WO2021069494A1 - Vorrichtung zur abgasnachbehandlung - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device for treating exhaust gases from an internal combustion engine, with at least one main catalyst for chemical conversion of at least one exhaust gas component, with a hydrocarbon trap for intermediate storage of hydrocarbons, with a nitrogen oxide adsorber for intermediate storage of nitrogen oxides and with an electrically heatable heating catalyst, the aforementioned Components are arranged within a spatially limited flow path and are flowed through successively.
  • HC traps or hydrocarbon traps in the exhaust tract is known for the purpose of exhaust gas aftertreatment.
  • the aim of the application is to reduce the amount of hydrocarbons carried in the exhaust gas, in particular unburned fuel.
  • HC traps are formed, for example, by a zeolite-coated monolithic catalyst carrier.
  • DE 691 27377 T2 discloses the use of an HC trap in the exhaust gas tract and shows in particular possible arrangements of the various components for exhaust gas aftertreatment.
  • a particular disadvantage of the devices in the prior art is that the exhaust gas aftertreatment is not optimally solved, since nitrogen oxides in particular cannot be sufficiently removed from the exhaust gas in the different operating scenarios of a motor vehicle. Especially at low temperatures.
  • An embodiment of the invention relates to a device for treating exhaust gases from an internal combustion engine, with at least one main catalytic converter for the chemical conversion of at least one exhaust gas component, with a carbon trap for the intermediate storage of hydrocarbons, with a nitrogen oxide adsorber for the intermediate storage of nitrogen oxides and with an electrically heatable heating catalyst, the the aforementioned components are arranged within a spatially limited flow path and are flowed through in succession.
  • the combination of a hydrocarbon trap with a nitrogen oxide adsorber upstream of a heated catalytic converter is particularly advantageous in order to ensure optimal exhaust gas aftertreatment.
  • the hydrocarbon trap is set up to absorb hydrocarbons contained in the exhaust gas and to bind them at least temporarily. This is especially true as long as the exhaust gas temperature is below a certain minimum temperature.
  • hydrocarbons can preferably be bound during the cold start, while the exhaust gas temperatures are not yet high enough to ensure that the downstream main catalytic converters function properly.
  • the hydrocarbon trap is therefore particularly effective before the so-called light-off temperature is reached, from which the main catalyst is most effective. Determined by the material or, in particular, the coating of the hydrocarbon trap, the hydrocarbons are desorbed again when the light-off temperature is reached and released into the exhaust gas flow.
  • the nitrogen oxide adsorber preferably has a coating that differs from the hydrocarbon trap and aims at binding nitrogen oxides from the exhaust gas at a low temperature level and desorption at a correspondingly higher temperature level.
  • adsorption and desorption are ideally linked to the light-off temperature of the respective main catalytic converter, which is provided for the respective conversion of the exhaust gas component.
  • the adsorption temperature, up to which hydrocarbons or nitrogen oxides are absorbed, and the desorption temperature, from which the bound hydrocarbons or nitrogen oxides are released, can be different for the hydrocarbon trap and the nitrogen oxide adsorber. These temperatures are essentially determined by the selected base material and the coating applied to it.
  • the hydrocarbon trap and the nitrogen oxide adsorber are preferably used in an area of low exhaust gas temperature, since they can develop their effect particularly there and thus improve exhaust gas cleaning at overall low temperature levels, preferably below 200 degrees Cel sius.
  • the electrically heatable heating catalytic converter is then provided for additional heating of the exhaust gas flow and thus in particular of the following main catalytic converters.
  • hydrocarbon trap and the nitrogen oxide adsorber are each designed as a single component and are arranged one after the other in the flow path in the flow direction.
  • the use of individual parts and components for the hydrocarbon trap and the nitrogen oxide adsorber are advantageous in order to allow the greatest possible flexibility in terms of placement, structure, choice of material and choice of coating.
  • the individual components can thus be adapted particularly well to the respective application.
  • a preferred embodiment is characterized in that the hydrocarbon trap and the nitrogen oxide adsorber are designed as a combined component.
  • a combined component offers advantages in particular when a construction that is as compact as possible is sought.
  • a combined component can, for example, have a common honeycomb body made of a uniform basic material and, according to the desired division, be provided with coatings that form a part acting as a hydrocarbon trap and a part acting as a nitrogen oxide adsorber.
  • the nitrogen oxide adsorber is a passive nitrogen oxide adsorber that temporarily stores nitrogen oxides from the exhaust gas at a low temperature level, preferably below 200 degrees Celsius, and releases them back into the exhaust gas flow at a higher temperature level.
  • a passive nitrogen oxide adsorber is characterized in particular by the fact that it absorbs nitrogen oxides from the exhaust gas, stores them temporarily and releases them again at a higher temperature level.
  • An active conversion of the nitrogen oxides for example on an SCR catalytic converter, on which a chemical conversion of the nitrogen oxides takes place using ammonia, does not take place here.
  • a passive nitrogen oxide adsorber thus supplements the active exhaust gas aftertreatment and thus improves the exhaust gas aftertreatment overall.
  • the hydrocarbon trap, the nitrogen oxide adsorber and the electrically heatable heating catalytic converter are each formed by a honeycomb body through which a main flow direction can flow.
  • honeycomb bodies made of metal can preferably be used, which are formed by the use of at least partially structured and smooth metal foils, which are stacked on top of one another and wound up.
  • appropriately coated ceramic supports can also be used.
  • the desorption temperature of the hydrocarbon trap and / or the nitrogen oxide adsorber and the light-off temperature of the main catalyst downstream in the flow direction are identical or the light-off temperature is slightly below the desorption temperature.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exhaust gas tract connected to an internal combustion engine with a hydrocarbon trap and a nitrogen oxide adsorber
  • FIG. 2 shows a further schematic view of an exhaust gas tract connected downstream of an internal combustion engine with a hydrocarbon trap and a nitrogen oxide adsorber.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1.
  • the exhaust gases from the internal combustion engine 1 are directed into the exhaust gas tract 2, which represents a flow path for the exhaust gas.
  • a hydrocarbon trap 3 and a nitrogen oxide adsorber 4 are arranged within the flow path 2. These can also be arranged in reverse order.
  • an electrically heatable Fleizkatalysator 5 is arranged and then with the reference character 6 at least one main catalyst, which can be, for example, an Oxidationska catalyst or an SCR catalyst.
  • FIG. 2 shows a similar structure, which is why the reference characters used are identical.
  • the difference to Figure 1 is that the hydrocarbon trap 3 and the nitrogen oxide adsorber 4 are designed in a combination as a common component.
  • the sequence of the hydrocarbon trap and the nitrogen oxide adsorber can be reversed.
  • the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 2 in particular do not have a restrictive character and serve to illustrate the inventive concept.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1), mit zumindest einem Hauptkatalysator (6) zur chemischen Umwandlung zumindest einer Abgaskomponente, mit einer Kohlenwasserstofffalle (3) zur Zwischenspeicherung von Kohlenwasserstoffen, mit einem Stickoxidadsorber (4) zur Zwischenspeicherung von Stickoxiden und mit einem elektrisch beheizbaren Heizkatalysator (5), wobei die vorgenannten Komponenten (3, 4, 5, 6) innerhalb einer räumlich begrenzten Strömungsstrecke (2) angeordnet sind und aufeinanderfolgend durchströmt werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen eines Ver brennungsmotors, mit zumindest einem Hauptkatalysator zur chemischen Um wandlung zumindest einer Abgaskomponente, mit einer Kohlenwasserstofffalle zur Zwischenspeicherung von Kohlenwasserstoffen, mit einem Stickoxidadsorber zur Zwischenspeicherung von Stickoxiden und mit einem elektrisch beheizbaren Heizkatalysator, wobei die vorgenannten Komponenten innerhalb einer räumlich begrenzten Strömungsstrecke angeordnet sind und aufeinanderfolgend durch strömt werden.
Stand der Technik
Zum Zwecke der Abgasnachbehandlung ist der Einsatz von sogenannten HC-Fallen oder Kohlenwasserstofffallen im Abgastrakt bekannt. Ziel des Einsatzes ist die Reduktion von im Abgas mitgeführten Kohlenwasserstoffen, wie insbeson dere unverbranntem Kraftstoff. Solche HC-Fallen sind beispielsweise durch einen zeolithbeschichteten monolithischen Katalysatorträger gebildet.
Die DE 691 27377 T2 offenbart die Verwendung einer HC-Falle im Abgastrakt und zeigt insbesondere mögliche Anordnungen der verschiedenen Komponenten zur Abgasnachbehandlung.
Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass die Abgasnachbehandlung nicht optimal gelöst ist, da insbesondere Stickoxide in den unterschiedlichen Betriebsszenarien eines Kraftfahrzeuges nicht ausreichend aus dem Abgas entfernt werden können. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Abgas nachbehandlung zu schaffen, welche eine verbesserte Reinigung des Abgases in unterschiedlichen Betriebszuständen eines Kraftfahrzeuges ermöglicht.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, mit zumindest einem Hauptkatalysator zur chemischen Umwandlung zumindest einer Abgaskomponente, mit einer Kohlen wasserstofffalle zur Zwischenspeicherung von Kohlenwasserstoffen, mit einem Stickoxidadsorber zur Zwischenspeicherung von Stickoxiden und mit einem elektrisch beheizbaren Heizkatalysator, wobei die vorgenannten Komponenten innerhalb einer räumlich begrenzten Strömungsstrecke angeordnet sind und auf einanderfolgend durchströmt werden.
Insbesondere die Kombination einer Kohlenwasserstofffalle mit einem Stickoxi dadsorber vor einem Heizkatalysator ist besonders vorteilhaft, um eine optimale Abgasnachbehandlung sicherzustellen. Die Kohlenwasserstofffalle ist dazu einge richtet im Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe aufzunehmen und diese zumindest temporär zu binden. Dies insbesondere solange die Abgastemperatur unter einer gewissen Mindesttemperatur liegt. Dadurch können bevorzugt während des Kalt starts Kohlenwasserstoffe gebunden werden, während die Abgastemperaturen noch nicht hoch genug sind, um eine ausreichende Funktion der nachgelagerten Hauptkatalysatoren zu gewährleisten. Die Kohlenwasserstofffalle ist somit insbe sondere vor dem Erreichen der sogenannten Light-Off Temperatur, ab welcher der Hauptkatalysator seine Hauptwirksamkeit aufweist, wirksam. Bestimmt durch den Werkstoff beziehungsweise insbesondere die Beschichtung der Kohlenwasser stofffalle werden die Kohlenwasserstoffe ab dem Erreichen der Light-Off Tempe ratur wieder desorbiert und in den Abgasstrom abgegeben.
Aufgrund der Kombination mit einem elektrisch beheizten Heizkatalysator, welcher stromab der Kohlenwasserstofffalle angeordnet ist, könnte die Desorptionstempe ratur auch leicht unterhalb der Light-Off Temperatur des Hauptkatalysators liegen, da durch den Heizkatalysator zusätzlich Wärmeenergie zugeführt wird, die dieses Delta schließen kann. Der Stickoxidadsorber weist bevorzugt eine von der Kohlenwasserstofffalle ab weichende Beschichtung auf und zielt auf die Bindung von Stickoxiden aus dem Abgas bei einem niedrigen Temperaturniveau ab und die Desorption bei einem entsprechend höheren Temperaturniveau. Die Adsorption und Desorption ist wie bei der Kohlenwasserstofffalle idealerweise an die Light-Off Temperatur des jewei ligen Hauptkatalysators gebunden, der zu jeweiligen Umsetzung der Abgaskom ponente vorgesehen ist.
Die Adsorptionstemperatur, bis zu welcher Kohlenwasserstoffe beziehungsweise Stickoxide aufgenommen werden, und die Desorptionstemperatur, ab welcher die gebundenen Kohlenwasserstoffe oder Stickoxide abgegeben werden, können für die Kohlenwasserstofffalle und den Stickoxidadsorber unterschiedlich sein. Diese Temperaturen werden im Wesentlichen durch das gewählte Grundmaterial und die darauf aufgebrachte Beschichtung bestimmt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Strömungsrichtung des Abgases die Koh lenwasserstofffalle und der Stickoxidadsorber vor dem elektrisch beheizbaren Heizkatalysator angeordnet sind.
Dies ist besonders vorteilhaft, da die Kohlenwasserstofffalle und der Stickoxidad sorber bevorzugt in einem Bereich niedriger Abgastemperatur eingesetzt werden, da sie besonders dort ihre Wirkung entfalten können und die Abgasreinigung so bei insgesamt niedrigen Temperaturniveaus, bevorzugt unterhalb von 200 Grad Cel sius, verbessert. Der elektrisch beheizbare Heizkatalysator ist darauffolgend für die zusätzliche Aufheizung des Abgasstroms und somit insbesondere der nachfol genden Hauptkatalysatoren vorgesehen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kohlenwasserstofffalle und der Stickoxidadsorber jeweils als einzelnes Bauteil ausgeführt sind und in Strömungsrichtung nachei nander in der Strömungsstrecke angeordnet sind. Die Verwendung von einzelnen Bauteilen und Komponenten für die Kohlenwasserstofffalle und den Stickoxidad sorber sind vorteilhaft, um eine möglichst hohe Flexibilität hinsichtlich Platzierung, Aufbau, Materialwahl und Beschichtungswahl zu ermöglichen. Die einzelnen Komponenten können so besonders gut an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Koh lenwasserstofffalle und der Stickoxidadsorber als kombiniertes Bauteil ausgeführt sind. Ein kombiniertes Bauteil bietet hingegen insbesondere Vorteile, wenn eine möglichst kompakte Bauform angestrebt wird. Ein kombiniertes Bauteil kann bei spielsweise einen gemeinsamen Wabenkörper aus einem einheitlichen Grundma terial aufweisen und entsprechend der gewünschten Aufteilung mit Beschichtungen versehen sein, die einen als Kohlenwasserstofffalle wirkenden und einen als Stickoxidadsorber wirkenden Teil ausbilden.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Stickoxidadsorber ein passiver Stickoxidad sorber ist, der Stickoxide aus dem Abgas bei einem niedrigen Temperaturniveau, vorzugsweise unterhalb von 200 Grad Celsius, zwischenspeichert und diese bei einem höheren Temperaturniveau wieder in den Abgasstrom abgibt. Ein passiver Stickoxidadsorber zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er Stickoxide aus dem Abgas aufnimmt, diese zwischenspeichert und bei einem höheren Tempera turniveau wieder abgibt. Eine aktive Umsetzung der Stickoxide, wie beispielsweise an einem SCR-Katalysator, an welchem unter Nutzung von Ammoniak eine che mische Umwandlung der Stickoxide stattfindet, findet hier nicht statt. Ein passiver Stickoxidadsorber ergänzt somit die aktive Abgasnachbehandlung und verbessert so insgesamt die Abgasnachbehandlung.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Kohlenwasserstofffalle, der Stickoxi dadsorber und der elektrisch beheizbare Heizkatalysator jeweils durch einen ent lang einer Hauptströmungsrichtung durchström baren Wabenkörper gebildet sind. Hierfür können vorzugsweise Wabenkörper aus Metall genutzt werden, die durch die Verwendung von zumindest teilweise strukturierten und glatten Metallfolien, welche aufeinandergestapelt und aufgewickelt werden, gebildet sind. Alternativ können auch entsprechend beschichtete Keramikträger verwendet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Desorptionstemperatur der Kohlenwasser stofffalle und/oder des Stickoxidadsorbers und die Light-Off Temperatur des in Strömungsrichtung nachgelagerten Hauptkatalysators identisch ist oder die Light-Off Temperatur etwas unterhalb der Desorptionstemperatur liegt.
Dies ist vorteilhaft, um sicherzustellen, dass die adsorbierten Abgasbestandteile erst wieder desorbiert werden, wenn die Hauptkatalysatoren ausreichend aufge heizt sind, um eine wirksame Abgasnachbehandlung zu gewährleisten. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprü chen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines einem Verbrennungsmotor nach geschalteten Abgastrakts mit einer Kohlenwasserstofffalle und einem Stickoxidadsorber, und
Fig. 2 eine weitere schematische Ansicht eines einem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Abgastrakts mit einer Kohlenwasserstofffalle und einem Stickoxidadsorber.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1. Die Abgase des Verbrennungsmotors 1 werden in den Abgastrakt 2 geleitet, welcher eine Strömungsstrecke für das Abgas darstellt. Innerhalb der Strömungsstrecke 2 ist eine Kohlenwasserstofffalle 3 und ein Stickoxidadsorber 4 angeordnet. Diese können auch in umgekehrter Rei henfolge angeordnet sein. Darauffolgend in Strömungsrichtung ist ein elektrisch beheizbarer Fleizkatalysator 5 angeordnet und darauffolgend mit dem Bezugszei chen 6 zumindest ein Flauptkatalysator, welcher beispielsweise ein Oxidationska talysator oder ein SCR-Katalysator sein kann.
Die Figur 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau, weswegen die verwendeten Bezugszei chen identisch sind. Der Unterschied zur Figur 1 ist, dass die Kohlenwasserstofffalle 3 und der Stickoxidadsorber 4 in einer Kombination als gemeinsames Bauteil ausgeführt sind. Auch hier kann die Reihenfolge der Kohlenwasserstofffalle und des Stickoxidadsorbers gedreht werden. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 weisen insbesondere keinen be schränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsge dankens.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1), mit zumindest einem Hauptkatalysator (6) zur chemischen Umwandlung zumindest einer Abgaskomponente, mit einer Kohlenwasserstofffalle (3) zur Zwischenspeicherung von Kohlenwasserstoffen, mit einem Stickoxidadsor ber (4) zur Zwischenspeicherung von Stickoxiden und mit einem elektrisch beheizbaren Heizkatalysator (5), wobei die vorgenannten Komponenten (3, 4, 5, 6) innerhalb einer räumlich begrenzten Strömungsstrecke (2) ange ordnet sind und aufeinanderfolgend durchströmt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in Strömungsrichtung des Abgases die Kohlen wasserstofffalle (3) und der Stickoxidadsorber (4) vor dem elektrisch be heizbaren Heizkatalysator (5) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kohlenwasserstofffalle (3) und der Stickoxidadsorber (4) jeweils als einzelnes Bauteil ausgeführt sind und in Strömungsrichtung nacheinander in der Strömungsstrecke (2) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kohlenwasserstofffalle (3) und der Stickoxi dadsorber (4) als kombiniertes Bauteil ausgeführt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stickoxidadsorber (4) ein passi ver Stickoxidadsorber (4) ist, der Stickoxide aus dem Abgas bei einem nied rigen Temperaturniveau, vorzugsweise unterhalb von 200 Grad Celsius, zwischenspeichert und diese bei einem höheren Temperaturniveau wieder in den Abgasstrom abgibt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kohlenwasserstofffalle (3), der Stickoxidadsorber (4) und der elektrisch beheizbare Heizkatalysator (5) je- weils durch einen entlang einer Hauptströmungsrichtung durchström baren Wabenkörper gebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Desorptionstemperatur der Koh lenwasserstofffalle (3) und/oder des Stickoxidadsorbers (4) und die Light-Off Temperatur des in Strömungsrichtung nachgelagerten Hauptkatalysators (6) identisch ist oder die Light-Off Temperatur etwas unterhalb der Desorpti onstemperatur liegt.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69127377T2 (de) 1990-11-09 1998-01-22 Ngk Insulators Ltd Adsorbtionsmittel zur Reinigung von Automobil-Abgasen und Verfahren zur Kontrolle von unverbrannten Kohlenwasserstoffen aus Brennkraftmaschinen
WO2010050857A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Volvo Lastvagnar Ab Method and apparatus for cold starting an internal combustion engine
DE102014223515A1 (de) * 2014-01-09 2015-07-09 Ford Global Technologies, Llc Abgasnachbehandlungsvorrichtung und Kraftfahrzeug
DE102015000955A1 (de) * 2014-01-20 2015-07-23 Cummins Inc. Systeme und Verfahren zur Minderung von NOx- und HC-Emissionen
GB2549000A (en) * 2016-03-31 2017-10-04 Johnson Matthey Plc In-exhaust electrical element for NOx storage catalyst and SCR systems
US10408103B1 (en) * 2018-05-07 2019-09-10 GM Global Technology Operations LLC Method to power multiple electric heaters with a single power source

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4178379B2 (ja) * 2002-09-20 2008-11-12 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4915277B2 (ja) * 2007-05-14 2012-04-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8443587B2 (en) * 2009-02-23 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Method for exhaust aftertreatment in an internal combustion engine
JP2011052611A (ja) * 2009-09-02 2011-03-17 Toyota Industries Corp 排気ガス浄化装置
US8661790B2 (en) * 2011-11-07 2014-03-04 GM Global Technology Operations LLC Electronically heated NOx adsorber catalyst
FR3061742B1 (fr) * 2017-01-09 2021-04-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de post-traitement des gaz d’echappement d’un moteur thermique
CN109404100B (zh) * 2018-11-09 2020-11-20 潍柴动力股份有限公司 一种排气净化装置、排气净化控制方法及其控制系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69127377T2 (de) 1990-11-09 1998-01-22 Ngk Insulators Ltd Adsorbtionsmittel zur Reinigung von Automobil-Abgasen und Verfahren zur Kontrolle von unverbrannten Kohlenwasserstoffen aus Brennkraftmaschinen
WO2010050857A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Volvo Lastvagnar Ab Method and apparatus for cold starting an internal combustion engine
DE102014223515A1 (de) * 2014-01-09 2015-07-09 Ford Global Technologies, Llc Abgasnachbehandlungsvorrichtung und Kraftfahrzeug
DE102015000955A1 (de) * 2014-01-20 2015-07-23 Cummins Inc. Systeme und Verfahren zur Minderung von NOx- und HC-Emissionen
GB2549000A (en) * 2016-03-31 2017-10-04 Johnson Matthey Plc In-exhaust electrical element for NOx storage catalyst and SCR systems
US10408103B1 (en) * 2018-05-07 2019-09-10 GM Global Technology Operations LLC Method to power multiple electric heaters with a single power source

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