geschwindigkeiten in Städten über große Zeitabschnitte ihres Betriebs verwendet, wobei die Abgastemperatur sehr niedrig ist, vielleicht nicht mehr als 100 bis 120ºC beträgt. Unter diesen Bedingungen werden Rußteilchen im allgemeinen zwar in geringeren Mengen als unter hoher Belastung erzeugt, die Temperatur liegt jedoch unter derjenigen für die wirksamste Oxidation von NO zu NO&sub2; und es kann daher nicht genügend NO&sub2; vorliegen oder die Reaktionstemperatur ist zu niedrig für eine wirksame Verbrennung der Rußteilchen. Daher sollte bei vielen Fahrzeugen für einen Großteil der Zeit die Einfang- Einrichtung genügend Teilchen einsammeln, um den Emissions-Vorschriften zu genügen, wobei jedoch ein solcher Aufbau verwendet wird, der diese Teilchen einsammelt für die nachfolgende Verbrennung, wenn die Bedingungen besser sind, und der es dem Abgas erlaubt, diese ohne einen übermäßigen Gegendruck zu passieren. In solchen Systemen werden mindestens 50 Gew.-% des teilchenförmigen Materials eingefangen und anschließend verbrannt, wenn die Betriebsbedingungen in den gleichen oder nachfolgenden Betriebscyclen besser sind.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Hauptzweck der Erfindung darin besteht, nur einen Teil der Teilchen aus dem Abgasstrom zu entfernen. Dieser soll ausreichend sein, um die geeignete Emissions-Vorschrift zu erfüllen in Kombination mit einem verbesserten Motoraufbau und einer verbesserten Motorsteuerung. Der verminderte Wirkungsgrad in bezug auf das Einsammeln der Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung bringt jedoch eine signifikante Kostensenkung mit sich, die resultiert aus einem verminderten Volumen und einem verminderten Gewicht für den Katalysator und die Einfang-Einrichtung, verglichen mit der CRT gemäß Stand der Technik, die für einen solchen Motor gestaltet ist.
  • Der Oxidationskatalysator kann irgendein solcher sein, der wirksam ist in bezug auf die Umwandlung von genügend NO in NO&sub2;, und er ist zweckmäßig ein Katalysator mit einer hohen Platinbeladung, der auf einen Keramik- oder Metallwaben-Katalysatomäger aufgebracht ist. Es ist vorgesehen, dass zusätzlich zu der Reduktion des Volumens und des Gewichtes des Katalysators auch Einsparungen in bezug auf die Edelmetallbeladung vorgenommen werden können, wodurch die Kosten noch weiter herabgesetzt werden.
  • Die Teilchen-Einfang-Einrichrung kann zweckmäßig ein geflochtenes oder gewirktes Drahtgitter oder ein perforiertes Metall oder ein geeignetes Keramikmaterial sein. Zu bevorzugten Einfang-Einrichtungen gehören insbesondere solche, die als Wandströmungsfilter bekannt sind. Die Einfang-Einrichtung (Abscheider bzw. Falle) wird zweckmäßig für jeden einzelnen Dieselmotor konstruiert, weil die Teilchenemissionen sich von Motor zu Motor signifikant unterscheiden. Die Einfang-Einrichtung kann, was jedoch nicht erforderlich ist, einen katalytischen Überzug tragen, der dazu bestimmt ist, die Verbrennung bei niedrigeren Temperaturen zu initiieren.
  • Die Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Konzepts hat zu Untersuchungen der Strömungs- und Druckmuster innerhalb dieser Abgasbehandlungs-Systeme geführt. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Einfang-Einrichtung einen peripheren Bypass aufweist, durch den die Abgase nur dann strömen, wenn der zentrale Abschnitt der Einfang-Einrichtung blockiert wird, ist besonders bevorzugt. Der Strom der Gase kann durch eine Vielzahl von Einrichtungen, z. B. durch spezielle Umlenkplatten oder -kegel, Metalllippen und dgl., auf den zentralen Abschnitt gerichtet werden, es wurde jedoch gefunden, dass eine Ausbreitung des Katalysators in dem peripheren Bereich besonders einfach und wirksam ist, um die Gasströmungsraten in diesem Bereich zu vermindern.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Emissions-Kontrollsystem mit einer NOx-Kontrolleinrichtung kombiniert. Die NOx-Kontrolle kann auf einer Reihe von Wegen erzielt werden, beispielsweise durch eine Abgasrecirculation, durch Verwendung eines NOx-Umwandlungs-Katalysators stromabwärts (nach) der Einfang-Einrichtung oder, besonders bevorzugt, durch Kombinieren des Einfang-Systems mit einem NOx Absorbens. Diese NOx Absorbentien sind dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und in ihnen können ein Erdalkalimetalloxid wie Bariumoxid oder Calciumoxid oder andere geeignete Materialien verwendet werden. Zusammen mit dem Einfang-System der vorliegenden Erfindung kann ein solches Absorbens extrem nützlich sein für die Kontrolle von Emissionen, beispielsweise zur Entfernung von bis zu etwa 80% der Teilchen kombiniert mit einer Entfernung von NOx von bis zu etwa 80%. Die NOx-Falle ist zweckmäßig eine einzelne Durchströmungspatrone, die durch periodische Anreicherung des Abgases auf einer Reihe von Wegen regeneriert werden kann. Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Einfang-System kombiniert mit einem Magermischungs-NOx Katalysator und einer NOx-Falle. Eine besonders erwünschte Ausführungsform ist eine solche, in der die NOx-Falle das NOx bei niedrigen Temperaturen wirksam einfängt und das NOx bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei etwa 250ºC, freisetzt, wobei das NOx bei diesen Temperaturen leichter umgewandelt und/oder ausgenutzt werden kann für die Teilchenverbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei Verwendung des derzeit bevorzugten Katalysators auf Platinbasis sollte die vorliegende Erfindung in Kombination mit einem Treibstoff verwendet werden, der nicht mehr als 50 ppm Schwefel und vorzugsweise weniger als 50 ppm Schwefel, besonders bevorzugt weniger als 10 ppm Schwefel enthält. Andere Katalysator-Systeme können einen breiteren Bereich der Treibstoff-Schwefelgehalte aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht, die nicht erfindungsgemäß ist,
  • Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
  • Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer noch anderen Ausführungsform.
  • In der Fig. 1 ist eine Patrone in dem Abgas-System eines Dieselmotors mit geringer Leistung, beispielsweise eines 1,9 l Tdi-Motors befestigt. Die Patrone 1 enthält einen Oxidationskatalysator 2, bei dem es sich um einen Platin-Katalysator handelt, der auf ein Metall-Wabensubstrat mit 15,5 Zellen/cm&supmin;² (100 Zellen/inch²) als Träger aufgebracht ist. Die Teilchen passieren den Katalysator. Ein perforierter Gasverteiler 3 ist stromabwärts (nach) dem Katalysator angeordnet und den Gasverteiler umgibt ein gesinterter Filter 4 aus rostfreiem Stahl, der zentral innerhalb der Patrone angeordnet ist. Daraus ist zu ersehen, dass es möglich ist, dass die Abgase den Filter umgehen, wenn der Filter verstopft ist. Unter idealen Bedingungen sammelt der Filter Rußteilchen, die in dem durch den Katalysator erzeugten NO&sub2; nach einer oder mehreren der folgenden Gleichungen kontinuierlich verbrannt werden:
  • NO&sub2; + C → NO + CO
  • 2NO&sub2; + C → 2NO + CO&sub2;
  • 2NO&sub2; + 2C → N&sub2; + 2CO&sub2;
  • NO&sub2; + O&sub2; + C → 2NO + CO&sub2;
  • Unter nicht-idealen Bedingungen, d. h. bei niedrigen Abgastemperaturen, wird nur ein Teil der Teilchen in dem Filter gesammelt und der größte Teil des Abgases umgeht den Filter. Bei der Rückkehr zu höheren Abgastemperaturen ist es möglich, die Verbrennungsreaktion wieder zu starten und die Teilchen können vollständig aus dem Filter entfernt werden.
  • In der Fig. 2 ist ein Querschnitt dargestellt, der eine beträchtliche Anreicherung von Teilchen ohne Umgehung erlaubt, in dem jedoch ein Filter 5 verwendet wird, der nicht zu 100% wirksam ist. Zur Identifizierung der gleichen Teile wie in Fig. 1 werden identische Bezugsziffern verwendet. Er hat eine ausreichende Kapazität, um die Teilchen unter allen normalen Betriebsbedingungen einzusammeln.
  • In der Fig. 3 wird ein Umgehungsaufbau angewendet, der geringfügig anders ist als derjenige bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Die Teilchen werden durch Auftreffen auf eine Prallplatte 6 gesammelt und sind durch die Masse 7 dargestellt. Die Prallplatte selbst ist vorzugsweise porös für Gas und wirkt als Filter. Wenn die Abgastemperaturen ansteigen, kommen die heißen Gase sofort mit den gesammelten Teilchen in Kontakt und es tritt schnell eine Verbrennung ein. Dieser Aufbau kann eine elektrische Heizung für die Sammelfläche auf der Platte 6 umfassen, wodurch ein heißer Fleck zur Initiierung der Verbrennung erzeugt wird. Bei einer weiteren Aufbauvariante kann die Prallplatte hochstehende Wände umfassen, sodass sie einen U-förmigen Querschnitt hat.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 4 erläutert. Das Motorabgas passiert den Katalysator 2, der mit einer Umfangslippe 2a ausgestattet ist. Der resultierende erhöhte Widerstand gegen den Strom in dem peripheren Bereich bewirkt, dass die meisten der Gase durch den zentralen Filterbereich der Einfang-Einrichtung 4 (4a) anstatt durch den offenen peripheren Umgehungs-Bereich (4b) strömen. Unter normalen Betriebsbedingungen umgehen daher vernachlässigbar geringe Mengen der Abgase den Filter, wenn der Filter jedoch durch Teilchen verstopft wird, ist das System ausfallsicher und die Gase umgehen den Filter. Überraschenderweise treten niedrige Gegendrucke bei diesem System auf.
  • Die obige Ausführungsform gemäß Fig. 4 wurde zur Durchführung eines Tests in einem handelsüblichen 1,9 l Tdi-Automobil verwendet, das dazu bestimmt war, die europäischen Standards der Stufe II zu erfüllen. Nach 1000 Straßen-Meilen wurde die Ausführungsform nach dem Testprotokoll der europäischen Stufe III getestet. Es wurden die folgenden Testergebnisse erhalten:
  • Erläuterung: PM: = teilchenförmiges Material; HC = Kohlenwasserstoff
  • Es sei darauf hingewiesen, dass diese Ergebnisse auch den Anforderungen der Stufe IV genügen mit Ausnahme des NOx. Es können jedoch anerkannte Motoraufbau/Motorsteuerungs-Methoden angewendet werden, um die NOx-Emissionen auf die Werte der Stufe IV zu verringern mit einem daraus folgenden Anstieg an teilchenförmigem Material, das erfindungsgemäße System ist jedoch in der Lage, solche Emissionen zu behandeln.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass es viele Möglichkeiten gibt, um die hier gezeigten Aufbauten zu variieren, ohne dass von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.

Claims (10)

1. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung zur Emissionskontrolle von Abgasen aus Dieselmotoren, insbesondere Dieselmotoren mit geringer Leistung, die umfasst eine NO&sub2;-Quelle und eine Teilchen-Einfangeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgas-Bypass vorgesehen ist, sodass ein Teil der Abgase nicht die Einfang-Einrichtung passiert, sodass höchstens 85 Gew.-% der aus dem Motor austretenden Teilchen in der Einfang-Einrichtung gesammelt werden und in Gegenwart von NO&sub2; in der Einfang-Einrichtung verbrannt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der der Bypass nur wirksam ist, wenn eine beträchtliche Ansammlung von unverbrannten Teilchen aufgetreten ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der der Bypass unter allen Betriebsbedingungen wirksam ist und mindestens 50 Gew.-% des teilchenförmigen Materials eingefangen und verbrannt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, in der die NO&sub2;-Quelle ein Katalysator ist, der mindestens einen Teil des NO in den Abgasen auf wirksame Weise in NO&sub2; umwandelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, in der die Abgase den Katalysator passieren, bevor sie die Einfang-Einrichtung passieren.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die so angeordnet ist, dass mindestens 50 Gew.-% des teilchenförmigen Materials eingefangen und anschließend verbrannt werden, wenn die Betriebsbedingungen in dem gleichen oder nachfolgenden Betriebscyclus verbessert sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einem NOx Absorbens.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, in der das NOx Absorbens NOx bei verhältnismäßig niedrigen Abgastemperaturen wirksam einfängt und NOx freisetzt, wenn die Abgastemperatur etwa 250ºC übersteigt, für die Umwandlung und/oder den Verbrauch bei der Verbrennung des teilchenförmigen Materials.
9. Verfahren zur Kontrolle der Emissionen aus einem teilchenförmigen Material aus Dieselmotor-Abgasen durch Einfangen und anschließendes Verbrennen des teilchenförmigen Materials, wobei das Verfahren umfasst das Einfangen von höchstens 85 Gew.-% des teilchenförmigen Materials in dem Abgas in einer Teilcheneinfang- Einrichtung und das Verbrennen des eingefangenen teilchenförmigen Materials in Gegenwart von NO&sub2; und das Umleiten eines Teils der Abgase um die Teilcheneinfang-Einrichtung herum.
10. Verfahren nach Anspruch 9, das umfasst die Verwendung eines Abgas-Bypasses, sodass mindestens 50 Gew.-% des teilchenförmigen Materials gesammelt und verbrannt werden und die Abgas-Umleitung nur wirksam ist, wenn eine vollständige oder beträchtliche Blockierung der Einfang-Einrichtung vorliegt.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9802504D0 (en) 1998-02-06 1998-04-01 Johnson Matthey Plc Improvements in emission control
US8833062B1 (en) 2013-03-15 2014-09-16 Daimier Ag Catalytic reduction of NOx
DE19900967A1 (de) * 1999-01-13 2000-07-20 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine
GB9915939D0 (en) 1999-07-08 1999-09-08 Johnson Matthey Plc Improvements in pollution control
FR2796985B1 (fr) * 1999-07-28 2002-09-06 Renault Systeme et procede de traitement des particules et des oxydes d'azote pour un moteur a combustion
DE19955324A1 (de) * 1999-11-17 2001-05-23 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Reduzieren von schädlichen Bestandteilen im Abgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine
EP1172532B1 (de) * 2000-02-16 2005-06-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verfahren zum reinigen von abgasen
US20020007629A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine
JP2002336627A (ja) * 2001-05-15 2002-11-26 Mitsui & Co Ltd 炭素粒子の減少装置
JP4042399B2 (ja) * 2001-12-12 2008-02-06 三菱自動車工業株式会社 排気浄化装置
SE524225C2 (sv) * 2002-02-15 2004-07-13 Volvo Technology Corp En anordning för behandling av ett gasflöde
GB0206613D0 (en) * 2002-03-21 2002-05-01 Johnson Matthey Plc Exhaust system for an internal combustion engine
GB0218540D0 (en) * 2002-08-09 2002-09-18 Johnson Matthey Plc Engine exhaust treatment
SE527115C2 (sv) * 2003-04-14 2005-12-27 Scania Cv Abp Förfarande och anordning vid ett partikelfilter för ett avgassystem, ljuddämpare innehållande en dylik anordning samt ett förbränningsmotordrivet fordon
WO2005051517A1 (ja) * 2003-11-25 2005-06-09 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha ディーゼルエンジン排ガス用フィルタ
SE527023C2 (sv) * 2004-04-27 2005-12-06 Koenigsegg Automotive Ab Avgasrenare för förbränningsmotorer med förkatalysator, huvudkatalysator samt en förbiledningskanal
US20060236680A1 (en) * 2005-04-26 2006-10-26 Wenzhong Zhang Method for regenerating a diesel particulate filter
US7340888B2 (en) 2005-04-26 2008-03-11 Donaldson Company, Inc. Diesel particulate matter reduction system
US8115373B2 (en) 2005-07-06 2012-02-14 Rochester Institute Of Technology Self-regenerating particulate trap systems for emissions and methods thereof
JP4523911B2 (ja) * 2005-12-14 2010-08-11 本田技研工業株式会社 排ガス浄化装置
US7343736B2 (en) 2006-02-27 2008-03-18 Detroit Diesel Corporation Flexible exhaust emission aftertreatment system for compression cycle diesel engines
US7862640B2 (en) * 2006-03-21 2011-01-04 Donaldson Company, Inc. Low temperature diesel particulate matter reduction system
EP2156026B1 (de) 2007-05-15 2016-10-12 Donaldson Company, Inc. Abgasströmungsvorrichtung
US8448422B2 (en) 2007-11-12 2013-05-28 Ford Global Technologies, Llc Engine starting control for engine with hydrocarbon retaining system
US7913672B2 (en) * 2007-11-12 2011-03-29 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon retaining and purging system
US8333063B2 (en) 2007-11-12 2012-12-18 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon retaining system and method
US8261531B2 (en) 2007-11-12 2012-09-11 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon retaining system for flex-fuel combustion engine
US8112985B2 (en) 2007-11-12 2012-02-14 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon retaining system configuration for combustion engine
US8413433B2 (en) * 2008-07-17 2013-04-09 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon retaining and purging system
EP2145679A1 (de) 2008-07-17 2010-01-20 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Multifunktionaler Katalysator für Diesel Abgasnachbehandlungsanwendungen und Verfahren zu seiner Herstellung
US20100050874A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Walter Cullen Lucas Exhaust after treatment system and method
WO2010078052A1 (en) 2008-12-17 2010-07-08 Donaldson Company, Inc. Flow device for an exhaust system
US8097554B2 (en) * 2009-02-09 2012-01-17 Airflow Catalyst Systems, Inc. Apparatus for removing soot from diesel engine exhaust streams at temperatures at or below 150° C.
US8490383B2 (en) * 2009-09-14 2013-07-23 Fev Gmbh Exhaust system for internal combustion engine
US8539761B2 (en) 2010-01-12 2013-09-24 Donaldson Company, Inc. Flow device for exhaust treatment system
US20110206842A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Vithal Revankar CVD-Siemens Reactor Process Hydrogen Recycle System
EP2374536A1 (de) 2010-04-08 2011-10-12 Ford Global Technologies, LLC Palladiumhaltiger Oxidationskatalysator auf ternärem Al-Ti-Zr-Oxid
EP3267005B2 (de) 2010-06-22 2023-12-27 Donaldson Company, Inc. Abgasnachbehandlungsvorrichtung
US20120285324A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 Cummins Filtration Ip Inc. Filter with Specified Flow Path Combinations
US8938954B2 (en) 2012-04-19 2015-01-27 Donaldson Company, Inc. Integrated exhaust treatment device having compact configuration
US9707525B2 (en) 2013-02-15 2017-07-18 Donaldson Company, Inc. Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
US8850802B1 (en) 2013-03-15 2014-10-07 Daimler Ag Catalytic reduction of NOx
US9387438B2 (en) 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4535588A (en) * 1979-06-12 1985-08-20 Nippon Soken, Inc. Carbon particulates cleaning device for diesel engine
US4686827A (en) 1983-02-03 1987-08-18 Ford Motor Company Filtration system for diesel engine exhaust-II
DE3337903A1 (de) * 1983-10-19 1985-05-09 Werner 7101 Flein Baum Katalysatoranordnung
EP0168388B1 (de) * 1983-12-27 1988-05-04 Ford Motor Company Limited Automatische startanlage zur regeneration eines partikelabscheidfilters
CH665002A5 (de) † 1984-11-09 1988-04-15 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und einrichtung zum betrieb eines dieselmotors mit einer abgasfiltriereinrichtung.
US5121601A (en) * 1986-10-21 1992-06-16 Kammel Refaat A Diesel engine exhaust oxidizer
JPS648311A (en) † 1987-06-30 1989-01-12 Isuzu Motors Ltd Regenerative apparatus for particulate trap
JPS648311U (de) 1987-07-07 1989-01-18
US4813231A (en) * 1987-10-07 1989-03-21 Southwest Research Institute Engine exhaust after-treatment device
JPH01159029A (ja) * 1987-12-16 1989-06-22 Toyota Motor Corp ディーゼルエンジンの排気浄化装置
US4902487A (en) 1988-05-13 1990-02-20 Johnson Matthey, Inc. Treatment of diesel exhaust gases
EP0369163A1 (de) † 1988-10-11 1990-05-23 Sakai Chemical Industry Co., Ltd., Katalytisches Filter und Verfahren zur Entfernung von Teilchen
US4923487A (en) * 1988-10-17 1990-05-08 The Duriron Company, Inc. Cross flow diesel particulate trap
US5243819A (en) * 1989-12-12 1993-09-14 J. Eberspacher Exhaust gas cleaning device for diesel engines
JPH03202605A (ja) * 1989-12-29 1991-09-04 Kubota Corp エンジンの排気浄化装置
JPH0441914A (ja) * 1990-06-01 1992-02-12 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気処理装置
US5248482A (en) * 1991-04-05 1993-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Diesel particulate trap of perforated tubes wrapped with cross-wound inorganic yarn to form four-sided filter traps
US5180409A (en) * 1992-01-30 1993-01-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Hot-gas-filtering fabric of spaced uncrimped support strands and crimped lofty fill yarns
US5458664A (en) * 1992-05-13 1995-10-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Particulate trap for purifying diesel engine exhaust
JPH0626325A (ja) * 1992-07-07 1994-02-01 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気微粒子捕集装置
DE4305915C2 (de) * 1993-02-26 1995-04-13 Alfred Buck Regenerierbares Filter
JPH0783023A (ja) * 1993-09-13 1995-03-28 Nissan Motor Co Ltd ディーゼル機関の排気浄化装置
JP3344040B2 (ja) * 1993-11-25 2002-11-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2964120B2 (ja) * 1994-05-17 1999-10-18 株式会社いすゞセラミックス研究所 ディーゼルパティキュレートフィルタ
US5651250A (en) * 1994-05-24 1997-07-29 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Diesel particulate filter apparatus
JP3250645B2 (ja) * 1995-05-24 2002-01-28 日野自動車株式会社 排ガス浄化装置
JP3358392B2 (ja) * 1995-06-15 2002-12-16 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化装置
JP3899534B2 (ja) 1995-08-14 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化方法
GB9621215D0 (en) * 1996-10-11 1996-11-27 Johnson Matthey Plc Emission control

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Publication number Publication date
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