KR20140130484A - 가열 촉매 작동 방법 - Google Patents

가열 촉매 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140130484A
KR20140130484A KR1020147026006A KR20147026006A KR20140130484A KR 20140130484 A KR20140130484 A KR 20140130484A KR 1020147026006 A KR1020147026006 A KR 1020147026006A KR 20147026006 A KR20147026006 A KR 20147026006A KR 20140130484 A KR20140130484 A KR 20140130484A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust
gas
heater
gas treatment
treatment device
Prior art date
Application number
KR1020147026006A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101640701B1 (ko
Inventor
페테르 히르쓰
페테르 바우에르
잔 호드그손
Original Assignee
에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201210004267 external-priority patent/DE102012004267A1/de
Priority claimed from DE201210107207 external-priority patent/DE102012107207A1/de
Application filed by 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하 filed Critical 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
Publication of KR20140130484A publication Critical patent/KR20140130484A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101640701B1 publication Critical patent/KR101640701B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F01N2610/102—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance after addition to exhaust gases, e.g. by a passively or actively heated surface in the exhaust conduit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

본 발명은 배기 가스 처리 장치(1)의 작동 방법에 관한 것으로서, 상기 배기 가스 처리 장치는 상기 배기 가스 처리 장치(1)에서의 배기 가스 유동 및/또는 상기 배기 가스 처리 장치(1)에서의 한 표면(25)을 가열하기 위한 전기 가열기(2)를 포함하고 그리고 상기 배기 가스 처리 장치(1)로의 첨가제의 공급을 위한 공급 점(3)을 포함하여, 첨가제가 전기 가열기(2)에서 충돌한다. 단계 a)에서, 첨가제가 공급 점(3)에 공급된다. 단계 b)에서, 배기 가스 처리 장치(1)의 작동 상태(4)가 적어도 하나의 상태 변수(5)를 사용하여 결정되고, 여기서 퇴적물은 전기 가열기(2)에 충돌할 수 있다. 단계 c)에 있어서, 시계(clock) 주파수(6)는, 단계 b)에서 설정된 작동 상태(4)가 사전 결정된 작동 상태 범위(7)에 놓일 때, 상기 작동 상태(4)에 따라 결정된다. 단계 d)에 있어서, 전기 가열기(2)의 시간 기록된(clocked) 활성 및 비활성은 단계 b)에서 결정된 작동 상태(4)가 사전 결정된 작동 상태 범위(7)에 놓일 때, 결정된 시계 주파수(6)를 사용하여 발생한다.

Description

가열 촉매 작동 방법{Method for operating a heating catalyst}
본 발명은 배기-가스 처리 장치에서의 배기-가스 스트림을 가열하기 위한 가열기를 구비한 배기-가스 처리 장치의 작동 방법에 관한 것이다. 더욱이, 공급 점이 배기-가스 처리 장치에 제공되며, 상기 공급 점에서 첨가제가 배기-가스 처리 장치로 계량(meter)될 수 있다.
배기-가스 정화용 첨가제가 계량되는 배기-가스 처리 장치는 자동차 분야에 특히 폭넓게 사용된다. 이러한 배기-가스 처리 장치의 일례에는 SCR 공정(선택 촉매 환원 공정 : selective catalytic reduction process)이 실행되는 배기-가스 처리 장치가 포함된다. 상기 공정에 있어서, 배기 가스에 있는 질소 산화물 화합물이 (첨가제처럼 배기 가스에 공급된) 환원제의 도움에 의해 정화된다. 첨가제가 공급되는 다른 배기-가스 처리 장치는 탄화수소(특히 연료)가 촉매 상에서 연소되고 그리고 배기 가스의 온도를 증가시키도록 공급되는 배기-가스 처리 장치이다. 따라서, 특정 열적으로 활성화된(activated) 변환 반응이 배기-가스 처리 장치에서(그리고 특히 필터에서) 발생한다는 것이 달성될 수 있다.
배기-가스 스트림을 가열하기 위한 가열기는 배기 가스 및/또는 배기-가스 성분에 의하여 오염될 수 있거나 차단될 수 있다고 알려졌다. 이는 우선적으로 배기-가스 처리 장치에서의 가열기에 의해 노출된 배기 가스에 유동 저항을 증가시킨다. 더욱이, 가열 장치의 가열 성능은, 배기 가스의 적당한 가열이 가열기 상의 퇴적물 때문에 가능하지 않기 때문에, 악영향을 받게 된다.
이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 상기 언급된 기술적 문제점을 해결하거나 적어도 경감시키는 것이다. 특히 전기 가열기를 구비한 배기-가스 처리 장치의 특히 유리한 방법이 제안되는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부에 따른 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 유리한 실시예가 종속 청구항에서 특정된다. 청구범위에서 개별적으로 특정된 특징은 임의의 요구되는 과학기술적으로 의미있는 방식으로 서로 합쳐질 수 있고 그리고 본 발명의 또 다른 실시예가 강조된 상태에서, 상세한 설명에서의 예시적인 사실에 의해 보충될 수 있다.
본 발명은 배기-가스 처리 장치 작동 방법에 관한 것으로서, 상기 배기-가스 처리 장치는 상기 배기-가스 처리 장치에서의 한 표면이나 또는 적어도 하나의 배기-가스 스트림을 가열하기 위한 전기 가열기를 구비하고, 그리고 상기 배기-가스 처리 장치로 첨가제를 공급하기 위한 공급 점을 구비하여, 상기 첨가제가 전기 가열기 상에서 충돌하며, 상기 배기-가스 처리 장치 작동 방법은:
a) 공급 점에 첨가제를 공급하는 단계;
b) 적어도 하나의 상태 변수에 기초하여, 퇴적물이 전기 가열기 상에서 변할 수 있는 배기-가스 처리 장치의 작동 상태를 확인하는 단계;
c) 단계 b)에서 확인된 작동 상태가 사전결정된 작동 상태 범위에 있다면 함수로서 사이클 주파수를 설정하는 단계;
d) 단계 b)에서 확인된 작동 상태가 사전결정된 작동 상태 범위 내에 있다면, 설정 사이클 주파수에서 전기 가열기를 사이클적으로 활성화 및 비활성화(deactivating)하는 단계를 갖는다.
배기-가스 처리 장치는 통상적으로 내연 기관의 배기 가스의 정화를 위해 사용된다. 이를 위하여, 배기-가스 처리 장치가 내연 기관과 연결된다.
전기 가열기는 바람직하게는 자동차의 온-보드 전기 시스템(on-board electrical system)으로부터 제공된 전류로써 작동된다. 가열기는 바람직하게는 전기 가열 몸체를 구비하고, 배기-가스 처리 장치에서, 배기-가스 스트림이 상기 전기 가열 몸체의 주위를 유동할 수 있고 이에 따라서 상기 전기 가열 몸체가 가열 동안에 만들어진 열을 배기-가스 스트림으로 배출한다. 본 방법의 일 실시예에 있어서, 가열기는 배기-가스 처리 장치에서의 배기-가스 스트림을 가열하도록 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 가열기는 배기-가스 처리 장치의 표면을 가열하도록 사용된다. 상기 표면은 바람직하게는 배기-가스 스트림과 접촉 상태이고 그리고 예를 들면, 허니콤 몸체의 표면일 수 있다. 상기 표면은 가열기 자체의 표면일 수 있다. 본 방법의 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 가열기는 배기-가스 스트림과 또한 표면 모두를 가열하도록 사용된다. 공급 점은 예를 들면, 밸브 및/또는 분사기를 포함할 수 있고, 이들에 의하여 배기-가스 처리 장치로 계량된 첨가제의 양이 조정될 수 있다.
기재된 방법에 있어서, 첨가제의 공급은 공급 점에서 먼저 발생한다. 첨가제의 공급은 바람직하게는 배기-가스 스트림의 가열과 독립적으로 발생한다. 첨가제는 바람직하게는 배기-가스 처리 장치에 공급된 배기-가스 정화 구성요소(예를 들면 SCR 촉매, 산화 촉매 또는 흡착기)에 의해 요구되는 양으로 공급된다.
단계 b)에 있어서, 특히 배기-가스 처리 장치의 다양한 작동 매개변수로부터 계산된 값이 작동 상태로 확인되거나, 또는 다양한 작동 매개변수를 이루는 매개 변수 세트가 작동 상태로 확인된다. 이는 예를 들면, 배기-가스 처리 장치에서 측정된 작동 매개변수에 기초하여, 예를 들면 온도에 기초하여, 실행될 수 있다. 예를 들면, 배기 가스 자체의 온도가 사용될 수 있거나 또는 배기 가스로 안내되는 배기 라인의 온도가 사용될 수 있다. 이러한 온도는 배기 가스의 온도를 대표한다. 또한 배기-가스 처리 장치와 연결된 내연 기관의 다양한 작동 변수로부터 작동 상태에 대해 배기-가스 처리 장치의 작동 매개 변수가 계산될 수 있다. 예를 들면, 배기-가스 처리 장치를 통한 질량 유동은 내연 기관에 의해 연소된 연료 및 공기로부터 계산될 수 있고, 그리고 이는 단계 b) 동안 작동 상태로 사용될 수 있다.
단계 c)에 있어서, 단계 b)에서 확인된 작동 상태는 사전결정된 작동 상태 범위와 비교된다. 작동 상태 범위는 특정 작동 상태 한계를 갖고, 그리고 이들 한계 사이에 사전결정된 작동 상태 범위가 놓인다. 단계 b)에서 확인된 작동 상태가 상기 작동 상태 한계 내에 놓인다면, 단계 b)에서 확인된 작동 상태가 사전결정된 작동 상태 범위에 놓인다. 사전결정된 작동 상태 범위는 바람직하게는 양 측에서의 한계 값으로 경계가 정해지고, 그리고 한 측에서 경계가 형성된다(개방되지 않는다).
본 방법의 간단한 실시예에 있어서, 작동 상태가 배기-가스 처리 장치에서 측정된 온도이고, 그리고 작동 상태 범위가 사전결정된 온도 범위이다. 예를 들면, 작동 상태 범위는 100℃에서 시작할 수 있고 180℃에서 끝날 수 있다. 작동 상태는 이후, 측정된 온도가 특정된 온도 범위에 놓인다면, 사전결정된 작동 상태 범위에 놓인다.
사이클 주파수는, 바람직하게는 작동 상태 범위를 특정하는 작동 매개변수로부터, 사전결정된 계산 식에 따라, 계산된다. 본 발명에 따른 방법의 실시예에 있어서, 작동 상태는 단지 배기-가스 처리 장치에서 측정된 온도이고, 사이클 주파수는 예를 들면, 온도의 함수로서 결정될 수 있다.
단계 d)에 있어서, 단계 b)에서 확인된 (현재의/임박한) 작동 상태와 사전결정된 작동 상태 범위의 비교는 바람직하게는 단계 c)에서 실행된다. 전류에 의해 작동된 가열기의 경우에, 가열기의 활성 및 비활성은 가열기를 통해 흐르는 전류의 활성 및 비활성에 의해 실현된다. 단계 c)에서 확인된 사이클 주파수는 바람직하게는 (예를 들면, 헤르츠로 특정된) 반복 율로서 특징지워진다. 반복 율은 예를 들면, 1 킬로헤르츠(초당 1000 반복)와 0.001 헤르츠(매 1000 초당 한번 반복) 사이에 놓일 수 있다. 4 헤르츠(매 0.25 초)와 0.5 헤르츠(매 2초) 사이의 반복 율이 특히 바람직하다. 0.05 헤르츠(매 20초)와 0.005 헤르츠(매 200 초) 사이의 반복 율이 또한 바람직하다. 여기서 특정된 반복 율은, 특히 내연 기관이 저-부하 범위에서 작동될 때, 적용된다. 사이클 주파수는 바람직하게는, 배기-가스 처리 장치의 암모니아 저장의 저장 모델에 기초하여, 단계 c)에서 설정된다. 암모니아 저장부는 바람직하게는 예를 들면 SCR 촉매에서 형성될 수 있는 저장 코팅의 형태이다. 저장 모델은 데이터 처리 장치에 저장될 수 있고 그리고 암모니아 저장부에 저장된 암모니아의 양을 추정할 수 있다. 저장 모델으로써, 예를 들면, 암모니아 저장부의 온도와 공급된 액체 첨가제의 양이 저장된 암모니아의 양을 결정하도록 매개변수로서 사용될 수 있다. 부가적으로 다른 매개변수가 저장된 암모니아의 양을 결정하도록 고려될 수 있다.
사전결정된 작동 상태 범위는 바람직하게는 증가된 양의 퇴적물이 가열기 상에 형성되는 작동 상태 범위이다. 작동 상태 범위는 예를 들면 첨가제의 요구되는 변환 반응이 발생하거나 발생을 개시하지만 완전하게 발생하지 않고, 그리고 이에 따라 잔류물이 가열기 상에 형성될 수 있는 작동 상태 범위이다. 가열기 상의 첨가제의 잔류물이나 또는 퇴적물이 변환 및/또는 연소되도록 이후 사이클 방식으로 가열기가 작동되는 것이 유리하다고 알려졌다. 이는 가열기의 사이클 작동에 의해 특히 작은 에너지 소비(outlay)로써 실현될 수 있다.
퇴적물이 형성되는 표면은, 이후, 상기 표면상의 퇴적물이 특히 효과적인 방식으로 변환 및/또는 연소될 수 있기 때문에, 가열기에 의해 직접적으로 가열된다면 특히 유리하다.
본 방법은 가열기가 전기 가열가능한 허니콤 몸체를 포함한다면 특히 유리하다. 상기 타입의 허니콤 몸체는 예를 들면 배기 가스가 통과해 유동할 수 있는 다수의 덕트를 구비한다. 상기 타입의 가열 허니콤 몸체는 특히 기계적으로 안정적이고, 그리고 배기-가스 처리 장치를 가로질러 펼쳐진 가열 와이어로 형성된 가열기보다 무엇보다 상당히 더 안정적이다. 더욱이, 상기 타입의 허니콤 몸체는 특히 큰 표면 영역을 갖고, 상기 큰 표면 영역을 통해 열이 상기 허니콤 몸체로부터 배기 가스까지 배출될 수 있다. 상기 타입의 허니콤 몸체가 비교적 용이하게 차단될 수 있는 매우 작은 덕트를 구비한다는 문제가 있을 수 있다. 상기 덕트는 이후 기재된 방법에 의해 세정될 수 있다(또는 퇴적물이 없을 수 있다). 가열가능한 허니콤 몸체는 활성 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 활성 코팅은 첨가제의 또는 배기 가스의 성분을 변환 및/또는 저장할 수 있다.
본 방법은, 첨가제가 환원제이고, 그리고 적어도 하나의 SCR 촉매가 배기-가스 유동 방향에서 보았을 경우 공급 점 하류의 배기-가스 처리 장치에 배치된다면, 더욱 유리하다.
본 발명에 따른 방법에 따라 작동될 수 있는 배기-가스 처리 장치는 가열기뿐만 아니라 바람직하게는 예를 들면, SCR 촉매, 저장 촉매, 산화 촉매 및/또는 흡착기를 포함한다.
선택 촉매 환원의 공정이 SCR 촉매에서 실행된다. 환원제, 바람직하게는 액체 요소-수용액이 이후 첨가제로서 공급된다. 선택 촉매 환원을 위해 환원제로서 사용된 전형적인 첨가제가 상표명 AdBlue®로 판매되는 32.5% 요소-수용액이다. 이러한 용액은, 온도가 용액을 암모니아로 부분적으로 변환시키는데만 충분하고 그리고 특히 상기 용액을 완전하게 증발시키는데 충분하지 않다면, 특히 단단하게 부착되는 퇴적물을 형성한다. 이후 용액로부터의 요소의 일부가 이후 배기-가스 처리 장치에서 증발되지 않은 액체 환원제에 의해 충돌된 표면상의 퇴적물과 같이 남아 있게 된다. 선택 촉매 환원용 암모니아가 저장 촉매에 임시로 저장될 수 있다. 저장 촉매 및 SCR 촉매는 하나의 허니콤 몸체에서 결합되게 실현될 수 있고, 이 경우 상기 허니콤 몸체가 암모니아-저장 구성요소 및 또한 선택 촉매 환원을 촉진시키는 구성요소 모두를 구비한 코팅을 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 배기-가스 처리 장치는 산화 촉매 및/또는 흡착기를 포함한다. 산화 촉매 및/또는 흡착기가 배기-가스 처리 장치에서 사용된다면, 탄화수소, 특히 연료(또는 연결된 내연 기관에 대해 사용된 연료)가 첨가제로서 공급되는 것이 바람직하다. 탄화수소에 의하여, 배기-가스 처리 장치에서의 온도가 상승된다. 이를 위하여, 탄화수소가 이러한 목적을 위해 제공된 촉매(바람직하게는 플래티늄 촉매)에서 연소된다. 온도 상승의 결과로서, 산화 촉매에서의 특정 변환 반응이 활성화될 수 있고, 및/또는 흡착기에 저장된 배기-가스 성분이 없게 될 수 있다. 흡착기는 특히 내연 기관의 콜드 스타트(cold start) 동안에, 내연 기관에 의해 발생된 오염 물질을 적어도 임시로 저장하기 위한 과제(task)를 갖는다. 이는 배기-가스 처리 장치의 온도가 콜드 스타트 동안에 계속 낮을 때 특히 유리하고 그리고 특정 변환 반응이 이에 따라 배기-가스 처리 장치에서 아직 발생하지 않을 수 있다. 이후, 배기-가스 처리 장치에서의 온도가 특정 임계 온도 이상으로 상승될 때, 흡착기에 저장된 오염 물질이 배출/변환될 수 있다.
저장 촉매, SCR 촉매, 산화 촉매, 및/또는 흡착기용 코팅이 또한 전기 가열가능한 허니콤 몸체에 적어도 부분적으로 제공될 수 있다.
본 방법은, 단계 b)에 있어서,
- 적어도 하나의 온도;
- 공급 점을 통해 배기-가스 처리 장치로의 첨가제의 질량 유동; 및
- 배기-가스 처리 장치에서의 배기-가스 스트림의 질량 유동;과 같은 상태 변수 중 적어도 하나의 상태 변수가 작동 상태를 확인하기 위해 사용된다면, 더욱 유리하다.
온도는 예를 들면, 배기-가스 처리 장치에서 측정된 배기-가스 온도 및/또는 배기-가스 처리 장치의 벽부의 온도일 수 있다. 온도는 퇴적물의 형성과 특히 관련이 있는데, 그 이유는 첨가제가 변환되는 변환 반응이 온도에 따라 상당하게 결정되고, 그리고 이에 따라 퇴적물의 형성이 또한 온도에 따라 결정되기 때문이다. 첨가제의 질량 유동은 상기 퇴적물의 양, 및 퇴적물이 가열기 상에 형성되는 속도(rate)로 실질적으로 결정된다. 예를 들면, 첨가제의 질량 유동이 증가된다면, 사이클 주파수가 증가되는 것이 유리할 수 있다. 질량 유동은 퇴적물에서 부식 효과를 갖는다. 따라서, 배기-가스 처리 장치에서의 배기-가스 스트림의 질량 유동이 본 방법에 대해 고려되는 것이 또한 유리하다. 3개 언급된 모든 매개변수가 본 방법에 대해 사용되는 것이 특히 바람직하다.
기재된 방법은 단계 c)에서, 사이클 주파수 뿐만 아니라 가열기가 사이클 주파수의 각각의 사이클 길이 동안에 작동되는 가열 기간이 설정된다면 또한 유리하다. 가열 기간은 바람직하게는 가열 지속기간에 의해 특징지워진다. 가열 기간은 예를 들면, 길이에 있어서 1 밀리초와 20 초 사이일 수 있다. 가열기의 작동의 사이클 주파수가 4 헤르츠와 0.5 헤르츠 사이이거나, 또는 0.05 헤르츠와 0.005 헤르츠 사이의 바람직한 범위 내에 있다면(그리고 사이클 길이는 이에 따라 각각 0.25 초와 2 초 사이이거나, 또는 20 초와 200 초 사이 임), 그러나 바람직하게는 가열 기간은 길이에 있어서 1 초와 20 초 사이이다.
이러한 가열 기간은 효과적인 방식으로 가열기 상의 퇴적물을 제거(또는 연소)하는데 충분하다. 동시에, 배기-가스 처리 장치로의 열 에너지의 인풋이 상대적으로 작게 유지된다. 특히, 배기-가스 온도의 상당한 증가가 발생하지 않는다. 가열 기간의 적용에 의하여, 현 퇴적물을 연소시키는데 실제 필요한 열 에너지의 양이 배기-가스 처리 장치로 정확하게 유도되는 것이 달성될 수 있다. 사이클 길이는 한 가열 기간의 개시로부터 다음 가열 기간의 개시까지의 시간 간격을 의미하고, 그리고 예를 들면, 사이클 주파수의 역으로(reciprocal) 결정된다.
배기-가스 처리 장치의 작동 상태가 사전결정된 작동 상태 범위에 놓이는, 상기 배기-가스 처리 장치의 작동 시간의 20 퍼센트보다 작게 가열기가 활성화되도록, 사이클 주파수가 선택된다면, 본 발명은 더욱 유리하다. 가열기는 10% 보다 작게, 특히 바람직하게는 5% 보다 작게 활성화되는 것이 바람직하다. 배기-가스 처리 장치의 작동 시간의 2% 보다 작게 활성화되는 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 보다 큰 한계가 도시 교통에서의 자동차의 작동에 특히 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하여, 평균 작동 시간 내내, 500 와트보다 작은, 바람직하게는 100 와트보다 작은 그리고 특히 바람직하게는 50 와트보다 작은 가열 파워가 배기-가스 처리 장치로 안내되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 방법의 특히 에너지-절감 작동이 실현될 수 있고, 그리고 그럼에도 불구하고 가열기 상의 퇴적물이 효과적인 방식으로 제거된다.
본 방법은, 배기-가스 처리 장치에서의 배기-가스 스트림의 온도가 가열기의 사이클 작동의 결과로서, 50℃보다 작게, 바람직하게는 25℃보다 작게도 상승된다면 더욱 유리하다. 본 방법은, 배기-가스 처리 장치에서의 배기-가스 스트림의 온도가 가열기의 사이클 작동의 결과로서, 15℃보다 작게, 바람직하게는 5℃보다 작게 특히 바람직하게는 2℃보다 작게 상승된다면 더욱 유리하다. 배기-가스 스트림의 온도 증가로써 그리고 작동 시간의 단지 작은 부분 내내 가열기의 이러한 작동에 의하여, 본 방법의 특히 에너지-절감 작동이 실현가능하고, 이러한 작동에 의하여 가열기 상의 퇴적물이 그럼에도 불구하고 효과적인 방식으로 제거된다.
상기 기재된 작동 방법은 특히 가열기가 배기 가스로의 열 전달이 감소되는 상태이고 및/또는 설계된다면 유리하다. 여기서, 가열기는, 작은 양의 열이 가열기로부터 배기-가스 스트림까지 배출되도록, 예를 들면 작은 가열된 표면 영역을 가질 수 있다. 또한 가열기의 가열된 표면이나 또는 가열된 구역이 배기-가스 스트림으로부터 적어도 부분적으로 차폐될 수 있어, 배기-가스 스트림의 단지 한 부분만이 가열기와 열-전도 접촉하게 된다. 가열기는 예를 들면, 배기-가스 처리 장치에서의 다른 한 구성요소의 유동 섀도우(flow shadow)에 배치될 수 있다. 또한 가열기가 재료로 이루어질 수 있으며, 상기 가열기의 표면은 배기 가스에 대해 작은 열 전달 계수를 갖는다.
특히 이와 관련하여, 액체 첨가제가 가열기에 가능한 완전하게 충돌하도록 액체 첨가제용 공급 장치가 배치되는 것이 바람직하다. 따라서 가열기에서 또는 상기 가열기 바로 부근에 및/또는 국부적으로, 강렬한 온도 상승이 가열기에 의해 달성되고 그리고 액체 첨가제의 변환이 발생하는 것이 달성될 수 있다. 따라서, 가열기 상의 액체 첨가제의 퇴적물이 증발되고, 연소되며 및/또는 특히 효과적인 방식으로 방지될 수 있다. 동시에, 배기-가스 스트림이 단지 작은 정도로 가열되기 때문에, 단지 작은 양의 열 에너지가 요구된다.
본 방법은, 배기-가스 처리 장치를 통해 배기-가스 유동 방향으로 보았을 경우에, 공급 점이 가열기의 상류에 배치되고 그리고 첨가제가 배기-가스 유동 방향으로 계량된다면 더욱 유리하다. 첨가제는 이후 가열기에서 충돌하고, 이 경우 상기 첨가제는 바람직하게는 상기 가열기와 충돌하면서 액체 형태(증발되지 않은 상태)를 계속 유지한다. 액체 첨가제는 바람직하게는 액적 형태이면서 가열기와 충돌한다. 액체 첨가제가 환원제(및 특히 요소-수용액)라면, 가열기 상에서 적어도 부분적으로 화학적으로 변환될 수 있다. 변환 생성물이 바람직하게는 암모니아이다. 화학적 변환이 완전하게 발생하지 않는다면(예를 들면, 낮은 배기-가스 온도 때문에), 퇴적물은 가열기 상에 형성될 수 있다. 상기 퇴적물은 예를 들면, 결정질 요소로 이루어진다. 퇴적물은 예를 들면, 기술된 방법에 의해 부식될 수 있고 및/또는 부서질 수 있다(broken down).
암모니아로 변환된 환원제가 배기 가스에서의 오염 물질의 감소를 위하여 이후 사용되도록 저장부에 임시 저장되는 것이 바람직하다. 저장부가 예를 들면, 코팅처럼, SCR 촉매에 제공될 수 있다. 코팅은 암모니아를 임시로 구속한다(bind). 저장부가 가득찰 때(또는 완전하게 적재될 때), 배기-가스 처리 장치에 부가적으로 존재하는 암모니아(또는 부가적으로 공급된 환원제)가 또한 퇴적물을 형성할 수 있다. 이들 퇴적물은 또한 예를 들면, 기술된 방법에 의해 부식될 수 있고 및/또는 부서질 수 있다.
본 방법은, 공급 점이 배기-가스 처리 장치를 통해 배기-가스 유동 방향에서 보았을 경우 가열기의 하류에 배치되고, 그리고 첨가제가 상기 배기-가스 유동 방향과 반대로 계량된다면, 또한 유리하다. 액체 첨가제는 바람직하게는 상기 액체 첨가제가 배기-가스 처리 장치를 통해 배기-가스 유동에 거슬러 가열기로 통과하도록, 공급 점에서 액체 첨가제를 가속시키는데 충분한 압력으로 공급된다. 이러한 설계의 실시예에 있어서, 또한, 퇴적물은 기술된 방법에 의해 부식 및/또는 부서질 수 있게 형성될 수 있다.
본 방법은 단계 a)에서의 첨가제의 공급이 적어도 하나의 사전결정된 분사 시간에서 발생한다면 더욱 유리하고, 이 경우 상기 적어도 하나의 사전결정된 분사 시간이 가열기의 활성 사이클 주파수에 적어도 적용된다. 상기 적어도 하나의 사전결정된 분사 시간은 특히 매우 바람직하게는 가열기의 활성 사이클 길이에 또한 적용된다.
분사 시간뿐만 아니라 적어도 하나의 분사 지속기간이 사이클 주파수 및 필요하다면 가열기의 활성 사이클 길이에 또한 채택되는 것이 바람직하다. 예를 들면 첨가제의 공급이 가열기의 활성 직전에 발생하도록 분사 시간(및 분사 지속기간)이 설정될 수 있다. 필요하다면, 분사 지속기간의 또한 가열기의 활성과 겹쳐질 수 있다. 액체 첨가제의 공급은 이후 가열기의 활성의 사이클 주파수에 대응하는 사이클 주파수로써 실행될 수 있고, 여기서 공급 수단의 개별 작동 사이클이 가열기의 작동 사이클과 관련하여 오프셋된다. 여기서, 한편으로, 가열기의 각각의 활성을 위하여, 첨가제의 공급이 사전결정된 분사 시간에서 발생하도록 제공될 수 있다. 다른 한편으로, 가열기의 다수의 활성을 위하여, 첨가제의 공통의 (연속의) 공급이 사전결정된 분사 시간에 발생하도록 또한 제공될 수 있다. 가열기의 다수의 활성은 본 경우에 사이클 주파수를 갖는 가열기의 다수의 작동 사이클을 의미한다. 또 다른 실시예에 있어서, 분사 시간은 가열기의 일련의 세트의 활성이 액체 첨가제의 공급 이후에 발생하도록 설정될 수 있다.
분사 시간 및/또는 분사 지속기간은 가열기의 활성 사이클 주파수에만 아니게 적용될 수 있다. 또한 분사 시간 및/또는 분사 지속기간이 단일 작동 사이클 동안에 가열기의 작동 가열 기간에 또한 가열기의 활성 사이클 길이에 선택적으로 적용되거나 또는 부가적으로 적용될 수 있다. 여기서, 가열 기간은 특히 사이클 주파수의 단일 사이클 동안에 가열기 작동의 지속기간을 의미한다.
분사 시간은 예를 들면, 공급 점에서 분사기의 작동 시간에 대응하고, 상기 분사기에 의하여, 배기-가스 처리 장치로의 액체 첨가제의 공급이 제어될 수 있다. 분사 지속기간은 이후 특히 분사 시간을 뒤따르는 시간 기간에 대응하고 그리고 상기 시간 기간 동안에 분사기가 개방된다. 분사기가 다시 폐쇄되는 폐쇄 시간에 이어 분사 지속기간이 뒤따른다.
또한 내연 기관과 상기 내연 기관의 배기 가스를 정화하기 위한 배기-가스 처리 장치, 및 기술된 방법에 따라 배기-가스 처리 장치를 작동시키도록 설계되고 셋업된 제어 유닛을 구비한 자동차가 본 발명의 범주 내에서 제안된다.
본 발명 및 기술 분야는 도면에 기초하여 아래에서 더욱 상세하게 설명되어 있다. 도면은 특히 바람직한 실시예를 나타내고 있으며, 본 발명이 이러한 실시예로만 한정되지 않는다. 특히, 도면과 도시된 부분은 단지 개략적이라는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 제 1 실시예의 배기-가스 처리 장치의 도면이고;
도 2는 제 2 실시예의 배기-가스 처리 장치의 도면이고;
도 3은 제 3 실시예의 배기-가스 처리 장치의 도면이고;
도 4는 제 4 실시예의 배기-가스 처리 장치의 도면이고;
도 5는 기술된 방법의 순서를 나타낸 블럭 다이어그램이고;
도 6은 배기-가스 처리 장치의 작동 다이어그램을 나타낸 도면이고;
도 7은 가열가능한 허니콤 몸체를 도시한 도면이고,
도 8은 도 6의 변경된 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4는 기술된 방법에 따라 작동될 수 있고 공통의 특징부가 본 명세서에서 함께 설명되는 배기-가스 처리 장치의 상이한 실시예를 먼저 나타낸 도면이다. 각각의 도면은 내연 기관(15)을 구비한 자동차에서의 배기-가스 처리 장치(1)를 나타낸 도면이다. 배기-가스 처리 장치(1)가 셋업되고 그리고 내연 기관(15)에 의해 만들어진 배기 가스를 정화하기 위해 제공된다. 배기 가스는 배기-가스 유동 방향(9)으로 배기-가스 처리 장치(1)를 통해 유동한다. 각각의 경우에, 공급 점(3)이 배기-가스 처리 장치(1)에 제공되고, 상기 공급 점을 통해 첨가제가 공급될 수 있다. 공급 점(3)은 첨가제 공급부(24)에 의하여 첨가제로써 공급되고 그리고 노즐, 밸브, 분사기 등을 포함할 수 있다. 각각의 경우에, 가열가능한 촉매 기판(substrate)(8) 형태의 가열기(2)가 배기-가스 처리 장치(1)에서의 배기 가스를 가열하기 위한 목적으로서, 상기 배기-가스 처리 장치(1)에 제공된다. 가열기(2)는, 상기 가열기(2)를 (전류의 공급에 의해) 활성 및 비활성할 수 있는 제어 유닛(16)에 의해, 제어된다.
도 1 및 도 2에 따른 각각의 실시예에 있어서, SCR 촉매(10)는 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우 공급 점(3)의 하류(그리고 특히 또한 가열기(2)의 하류)의 하류 배기-가스 처리 장치(1)에 제공되고, 상기 SCR 촉매에서 선택 촉매 환원 공정이 실행될 수 있다. 도 1 및 도 2에 따른 각각의 실시예에 있어서, 환원제, 및 특히 요소-수용액이 첨가제로서 공급된다. 도 1에 따른 실시예에 있어서, 공급 점(3)은 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우, 가열기(2)의 상류에 배치된다. 도 2에 따른 실시예에 있어서, 공급 점(3)은 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우 가열기(2)의 하류에 배치된다.
도 3에 따른 실시예에 있어서, 흡착기(19)(특히 흡착기 촉매)는 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우 공급 점(3)의 하류(그리고 바람직하게는 또한 가열기(2)의 하류)의 배기-가스 처리 장치(1)에 제공되며, 여기서 내연 기관(15)의 배기 가스에 있는 흡착기 특정 오염 물질 성분이 임시로 저장될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 탄화수소(또는 특히 연료)가 바람직하게는 공급 점(3)을 통해 첨가제로 공급된다.
도 4에 따른 실시예에 있어서, 산화 촉매(20)는 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우 공급 점(3)의 하류(그리고 바람직하게는 또한 가열기(2)의 하류)의 배기-가스 처리 장치(1)에 제공되고, 여기서 내연 기관(15)의 배기 가스에 존재하는 산화 촉매 특정 오염 물질 성분이 변환될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 탄화수소(및 특히 연료)가 공급 점(3)에서 첨가제로서 공급되는 것이 바람직하고, 상기 탄화수소가 배기-가스 처리 장치(1)에서 연소되어 산화 촉매(20)에서의 온도를 증가시킬 수 있고 이에 따라 상기 산화 촉매(20)에서의 특정 변환 반응을 활성화할 수 있다.
도 5는 일 실시예의 기술된 방법의 플로우 다이어그램이다. 도면은 연속으로 실행되는 방법 단계 a), b), c) 및 d)를 나타내고 있다. 방법 단계 a), b), c) 및 d)는 루프 방식으로 함께 반복될 수 있다. 첨가제를 계량하는 것은 단계 a)에서 초기에 실행된다. 단계 a)에서 첨가제를 계량하는 것은 순차적인 방법 단계 b), c) 및 d)의 개시에 대해 필요요건이다. 기술된 방법은 바람직하게는 배기-가스 처리 장치로의 첨가제의 공급이 발생 될 때마다 실행된다. 방법 단계 b), c) 및 d)가 매 순간 실행될 필요가 없으며 방법 단계 a)가 실행된다. 예를 들면, 가열기 상의 퇴적물이 적당한 때에 확인될 수 있고 본 방법에 의하여 제거될 수 있는 규칙성으로 방법 단계가 실행되는 것이 적당하다. 방법 단계 b)에 있어서, 작동 상태(4)는 배기-가스 처리 장치의 다양한 상태 변수(5)로부터 결정되거나 계산된다. 상기 작동 상태(4)는 방법 단계 c) 및 d)를 위한 방법 단계 b)에 의해 제공된다. 방법 단계 c)에 있어서, 작동 상태(4)가 특정 작동 상태 범위에 놓인다면, 사이클 주파수(6) 및 가열 기간(11)(또는 가열 기간 길이)이 결정된다. 사이클 주파수(6) 및 가열 기간(11)이 또한 단계 d)에 제공된다. 방법 단계 d)에 있어서, 배기-가스 처리 장치에서의 가열기는 작동 상태(4)가 특정 작동 상태 범위에 놓이면, 사이클 주파수(6) 및 가열 기간(11)으로써 작동된다.
도 6은 본 명세서에 개시된 방법 중 하나의 방법에 따른 배기-가스 처리 장치(1)의 작동을 나타낸 다이어그램의 도면이다. 배기-가스 처리 장치(1)의, 또는 상기 배기-가스 처리 장치(1)에 연결된 내연 기관(15)의 작동 시간(13)이 수평방향 축선에 대해 나타내어진다. 배기-가스 처리 장치(1)의 작동 상태(4)가 수직 축선에 대해 나타내어진다. 작동 상태 범위(7)가 또한 표시된다. 작동 상태(4)가 시간 간격(17) 내내 작동 상태 범위(7) 내에 있다. 따라서 배기-가스 처리 장치(1)가 시간 간격(17)에서 기술된 방법에 따라 작동된다. 여기서, 가열기(2)가 사이클 주파수(6) 및 최종 사이클 길이(12)로써 사이클적으로 작동되고, 이 경우 가열 기간(11)이 각각의 사이클 길이(12)에 제공된다. 가열기의 효과를 나타내기 위하여, 가열기 온도(18)가 또한 도 6에 나타내어진다. 가열기 온도(18)는 가열기(2)가 활성화될 때마다 편차(deflection)를 등록한다. 가열기 온도(18)의 편차는 가열기(2) 상의 퇴적물이 효과적인 방식으로 연소되거나 또는 부식되는 강도(intensity)를 갖도록 특별하게 선택된다.
도 7은 가열가능한 허니콤 몸체(8)의 형태의 가열기(2)를 나타낸 도면이다. 허니콤 몸체(8)는 S-자 형태의 형상을 취하고 덕트(21)를 구비하고 상기 덕트를 통해 배기 가스가 유동할 수 있다. 허니콤 몸체(8)는 S-자 형상으로 감긴 매끈한 금속 레이어 및 주름진 금속 레이어(바람직하게는 포일)의 팩으로부터 만들어진다. 기계적으로 안정되도록, 상기 타입의 허니콤 몸체(8)는 지지 허니콤 몸체(도면에 도시되지 않음)에, 전기 절연된 지지 핀에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 허니콤 몸체(8)로의 전기 가열 전류의 도입을 위해 터미널(23)이 상기 허니콤 몸체(8) 상에 제공된다. 허니콤 몸체(8)는 절연 재료를 구비하거나 또는 갭처럼 형성된 절연기(22)를 구비하고, 상기 절연기는 상기 허니콤 몸체(8)를 통한 전류 경로를 사전 형성하며, 상기 절연기를 통해 상기 터미널(23)이 서로 연결된다. 상기 타입의 가열가능한 허니콤 몸체(8)의 구성이 예를 들면, 유럽 특허 EP 0 541 585 B1에 개시되어 있고, 상기 유럽 특허 문헌의 모든 내용은 참조를 위해 본 명세서에 모두 통합되어 있다. 촉매 기판(8)의 덕트(21)가 퇴적물에 의해 차단되게 된다면, 보다 적은 배기 가스가 통과 유동한다. 이는 배기-가스 처리 장치(1)의 증가된 배 압력(back pressure)을 초래하고, 그리고 허니콤 몸체(8)에 의한 배기-가스 스트림의 유효 가열이 방지된다. 가열가능한 허니콤 몸체(8)는, 상기 가열가능한 허니콤 몸체(8)가 작동될 때, 가열되는 표면(25)을 구비한다.
도 8은 도 6의 변경된 다이어그램을 나타내고 있다. 도 6과 관련하여 이미 설명된 부재번호는 또한 도 8에서의 다이어그램에 다시 사용되며, 이에 따라서 다시 설명될 필요가 없다. 액체 첨가제의 공급이 도 8에 부가적으로 나타나 있다. 액체 첨가제의 공급이 각각의 경우에 분사 시간(26)에, 그리고 분사 지속기간(27)으로써 발생한다. 분사 시간(26) 및 분사 지속기간(27)은 가열기의 작동에 그리고 특히 가열기의 작동 사이클 주파수(6)에, 사이클 길이(12)에 및/또는 가열기의 가열 기간(11)에 적용될 수 있다.
기술된 방법은 상당하게 많은 양의 가열 에너지의 사용을 필요로 하지 않으면서, 가열기(2) 상의 퇴적물이 효과적인 방식으로 방지되거나 또는 제거되는 방법으로 배기-가스 처리 장치(1)의 가열기가 작동될 수 있게 한다.
1 배기-가스 처리 장치 2 가열기
3 공급 점 4 작동 상태
5 상태 변수 6 사이클 주파수
7 작동 상태 범위 8 허니콤 몸체
9 배기-가스 유동 방향 10 SCR 촉매
11 가열 기간 12 사이클 길이
13 작동 시간 14 자동차
15 내연 기관 16 제어 유닛
17 시간 간격 18 가열기 온도
19 흡착기 20 산화 촉매
21 덕트 22 절연기
23 터미널 24 첨가제 공급부
25 표면 26 분사 시간
27 분사 지속기간

Claims (11)

  1. 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법으로서,
    상기 배기-가스 처리 장치는 상기 배기-가스 처리 장치(1)에서의 한 표면(25)이나 또는 적어도 하나의 배기-가스 스트림을 가열하기 위한 전기 가열기(2)를 구비하고, 상기 배기-가스 처리 장치(1)로의 첨가제의 공급을 위한 공급 점(3)을 구비하여 상기 전기 가열기(2)에 첨가제가 충돌하고,
    a) 상기 공급 점(3)에서 첨가제를 공급하는 단계;
    b) 적어도 하나의 상태 변수(5)에 기초하여, 퇴적물이 전기 가열기(2) 상에 형성될 수 있는 상기 배기-가스 처리 장치(1)의 작동 상태(4)를 확인하는 단계;
    c) 단계 b)에서 확인된 상기 작동 상태(4)가 사전결정된 작동 상태 범위(7) 내에 있다면, 상기 작동 상태(4)의 함수로서 사이클 주파수(6)를 설정하는 단계; 및
    d) 단계 b)에서 확인된 상기 작동 상태(4)가 상기 사전결정된 작동 상태 범위(7) 내에 있다면, 설정 사이클 주파수(6)에서 전기 가열기(2)를 사이클적으로 활성 및 비활성시키는 단계;를 갖는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열기(2)는 전기 가열가능한 허니콤 몸체(8)를 포함하는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 첨가제는 환원제이고, 그리고 적어도 하나의 SCR 촉매(10)가 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우 상기 공급 점(3) 하류의 상기 배기-가스 처리 장치(1)에 배치되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b)에서,
    - 적어도 하나의 온도;
    - 상기 공급 점(3)을 통해 상기 배기-가스 처리 장치(1)로의 첨가제의 질량 유동; 및
    - 상기 배기-가스 처리 장치(1)로의 상기 배기-가스 스트림의 질량 유동;과 같은 상태 변수(5) 중 적어도 하나의 상태 변수가 상기 작동 상태(4)를 확인하기 위해 사용되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c)에 있어서, 사이클 주파수(6)의 각각의 사이클 길이(12) 동안에 가열기(2)가 작동되는 가열 기간(11) 뿐만 아니라 사이클 주파수(6)가 설정되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기-가스 처리 장치(1)의 작동 상태(4)가 사전결정된 작동 상태 범위(7) 내에 있는, 상기 배기-가스 처리 장치(1)의 작동 시간(13)의 20 퍼센트보다 작게 가열기(2)가 활성화되도록, 상기 사이클 주파수(6)가 선택되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기-가스 처리 장치(1)에서의 배기-가스 스트림의 온도가 상기 가열기(2)의 사이클 작동의 결과로서, 50℃보다 작을 정도로 상승되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  8. 청구항 1 내기 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 점(3)은 상기 배기-가스 처리 장치(1)를 통해 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우, 상기 가열기(2)의 상류에 배치되고 그리고 상기 첨가제가 상기 배기-가스 유동 방향(9)으로 계량되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  9. 청구항 1 내기 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 점(3)은 상기 배기-가스 처리 장치(1)를 통해 배기-가스 유동 방향(9)에서 보았을 경우 가열기(2)의 하류에 배치되고 그리고 첨가제가 상기 배기-가스 유동 방향(9)에 반대로 계량되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에서의 상기 첨가제의 공급은 적어도 하나의 사전결정된 분사 시간(26)에서 발생하고, 여기서 상기 적어도 하나의 사전결정된 분사 시간(26)은 상기 가열기(2)의 활성의 사이클 주파수(6)에 적어도 적용되는, 배기-가스 처리 장치(1) 작동 방법.
  11. 자동차(14)로서,
    내연 기관(15)과 상기 내연 기관(15)의 배기 가스의 정화를 위한 상기 배기-가스 처리 장치(1)를 구비하고, 그리고 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 상기 배기-가스 처리 장치(1)를 작동시키도록 설계되고 셋업된 제어 유닛(16)을 구비한 자동차(14).
KR1020147026006A 2012-03-02 2013-02-28 가열 촉매 작동 방법 KR101640701B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210004267 DE102012004267A1 (de) 2012-03-02 2012-03-02 Verfahren zum Betreiben eines Heizkatalysators
DE102012004267.1 2012-03-02
DE102012107207.8 2012-08-07
DE201210107207 DE102012107207A1 (de) 2012-08-07 2012-08-07 Verfahren zum Betreiben eines Heizkatalysators
PCT/EP2013/054065 WO2013127936A1 (de) 2012-03-02 2013-02-28 Verfahren zum betreiben eines heizkatalysators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140130484A true KR20140130484A (ko) 2014-11-10
KR101640701B1 KR101640701B1 (ko) 2016-07-18

Family

ID=47844295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147026006A KR101640701B1 (ko) 2012-03-02 2013-02-28 가열 촉매 작동 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9371760B2 (ko)
EP (1) EP2820263B1 (ko)
JP (1) JP6100802B2 (ko)
KR (1) KR101640701B1 (ko)
CN (1) CN104145096B (ko)
BR (1) BR112014021452B1 (ko)
IN (1) IN2014DN06944A (ko)
MX (1) MX343307B (ko)
MY (1) MY164098A (ko)
PH (1) PH12014501938B1 (ko)
RU (1) RU2600196C2 (ko)
WO (1) WO2013127936A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9512761B2 (en) * 2014-02-28 2016-12-06 Cummins Inc. Systems and methods for NOx reduction and aftertreatment control using passive NOx adsorption
KR20150111283A (ko) * 2014-03-25 2015-10-05 현대중공업 주식회사 선박 및 엔진출력 조절장치 그리고, 엔진출력 조절방법
US9567888B2 (en) 2014-03-27 2017-02-14 Cummins Inc. Systems and methods to reduce reductant consumption in exhaust aftertreament systems
DE102016213322B4 (de) * 2015-08-05 2023-07-20 Ford Global Technologies, Llc Duales Katalysator-Heizsystem
DE102017200171A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Ford Global Technologies, Llc Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US10125646B2 (en) * 2016-04-13 2018-11-13 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system for a diesel engine
WO2017198292A1 (en) 2016-05-18 2017-11-23 Volvo Truck Corporation An exhaust gas treatment system with inductive heating
DE102016224711B4 (de) * 2016-12-12 2019-08-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betrieb eines elektrisch beheizbaren Katalysators
JP2018123783A (ja) * 2017-02-02 2018-08-09 三菱自動車工業株式会社 排気ガス浄化装置
JP6775169B2 (ja) 2017-02-09 2020-10-28 エヌ・イーケムキャット株式会社 排ガス浄化装置
EP3385516A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-10 Perkins Engines Company Limited Scr system and methodè
DE102017107687A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Baumot Ag Reduktionsmittelgenerator
US10408103B1 (en) * 2018-05-07 2019-09-10 GM Global Technology Operations LLC Method to power multiple electric heaters with a single power source
FR3081506B1 (fr) * 2018-05-24 2020-04-24 Psa Automobiles Sa Procede et dispositif de gestion de chauffe dans un systeme scr chauffe electriquement
FR3086333B1 (fr) * 2018-09-25 2020-09-11 Psa Automobiles Sa Procede de pilotage d’un dispositif de chauffage d’un catalyseur de reduction selective des oxydes d’azote
US11175171B2 (en) 2018-10-02 2021-11-16 GM Global Technology Operations LLC Fuel level display filter algorithm adjust to prevent fuel run out with fuel displayed on gauge
US11300025B2 (en) 2018-11-06 2022-04-12 Cummins Emission Solutions Inc. Systems and methods for reducing reductant deposit formation in a decomposition reactor of an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine
JP2020084930A (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 いすゞ自動車株式会社 排気浄化装置および車両
CN109973177A (zh) * 2019-03-29 2019-07-05 河南科技大学 一种柴油机后处理装置
CN111894703A (zh) * 2019-05-06 2020-11-06 罗伯特·博世有限公司 用于发动机的废气处理液解冻的系统以及监测液位方法
DE102019209304B4 (de) * 2019-06-26 2021-03-25 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
DE102020100564A1 (de) * 2020-01-13 2021-07-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie Verbrennungsmotor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08312331A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Toyota Motor Corp ディーゼル機関の排気浄化装置
JPH115021A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化システム
US8061123B2 (en) * 2007-10-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. Method and system of thermal management in an exhaust system
US8661790B2 (en) * 2011-11-07 2014-03-04 GM Global Technology Operations LLC Electronically heated NOx adsorber catalyst

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0541585B1 (de) 1990-07-30 1994-01-19 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH Elektrisch beheizbarer wabenkörper, insbesondere katalysator-trägerkörper, mit inneren tragstrukturen
JPH05125929A (ja) * 1991-10-30 1993-05-21 Mitsubishi Motors Corp 触媒の早期活性化装置
JPH05195748A (ja) * 1992-01-24 1993-08-03 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JPH0642339A (ja) * 1992-07-21 1994-02-15 Mitsubishi Electric Corp 電気加熱触媒制御装置
DE4340742A1 (de) * 1993-11-30 1995-06-01 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zur Verminderung des Schadstoffausstoßes eines Dieselmotors mit nachgeschaltetem Oxidationskatalysator
US5976475A (en) * 1997-04-02 1999-11-02 Clean Diesel Technologies, Inc. Reducing NOx emissions from an engine by temperature-controlled urea injection for selective catalytic reduction
EP2383445B1 (en) * 2004-02-02 2012-12-19 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Exhaust emission purifying apparatus for engine
JP4290027B2 (ja) * 2004-02-02 2009-07-01 日産ディーゼル工業株式会社 排気浄化装置
JP4290081B2 (ja) * 2004-07-02 2009-07-01 日産ディーゼル工業株式会社 排気浄化装置
JP2008057446A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP5093238B2 (ja) * 2007-07-11 2012-12-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2010265862A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Toyota Industries Corp 排気ガス浄化装置
US8479496B2 (en) 2009-07-02 2013-07-09 GM Global Technology Operations LLC Selective catalytic reduction system using electrically heated catalyst
DE102010013696A1 (de) 2010-04-01 2011-10-06 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zum Betrieb einer Abgashandlungsvorrichtung
EP2606210B1 (de) * 2010-08-18 2017-10-25 Continental Automotive GmbH Verfahren zum betrieb einer abgasbehandlungsvorrichtung
US8973349B2 (en) * 2011-06-06 2015-03-10 GM Global Technology Operations LLC Electronically heated hydrocarbon (HC) adsorber
US9021793B2 (en) * 2011-06-06 2015-05-05 GM Global Technology Operations LLC Method for converting constituent gases in an internal combustion engine exhaust gas mixture and a vehicle incorporating the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08312331A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Toyota Motor Corp ディーゼル機関の排気浄化装置
JPH115021A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化システム
US8061123B2 (en) * 2007-10-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. Method and system of thermal management in an exhaust system
US8661790B2 (en) * 2011-11-07 2014-03-04 GM Global Technology Operations LLC Electronically heated NOx adsorber catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
RU2600196C2 (ru) 2016-10-20
EP2820263B1 (de) 2016-04-20
EP2820263A1 (de) 2015-01-07
PH12014501938A1 (en) 2014-11-24
US9371760B2 (en) 2016-06-21
PH12014501938B1 (en) 2014-11-24
JP2015508864A (ja) 2015-03-23
US20140366509A1 (en) 2014-12-18
RU2014139675A (ru) 2016-04-27
CN104145096B (zh) 2016-08-17
JP6100802B2 (ja) 2017-03-22
KR101640701B1 (ko) 2016-07-18
BR112014021452B1 (pt) 2021-01-19
IN2014DN06944A (ko) 2015-04-10
CN104145096A (zh) 2014-11-12
MY164098A (en) 2017-11-30
MX2014010484A (es) 2014-11-26
WO2013127936A1 (de) 2013-09-06
MX343307B (es) 2016-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101640701B1 (ko) 가열 촉매 작동 방법
CN103089380B (zh) 电加热的NOx吸附剂催化剂
US8365517B2 (en) Apparatus and method for regenerating an exhaust filter
US20110030343A1 (en) Scr reductant deposit removal
CN109653853B (zh) 柴油机尾气联合处理系统与控制方法
CN103459789B (zh) 内燃机的排气净化装置
KR20110136872A (ko) 환원제를 배기 가스 시스템으로 이송하는 방법 및 이에 대응하는 배기 가스 시스템
US8973349B2 (en) Electronically heated hydrocarbon (HC) adsorber
JP5909028B2 (ja) 排気ガス後処理装置のインジェクタを作動させるための装置及び方法
US20110067386A1 (en) Oxidizing Particulate Filter
CN103502591B (zh) 内燃机的排气净化装置
CN104870767A (zh) 内燃机的排气净化系统
US9046016B2 (en) System and method for particulate filter regeneration
US8826647B2 (en) Electrically heated filter regeneration methods and systems
CN112196647B (zh) 尿素混合器、scr系统、车辆及控制方法
KR102067851B1 (ko) Scr 시스템
JP6972967B2 (ja) 後処理制御装置および後処理制御方法
US8726642B2 (en) Electrically heated particulate filter restrike methods and systems
DE102012004267A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Heizkatalysators
WO2008078059A1 (en) Method and apparatus for selective catalytic nox reduction
DE102012107207A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Heizkatalysators
KR20150081054A (ko) 자체발열촉매를 갖는 정화장치 및 자체발열촉매 제조방법
CN106164431A (zh) 用于废气处理系统的加热系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant