WO2003026778A1 - Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung - Google Patents

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Definitions

  • the invention is based on a method or a device for aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine according to the type of the independent claims.
  • a device for aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine according to the type of the independent claims.
  • Such a device is already known from DE 198 26 831, in which a plasma reactor is arranged in the exhaust line upstream of a particle filter, but is always operated in the same manner, for example, regardless of the operating state of the engine.
  • FIG. 1 shows a device for exhaust gas aftertreatment
  • FIG. 2 shows a diagram
  • FIG. 3 shows a method.
  • FIG. 1 shows an exhaust gas line 30, in which an exhaust gas aftertreatment unit 10 designed as a particle filter is arranged.
  • an exhaust gas aftertreatment unit 10 designed as a particle filter
  • the particle filter cleaned exhaust gas 100 leaves the exhaust tract (for example after passing through a muffler, not shown) and reaches the outside.
  • pressure sensors 42 and 44 protruding into the exhaust gas line are attached, which are connected to a control unit 50 for signaling purposes, for example electrically.
  • a temperature sensor 40 projects into the exhaust line 30, which is also connected to the control unit.
  • the plasma reactor is also in electrical connection with the control unit.
  • the power supply for the sensors or the oxidation reactor are not shown in detail.
  • the oxidation reactor produces a non-thermal plasma in the exhaust gas 11 flowing in, for example by means of a dielectric impeded electrical discharge between two electrodes, the energy supply of which can be controlled via the control unit 50.
  • the state of charge of the particle filter can be determined by the control unit, for example by evaluating the pressure signals of the two pressure sensors, that is to say by determining a differential pressure. If the charge state of the particle filter has exceeded a certain value stored in the control device, the control device causes a suitable, for example high-frequency electrical AC voltage to be applied to the electrodes of the plasma reactor in order to generate oxidizing agents from exhaust gas components, which in the particle filter cause the soot to burn up and thus regeneration of the particle filter. If the charge state has fallen below a second value, which is below the first value, the plasma generator is switched off again. The electrical energy supplied when the plasma reactor is switched on leads to the provision of high-energy electrons and the production of UV light, which favors the formation of radicals.
  • the control unit is designed so that the electrical output is set as a function of the exhaust gas temperature in the event of a necessary regeneration.
  • a higher electrical output is selected in order to additionally produce ozone in larger quantities, while at exhaust gas temperatures above 200 degrees Celsius, preferably above 250 degrees Celsius, the regeneration proceeds sufficiently quickly with nitrogen dioxide as the oxidizing agent, so that a lower power level is sufficient for the plasma reactor, in which mainly nitrogen dioxide and hardly any ozone are produced.
  • the temperature sensor 40 can also be arranged between the oxidation reactor and the particle filter.
  • other measurement methods or a model-based prediction of the temperature are possible via an engine map stored in the control unit.
  • the plasma generator can also be operated continuously. Then there is no need to determine the exhaust gas back pressure, the pressure sensors can be omitted. Alternatively, they can be used in the continuous operation of the plasma reactor for the detection of abnormal operating conditions such as filter clogging.
  • a switchover point can also be selected, for example at an exhaust gas temperature of 200 degrees Celsius, in which the two power levels are switched abruptly.
  • a nitrogen oxide conversion in a further embodiment, can be above 200 degrees Celsius be switched to a nitrogen oxide conversion, however, if 250 degrees Celsius, in particular 300 degrees Celsius, are exceeded, the plasma is completely dispensed with if an additional oxidation catalyst is present, because nitrogen oxide conversion using a catalyst is more energy efficient than using a
  • the degree of filling of the particle filter can also be determined by means of a back pressure measurement using a single pressure sensor instead of using a differential pressure measurement. Furthermore, it is possible to determine the degree of filling by means of a soot sensor arranged in front of the particle filter and a time integration of its soot signal. It is also possible to evaluate engine map data stored in the control unit with regard to the soot production and to integrate it in time.
  • FIG. 2 shows a diagram which illustrates the effectiveness of the two oxidizing agents used, ozone and nitrogen dioxide, in a plot of the soot oxidation rate R (in arbitrary units) above the exhaust gas temperature T (in degrees Celsius).
  • Curve 110 represents the rate for ozone
  • curve 120 represents the rate for nitrogen dioxide.
  • the two curves are increasing in a strictly monotonous manner, with soot oxidation with nitrogen dioxide only noticeably starting at higher exhaust gas temperatures compared to ozone.
  • ozone as an oxidizing agent, as shown in curve 110, filter regeneration is possible at exhaust gas temperatures below 150 degrees Celsius.
  • the lower power level can be selected for the plasma reactor, at which mainly only nitrogen dioxide is generated as an oxidizing agent.
  • FIG. 3 illustrates in a flow chart the method for exhaust gas aftertreatment with a first step 150 and a further step 170.
  • means for oxidation are first generated by oxidation of nitrogen monoxide and / or oxygen molecules contained in the exhaust gas. Depending on the temperature of the exhaust gas, either mainly nitrogen dioxide or additionally ozone is also produced in larger quantities in the manner described above.
  • the exhaust gas is aftertreated using the oxidizing agents, for example regeneration of the particle filter by combustion of the soot accumulated in it.
  • a further embodiment of the invention comprises an exhaust gas aftertreatment in the form of an oxidation of hydrocarbons present in the exhaust gas at exhaust gas temperatures, for example below 200 degrees Celsius, in particular below 150 degrees Celsius.

Abstract

Es wird ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, vorgeschlagen, mit einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Mitteln zur Oxidation und einer Abgasnachbehandlungseinheit, wobei ein Temperaturfühler (40) vorgesehen ist zur Messung der Temperatur des Abgases des Abgases vor dem Eintreten in die Abgasnachbehandlungseinheit (10) und wobei die Vorrichtung (20) zur Bereitstellung von Mitteln zur Oxidation eingerichtet ist zur Variation der chemischen Zusammensetzung der Mittel zur Oxidation in Abhängigkeit von der Temperatur. Diese Vorgehensweise bei der Abgasnachbehandlung gewährleistet eine energieeffiziente Aufbereitung des Abgases.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlimg
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren beziehungsweise einer Vorrichtung zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Es ist schon eine solche Vorrichtung aus der DE 198 26 831 bekannt, bei der im Abgasstrang vor einem Partikelfilter ein Plasmareaktor angeordnet ist, der jedoch beispielsweise unabhängig vom Betriebszustand des Motors stets in der gleichen Weise betrieben wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, eine energieeffiziente Abgasnachbehandlung zu gewährleisten .
Insbesondere vorteilhaft ist es, eine Rußverbrennung mit je nach Abgastemperatur verschiedenen Oxidationsmitteln durchzuführen und nur bei niedrigen Temperaturen das energetisch aufwendig bereitzustellende, aber auch bei diesen tiefen Temperaturen wirksame Ozon zu verwenden.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die weiteren in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung genannten Merkmale. Zeichnung
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, Figur 2 ein Diagramm und Figur 3 ein Verfahren.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine Abgasleitung 30, in der eine als Partikelfilter ausgeführte Abgasnachbehandlungseinheit 10 angeordnet ist. Bevor das von der Dieselbrennkraftmaschine stammende Abgas 11 in das Partikelfilter gelangen kann, muß es einen als Plasmareaktor ausgeführten Oxidationsreaktor 20 durchströmen. Hinter dem Partikelfilter verlässt gereinigtes Abgas 100 (beispielsweise nach Durchlaufen eines nicht dargestellten Schalldämpfers) den Abgastrakt und gelangt ins Freie. Unmittelbar vor und hinter dem Partikelfilter sind in die Abgasleitung hineinragende Druckfühler 42 beziehungsweise 44 angebracht, die mit einem Steuergerät 50 signaltechnisch, beispielsweise elektrisch, verbunden sind. Stromaufwärts vor dem Oxidationsreaktor ragt ein Temperaturfühler 40 in die Abgasleitung 30, der ebenfalls mit dem Steuergerät verbunden ist. Der Plasmareaktor schließlich steht auch mit dem Steuergerät in elektrischer Verbindung. Die Stromversorgung für die Messfühler beziehungsweise den Oxidationsreaktor sind nicht näher dargestellt. Der Oxidationsreaktor produziert ein nichtthermisches Plasma in dem hereinströmenden Abgas 11, beispielsweise mittels einer dielektrisch behinderten elektrischen Entladung zwischen zwei Elektroden, deren Energieversorgung über das Steuergerät 50 gesteuert werden kann.
Der Beiadungszustand des Partikel ilters kann vom Steuergerät zum Beispiel durch Auswertung der Drucksignale der beiden Druckfühler, also durch die Ermittlung eines Differenzdrucks, ermittelt werden. Wenn der Beiadungszustand des Partikelfilters einen bestimmten, im Steuergerät abgespeicherten Wert überschritten hat, veranlasst das Steuergerät das Anlegen einer geeigneten beispielsweise hochfrequenten elektrischen WechselSpannung an den Elektroden des Plasmareaktors, um aus Abgasbestandteilen Oxidationsmittel zu erzeugen, die im Partikelfilter zu einem Abbrand des Rußes und damit zu einer Regeneration des Partikelfilters führen. Wenn der Beiadungszustand einen zweiten Wert, der unterhalb des ersten Werts liegt, unterschritten hat, wird der Plasmagenerator wieder ausgeschaltet. Die im eingeschalteten Zustand des Plasmareaktors zugeführte elektrische Energie führt zur Bereitstellung hochenergetischer Elektronen und der Produktion von UV-Licht, was die Entstehung von Radikalen begünstigt. Je nach zugeführter elektrischer Leistung werden dabei hauptsächlich Stickstoffmonoxid-Moleküle zu Stickstof dioxid oxidiert oder (bei höherer elektrischer Leistung) zusätzlich der im Abgas verbliebene Restsauerstoff zu Ozon oxidiert. Das Steuergerät ist so ausgeführt, dass die elektrische Leistung im Falle einer erforderlichen Regeneration in Abhängigkeit von der Abgastemperatur eingestellt wird. Bei Abgaste peraturen unterhalb eines Temperaturschwellenwerts von 250 Grad Celsius, vorzugsweise unterhalb von 200 Grad Celsius, wird eine höhere elektrische Leistung gewählt, um zusätzlich in größeren Mengen Ozon zu produzieren, während bei Abgastemperaturen oberhalb von 200 Grad Celsius, vorzugsweise oberhalb von 250 Grad Celsius, die Regeneration hinreichend schnell mit Stickstoffdioxid als Oxidationsmittel abläuft, so dass eine niedrigere Leistungsstufe für den Plasmareaktor ausreicht, bei der hauptsächlich Stickstoffdioxid und kaum Ozon produziert wird. Im Bereich zwischen 150 und 250 Grad Celsius Abgastemperatur kann zwischen den beiden Leistungsstufen eine Interpolation erfolgen. Für eine Ozon-Erzeugung wird typischerweise ein elektrischer Energiebetrag von 10 bis 15 Wattstunden pro Gramm Ozon benötigt, so dass für die Rußoxidation mittels Ozon typischerweise zwischen 1 und 300 Joule pro Liter Abgas, insbesondere 10 bis 50 Joule pro Liter Abgas, elektrischer Energieverbrauch anfallen. Die große Spannbreite erklärt sich durch die starke Abhängigkeit vom Typ und von der Auslegung der Brennkraftmaschine. Hinzu kommt die im Niedertemperaturbereich des Abgases parallel ablaufende Konversion von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid mit einem Energiebedarf von 2 bis 200 Joule, insbesondere 5 bis 50 Joule, pro Liter Abgas. Ab 200 Grad Celsius, insbesondere ab 250 Grad Celsius, setzt, wie bereits erwähnt, die Oxidation von Ruß mittels Stickstoffdioxid ein, so dass nur noch der letztgenannte Energiebetrag notwendig ist. Durch die Umschaltung läßt sich der Verbrauch daher erheblich, typischerweise mindestens um 30 Prozent, reduzieren.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Temperaturfühler 40 auch zwischen Oxidationsreaktor und Partikelfilter angeordnet sein. Alternativ sind auch andere Messmethoden oder eine modellgestützte Vorhersage der Temperatur über ein im Steuergerät abgespeichertes Motorkennfeld möglich. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Plasmagenerator auch kontinuierlich betrieben werden. Dann bedarf es keiner Ermittlung des Abgasgegendrucks, die Druckfühler können entfallen. Alternativ können sie bei kontinuierlicher Betriebsweise des Plasmareaktors zur Detektion anomaler Betriebszustände wie einer Filterverstopfung verwendet werden. Alternativ zu einem gleitenden Übergang zwischen den beiden Leistungsstufen des Plasmareaktors kann auch ein Umschaltpunkt beispielsweise bei 200 Grad Celsius Abgastemperatur gewählt werden, bei dem sprungartig zwischen den beiden Leistungsstufen umgeschaltet wird. In einer weiteren Ausführungsform kann oberhalb von 200 Grad Celsius auf eine Stickoxidkonvertierung geschaltet werden, wenn jedoch 250 Grad Celsius, insbesondere 300 Grad Celsius, überschritten werden, vollständig auf das Plasma verzichtet werden, wenn zusätzlich ein Oxidationskatalysator vorhanden ist, denn eine Stickoxid-Konvertierung mittels Katalysator ist energetisch günstiger als mittels eines
Plasmaver ahrens . In weiteren Alternativen kann der Füllgrad des Partikelfilters statt über eine Differenzdruckmessung auch mittels einer Gegendruckmessung über einen einzigen Drucksensor ermittelt werden. Des Weiteren ist es möglich, den Füllgrad mittels eines vor dem Partikelfilter angeordneten Rußsensors und eine zeitliche Integration seines Rußsignals zu bestimmen. Ebenso ist es möglich, im Steuergerät abgespeicherte Motorkennfelddaten hinsichtlich der Rußproduktion auszuwerten und zeitlich zu integrieren.
Figur 2 zeigt ein Diagramm, das die Wirksamkeit der beiden verwendeten Oxidationsmittel Ozon und Stickstoffdioxid in einer Auftragung der Rußoxidationsrate R (in willkürlichen Einheiten) über der Abgastemperatur T (in Grad Celsius) illustriert. Die Kurve 110 stellt die Rate für Ozon, die Kurve 120 die Rate für Stickstoffdioxid dar.
Die beiden Kurven sind streng monoton steigend, wobei die Rußoxidation mit Stickstoffdioxid im Vergleich zu Ozon erst bei höheren Abgas emperaturen merklich einsetzt. Mit Ozon als Oxidationsmittel ist, wie Kurve 110 zeigt, die Filterregeneration bei Abgastemperaturen unterhalb von 150 Grad Celsius möglich. Bei Temperaturen oberhalb von 250 Grad Celsius kann die niedrigere Leistungsstufe für den Plasmareaktor gewählt werden, bei der hauptsächlich nur noch Stickstoffdioxid als Oxidationsmittel generiert wird.
Figur 3 illustriert in einem Ablaufdiagra m das Verfahren zur Abgasnachbehandlung mit einem ersten Schritt 150 und einem weiteren Schritt 170. Im Verfahrensschritt 150 werden zunächst durch Oxidation von im Abgas enthaltenen Stickstoffmonoxid- und/oder Sauerstoff- Molekülen Mittel zur Oxidation erzeugt. Dabei wird in oben beschriebener Weise in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases entweder hauptsächlich Stickstoffdioxid oder zusätzlich auch Ozon in größeren Mengen produziert. Im weiteren Verfahrensschritt 170 erfolgt eine Nachbehandlung des Abgases unter Einsatz der Oxidationsmittel, beispielsweise eine Regeneration des Partikelfilters durch Verbrennung des in ihm angesammelten Rußes .
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Abgasnachbehandlung in Form einer Oxidation von im Abgas befindlichen Kohlenwasserstoffen bei Abgastemperaturen beispielsweise unterhalb von 200 Grad Celsius, insbesondere unterhalb von 150 Grad Celsius.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer
Dieselbrennkraftmaschine, bei dem in einem ersten Schritt zumindest zeitweise Mittel zur Oxidation bereitgestellt werden und in einem weiteren Schritt eine Nachbehandlung des Abgases erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Abgases vor der Nachbehandlung bestimmt wird und dass die chemische Zusammensetzung der Mittel zur Oxidation in Abhängigkeit von der Temperatur variiert wird (150) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Ozon und/oder Stickstoffdioxid verwendet werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsmittel aus dem Abgas erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb eines Temperaturschwellenwerts hauptsächlich Ozon bereitgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Oxidation in einem Plasma erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Plasma ein nicht-thermisches Plasma verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlung eine Beseitigung von Rußpartikeln und/oder eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturschwellenwert zirka 200 Grad Celsius beträgt .
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Partikelfilter verwendet wird, dass der Füllgrad des Partikelfilters bestimmt wird und dass in Abhängigkeit des Füllgrads die Mittel zur Oxidation bereitgestellt werden, um zeitweise eine Verbrennung der im Partikelfilter angesammelten Rußpartikel einzuleiten.
10. Vorrichtung zur Nachbehandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Mitteln zur Oxidation und einer Abgasnachbehandlungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Abgases vor dem Eintreten in die Abgasnachbehandlungseinheit (10) , insbesondere ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur, vorgesehen sind und dass die Vorrichtung (20) zur Bereitstellung von Mitteln zur Oxidation eingerichtet ist zur Variation der chemischen Zusammensetzung der Mittel zur Oxidation in Abhängigkeit von der Temperatur.
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US10/415,681 US20040060281A1 (en) 2001-08-31 2002-08-10 Method and device for after-treatment of exhaust gas
EP02754519A EP1425084B1 (de) 2001-08-31 2002-08-10 Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung
DE50214806T DE50214806D1 (de) 2001-08-31 2002-08-10 Verfahren und vorrichtung zur abgasnachbehandlung

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7954313B2 (en) 2005-10-18 2011-06-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust cleaner for internal combustion engine
US8104272B2 (en) 2005-11-09 2012-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system for internal combustion engine
US8191353B2 (en) 2006-07-05 2012-06-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device and method for controlling internal combustion engine

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040093853A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-20 Hemingway Mark D. System and method for using nonthermal plasma reactors
FR2859240A1 (fr) * 2003-09-02 2005-03-04 Renault Sa Procede de traitement d'un filtre a particules pour l'epuration de gaz d'echappement d'un moteur a combustion et dispositif de traitement d'un filtre a particules
DE102004029523A1 (de) * 2004-06-18 2006-01-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Partikelsensor und Partikelsensorsystem zur Messung von Partikeln
DE102005000978B4 (de) * 2005-01-07 2011-06-01 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Steuerung des Schadstoffausstoßes eines selbstzündenden Verbrennungsmotors
JP4696655B2 (ja) * 2005-04-14 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP2006307802A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 排ガス浄化装置
JP4254751B2 (ja) 2005-06-17 2009-04-15 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化装置
JP4263711B2 (ja) 2005-09-16 2009-05-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4582806B2 (ja) 2006-06-09 2010-11-17 株式会社豊田中央研究所 排ガス浄化装置
JP4497158B2 (ja) * 2006-12-28 2010-07-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP5277375B2 (ja) * 2008-03-14 2013-08-28 イマジニアリング株式会社 燃焼室直下流の排気ガス後処理装置
JP5256415B2 (ja) 2008-03-14 2013-08-07 イマジニアリング株式会社 燃焼室の排気ガス後処理装置
CN102678238B (zh) * 2012-05-21 2014-06-25 江苏大学 一种发动机排放控制系统及控制方法
US9677448B2 (en) * 2015-04-17 2017-06-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system for reducing engine exhaust emissions
DE102015212039A1 (de) * 2015-06-29 2016-12-29 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zur Regenerierung eines Adsorbers und Adsorbervorrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5746984A (en) * 1996-06-28 1998-05-05 Low Emissions Technologies Research And Development Partnership Exhaust system with emissions storage device and plasma reactor
DE19826831A1 (de) * 1998-04-09 1999-10-14 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen
WO2000021646A1 (en) * 1998-10-09 2000-04-20 Johnson Matthey Public Limited Company System and method for purifying exhaust gases
WO2002042615A1 (de) * 2000-11-21 2002-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur verminderung kohlenstoffhaltiger partikelemissionen von dieselmotoren und zugehörige anordnung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6038854A (en) * 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma regenerated particulate trap and NOx reduction system
US6038853A (en) * 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma-assisted catalytic storage reduction system
US6475350B2 (en) * 1997-07-18 2002-11-05 Noxtech Inc Method for removing NOx and other pollutants from gas streams using a plasma assisted catalyst
US6775972B2 (en) * 1998-10-09 2004-08-17 Johnson Matthey Public Limited Company Purification of exhaust gases
US6474060B2 (en) * 1999-11-17 2002-11-05 Southwest Research Institute Exhaust gas recirculation filtration system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5746984A (en) * 1996-06-28 1998-05-05 Low Emissions Technologies Research And Development Partnership Exhaust system with emissions storage device and plasma reactor
DE19826831A1 (de) * 1998-04-09 1999-10-14 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Verminderung der Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen
WO2000021646A1 (en) * 1998-10-09 2000-04-20 Johnson Matthey Public Limited Company System and method for purifying exhaust gases
WO2002042615A1 (de) * 2000-11-21 2002-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur verminderung kohlenstoffhaltiger partikelemissionen von dieselmotoren und zugehörige anordnung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7954313B2 (en) 2005-10-18 2011-06-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust cleaner for internal combustion engine
US8104272B2 (en) 2005-11-09 2012-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system for internal combustion engine
US8191353B2 (en) 2006-07-05 2012-06-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device and method for controlling internal combustion engine

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