EP1581730A1 - Method for treating a fluid and honeycomb body - Google Patents

Method for treating a fluid and honeycomb body

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EP1581730A1
EP1581730A1 EP03767750A EP03767750A EP1581730A1 EP 1581730 A1 EP1581730 A1 EP 1581730A1 EP 03767750 A EP03767750 A EP 03767750A EP 03767750 A EP03767750 A EP 03767750A EP 1581730 A1 EP1581730 A1 EP 1581730A1
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EP
European Patent Office
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fluid
component
honeycomb structure
honeycomb body
honeycomb
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03767750A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich-Wilhelm Kaiser
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Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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Filing date
Publication date
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    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of a fluid, in particular for the aftertreatment of an exhaust gas
  • Internal combustion engine and a honeycomb body in particular for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • honeycomb bodies have cavities which can be flowed through or at least flowed through, and which form flow channels in the case of cavities which can be flowed through. Precious metal catalysts are applied to the surface of these cavities, which lead to a reaction of the undesired components of the exhaust gas at significantly lower reaction temperatures.
  • honeycomb bodies two types are known, on the one hand ceramic monolithic honeycomb bodies and on the other hand, metallic honeycomb bodies, of which several designs are known.
  • honeycomb body is constructed from a multiplicity of alternatingly arranged smooth and corrugated or differently corrugated sheet metal layers, the sheet metal layers initially being one or more stacks form that are intertwined.
  • the ends of all sheet metal layers come to the outside and can be connected to a housing or casing tube, which creates numerous connections that increase the durability of the honeycomb body.
  • Typical examples of these designs are described in EP 0 245 737 BI or WO 90/03220.
  • honeycomb bodies in a conical design, possibly also with additional structures for influencing the flow.
  • honeycomb body is described, for example, in WO 97/49905.
  • NO x nitrogen oxides
  • WO 99/20876 it is known from WO 99/20876 to provide a NO x store in the exhaust system of a diesel or lean-burn engine, which can store the nitrogen oxides generated during operation over a certain period of time. Before its storage capacity is exhausted, such a NO x storage device is regenerated by supplying unburned hydrocarbons to the exhaust system. These hydrocarbons react, possibly supported by suitable catalysts, with the stored nitrogen oxides, only carbon dioxide, nitrogen and water being produced.
  • honeycomb bodies with storage properties known from the prior art, however, there are no means which prevent the component to be stored from breaking through the memory, that is to say the component to be stored from escaping from the honeycomb body, for example if the storage times are too long.
  • a honeycomb body according to the invention has an entry surface, an exit surface and a honeycomb structure through which a fluid can flow, between the entry surface and the exit surface.
  • the honeycomb structure has storage means for at least one component of the fluid, and a measuring sensor for the concentration of this component in the fluid.
  • the sensor is arranged in the honeycomb structure at a minimum distance from the exit surface.
  • Such a honeycomb body is used in particular for the aftertreatment of the exhaust gas from a combustion machine.
  • a honeycomb body according to the invention is of great advantage, since in such a case breaking through the component to be stored would lead directly to an emission of the component to be stored into the environment. In addition to an increased short-range load, this would mean that legally prescribed limit values may not be met.
  • nitrogen oxides can be stored in the honeycomb body.
  • the arrangement of the sensor within the honeycomb structure has the advantage that when the sensor measures a certain concentration of the component to be stored, it is still inside the honeycomb structure and not behind it, as would be the case if the sensor was located behind the Honeycomb body would be formed.
  • the minimum distance is dimensioned such that when the sensor responds to the presence of a predefinable maximum concentration of the component in the fluid, this maximum concentration has never reached the exit surface at any point in the honeycomb structure.
  • the radially outer channels in the honeycomb body can flow through at a slower speed than the radially central flow channels. This would lead to a higher throughput of fluid taking place in the radially inner region of the honeycomb body per unit of time, so that the storage means in the central channels of the honeycomb body are filled up faster than the storage means at the edge of the honeycomb body.
  • These storage media can consist, for example, of an adsorbing coating to which the particles to be stored are bound by physisorption or chemisorption. If the concentration of the component to be stored in the fluid is now determined and this corresponds to a predeterminable maximum concentration, it is established that the storage capacity in the radial region in which the sensor is formed is exhausted up to the sensor. From the known flow conditions it is then possible to determine the progress of the concentration front. This can be done, for example, by a calculation, for example in an engine control of the internal combustion engine.
  • the minimum distance is dimensioned such that when the sensor responds to the presence of a predeterminable maximum concentration of the component in the fluid, the storage volume between the sensor and the outlet surface is sufficient to continue to store the component until measures to regenerate the storage means take effect. without this maximum concentration reaching the exit surface at any point in the honeycomb structure.
  • Regeneration of the storage means takes place.
  • one Honeycomb body in a motor vehicle may otherwise result in a measure for regeneration having to be carried out, although this is only possible with reduced safety for the user of the motor vehicle in the context of the current driving situation, for example when overtaking.
  • the minimum distance is dimensioned such that the remaining, not yet filled, memory downstream of the measuring sensor represents a buffer for a certain time, it is advantageously possible to choose a point in time for initiating the regeneration measures that the user is not aware of Security is still associated with loss of comfort.
  • the honeycomb body additionally has means for determining at least one further parameter of the fluid.
  • means are designed for determining the residual oxygen content of the fluid or the temperature of the fluid.
  • the data obtained by such means can advantageously be used in the control of, for example, the regeneration of the storage means in a honeycomb body according to the invention, as well as other parts, for. B. the exhaust system of an internal combustion engine.
  • the data obtained in this way can also be used to control the motor as part of a motor control be used.
  • the formation of means for determining the temperature of the fluid is particularly advantageous if, for example, an increase in the temperature of the honeycomb body is to be expected as part of the regeneration measures. An increase in the temperature of the honeycomb body leads to the heating of the fluid flowing through it and vice versa. A determination of the temperature of the honeycomb body, among other things, can thus be drawn from the determination of the temperature of the fluid. If necessary, the regeneration measures carried out can be terminated when a predeterminable maximum temperature is reached.
  • this has storage means for storing nitrogen oxides (NO x ).
  • NO x nitrogen oxides
  • a honeycomb body according to the invention with storage means for storing nitrogen oxides in the exhaust line of an internal combustion engine leads to an effective reduction of the nitrogen oxides in the exhaust gas and to reliable compliance with the legally prescribed limit values.
  • the injection of unburned hydrocarbons means that the stored nitrogen oxides are burned off and the storage is thus regenerated.
  • the reaction products of this regeneration reaction are carbon dioxide, nitrogen and water.
  • the unburned fuel can advantageously be injected.
  • a method for treating a fluid in particular for aftertreatment of an exhaust gas from an internal combustion engine, is proposed in a honeycomb body with an inlet surface, an outlet surface and a honeycomb structure through which the fluid can flow, between the inlet surface and the outlet surface, the honeycomb structure Has storage means for at least one component of the fluid.
  • the concentration of the component to be stored in the fluid is determined in the honeycomb structure at a minimum distance from the exit surface.
  • the minimum distance is dimensioned such that when a predeterminable maximum concentration of the component in the fluid is exceeded, this maximum concentration has never reached the exit surface at any point in the honeycomb structure. This advantageously makes it possible to prevent the honeycomb body from breaking through the exhaust gas component to be stored.
  • the minimum distance is dimensioned such that when a predeterminable maximum concentration of the component is exceeded, the storage volume between the position in the honeycomb structure at which the concentration of the components to be stored. Component is determined, and the exit surface is sufficient to continue storing the component until measures for the regeneration of the storage medium become effective without the maximum concentration reaching the exit surface at any point in the honeycomb structure.
  • At least one further parameter of the fluid is additionally determined.
  • measures for the regeneration of the storage means are carried out as soon as the predetermined maximum concentration of the components to be stored has been reached. This allows the storage means to be regenerated very quickly.
  • measures for the regeneration of the storage means are carried out, at the latest as soon as a predeterminable time period has elapsed after the predefinable maximum concentration has been reached.
  • nitrogen oxides (NOx) are stored.
  • unburned hydrocarbons are introduced into the honeycomb structure as a measure for the regeneration of the storage means.
  • this leads to a burning off of the NO x .
  • This reaction produces carbon dioxide, nitrogen and water.
  • Measures for the regeneration of the storage medium are terminated when the exhaust gas temperature exceeds a predeterminable maximum temperature. This advantageously prevents damage to the honeycomb body, since the regeneration measures can be terminated so early that there is no thermal damage to the honeycomb body.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a honeycomb body according to the invention
  • Fig. 3 shows an internal combustion engine with exhaust system and a honeycomb body according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a honeycomb body 1 according to the invention with a honeycomb structure 2 which has an entry surface 3 and an exit surface 4.
  • a gas stream 5 enters the honeycomb structure 2 through the inlet surface 3 and leaves it through the outlet surface 4.
  • the honeycomb structure 2 has channels through which a fluid can flow from the inlet surface 3 to the outlet surface 4 .
  • the inner surfaces of the honeycomb structure 2 can be coated, wherein the coating can contain noble metal catalysts which are used to convert parts of the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the honeycomb structure 2 has storage means for at least one component, such as nitrogen oxides (NO x ). These storage means can take the form of a be carried out adsorbent coating, which covers the inner surfaces of the honeycomb structure 2.
  • the honeycomb structure 2 has a multiplicity of cavities or channels which can be flowed on and can be constructed as a ceramic monolithic honeycomb structure or as a metallic honeycomb structure.
  • An end view of an example of a metallic honeycomb body 1 is shown in FIG. 2.
  • the exemplary embodiment shown there has been produced by twisting three stacks of sheet metal layers. Each of these stacks is formed by the alternating stacking of structured sheet metal layers 8 and of essentially smooth sheet metal layers 9, which are connected to one another by suitable joining techniques, such as soldering or welding, at least in axial and / or radial partial areas of the honeycomb structure 2.
  • the spaces between the sheet metal layers 8, 9 form channels 11.
  • the structures of the structured sheet metal layers 8 are only shown in a section of the end view of the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure 2 is fastened in a casing tube 10 and thus forms the honeycomb body 1.
  • the sheet metal layers 8, 9 can be thin sheet steel layers which have a thickness of less than 80 ⁇ m, preferably less than 40 ⁇ m, and particularly preferably less than 20 ⁇ m. However. it is equally possible to form the structured sheet metal layers 8 and / or the substantially smooth sheet metal layers 9 from a material through which a fluid can flow at least in part. This enables the construction of an open particle filter in which the gas flow partially passes through the structured sheet metal layers 8 or the essentially smooth sheet metal layers 9. The proportion of the gas flow that passes through these layers can be increased by forming structures that lead to a swirling of the gas flow, so that pressure differences allow the gas flow to flow through the walls. This results in the accumulation of particles to be filtered out in the wall.
  • a particle filter is said to be open if it can basically be traversed completely by particles, including particles that are considerably larger than the particles that are actually to be filtered out. As a result, such a filter cannot become blocked even during agglomeration of particles during operation.
  • a suitable method for measuring the openness of a particle filter is, for example, testing to what diameter spherical particles can still flow through such a filter.
  • a filter is particularly open when balls with a diameter greater than or equal to 0.1 mm can still trickle through, preferably balls with a diameter above 0.2 mm.
  • the structured sheet metal layers 8 or the substantially smooth sheet metal layers 9 with holes, the dimensions of which are significantly greater than the structural repeat length of the structures used for the structured sheet metal layers 8. This leads to a particularly good mixing and to a more uniform conversion of the exhaust gas.
  • the honeycomb body 1 according to the invention also has a measuring sensor 6, which is arranged in the honeycomb structure 2 at a minimum distance 7 from the exit surface 4.
  • the sensor 6 is sensitive to the component of the exhaust gas to be stored in the storage means. If this is NO x , the sensor 6 will detect no or only a very low concentration of NO x in the exhaust gas, provided the storage means of the honeycomb structure 2 upstream in relation to the gas stream 5 still have a sufficiently large, unoccupied storage volume.
  • the minimum distance 7 is preferably dimensioned such that when the measuring sensor registers a predeterminable maximum concentration of the component in the exhaust gas, this predeterminable maximum concentration of the component at no point in the Honeycomb structure 2 has reached the exit surface 4.
  • concentration fronts can form, that is to say fronts of the same concentration of the component to be stored, which move over time in the honeycomb body 1.
  • Concentration front will take a certain amount of time, because at the beginning the concentration of NO x in the exhaust gas immediately after entering honeycomb body 1 will quickly go to zero, at least in radial partial areas of honeycomb body, since no NO x has yet accumulated on the storage media , Therefore virtually all NO x that is contained in gas stream 5 at this point in time is stored directly.
  • the storage means are successively filled with NO x in the direction of the gas flow 5, so that a concentration front is formed, which develops
  • This front does not have to represent a flat plane, rather it is usually curved or jagged. If this concentration front reaches the sensor, this means that the sensor 6 detects the maximum concentration, but there are places in the honeycomb body at which this maximum concentration is significantly closer to the inlet surface 3 or also closer to the outlet surface 4 than at the position of the sensor 6.
  • the minimum distance 7 between the sensor 6 and the outlet surface 4 is therefore selected such that NO x cannot break through under normal operating conditions. This means that NO x should not emerge from the exit surface 4 of the honeycomb structure 2.
  • a lambda probe and / or a temperature sensor in the measuring sensor 6. This advantageously makes it possible, when carrying out measures for the regeneration of the storage means, to determine whether hydrocarbons pass through the exit surface of the honeycomb structure 2 without combustion and would thus reach the environment. In addition, it is possible to prevent thermal damage to the honeycomb body 1 by terminating the regeneration measure when a predeterminable maximum temperature is reached. This is particularly important in the desulfation of the honeycomb body 1.
  • FIG. 3 schematically shows an internal combustion engine of a motor vehicle with an exhaust line, engine control and a honeycomb body 1 according to the invention.
  • the exhaust gases produced by the engine 12 are fed into the exhaust line 13.
  • the exhaust gas is passed through exhaust treatment means 14. These can consist, for example, of a conventional 3-way catalyst. Downstream of this, a honeycomb body 1 according to the invention is formed in the exhaust gas line 13, in which storage means for storing NO x are formed.
  • the end pipe 15 Downstream of the honeycomb body 1 according to the invention is the end pipe 15 through which the exhaust gases are released to the environment.
  • a sensor 6 In the honeycomb body 1 is a sensor 6 is formed. This determines the NO x concentration in the exhaust gas, it also includes a lambda probe and a temperature sensor.
  • the data obtained by the sensor 6 are transmitted to the engine control 17 via a first signal line 16.
  • the motor controller 17 is connected to the motor 12 via a second signal line 18.
  • There is also a third signal line 19 which connects the engine control 17 to the exhaust gas treatment means 14.
  • the data obtained in the exhaust gas treatment means 14, in the honeycomb body 1, and in the engine 12 can be processed by the engine control 17 and used to control the injection means 20.
  • the injection means 20 can be designed, for example, as a nozzle, which is supplied, for example, via a pump 21 with unburned fuel from a tank 22 and under pressure.
  • a pump 21 with unburned fuel from a tank 22 and under pressure.
  • the regeneration measure can that is, the injection of unburned fuel, through which the injection means 20 are quickly ended.
  • this prevents unburned hydrocarbons from being released into the atmosphere, and on the other hand prevents the honeycomb body 1 from being thermally damaged.
  • honeycomb body according to the invention and a method according to the invention for
  • Treatment of a fluid in particular an aftertreatment of an exhaust gas of an internal combustion engine, advantageously make it possible to store components of a fluid, for example NO x , the required memory can be designed small and nevertheless a breakthrough of the component to be stored through the honeycomb body can be effectively and reliably avoided.

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Abstract

A honeycomb body (1), especially for post-treatment of the waste gas of an internal combustion engine, comprising an inlet area (3), an outlet area (4) and a honeycomb structure (2), through which a fluid can flow, arranged between the inlet (3) and the outlet area (4). The honeycomb structure (2) is provided with storage means for at least one component of the fluid and a sensor (6) measuring the concentration of said component in said fluid. The sensor (6) is arranged inside the honeycomb structure (2) at a minimum distance (7) from the outlet area (4). Said honeycomb body (1) advantageously enables components of the fluid, e.g. nitric oxides (NOx) to be stored and reliably prevents the component which is to be stored from breaking through.

Description

Verfahren zur Behandlung eines Fluids und Wabenkörper Fluid treatment method and honeycomb body
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung eines Fluids, insbesondere zur Nachbehandlung eines Abgases einerThe invention relates to a method for the treatment of a fluid, in particular for the aftertreatment of an exhaust gas
Verbrennungskraftmaschine und ein Wabenkörper, insbesondere für die Nachbehandlung des Abgases einer Verbrennungslσaftmaschine.Internal combustion engine and a honeycomb body, in particular for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine.
Im Laufe der letzten Jahre wurden weltweit sich stetig verschärfende Standards für die einzuhaltenden Grenzwerte von Schadstoffen in Abgasen von Automobilen gesetzt. Die Einhaltung dieser Standards ist praktisch nur durch eine Nachbehandlung des Abgases der Verbrennungslαa-rmaschinen der Automobile möglich. Hierzu hat es sich bewährt, Wabenkorper als Katalysatorträgerkörper einzusetzen. Wabenkörper weisen für ein Fluid durchströmbare oder zumindest beströmbare Hohlräume auf, die im Falle durchströmbarer Hohlräume Strömungskanäle bilden. Auf die Oberfläche dieser Hohlräume sind unter anderem Edelmetallkatalysatoren aufgebracht, die zu einer Reaktion der ungewünschten Bestandteile des Abgases bei deutlich erniedrigten Reaktionstemperaturen führen.Over the past few years, increasingly stringent standards have been set worldwide for the limit values of pollutants to be observed in exhaust gases from automobiles. Compliance with these standards is practically only possible aftertreatment of the exhaust gas from the combustion machines of automobiles. For this purpose, it has proven useful to use honeycomb bodies as the catalyst carrier body. For a fluid, honeycomb bodies have cavities which can be flowed through or at least flowed through, and which form flow channels in the case of cavities which can be flowed through. Precious metal catalysts are applied to the surface of these cavities, which lead to a reaction of the undesired components of the exhaust gas at significantly lower reaction temperatures.
Generell sind zwei Arten von Wabenkörpern bekannt, zum einen keramische monolithische Wabenlcörper und zum anderen, metallische Wabenkörper, von denen mehrere Bauformen bekannt sind.Generally, two types of honeycomb bodies are known, on the one hand ceramic monolithic honeycomb bodies and on the other hand, metallic honeycomb bodies, of which several designs are known.
Man unterscheidet vor allem zwei typische Bauformen für metallische Wabenkörper. Eine frühe Bauform, für die die DE 29 02 779 AI typische Beispiele zeigt, ist die spiralige Bauform, bei der im wesentlichen eine glatte und eine gewellte Blechlage aufeinandergelegt und spiralförmig aufgewickelt werden. Bei einer anderen Bauform wird der Wabenlcörper aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten glatten und gewellten oder unterschiedlich gewellten Blechlagen aufgebaut, wobei die Blechlagen zunächst einen oder mehrere Stapel bilden, die miteinander verschlungen werden. Dabei kommen die Enden aller Blechlagen außen zu liegen und können mit einem Gehäuse oder Mantelrohr verbunden werden, wodurch zahlreiche Verbindungen entstehen, die die Haltbarkeit des Wabenkörpers erhöhen. Typische Beispiele dieser Bauformen sind in der EP 0 245 737 BI oder der WO 90/03220 beschrieben. Auch seit langem bekannt ist es, die Blechlagen mit zusätzlichen Strukturen auszustatten, um die Strömung zu beeinflussen und/oder eine Quervermischung zwischen den einzelnen Strömungskanälen zu erreichen. Typische Beispiele für solche Ausgestaltungen sind die WO 91/01178, die WO 91/01807 und die WO 90/08249. Schließlich gibt es auch Wabenkörper in konischer Bauform, gegebenenfalls auch mit weiteren zusätzlichen Strukturen zur Strömungsbeeinflussung. Ein solcher Wabenlcörper ist beispielsweise in der WO 97/49905 beschrieben. Darüber hinaus ist es auch bekannt, in einem Wabenkörper eine Aussparung für einen Sensor freizulassen, insbesondere zur Unterbringung einer Lambdasonde. Ein Beispiel dafür ist in der DE 88 16 154.U1 beschrieben.A distinction is made primarily between two typical designs for metallic honeycomb bodies. An early design, for which DE 29 02 779 AI shows typical examples, is the spiral design, in which essentially a smooth and a corrugated sheet metal layer are placed on top of one another and wound up in a spiral. In another design, the honeycomb body is constructed from a multiplicity of alternatingly arranged smooth and corrugated or differently corrugated sheet metal layers, the sheet metal layers initially being one or more stacks form that are intertwined. The ends of all sheet metal layers come to the outside and can be connected to a housing or casing tube, which creates numerous connections that increase the durability of the honeycomb body. Typical examples of these designs are described in EP 0 245 737 BI or WO 90/03220. It has also been known for a long time to provide the sheet metal layers with additional structures in order to influence the flow and / or to achieve cross-mixing between the individual flow channels. Typical examples of such configurations are WO 91/01178, WO 91/01807 and WO 90/08249. Finally, there are also honeycomb bodies in a conical design, possibly also with additional structures for influencing the flow. Such a honeycomb body is described, for example, in WO 97/49905. In addition, it is also known to leave a recess in a honeycomb body for a sensor, in particular for accommodating a lambda probe. An example of this is described in DE 88 16 154.U1.
Weiterhin ist bekannt, zur Reduktion von störenden Komponenten im Abgas, beispielsweise von Stickoxiden (NOx) Speichermittel auszubilden. Es ist beispielsweise aus der WO 99/20876 bekannt, im Abgassystem eines Diesel- oder Magermotors einen NOx-Speicher vorzusehen, der die beim Betrieb erzeugten Stickoxide über einen gewissen Zeitraum speichern kann. Bevor seine Speicherkapazität erschöpft ist, wird ein solche NOx-Speicher regeneriert, indem unverbrannte Kohlenwasserstoffe dem Abgassystem zugeführt werden. Diese Kohlenwasserstoffe reagieren, gegebenenfalls unterstützt durch geeignete Katalysatoren, mit den gespeicherten Stickoxiden, wobei nur Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser entstehen. Eventuell überschüssig zugeführte oder nicht zur Reaktion mit den Stickoxiden gelangende Kohlenwasserstoffe werden im Abgassystem mit im Abgas vorhandenen Restsauerstoff oxidiert, so dass daraus ebenfalls nur Kohlendioxid und Wasser entsteht. Diese katalytische Umsetzung kann an einer katalytisch aktiven Beschichtung des NOx-Speicher selbst oder in einem nachgeschalteten Oxidationskatalysator erfolgen. Aus der EP 0 974 002 BI wiederum ist bekannt, über einen Temperatursensor im NOx-Speicher bei einer solchen Regenerierung Rückschlüsse auf beispielsweise die Betriebsfahigkeit, den Betriebszustand und/oder die Speicherkapazität des NOx-Speichers zu ziehen.It is also known to design storage means for reducing interfering components in the exhaust gas, for example nitrogen oxides (NO x ). For example, it is known from WO 99/20876 to provide a NO x store in the exhaust system of a diesel or lean-burn engine, which can store the nitrogen oxides generated during operation over a certain period of time. Before its storage capacity is exhausted, such a NO x storage device is regenerated by supplying unburned hydrocarbons to the exhaust system. These hydrocarbons react, possibly supported by suitable catalysts, with the stored nitrogen oxides, only carbon dioxide, nitrogen and water being produced. Any hydrocarbons that are supplied in excess or do not react with the nitrogen oxides are oxidized in the exhaust system with residual oxygen present in the exhaust gas, so that only carbon dioxide and water are produced from this. This catalytic conversion can be carried out on a catalytically active coating of the NO x store itself or in a downstream oxidation catalyst. From EP 0 974 002 BI, in turn, it is known to draw conclusions about, for example, the operability, the operating state and / or the storage capacity of the NO x store via a temperature sensor in the NO x store during such regeneration.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Wabenkörpern mit Speichereigenschaften sind jedoch keine Mittel vorhanden, die einen Durchbruch der zu speichernden Komponente durch den Speicher, also ein Austreten der zu speichernden Komponente aus dem Wabenlcörper, zum Beispiel bei zu langen Speicherzeiten verhindern.In the case of honeycomb bodies with storage properties known from the prior art, however, there are no means which prevent the component to be stored from breaking through the memory, that is to say the component to be stored from escaping from the honeycomb body, for example if the storage times are too long.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wabenkörper zur Behandlung eines Fluids, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch die mit hoher Zuverlässigkeit der Durchbruch der zu speichernden Komponente verhindert werden kann.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a honeycomb body for treating a fluid and a corresponding method by which the breakthrough of the component to be stored can be prevented with high reliability.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a honeycomb body with the features of claim 1 and a method with the features of claim 8. Advantageous refinements and developments are the subject of the respective dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer Wabenkörper wgjst eine Eintrittsfläche, eine Austrittsfläche und eine von einem Fluid durchströmbare Wabenstruktur zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche auf. Die Wabenstruktur weist Speichermittel für zumindest eine Komponente des Fluids auf, sowie einen Messfühler für die Konzentration dieser Komponente im Fluid. Der Messfühler ist in der Wabenstruktur in einem Mindestabstand von der Austrittsfläche angeordnet. Ein solcher Wabenkörper dient insbesondere für die Nachbehandlung des Abgases einer Verbrennungslαaf-maschine. Insbesondere bei der Verwendung eines erfindungsgemäßeri Wabenkörpers als letztes Element der Äbgasaufbereitung am Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine ist ein erfindungsgemäßer Wabenlcörper von großem Vorteil, da in einem solchen Falle ein Durchbrechen der zu speichernden Komponente direkt zu einer Emission der zu speichernden Komponente in die Umwelt führen würde. Dies würde neben einer vergrößerten Unweitbelastung dazu führen, dass gegebenenfalls gesetzlich vorgegebene Grenzwerte nicht eingehalten werden können.A honeycomb body according to the invention has an entry surface, an exit surface and a honeycomb structure through which a fluid can flow, between the entry surface and the exit surface. The honeycomb structure has storage means for at least one component of the fluid, and a measuring sensor for the concentration of this component in the fluid. The sensor is arranged in the honeycomb structure at a minimum distance from the exit surface. Such a honeycomb body is used in particular for the aftertreatment of the exhaust gas from a combustion machine. In particular when using a honeycomb body according to the invention as the last element of the exhaust gas treatment on the exhaust line of an internal combustion engine, a honeycomb body according to the invention is of great advantage, since in such a case breaking through the component to be stored would lead directly to an emission of the component to be stored into the environment. In addition to an increased short-range load, this would mean that legally prescribed limit values may not be met.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Stickoxide (NOx) im Wabenlcörper gespeichert werden können. Die Anordnung des Messfühlers innerhalb der Wabenstruktur hat den Vorteil, dass dann, wenn der Messfuhler eine gewisse Konzentration der zu speichernden Komponente misst, diese sich noch innerhalb der Wabenstruktur und nicht dahinter befindet, wie dies der Fall wäre, wenn der Messfühler in Strömungsrichtung hinter dem Wabenkörper ausgebildet wäre.It is particularly advantageous if nitrogen oxides (NO x ) can be stored in the honeycomb body. The arrangement of the sensor within the honeycomb structure has the advantage that when the sensor measures a certain concentration of the component to be stored, it is still inside the honeycomb structure and not behind it, as would be the case if the sensor was located behind the Honeycomb body would be formed.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Wabenkörpers ist der Mindestabstand so bemessen, dass bei einem Ansprechen des Messfühlers auf das Vorhandensein einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente im Fluid diese Höchstkonzentration noch an keiner Stelle der Wabenstruktur die Austrittsfläche erreicht hat.According to an advantageous embodiment of the honeycomb body, the minimum distance is dimensioned such that when the sensor responds to the presence of a predefinable maximum concentration of the component in the fluid, this maximum concentration has never reached the exit surface at any point in the honeycomb structure.
Da sich über den Querschnitt der Wabenstraktur betrachtet Bereiche unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids im Wabenlcörper ausbilden, ist es so in vorteilhafter Weise möglich, beispielsweise am Rand der Wabenstruktur die Konzentration der Komponente im Fluid zu bestimmen und hieraus aufgrund der bekannten Strömungsverhältnisse im Wabenkörper bzw. innerhalb der Wabenstruktur darauf zu schließen, wie weit diese Höchstkonzentration bereits in den Bereichen der schnellsten Strömungsgeschwindigkeit vorgedrungen ist. So ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen Durchbruch der zu speichernden Komponente durch den Wabenkörper zu verhindern.Since, viewed over the cross section of the honeycomb structure, areas of different flow velocities of the fluid form in the honeycomb body, it is advantageously possible, for example, to determine the concentration of the component in the fluid at the edge of the honeycomb structure and from this on the basis of the known flow conditions in the honeycomb body or within the Honeycomb structure to conclude how far this maximum concentration has already reached the areas of the fastest flow velocity. So it is advantageous possible to prevent the component to be stored from breaking through the honeycomb body.
Beispielsweise ist es möglich, dass die radial außen liegenden Kanäle im Wabenkorper mit einer langsameren Geschwindigkeit durchströmt werden, als die radial zentralen Strömungskanäle. Dies würde dazu führen, dass pro Zeiteinheit ein höherer Durchsatz an Fluid im radial inneren Bereich des Wabenkörpers stattfindet, so dass die Speichermittel in den zentralen Kanälen des Wabenkörpers schneller aufgefüllt werden, als die Speichermittel am Rand des Wabenkörpers. Diese Speichermittel können beispielsweise in einer adsorbierenden Beschichtung bestehen, an der die zu speichernden Teilchen durch Physisorption oder Chemiesorption gebunden werden. Wird nun die Konzentration der zu speichernden Komponente im Fluid bestimmt und entspricht diese einer vorgebbaren Höchstkonzentration, so ist damit festgestellt, dass die Speicherkapazität in dem radialen Bereich, in dem der Messfühler ausgebildet ist, bis zum Messfühler erschöpft ist. Aus den bekannten Strömungsverhältnissen ist es dann möglich, den Fortschritt der Konzentrationsfront festzustellen. Dies kann beispielsweise durch eine Berechnung, zum Beispiel in einer Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine, erfolgen.For example, it is possible for the radially outer channels in the honeycomb body to flow through at a slower speed than the radially central flow channels. This would lead to a higher throughput of fluid taking place in the radially inner region of the honeycomb body per unit of time, so that the storage means in the central channels of the honeycomb body are filled up faster than the storage means at the edge of the honeycomb body. These storage media can consist, for example, of an adsorbing coating to which the particles to be stored are bound by physisorption or chemisorption. If the concentration of the component to be stored in the fluid is now determined and this corresponds to a predeterminable maximum concentration, it is established that the storage capacity in the radial region in which the sensor is formed is exhausted up to the sensor. From the known flow conditions it is then possible to determine the progress of the concentration front. This can be done, for example, by a calculation, for example in an engine control of the internal combustion engine.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Wabenlcörpers ist der Mindestabstand so bemessen, dass bei einem Ansprechen des Messfühlers auf das Vorhandensein einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente im Fluid das Speichervolumen zwischen Sensor und Austrittsfläche ausreicht, die Komponente weiterzuspeichem, bis Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel wirksam werden, ohne dass diese Höchstkonzentration an irgendeiner Stelle der Wabenstruktur die Austrittsfläche erreicht.According to a further advantageous embodiment of the honeycomb body, the minimum distance is dimensioned such that when the sensor responds to the presence of a predeterminable maximum concentration of the component in the fluid, the storage volume between the sensor and the outlet surface is sufficient to continue to store the component until measures to regenerate the storage means take effect. without this maximum concentration reaching the exit surface at any point in the honeycomb structure.
Insbesondere ist es vorteilhaft, den Mindestabstand so zu bemessen, dass nicht direkt nach Ansprechen des Messfühlers auf eine vorgebbare Maßnahme zurIn particular, it is advantageous to dimension the minimum distance in such a way that it does not respond to a predeterminable measure directly after the sensor has responded
Regeneration der Speichermittel erfolgen uss. Beim Einsatz eines solchen Wabenkörpers in einem Kraftfahrzeug kann es sonst dazu kommen, dass eine Maßnahme zur Regeneration erfolgen muss, obwohl diese im Rahmen der momentanen Fahrsituation, beispielsweise bei einem Überholvorgang, nur mit Sicherheitseinbußen für den Benutzer des Kraftfahrzeuges möglich ist. Ist der Mindestabstand hingegen so bemessen, dass der verbleibende, stromabwärts des Messfühlers ausgebildete, noch nicht gefüllte Speicher einen Puffer für eine gewisse Zeit darstellt, so ist es vorteilhafterweise möglich, einen Zeitpunkt für die Einleitung der Regenerationsmaßnahmen zu wählen, der für den Benutzer weder mit Sicherheits- noch mit Komforteinbußen verbunden ist.Regeneration of the storage means takes place. When using one Honeycomb body in a motor vehicle may otherwise result in a measure for regeneration having to be carried out, although this is only possible with reduced safety for the user of the motor vehicle in the context of the current driving situation, for example when overtaking. If, on the other hand, the minimum distance is dimensioned such that the remaining, not yet filled, memory downstream of the measuring sensor represents a buffer for a certain time, it is advantageously possible to choose a point in time for initiating the regeneration measures that the user is not aware of Security is still associated with loss of comfort.
Im Gegensatz zur bekannten Methode, eine gewisse Größe des Speichers zu berechnen und diese in regelmäßigen festgelegten Zeitintervallen zu regenerieren, ist es mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper vorteilhaft möglich, den Speicher so klein wie möglich, aber so groß wie nötig auszubilden, um einen Durchbruch der zu speichernden Komponente zu verhindern. Insgesamt führt dies zur Ausbildung von kleineren Speichern, bzw. kleineren Wabenkörpern und reduziert damit die Herstellungskosten des Bauteils. Andererseits kann eine unnötig häufige Regenerierung bei vorgegebenem Speichervolumen vermieden werden.In contrast to the known method of calculating a certain size of the memory and regenerating it at regular, fixed time intervals, it is advantageously possible with a honeycomb body according to the invention to make the memory as small as possible but as large as necessary in order to achieve a breakthrough prevent storing component. Overall, this leads to the formation of smaller stores or smaller honeycomb bodies and thus reduces the manufacturing costs of the component. On the other hand, unnecessarily frequent regeneration with a given storage volume can be avoided.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Wabenlcörpers weist dieser zusätzlich Mittel zur Bestimmung zumindest einer weiteren Kenngröße des Fluids auf. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass Mittel zur Bestimmung des Restsauerstoffgehaltes des Fluids bzw. der Temperatur des Fluids ausgebildet sind.According to a further advantageous embodiment of the honeycomb body, it additionally has means for determining at least one further parameter of the fluid. In this context, it is particularly advantageous that means are designed for determining the residual oxygen content of the fluid or the temperature of the fluid.
Die durch solche Mittel gewonnenen Daten können in vorteilhafter Weise bei der Steuerung sowohl zum Beispiel der Regeneration der Speichermittel in einem erfindungsgemäßen Wabenlcörpers, als auch anderer Teile z. B. des Abgassystems einer Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Die so gewonnenen Daten können auch zur Ansteuerung des Motors im Rahmen einer Motorsteuerung verwendet werden. Die Ausbildung von Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Fluids ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise im Rahmen der Regenerierungsmaßnahmen ein Anstieg der Temperatur des Wabenlcörpers zu erwarten ist. Ein Anstieg der Temperatur des Wabenkörpers führt zum Erhitzen des diesen durchströmenden Fluids und umgekehrt. Somit kann über die Bestimmung der Temperatur des Fluids unter anderem ein Rückschluss auf die Temperatur des Wabenkörpers gezogen werden. Gegebenenfalls können die durchgeführten Regenerationsmaßnahmen bei Erreichen einer vorgebbaren Höchsttemperatur beendet werden.The data obtained by such means can advantageously be used in the control of, for example, the regeneration of the storage means in a honeycomb body according to the invention, as well as other parts, for. B. the exhaust system of an internal combustion engine. The data obtained in this way can also be used to control the motor as part of a motor control be used. The formation of means for determining the temperature of the fluid is particularly advantageous if, for example, an increase in the temperature of the honeycomb body is to be expected as part of the regeneration measures. An increase in the temperature of the honeycomb body leads to the heating of the fluid flowing through it and vice versa. A determination of the temperature of the honeycomb body, among other things, can thus be drawn from the determination of the temperature of the fluid. If necessary, the regeneration measures carried out can be terminated when a predeterminable maximum temperature is reached.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn im Rahmen der Regeneration auch eine Desulfatisierung stattfindet. Durch den Schwefelanteil im Kraftstoff kommt es bei der Verbrennung zur Bildung von Sulfaten. Werden Stickoxide gespeichert, so blockieren diese Sulfate Speicherkapazität, die für die Speicherung von Stickoxiden benötigt wird. Jedoch ist zur Regeneration im Falle einer Sulfatisierung der Speichermittel eine wesentlich höhere Temperatur erforderlich, die deutlich über der Regenerationstemperatur für Stickoxide liegt. Das heißt, wenn ein Regenerationsschritt auch zur Desulfatisierung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers dienen soll, müssen deutlich höhere Temperaturen in Kauf genommen werden. Um jedoch eine thermische Schädigung des Wabenkörpers bei der Desulfatisierung zu verhindern, wird die Regenerationsmaßnahme dann beendet, wenn eine vorgebbare Höchsttemperatur, erreicht ist.This is particularly advantageous if desulfation also takes place as part of the regeneration. The sulfur content in the fuel leads to the formation of sulfates during combustion. If nitrogen oxides are stored, these sulfates block the storage capacity required for the storage of nitrogen oxides. However, a regeneration in the event of sulfation of the storage medium requires a significantly higher temperature, which is significantly higher than the regeneration temperature for nitrogen oxides. This means that if a regeneration step is also to serve to desulfate the honeycomb body according to the invention, significantly higher temperatures have to be accepted. However, in order to prevent thermal damage to the honeycomb body during desulfation, the regeneration measure is ended when a predefinable maximum temperature has been reached.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Wabenkörpers weist dieser Speichermittel zur Speicherung von Stickoxiden (NOx) auf. In vielen Ländern ist durch gesetzliche Regelungen der Stickoxidanteil am emittierten Abgas reglementiert. Folglich führt ein erfindungsgemäßer Wabenlcörper mit Speichermitteln zur Speicherung von Stickoxiden im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine zu einer wirksamen Verminderung der Stickoxide im Abgas und zu einer zuverlässigen Einhaltung der gesetzlich vorgegebenen Grenzwerte. Bei Speicherung von Stickoxiden führt die Einspritzung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen dazu, dass die gespeicherten Stickoxide abgebrannt werden und somit der Speicher regeneriert wird. Die Reaktionsprodukte dieser Regenerationsreaktion sind Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser. Im Falle eines Einsatzes im Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine kann in vorteilhafter Weise die Einspritzung von unverbranntem Kraftstoff erfolgen.According to a further advantageous embodiment of the honeycomb body, this has storage means for storing nitrogen oxides (NO x ). In many countries, legal regulations regulate the proportion of nitrogen oxide in the emitted exhaust gas. Consequently, a honeycomb body according to the invention with storage means for storing nitrogen oxides in the exhaust line of an internal combustion engine leads to an effective reduction of the nitrogen oxides in the exhaust gas and to reliable compliance with the legally prescribed limit values. When nitrogen oxides are stored, the injection of unburned hydrocarbons means that the stored nitrogen oxides are burned off and the storage is thus regenerated. The reaction products of this regeneration reaction are carbon dioxide, nitrogen and water. When used in the exhaust system of an internal combustion engine, the unburned fuel can advantageously be injected.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfinderischen Gedankens wird ein Verfahren zur Behandlung eines Fluids, insbesondere zur Nachbehandlung eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, in einem Wabenkörper mit einer Eintrittsfläche, einer Austrittsfläche und einer von dem Fluid durchströmbaren Wabenstruktur zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche vorgeschlagen, wobei die Wabenstruktur Speichermittel für mindestens eine Komponente des Fluids aufweist. Die Konzentration der zu speichernden Komponente im Fluid wird in der Wabenstruktur in einem Mindestäbstand von der Austrittsfläche bestimmt.According to a further aspect of the inventive concept, a method for treating a fluid, in particular for aftertreatment of an exhaust gas from an internal combustion engine, is proposed in a honeycomb body with an inlet surface, an outlet surface and a honeycomb structure through which the fluid can flow, between the inlet surface and the outlet surface, the honeycomb structure Has storage means for at least one component of the fluid. The concentration of the component to be stored in the fluid is determined in the honeycomb structure at a minimum distance from the exit surface.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Mindestabstand so bemessen, dass bei Überschreiten einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente im Fluid diese Höchstkonzentration noch an keiner Stelle der Wabenstruktur die Austrittsfläche erreicht hat. Dies gestattet es in vorteilhafter Weise, den Durchbruch der zu speichernden Komponente des Abgases durch den Wabenlcörper zu verhindern.According to an advantageous embodiment of the method, the minimum distance is dimensioned such that when a predeterminable maximum concentration of the component in the fluid is exceeded, this maximum concentration has never reached the exit surface at any point in the honeycomb structure. This advantageously makes it possible to prevent the honeycomb body from breaking through the exhaust gas component to be stored.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Mindestabstand so bemessen, dass bei Überschreiten einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente das Speichervolumen zwischen der Position in der Wabenstruktur, an der die Konzentration der zu speichernden . Komponente bestimmt wird, und der Austrittsfläche ausreicht, die Komponente weiter zu speichern, bis Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel wirksam werden, ohne dass die Höchstkonzentration an irgendeiner Stelle der Wabenstruktur die Austrittsfläche erreicht.According to a further advantageous embodiment of the method, the minimum distance is dimensioned such that when a predeterminable maximum concentration of the component is exceeded, the storage volume between the position in the honeycomb structure at which the concentration of the components to be stored. Component is determined, and the exit surface is sufficient to continue storing the component until measures for the regeneration of the storage medium become effective without the maximum concentration reaching the exit surface at any point in the honeycomb structure.
Durch eine entsprechende Vorgabe der Höchstkonzentration ist es somit möglich, in vorteilhafter Weise nicht nur den generellen Durchbruch der Komponente zu verhindern, sondern vielmehr noch für eine Zeitspanne die Speicherung der Komponente im noch verbleibenden Speichervolumen zu ermöglichen, ohne dass direkt die Einleitung einer Regenerationsmaßnahme zur Regeneration der Speichermittel nötig ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine situationsangepasste Regeneration der Speichermittel.By appropriately specifying the maximum concentration, it is thus possible not only to prevent the general breakthrough of the component in an advantageous manner, but rather to allow the component to be stored in the remaining storage volume for a period of time without directly initiating a regeneration measure for regeneration the storage means is necessary. This advantageously enables a regeneration of the storage means that is adapted to the situation.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zusätzlich mindestens eine weitere Kenngröße des Fluids bestimmt. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, die Sauerstoffkonzentration und/oder die Temperatur des Fluids zu bestimmen.According to a further advantageous embodiment of the method, at least one further parameter of the fluid is additionally determined. In this context, it is particularly advantageous to determine the oxygen concentration and / or the temperature of the fluid.
So ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Steuerung des Regenerationsverhaltens des Wabenkörpers mit der Steuerung anderer Teile der Abgaseinrichtung eines Verbrennungsmotors und/oder des Verbrennungsmotors selber zu verknüpfen. Dies gestattet einen jeweils optimalen Betrieb der einzelnen Komponenten.It is thus advantageously possible to link the control of the regeneration behavior of the honeycomb body with the control of other parts of the exhaust device of an internal combustion engine and / or the internal combustion engine itself. This allows optimal operation of the individual components.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel durchgeführt, sobald die vorgebbare Höchstkonzentration der zu speichernden Komponenten erreicht wurde. Dies gestattet eine sehr schnelle Regeneration der Speichermittel.According to a further advantageous embodiment of the method, measures for the regeneration of the storage means are carried out as soon as the predetermined maximum concentration of the components to be stored has been reached. This allows the storage means to be regenerated very quickly.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel durchgeführt, spätestens sobald nach Erreichen der vorgebbaren Höchstkonzentration eine vorgebbare Zeitspanne verstrichen ist. Dies gestattet in vorteilhafter Weise die Nutzung des verbleibenden Speichervolumens als eine Art Puffer. Somit ist es möglich, die Regenerationsmaßnahmen zu einen Zeitpunkt durchzuführen, an dem weder Komfort noch Sicherheit des Benutzers eines Kraftfahrzeuges hiervon beeinträchtig werden. Es ist weiterhin möglich, eine maximale Zeitspanne vorzusehen, ab der zwingend eine Regenerationsmaßnahme durchgeführt wird. Hierdurch wird verhindert, dass die zu speichernde Komponente des Fluids durch den Wabenkörper durchbricht. Die festlegung dieser maximalen Zeitspanne kann in vorteilhafter Weise unter Berücksichtigung des Speichervolumens zwischen der Position, in der die Konzentration der zu speichernden Komponente des Fluids bestimmt wird, und der Austrittsfläche erfolgen.According to a further advantageous embodiment of the method, measures for the regeneration of the storage means are carried out, at the latest as soon as a predeterminable time period has elapsed after the predefinable maximum concentration has been reached. This advantageously allows the remaining storage volume to be used as a kind of buffer. It is thus possible to carry out the regeneration measures at a point in time at which neither comfort nor safety of the user of a motor vehicle are adversely affected. It is also possible to provide a maximum period of time after which a regeneration measure is mandatory. This prevents the component of the fluid to be stored from breaking through the honeycomb body. This maximum period of time can advantageously be determined taking into account the storage volume between the position in which the concentration of the component of the fluid to be stored is determined and the exit surface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden Stickoxide (NOx) gespeichert.According to a further advantageous embodiment of the method, nitrogen oxides (NOx) are stored.
Insbesondere beim Einsatz eines Wabenkörpers mit Speichermitteln für Stickoxide als letztes Element der Abgasnachbehandlung eines Kraftfahrzeuges ist es vorteilhaft, wenn keinerlei Stickoxide durch diesen Wabenkörper durchbrechen, da diese dann direkt in die Umwelt emittiert werden.In particular when using a honeycomb body with storage media for nitrogen oxides as the last element of the exhaust gas aftertreatment of a motor vehicle, it is advantageous if no nitrogen oxides break through this honeycomb body, since these are then emitted directly into the environment.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgest ltung des Verfahrens werden als Maßnahme zur Regeneration der Speichermittel unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die Wabenstruktur eingebracht. Dies führt bei Wabenkörpern mit Speichermitteln für NOx zu einem Abbrennen des NOx. Bei dieser Reaktion entstehen Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser.According to a further advantageous embodiment of the method, unburned hydrocarbons are introduced into the honeycomb structure as a measure for the regeneration of the storage means. In honeycomb bodies with storage media for NO x, this leads to a burning off of the NO x . This reaction produces carbon dioxide, nitrogen and water.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden dieAccording to a further advantageous embodiment of the method, the
Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel beendet, wenn die Abgastemperatur eine vorgebbare Höchsttemperatur überschreitet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Verhinderung einer Beschädigung des Wabenlcörpers, da die Regenerationsmaßnahmen so frühzeitig beendet werden können, dass es zu keiner thermischen Schädigung des Wabenlcörpers kommt.Measures for the regeneration of the storage medium are terminated when the exhaust gas temperature exceeds a predeterminable maximum temperature. This advantageously prevents damage to the honeycomb body, since the regeneration measures can be terminated so early that there is no thermal damage to the honeycomb body.
Alle Vorteile und Ausführungen, die oben für einen erfindungsgemäßen Wabenkörper gemacht wurden, stellen in gleicher Weise vorteilhafte Aspekte des Verfahrens dar und umgekehrt.All advantages and designs that were made above for a honeycomb body according to the invention represent advantageous aspects of the method in the same way and vice versa.
Im folgenden werden weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es zeigen:Further advantages and exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing, the invention being not restricted to the exemplary embodiments shown here. Show it:
Fig. 1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen WabenkörpersFig. 1 shows a schematic representation of a honeycomb body according to the invention
Fig. 2 stirnseitige Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wabenlcörper; und2 frontal top view of a honeycomb body according to the invention; and
Fig. 3 einen Verbrennungsmotor mit Abgasstrang und einem erfindungsgemäßen Wabenkörper.Fig. 3 shows an internal combustion engine with exhaust system and a honeycomb body according to the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 1 mit einer Wabenstruktur 2, die eine Eintrittsfläche 3 und eine Austrittsfläche 4 aufweist. Beim Einbau in den Abgasstrang einer Verbrennungsl aftmaschine tritt ein Gasstrom 5 durch die Eintrittsfläche 3 in die Wabenstruktur 2 ein und verlässt diese durch die Austrittsfläche 4. Hierzu weist die Wabenstruktur 2 Kanäle auf, durch die ein Fluid von der Eintrittsfläche 3 zur Austrittsfläche 4 strömen kann. Die inneren Oberflächen der Wabenstruktur 2 können beschichtet sein, wobei die Beschichtung Edelmetallkatalysatoren enthalten kann, die zur Umsetzung von Teilen des Abgases der Verbrennungskraftmaschine dienen. Weiterhin weist die Wabenstruktur 2 Speichermittel für zumindest eine Komponente, wie beispielsweise Stickoxide (NOx) auf. Diese Speichermittel können in Form einer adsorbierenden Beschichtung ausgeführt sein, die die inneren Oberflächen der Wabenstruktur 2 bedeckt.1 schematically shows a honeycomb body 1 according to the invention with a honeycomb structure 2 which has an entry surface 3 and an exit surface 4. When installed in the exhaust line of an internal combustion engine, a gas stream 5 enters the honeycomb structure 2 through the inlet surface 3 and leaves it through the outlet surface 4. For this purpose, the honeycomb structure 2 has channels through which a fluid can flow from the inlet surface 3 to the outlet surface 4 , The inner surfaces of the honeycomb structure 2 can be coated, wherein the coating can contain noble metal catalysts which are used to convert parts of the exhaust gas of the internal combustion engine. Furthermore, the honeycomb structure 2 has storage means for at least one component, such as nitrogen oxides (NO x ). These storage means can take the form of a be carried out adsorbent coating, which covers the inner surfaces of the honeycomb structure 2.
Die Wabenstruktur 2 weist eine Vielzahl von zumindest beströmbaren Hohlräumen oder Kanälen auf und kann als keramische monolithische Wabenstruktur oder als metallische Wabenstruktur aufgebaut sein. Eine stirnseitige Ansicht eines Beispiels für einen metallischen Wabenkörper 1 ist in Fig. 2 gezeigt. Das dort gezeigte Ausführungsbeispiel ist durch Verwindung von drei Stapeln von Blechlagen hergestellt worden. Jeder dieser Stapel ist durch das abwechselnde Stapeln von strukturierten Blechlagen 8 und von im wesentlichen glatten Blechlagen 9 gebildet, die durch geeignete fügetechnische Verfahren, wie zum Beispiel Löten oder Schweißen zumindest in axialen und/oder radialen Teilbereichen der Wabenstruktur 2 miteinander verbunden werden. Die Zwischenräume zwischen den Blechlagen 8, 9 bilden Kanäle 11. Die Strukturen der strukturierten Blechlagen 8 sind der Übersichtlichkeit halber nur in einem Ausschnitt der stirnseitigen Ansicht der Wabenstruktur gezeigt. Die Wabenstruktur 2 ist in einem Mantelrohr 10 befestigt und bildet so den Wabenkorper 1.The honeycomb structure 2 has a multiplicity of cavities or channels which can be flowed on and can be constructed as a ceramic monolithic honeycomb structure or as a metallic honeycomb structure. An end view of an example of a metallic honeycomb body 1 is shown in FIG. 2. The exemplary embodiment shown there has been produced by twisting three stacks of sheet metal layers. Each of these stacks is formed by the alternating stacking of structured sheet metal layers 8 and of essentially smooth sheet metal layers 9, which are connected to one another by suitable joining techniques, such as soldering or welding, at least in axial and / or radial partial areas of the honeycomb structure 2. The spaces between the sheet metal layers 8, 9 form channels 11. For the sake of clarity, the structures of the structured sheet metal layers 8 are only shown in a section of the end view of the honeycomb structure. The honeycomb structure 2 is fastened in a casing tube 10 and thus forms the honeycomb body 1.
Die Blechlagen 8, 9 können dünne Stahlblechlagen sein, die eine Dicke von weniger als 80 μm, bevorzugt weniger als 40 μm, und besonders bevorzugt weniger als 20 μm aufweisen. Jedoch igt. -es genauso gut möglich, die strukturierten Blechlagen 8 und/oder die im wesentlichen glatten Blechlagen 9 aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Material auszubilden. Hierdurch ist der Aufbau eines offenen Partikelfilters möglich, bei dem der Gasstrom teilweise durch die strukturierten Blechlagen 8 oder die im wesentlichen glatten Blechlagen 9 hindurchtritt. Der Anteil des Gasstroms, der diese Lagen passiert, lässt sich dadurch erhöhen, dass Strukturen ausgebildet werden, die zu einer Verwirbelung des Gasstroms führen, so dass Druclcunterschiede den Gasstrom durch die Wände fließen lassen. Hierbei kommt es zur Anlagerung von auszufilternden Partikeln in der Wand. Ein Partikelfilter wird dann als offen bezeichnet, wenn er grundsätzlich von Partikeln vollständig durchlaufen werden kann, und zwar auch von Partikeln, die erheblich größer als die eigentlich auszufilternden Partikel sind. Dadurch kann ein solcher Filter selbst bei einer Agglomeration von Partikeln während des Betriebes nicht verstopfen. Ein geeignetes Verfahren zur Messung der Offenheit eines Partikelfilters ist beispielsweise die Prüfung, bis zu welchem Durchmesser kugelförmige Partikel noch durch einen solchen Filter rieseln können. Bei vorliegenden Anwendungsfallen ist ein Filter insbesondere dann offen, wenn Kugeln von größer oder gleich 0,1mm Durchmesser noch hindurchrieseln können, vorzugsweise Kugeln mit einem Durchmesser oberhalb von 0,2mm.The sheet metal layers 8, 9 can be thin sheet steel layers which have a thickness of less than 80 μm, preferably less than 40 μm, and particularly preferably less than 20 μm. However. it is equally possible to form the structured sheet metal layers 8 and / or the substantially smooth sheet metal layers 9 from a material through which a fluid can flow at least in part. This enables the construction of an open particle filter in which the gas flow partially passes through the structured sheet metal layers 8 or the essentially smooth sheet metal layers 9. The proportion of the gas flow that passes through these layers can be increased by forming structures that lead to a swirling of the gas flow, so that pressure differences allow the gas flow to flow through the walls. This results in the accumulation of particles to be filtered out in the wall. A particle filter is said to be open if it can basically be traversed completely by particles, including particles that are considerably larger than the particles that are actually to be filtered out. As a result, such a filter cannot become blocked even during agglomeration of particles during operation. A suitable method for measuring the openness of a particle filter is, for example, testing to what diameter spherical particles can still flow through such a filter. In the present application cases, a filter is particularly open when balls with a diameter greater than or equal to 0.1 mm can still trickle through, preferably balls with a diameter above 0.2 mm.
Weiterhin ist es auch möglich, zumindest einen Teil der strukturierten Blechlagen 8 oder der im wesentlichen glatten Blechlagen 9 mit Löchern auszubilden, deren Abmessungen deutlich größer als die Strukturwiederhollänge der verwendeten Strukturen der strukturierten Blechlagen 8 sind. Dies führt zu einer besonders guten Durchmischung und zu einer gleichmäßigeren Umsetzung des Abgases.Furthermore, it is also possible to design at least some of the structured sheet metal layers 8 or the substantially smooth sheet metal layers 9 with holes, the dimensions of which are significantly greater than the structural repeat length of the structures used for the structured sheet metal layers 8. This leads to a particularly good mixing and to a more uniform conversion of the exhaust gas.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der erfindungsgemäße Wabenlcörper 1 darüber hinaus einen Messfühler 6 auf, der in der Wabenstruktur 2 in einem Mindestabstand 7 von der Austrittsfläche 4 angeordnet ist. Der Messfühler 6 ist sensitiv für die in den Speichermitteln zu speichernde Komponente des Abgases. Ist dies NOx, so wird der Messfühler 6 keine oder nur eine sehr geringe Konzentration von NOx im Abgas feststellen, sofern die Speichermittel der Wabenstruktur 2 stromaufwärts in Bezug auf den Gasstrom 5 noch ein genügend großes, nicht besetztes Speichervolumen aufweisen.As shown in FIG. 1, the honeycomb body 1 according to the invention also has a measuring sensor 6, which is arranged in the honeycomb structure 2 at a minimum distance 7 from the exit surface 4. The sensor 6 is sensitive to the component of the exhaust gas to be stored in the storage means. If this is NO x , the sensor 6 will detect no or only a very low concentration of NO x in the exhaust gas, provided the storage means of the honeycomb structure 2 upstream in relation to the gas stream 5 still have a sufficiently large, unoccupied storage volume.
Bevorzugt ist der Mindestabstand 7 so bemessen, dass dann, wenn der Messfühler eine vorgebbare Höchstkonzentration der Komponente im Abgas registriert, diese vorgebbare Höchstkonzentration der Komponente an noch keiner Stelle der Wabenstruktur 2 die Austrittsfläche 4 erreicht hat. Hierbei muss bei Festlegung des Mindestabstandes 7 berücksichtigt werden, dass sich das Abgas unterschiedlich schnell durch die Hohlräume der Wabenstruktur 2 bewegt. So können sich Konzentrationsfronten ausbilden, also Fronten einer gleichen Konzentration der zu speichernden Komponente, die sich mit der Zeit im Wabenkörper 1 fortbewegen.The minimum distance 7 is preferably dimensioned such that when the measuring sensor registers a predeterminable maximum concentration of the component in the exhaust gas, this predeterminable maximum concentration of the component at no point in the Honeycomb structure 2 has reached the exit surface 4. When determining the minimum distance 7, it must be taken into account that the exhaust gas moves through the cavities of the honeycomb structure 2 at different speeds. In this way, concentration fronts can form, that is to say fronts of the same concentration of the component to be stored, which move over time in the honeycomb body 1.
Betrachtet man eine vorgebbare Höchstkonzentration von NOx, so wird sich beispielsweise bei einem neuen Wabenkörper 1 nach einer gewissen Zeit eine Konzentrationsfront mit dieser HöchsÜconzentration aufbauen. Der Aufbau dieserIf one considers a predeterminable maximum concentration of NO x , then for example with a new honeycomb body 1 a concentration front with this maximum concentration will build up after a certain time. Building this
Konzentrationsfront wird eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen, da am Anfang die Konzentration des NOx im Abgas direkt nach Eintreten in den Wabenkörper 1 zumindest in radialen Teilbereichen des Wabenkörpers sehr schnell auf null gehen wird, da sich noch kein NOx an den Speichermitteln angelagert hat. Von daher wird quasi alles NOx, was zu diesem Zeitpunkt im Gasstrom 5 enthalten ist, direkt gespeichert. Sukzessive werden in Richtung des Gasstroms 5 die Speichermittel mit NOx aufgefüllt, so dass sich eine Konzentrationsfront bildet, die sich ausConcentration front will take a certain amount of time, because at the beginning the concentration of NO x in the exhaust gas immediately after entering honeycomb body 1 will quickly go to zero, at least in radial partial areas of honeycomb body, since no NO x has yet accumulated on the storage media , Therefore virtually all NO x that is contained in gas stream 5 at this point in time is stored directly. The storage means are successively filled with NO x in the direction of the gas flow 5, so that a concentration front is formed, which develops
Richtung der Eintrittsfläche 3 in Richtung der Austrittsfläche 4 bewegt. Diese Front muss nicht eine plane Ebene darstellen, vielmehr ist sie im Regelfall gelcrümmt oder auch zerklüftet. Wenn diese Konzentrationsfront den Messfuhler erreicht, bedingt dies, dass zwar der Messfühler 6 die Höchstkonzentration detektiert, jedoch es im Wabenlcörper stellen gibt, an denen diese Höchstkonzentration deutlich näher an der Eintrittsfläche 3 oder auch näher an der Austrittsfläche 4 liegt als an der Position des Messfühlers 6. Der Mindestabstand 7 zwischen Messfühler 6 und Austrittsfläche 4 ist deshalb so gewählt, dass es unter normalen Betriebsbedingungen nicht zu einem Durchbruch von NOx kommen kann. Das heißt, es soll kein Austreten von NOx aus der Austrittsfläche 4 der Wabenstruktur 2 erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, den Mindestabstand 7 des Messfühlers 6 von der Austrittsfläche 4 der Wabenstruktur 2 so zu wählen, dass das stromabwärts des Messfühlers 6 gelegene Speichervolumen auch für die schnellsten Bereiche der Konzentrationsfront so groß ist, dass für eine gewisse Zeitspanne die Speicherung von NOx gewährleistet ist und so ein Durchbruch von NOx verhindert wird. Dies ermöglicht es, einen eventuellen Regenerationsschritt, der beispielsweise im Einspritzen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen bestehen kann und der zu einer Umsetzung des NOx und damit zu einer Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Speichervolumens führt, zu einem Zeitpunkt durchzuführen, der an die Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine anpassbar ist.Moved in the direction of the entry surface 3 in the direction of the exit surface 4. This front does not have to represent a flat plane, rather it is usually curved or jagged. If this concentration front reaches the sensor, this means that the sensor 6 detects the maximum concentration, but there are places in the honeycomb body at which this maximum concentration is significantly closer to the inlet surface 3 or also closer to the outlet surface 4 than at the position of the sensor 6. The minimum distance 7 between the sensor 6 and the outlet surface 4 is therefore selected such that NO x cannot break through under normal operating conditions. This means that NO x should not emerge from the exit surface 4 of the honeycomb structure 2. It is particularly advantageous to select the minimum distance 7 of the sensor 6 from the exit surface 4 of the honeycomb structure 2 such that the storage volume located downstream of the sensor 6 is so large, even for the fastest areas of the concentration front, that NO is stored for a certain period of time x is guaranteed and thus a breakthrough of NO x is prevented. This makes it possible to carry out a possible regeneration step, which can consist, for example, of injecting unburned hydrocarbons and which leads to a conversion of the NO x and thus to an increase in the available storage volume, at a point in time which can be adapted to the operating conditions of the internal combustion engine ,
Weiterhin ist es möglich, in den Messfühler 6 auch eine Lambdasonde und/oder einen Temperatafühler zu integrieren. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise bei Durchführung von Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel festzustellen, ob Kohlenwasserstoffe unverbrannt die Austrittsfläche der Wabenstruktur 2 passieren und so an die Umwelt gelangen würden. Zudem ist es möglich, thermische Schädigungen des Wabenkörpers 1 zu verhindern, indem die Regenerationsmaßnahme bei Erreichen einer vorgebbaren Höchsttemperatur beendet wird. Dies ist insbesondere bei der Desulfatisierung des Wabenkörpers 1 von Bedeutung.Furthermore, it is also possible to integrate a lambda probe and / or a temperature sensor in the measuring sensor 6. This advantageously makes it possible, when carrying out measures for the regeneration of the storage means, to determine whether hydrocarbons pass through the exit surface of the honeycomb structure 2 without combustion and would thus reach the environment. In addition, it is possible to prevent thermal damage to the honeycomb body 1 by terminating the regeneration measure when a predeterminable maximum temperature is reached. This is particularly important in the desulfation of the honeycomb body 1.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit Abgasleitung, Motorsteuerung und einem erfindungsgemäßen Wabenlcörper 1. Die durch den Motor 12 produzierten Abgase werden in die Abgasleitung 13 eingespeist. Das Abgas wird durch Abgasbehandlungsmittel 14 geleitet. Diese können beispielsweise aus einem üblichen 3 -Wege-Katalysator bestehen. Diesen nachgeschaltet ist in der Abgasleitung 13 ein erfindungsgemäßer Wabenkörper 1 ausgebildet, in dem Speichermittel zur Speicherung von NOx ausgebildet sind.3 schematically shows an internal combustion engine of a motor vehicle with an exhaust line, engine control and a honeycomb body 1 according to the invention. The exhaust gases produced by the engine 12 are fed into the exhaust line 13. The exhaust gas is passed through exhaust treatment means 14. These can consist, for example, of a conventional 3-way catalyst. Downstream of this, a honeycomb body 1 according to the invention is formed in the exhaust gas line 13, in which storage means for storing NO x are formed.
Stromabwärts des erfindungsgemäßen Wabenlcörpers 1 liegt das Endrohr 15, durch das die Abgase an die Umwelt abgegeben werden. Im Wabenlcörper 1 ist ein Messfühler 6 ausgebildet. Dieser bestimmt die NOx -Konzentration im Abgas, ferner umfasst er eine Lambdasonde, sowie einen Temperaturfühler. Die durch den Messfühler 6 gewonnenen Daten werden über eine erste Signalleitung 16 an die Motorsteuerung 17 übermittelt. Die Motorsteuerung 17 ist über eine zweite Signalleitung 18 mit dem Motor 12 verbunden. Ferner liegt eine dritte Signalleitung 19 vor, die die Motorsteuerung 17 mit dem Abgasbehandlungsmittel 14 verbindet. So können in vorteilhafter Weise die im Abgasbehandlungsmittel 14, im Wabenkörper 1, sowie im Motor 12 gewonnenen Daten von der Motorsteuerung 17 verarbeitet werden und zur Steuerung des Einspritzmittels 20 verwendet werden. Das Einspritzmittel 20 kann beispielsweise als Düse ausgebildet sein, die beispielsweise über eine Pumpe 21 mit unverbranntem Kraftstoff aus einem Tank 22 und unter Druck versorgt wird. Durch die Steuerung der Öffnungszeiten des Einspritzmittels 20, das beispielsweise als elektromechanisches Ventil ausgebildet sein kann, ist es so möglich, sehr genaue Mengen von unverbranntem Kraftstoff zur Regeneration der Speichermittel im Wabenkörper 1 in die Abgasleitung 13 einzubringen. Sobald der Messfühler 6 anzeigt, dass die Temperatur des Abgases und damit auch des Wabenkörpers 1 eine vorgegebene Höchsttemperatur überschreitet, oder auch die Lambdasonde im Messfühler 6 unverbrannte Kohlenwasserstoffe in einer Konzentration detektieren, die anzeigt, dass ein Durchbruch von Kohlenwasserstoffen bevorsteht, kann die Regenerationsmaßnahme, also das Einspritzen von unverbranntem Kraftstoff, durch das Einspritzmittel 20 schnell beendet werden. Dies verhindert einerseits, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre abgegeben werden und andererseits, dass der Wabenkörper 1 thermisch geschädigt wird.Downstream of the honeycomb body 1 according to the invention is the end pipe 15 through which the exhaust gases are released to the environment. In the honeycomb body 1 is a sensor 6 is formed. This determines the NO x concentration in the exhaust gas, it also includes a lambda probe and a temperature sensor. The data obtained by the sensor 6 are transmitted to the engine control 17 via a first signal line 16. The motor controller 17 is connected to the motor 12 via a second signal line 18. There is also a third signal line 19 which connects the engine control 17 to the exhaust gas treatment means 14. Thus, the data obtained in the exhaust gas treatment means 14, in the honeycomb body 1, and in the engine 12 can be processed by the engine control 17 and used to control the injection means 20. The injection means 20 can be designed, for example, as a nozzle, which is supplied, for example, via a pump 21 with unburned fuel from a tank 22 and under pressure. By controlling the opening times of the injection means 20, which can be designed, for example, as an electromechanical valve, it is thus possible to introduce very precise amounts of unburned fuel for the regeneration of the storage means in the honeycomb body 1 into the exhaust line 13. As soon as the sensor 6 indicates that the temperature of the exhaust gas and thus also the honeycomb body 1 exceeds a predetermined maximum temperature, or the lambda probe in the sensor 6 detects unburned hydrocarbons in a concentration that indicates that a breakthrough of hydrocarbons is imminent, the regeneration measure can that is, the injection of unburned fuel, through which the injection means 20 are quickly ended. On the one hand, this prevents unburned hydrocarbons from being released into the atmosphere, and on the other hand prevents the honeycomb body 1 from being thermally damaged.
Ein erfindungsgemäßer Wabenlcörper und ein erfindungsgemäßes Verfahren zurA honeycomb body according to the invention and a method according to the invention for
Behandlung eines Fluids, insbesondere einer Nachbehandlung eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, ermöglichen in vorteilhafter Weise die Speicherung von Komponenten eines Fluids, beispielsweise von NOx, wobei der benötigte Speicher klein ausgelegt werden kann und trotzdem ein Durchbruch der zu speichernden Komponente durch den Wabenkörper wirkungsvoll und zuverlässig vermieden werden kann. Treatment of a fluid, in particular an aftertreatment of an exhaust gas of an internal combustion engine, advantageously make it possible to store components of a fluid, for example NO x , the required memory can be designed small and nevertheless a breakthrough of the component to be stored through the honeycomb body can be effectively and reliably avoided.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Wabenkörperhoneycombs
Wabenstrukturhoneycomb structure
Eintrittsflächeentry surface
Austrittsflächeexit area
Gasstromgas flow
Messfühlerprobe
Mindestabstandminimum distance
Strukturierte BlechlageStructured sheet metal layer
Im wesentlichen glatte BlechlageEssentially smooth sheet metal
Mantelrohrcasing pipe
Kanalchannel
Motorengine
Abgasleitungexhaust pipe
AbgasbehandlungsmittelExhaust gas treatment agents
Endrohrtailpipe
Erste SignalleitungFirst signal line
Motorsteuerungmotor control
Zweite SignalleitungSecond signal line
Dritte SignalleitungThird signal line
EinspritzmittelInjection means
Pumpepump
Tank tank

Claims

Patentansprüche claims
1. Wabenkörper (1), insbesondere für die Nachbehandlung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine (12), mit einer Eintrittsfläche (3), einer1. honeycomb body (1), in particular for the aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine (12), with an inlet surface (3), one
Austrittsfläche (4) und mit einer von einem Fluid durchströmbaren Wabenstruktur (2) zwischen der Eintrittsfläche (3) und der Austrittsfläche (4), wobei die Wabenstruktur (2) Speichermittel für zumindest eine Komponente des Fluids aufweist und einen Messfühler (6) für die Konzentration dieser Komponente im Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (6) in der Wabenstruktur (2) und in einem Mindestabstand (7) von der Austrittsfläche (4) angeordnet ist.Outlet surface (4) and with a honeycomb structure (2) through which a fluid can flow between the inlet surface (3) and the outlet surface (4), the honeycomb structure (2) having storage means for at least one component of the fluid and a measuring sensor (6) for the Concentration of this component in the fluid, characterized in that the measuring sensor (6) is arranged in the honeycomb structure (2) and at a minimum distance (7) from the outlet surface (4).
2. Wabenkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand (7) so bemessen ist, dass bei einem Ansprechen des2. honeycomb body (1) according to claim 1, characterized in that the minimum distance (7) is dimensioned such that when the
Messfühlers (6) auf das Vorhandensein einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente im Fluid diese Höchstkonzentration noch an keiner Stelle der Wabenstruktur (2) die Austrittsfläche (4) erreicht hat.Sensor (6) for the presence of a predefinable maximum concentration of the component in the fluid, this maximum concentration has never reached the exit surface (4) at any point in the honeycomb structure (2).
3. Wabenkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand (7) so bemessen ist,_dass bei einem Ansprechen des Messfühlers (6) auf das Vorhandensein einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente im Fluid das Speichervolumen zwischen Messfühler (6) und Austrittsfläche (4) ausreicht, die Komponente weiter zu speichern, bis Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel wirksam werden, ohne dass diese Höchstkonzentration an irgendeiner Stelle der Wabenstruktur (2) die Austrittsfläche (4) erreicht. 3. honeycomb body (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the minimum distance (7) is dimensioned such that when the sensor (6) responds to the presence of a predetermined maximum concentration of the component in the fluid, the storage volume between the sensor (6 ) and outlet area (4) is sufficient to continue to store the component until measures for the regeneration of the storage means become effective without this maximum concentration reaching the outlet area (4) at any point in the honeycomb structure (2).
4. Wabenkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Mittel zur Bestimmung zumindest einer weiteren Kenngröße des Fluids aufweist.4. honeycomb body (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that additionally has means for determining at least one further parameter of the fluid.
5. Wabenlcörper (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bestimmung des Restsauerstoffgehalts des Fluids ausgebildet sind.5. honeycomb body (1) according to claim 4, characterized in that means for determining the residual oxygen content of the fluid are formed.
6. Wabenkorper (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Fluids ausgebildet sind.6. honeycomb body (1) according to one of claims 4 or 5, characterized in that means for determining the temperature of the fluid are formed.
7. Wabenkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Speichermittel zum Speichern von Stickoxiden (NOx) ausgebildet sind.7. honeycomb body (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that storage means for storing nitrogen oxides (NO x ) are formed.
8. Verfahren zur Behandlung eines Fluids, insbesondere zur Nachbehandlung eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine (12), in einem Wabenkörper (1) mit einer Eintrittsfläche (3), einer Austrittsfläche (4) und einer von dem Fluid durchströmbaren Wabenstruktur (2) zwischen der Eintrittsfläche (3) und der Austrittsfläche (4), wobei die Wabenstruktur (2)8. Method for the treatment of a fluid, in particular for the aftertreatment of an exhaust gas of an internal combustion engine (12), in a honeycomb body (1) with an inlet surface (3), an outlet surface (4) and a honeycomb structure (2) through which the fluid can flow between the inlet surface (3) and the exit surface (4), the honeycomb structure (2)
Speichermittel für mindestens eine Komponente des Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der zu speicherndenHas storage means for at least one component of the fluid, characterized in that the concentration of those to be stored
Komponente im Fluid in der Wabenstruktur (2) in einem Mindestabstand (7) von der Austrittsfläche (4) bestimmt wird.Component in the fluid in the honeycomb structure (2) is determined at a minimum distance (7) from the exit surface (4).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand (7) so bemessen ist, dass bei Überschreiten einer vorgebbaren Höchstkonzentration der Komponente im Fluid diese Höchstkonzentration noch an keiner Stelle der Wabenstruktur (2) die Austrittsfläche (4) erreicht hat. 9. The method according to claim 8, characterized in that the minimum distance (7) is dimensioned such that when a predeterminable maximum concentration of the component in the fluid is exceeded, this maximum concentration has not yet reached the exit surface (4) at any point in the honeycomb structure (2).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand (7) so bemessen ist, dass bei Überschreiten einer vorgebbaren. Höchstkonzentration der Komponente das Speichervolumen zwischen der Position in der Wabenstruktur (2), an der die Konzentration der zu speichernden Komponente bestimmt wird, und der Austrittsfläche (4) ausreicht, die Komponente weiter zu speichern, bis Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel wirksam werden, ohne dass die Höchstkonzentration an irgendeiner Stelle der Wabenstruktur (2) die Austrittsfläche (4) erreicht.10. The method according to any one of claims 8 and 9, characterized in that the minimum distance (7) is dimensioned such that when a predeterminable is exceeded. Maximum concentration of the component the storage volume between the position in the honeycomb structure (2), at which the concentration of the component to be stored is determined, and the outlet surface (4) is sufficient to continue to store the component until measures for regeneration of the storage means take effect without that the maximum concentration at any point of the honeycomb structure (2) reaches the exit surface (4).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens eine weitere Kenngröße des Fluids bestimmt wird.11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that in addition at least one further parameter of the fluid is determined.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Sauerstoffkonzentration im Fluid bestimmt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the oxygen concentration in the fluid is additionally determined.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Fluidtemperatur bestimmt wird.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the fluid temperature is additionally determined.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel durchgeführt werden, sobald die vorgebbare Höchstkonzentration der zu speichernden Komponente erreicht wurde.14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that measures for the regeneration of the storage means are carried out as soon as the predetermined maximum concentration of the component to be stored has been reached.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel durchgeführt werden, sobald nach Erreichen der vorgebbaren Höchstkonzentration eine vorgebbare Zeitspanne verstrichen ist. 15. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that measures for the regeneration of the storage means are carried out as soon as a predeterminable period of time has passed after reaching the predetermined maximum concentration.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Stickoxide (NOx) gespeichert werden.16. The method according to any one of claims 8 to 15, characterized in that nitrogen oxides (NO x ) are stored.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßnahme zur Regeneration der Speichermittel unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die17. The method according to claim 16, characterized in that as a measure for the regeneration of the storage means unburned hydrocarbons in the
Wabenstruktur eingebracht werden.Honeycomb structure.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen zur Regeneration der Speichermittel beendet werden, wenn die Abgastemperatur eine vorgebbare Höchsttemperatur überschreitet. 18. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the measures for regeneration of the storage means are terminated when the exhaust gas temperature exceeds a predetermined maximum temperature.
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