DE69817090T2

DE69817090T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Stickoxiden in den Abgasen

Info

Publication number: DE69817090T2
Application number: DE69817090T
Authority: DE
Inventors: Brigitte Martin; Matthias Bouchez
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: ES2205403T3; US6018943A; JPH1162567A; FR2764637A1; DE69817090D1; FR2764637B1; EP0886042A1; EP0886042B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Behandlung von Gasen, die beim Auspuff der Dieselmotoren und der Motoren mit gesteuerter Zündung, die mit Magergemisch arbeiten, ausgestoßen werden.
Solche Motoren stoßen eine bestimmte Zahl von Schadstoffen aus, die entfernt werden müssen und dies je effizienter je mehr sich die Normen zu diesem Stoff verschärfen.
Unter den zahlreichsten und für die Umwelt schädlichsten Schadstoffen kann man die Stickoxide nennen.
Es ist bekannt, diesen Schadstofttyp zu entfernen, indem man die Auspuffgase entlang von Katalysatoren (sogenannte De-NO_x) passieren lässt, die darauf ausgelegt sind, die Stickoxide umzuwandeln. Da die bekannten Katalysatoren über einen vorgegebenen Temperaturbereich aktiv sind, kann man dahin geführt werden, in dem Katalysatortopf mehrere Katalysatoren mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, d. h. unterschiedlichen Aktivitätsbereichen anzuordnen. Man vergrößert so den Wirkungsbereich der katalytischen Elemente. In diesem Kontext stellt sich hingegen ein Problem, wenn die Auspuffgase auf dem Niveau des oder der Katalysatoren nicht in einem Temperaturbereich liegen, für den die Umwandlung der Stickoxide ausreichend ist.
Genauer stellt sich ein Problem, wenn man zum Beispiel einen ersten, auf einem ersten Temperaturbereich aktiven Katalysator und einen zweiten auf einem zweiten Temperaturbereich aktiven Katalysator anordnet und diese Bereiche, wenn sie vorliegen derart sind, dass ein Temperaturbereich vorliegt, der zwischen und oberhalb der beiden vordefinierten Bereiche liegt, für welchen Bereich die Umwandlung der Stickoxide gering sein wird.
Bei niedrigeren Temperaturen, d. h. bevor die Gase eine Temperatur erreichen, wo sie in der Lage sind, durch einen der Katalysatoren umgewandelt zu werden, gibt es im übrigen auch die Abwesenheit einer Umwandlung der Stickoxide.
Veranschaulichend sind die für die niedrigen Temperaturen verwendeten Zusammensetzungen vom Platin-/Aluminiumoxidtyp oder Platin-/Zeolithtyp. Die Temperaturen, für die diese Katalysatoren am aktivsten sind, sind 200°C bis 250°C.
Die sogenannten "Hochtemperatur"-Katalysatoren sind im allgemeinen zwischen 300°C und 500°C aktiv. Dies sind zum Beispiel Katalysatoren vom Kupfer-/Zeolithtyp.
Es ist wohl offensichtlich, dass zwischen diesen beiden Bereichen, d.h. hier zwischen 250°C und 300°C keine Umwandlung der Stickoxide effizient durchgeführt werden kann. Unter 200°C und über 500°C gibt es das gleiche Problem.
Es gibt außerdem Katalysatoren, auf denen die Stickoxide sich in Form von Nitraten adsorbieren werden, wenn die Temperatur der Gase, die sie durchqueren, in einem bestimmten Bereich liegt. Diese Katalysatoren werden geläufig "NO_x-Fallen" genannt. Die so adsorbierten Nitrate können anschließend entweder thermisch oder durch eine Momentanverbrennung bei einer Fettheit über eins bzw. der Einheit entlagert werden. Diese letztere Wirkung ist gut für Auspuffleitungen von Motoren mit gesteuerter Zündung, die mit Magergemisch arbeiten, ausgelegt.
Die Patentanmeldung EP-Al-0540280 beschreibt ein System, das eine NOx-Falle umfasst, ausgerüstet mit einem Heizsystem der Gase, gefolgt von einem Stickoxidreduktionskatalysator. Die beiden Katalysatoren sind in Umgehung der Hauptauspuffleitung angebracht. Gemäß diesem Dokument ermöglicht es ein Ventilsystem, bei den Entlagerungsphasen der Falle, die VVH (Verhältnis zwischen dem Gasdurchsatz und dem Katalysatorvolumen, was sich auf die Kontaktzeit der Gase mit dem Katalysator auswirkt) zu vermindern. So ist der Umwandlungsgrad der NO_x auf dem Stickoxidreduktionskatalysator verbessert. Mit dieser Konfiguration durchquert der durch die Hauptleitung laufende Teil des Gasstroms dennoch nicht den Katalysator zur Reduktion der NOx. Außerdem gibt es Temperaturbereiche, wo die NOx-Falle und der Katalysator zur Reduktion der NOx aktiv sind, in welchem Fall man die NOx auf der Falle lagern wird, während man sie reduzieren müsste. Gemäß diesem Stand der Technik ist die Regulierung des Durchsatzes nicht darauf ausgerichtet, die zu wieder erhitzende Gasmenge für die thermische Entlagerung der voreingelagerten NOx zu optimieren, sondern vor allem darauf ausgerichtet, die Umwandlung der Stickoxide auf dem Katalysator zur Reduktion der Stickoxide zu verbessern.
Es ist ebenfalls durch das Dokument EP-A-754841 eine Vorrichtung zum Verdampfen von Auspuffgasen eines Motors bekannt, die zwei Katalysatoren zur Umwandlung von Schadstoffen, angeordnet in der Auspuffleitung und welche zwei nicht verbundene Temperaturbereiche aufweisen, für die die Umwandlung unterhalb eines bestimmten Umwandlungsgrades liegt, einen vor den Katalysatoren angeordneten Adsorber, der darauf ausgerichtet ist, die Schadstoffe einzufangen und dann freizusetzen, indem er auf einer Leitung in Umgehung der Auspuffleitung angeordnete Leitung platziert ist, und eine Vielzahl von auf der Umleitung und der Auspuffleitung angeordneten Ventilen umfasst.
So fängt der Adsorber beim Start des Motors die Auspuffgasschadstoffe durch Schließen eines Ventils der Auspuffleitung und Öffnen von Ventilen der Umleitung ein, bis der erste Katalysator, der beim niedrigsten Bereich arbeitet, seine Betriebstemperatur erreicht hat. Ist diese Temperatur einmal erreicht, wird die Umleitungsleitung geschlossen und die Auspuffleitung ist offen, damit die Auspuffgase die beiden Katalysatoren durchqueren. Sobald der andere Katalysator, der einen höheren Temperaturbereich als der erste Katalysator hat, seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird die Auspuffleitung von neuem geschlossen und die Umleitung ist derart offen, dass der Adsorber durch Heizen dank der Auspuffgase desorbiert werden kann. Nachdem Desorptionsvorgang wird die Umleitungsleitung geschlossen und die Auspuffleitung wird geöffnet und die Auspuffgase durchqueren die Katalysatoren.
Mit dieser Vorrichtung gibt es einerseits gleichfalls Temperaturbereiche, wo es keine Umwandlung gibt und andererseits wird das Entlagern des Adsorbers systematisch stattfinden wird während es sich als nicht notwendig erweisen kann.
Das oben dargelegte, die schlechte Umwandlung in bestimmten Bereichen betreffende Problem sowie andere können gemäß der Erfindung gelöst werden.
So hat die Erfindung eine Anordnung zur Entfernung von Stickoxiden (NO_x) zum Gegenstand, die in Auspuffgasen aus einem Dieselmotor oder Motor mit gesteuerter Zündung, der mit Magergemisch arbeitet, vorliegen, wobei die Anordnung Teil der Auspuffleitung ist, die den Motor verlässt und umfassend:

– eine Mehrzahl von Katalysatoren zur Umwandlung der Stickoxide, angeordnet in der Hauptauspuffleitung wobei die Katalysatoren nicht verbundene Temperaturumwandlungsbereiche aufweisen, für die die Umwandlung der NO_x bei einem bestimmten Umwandlungsgrad liegt,
– wenigstens ein Mittel, das vor den Umwandlungskatalysatoren angeordnet ist und vorgesehen ist, um die Stickoxide einzufangen und dann zu befreien,
– wenigstens eine Leitung, die als Umleitung der Hauptauspuffleitung angeordnet ist, in welcher wenigstens eines der Einfangmittel der NO_x angeordnet ist,
– wenigstens ein Ventil, das zum Modulieren des Gasdurchsatzes zwischen der Umleitungsleitung und der Hauptauspuffleitung vorgesehen ist,

Gemäß der Erfindung umfasst die Anordnung im Übrigen

– ein Mittel wie einen Rechner, vorgesehen, um wenigstens das Ventil zu regeln, damit das Einfangmittel die Stickoxide einfangen kann, vor allem wenn der oder die Umwandlungskatalysatoren einen Umwandlungsgrad unter dem vorbestimmten Wert aufweisen und derart, dass das Einfangmittel die NO_x simultan zu einer Umwandlung abladen kann.

Im Übrigen umfasst die Anordnung gemäß der Erfindung ein Heizmittel verbunden mit wenigstens einem Einfangmittel der NO_x.
Vorteilhaft umfasst die Anordnung gemäß der Erfindung wenigstens einen ersten Temperatursensor, der vor den Katalysatoren angeordnet ist, wobei der erste Sensor mit dem Mittel zur Regelung verbunden ist, an das er die Temperaturwerte übermittelt.
Außerdem umfasst die Anordnung im Übrigen wenigstens einen zweiten Temperatursensor, der vor dem Mittel zum Einfangen der Stickoxide angeordnet ist, wobei der Sensor mit dem Mittel zum Regeln verbunden ist, welchem er Temperaturwerte sendet.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ist der Rechner im Übrigen mit dem Heizmittel verbunden, um es in Abhängigkeit von vor allem Temperaturwerten, die er empfängt in Betrieb zu setzen.
Der Sättigungszustand des Einfangens für NO_x kann parallel durch den Rechner berücksichtigt werden.
In besonderer Weise reagiert der Rechner in Abhängigkeit der Temperaturen, die er empfängt und in Abhängigkeit von vorbestimmten gespeicherten Werten und setzt folglich das Verteilerventil des Durchsatzes in Betrieb.
Die Anordnung gemäß der Erfindung kann im Übrigen ein Mittel umfassen, das vorgesehen ist, um Kohlenwasserstoffe in die Auspuffleitung vor den Umwandlungskatalysatoren, gesteuert durch den Rechner einzuspritzen.
Die Erfindung hat auch ein Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden zum Gegenstand, die in den Auspuffgasen aus einem Dieselverbrennungsmotor oder Verbrennungsmotor mit gesteuerter Selbstzündung, der mit Magergemisch arbeitet vorliegen, wobei das Verfahren darin besteht:

– die Stickoxide in wenigstens zwei Umwandlungstemperaturbereichen, die nicht verbunden sind, umzuwandeln, für welche die Umwandlung oberhalb ei nes gewissen Umwandlungsgrades dank mehrerer Umwandlungskatalysatoren liegt,
– die Stickoxide auf wenigstens einem spezifischen Einfangmittel mit einer Adsorptionstemperatur unter der Minimaltemperatur des ersten Umwandlungstemperaturbereichs zu adsorbieren,

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die Adsorption der Stickoxide für wenigstens einen Temperaturbereich der Auspuffgase durchgeführt, in welchem der katalytische Umwandlungsgrad unterhalb des vorbestimmten Wertes (C_min) liegt und die Desorption der Stickoxide kann simultan zur Umwandlung dieser Stickoxide durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dersorbiert man die adsorbierten Stickoxide (NO_x), indem man sie erhitzt und/oder indem man die Auspuffgase über das spezifische Einfangmittel passieren lässt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dersorbiert man die adsorbierten NO_x, indem man sie durch ein spezifisches Heizmittel erwärmt, das dem Mittel zum Einfangen der Stickoxide zugeordnet ist. Die Öffnung des Ventils definiert so die optimale Menge des zu erwärmenden Gasflusses, was es ermöglicht, vor allem die durch das Heizmittel aufgewendete Energie zu begrenzen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht zusätzlich die in einer Leitung als Umleitung der Hauptauspuffleitung durchgeführte Adsorption/Desorption vor und die Modulierung des Durchsatzes der Auspuffgase zwischen der Umleitungsleitung und der Hauptleitung in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter, der mit der Temperatur der Gase in der Auspuffleitung und/oder dem Sättigungszustand der Falle an NO_x verbunden ist.
Man misst gemäß der Erfindung die Temperatur der Gase an wenigstens einem Punkt der Auspuffleitung.
Bevorzugt misst man die Temperatur vor der katalytischen Umwandlung.
Zusätzlich kann die Temperatur vor der Adsorption der Stickoxide gemessen werden.
Vorzugsweise verwendet man einen Rechner, der Temperaturen empfängt, die an wenigstens einem Punkt der Auspuffleitung gemessen sind.
Speziell empfängt der Rechner Temperaturen, die vor der katalytischen Umwandlung um vor der Adsorption der Stickoxide gemessen sind, und der Rechner steuert folglich ein Element zur Modulation des Stromes zwischen der Hauptauspuffleitung und Umleitungsleitung.
Vorteilhaft steuert der Rechner das Mittel zum Heizen der Auspuffgase, das dem Mittel zum Einfangen der Stickoxide zugeordnet ist.
Im Übrigen spritzt man Kohlenwasserstoffe ein, wenn das Verhältnis HC/NO_x, das in den Auspuffgasen enthalten ist, vor der katalytischen Umwandlung nicht in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Andere Merkmale, Details, Vorteile der Erfindung werden besser beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung hervortreten, die veranschaulichend und keinesfalls begrenzend in Bezug auf die anliegenden Figuren gemacht wird, bei denen:
die 1 ein Schema ist, das die Hauptelemente der Erfindung wieder aufgreift; und
die 2 die Kurven zeigt, die den Umwandlungsgrad der De-NO_x-Katalysatoren in Abhängigkeit der Temperatur der Auspuffgase angeben.
Die 1 veranschaulicht Hauptstrukturelemente, die die Vorrichtung zur Entfernung der Stickoxide gemäß der Erfindung bilden.
Ein Motor 1 ist mit einer Hauptauspuffleitung 2 schematisiert, in der die Erfindung ausgeführt wird.
Die Erfindung betrifft zum Beispiel Motoren vom Dieseltyp oder mit gesteuerter Zündung, die mit Magergemisch arbeiten, für die die Reduktion der NOx schwierig ist.
In kontinuierlicher Weise werden einer oder mehrere De-NOx-Katalysatoren 3 auf der Auspuffleitung 2 angeordnet. Gemäß der Zusammensetzung wirkt jeder Katalysator für einen spezifischen Temperaturbereich der Auspuffgase.
Im Übrigen kann ein Stickoxideinfangmittel 4 in der Auspuffleitung 2 hinzugefügt werden.
Gemäß der Erfindung ist wenigstens eine Leitung 5 in Umgehung der Hauptauspuffleitung 2 vorgesehen. In der Leitung 5 ist wenigstens ein Stickoxideinfangmittel 4 (NOx-Adsorber) angeordnet.
Die Umleitung 5 mündet in die Hauptleitung 2 genau vor den De-NOx-Katalysatoren 3.
Außerdem ist ein Ventilmittel 6 vorgesehen, das an der Kreuzung der Hauptleitung 2 und der Umleitung 5 stromaufwärtsseitig angeordnet ist. Das Ventil 6 ist ausgelegt, um den Gasdurchsatz zwischen der Hauptleitung 2 zu modulieren, die auf dem oder den katalytischen Umwandlern 3 münden und der Umleitung (oder Bypass) 5, die mit einem Mittel 4 zum Abfangen der NOx ausgerüstet ist.
So kann das Mittel 4 zum Beispiel die Stickoxide abfangen, während die Umwandlungskatalysatoren nicht genügend aktiv sind, unterhalb einer gewissen Umwandlungsschwelle C_min wie dies hiernach noch detaillierter erklärt werden wird.
Zusätzlich kann ein Heizmittel 7 verbunden mit dem Mittel 4 zum Abfangen der Stickoxide vorgesehen sein.
Außerdem kann wenigstens ein erster Temperatursensor 8 auf der Hauptauspuffleitung 2 angebracht sein.
Vorzugsweise wird dieser Sensor 8 genau vor dem (oder den) Katalysatoren) zur Umwandlung 3 in der Nähe des Ausgangs der Umleitung 5 angeordnet.
Der Sensor ist mit einem Mittel zur Regelung und/oder Berechnung wie einem Mikroprozessor 9 verbunden.
Das Mittel zur Berechnung 9 kann im übrigen die Temperatur der Auspuffgase am Eingang des Mittels 4 zum Abfangen der NOx dank eines zweiten Temperatursensors 10 empfangen, der an diesem Ort der Umleitung 5 angeordnet ist.
Dank der Informationen, die er empfängt sowie der gespeicherten Werte reagiert der Rechner 9 auf mehrere Elemente; die fett gestrichelten Pfeillinien in der 1 symbolisieren die durch den Rechner 9 empfangenen Informationen. Es muss bemerkt werden, dass dieser Rechner 9 gemessene oder berechnete Informationen (Drehzahl, Temperaturen, Kartographie der Schadstoffe, Sättigungszustand der NOx-Falle) relativ zum Motorbetrieb und allgemein durch die Leitung 12 der 1 dargestellt, verwendet.
Die in der 1 gepunkteten Leitungen stellen die Steuerwirkungen des Rechners 9 auf bestimmte Elemente dar: so wirkt der Rechner 9 auf das Ventil 6 zur Durchsatzregelung zwischen der Hauptleitung 2 und der Umleitung 5.
Im übrigen kann der Rechner in Abhängigkeit der Informationen, die er empfängt, das Heizmittel 7 auslösen; ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen kann der Rechner ein Mittel 11 steuern, das darauf ausgerichtet ist, eine bestimmte Menge von Kohlenwasserstoffen in die Hauptleitung 2 einzuspritzen.
In Bezug mit 2 wird der Betrieb der Anordnung, die beschrieben werden wird, jetzt erklärt.
Aus dem Graph der 2 ist der Umwandlungsgrad (C) der NOx durch den oder die Katalysatoren wie 3 in Abhängigkeit der Temperatur (T) der genau vor den Katalysatoren 3 genommenen Gase angegeben.
Gemäß diesem Beispiel werden zwei Katalysatoren unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet: der eine ergibt die Kurve A, d. h., dass er zwischen T₁ und T₂ ausreichend aktiv ist. Dies ist ein Katalysator, dessen Zusammensetzung es ihm ermöglicht, bei den niedrigen Temperaturen zu reagieren.
Der zweite Katalysator reagiert gemäß Kurve B, d. h. für Gase, deren Temperaturen zwischen T₃ und T₄ liegt, wobei T₃ über T₂ liegt.
Die Werte T₁, T₂, T₃ und T₄ entsprechen einem vorbestimmten Umwandlungsgrad C_min, dem akzeptablen Minimum.
In dem Graph der 2 bezeichnen T_st1 und T_st2 jeweils die Grenzen des Temperaturbereichs, für den die NO_x-Falle in der Lage ist, die Stickoxide zu adsorbieren. T_dest bezeichnet die Temperatur, ausgehend von der die NOx thermisch desorbiert werden können.
Für Umwandlungsgrade unter der vorgegebenen Schwelle wie C_min in der 2 stellt sich gewöhnlich ein Problem. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es das zu lösen.
Einlagerungsphase der NO_x
Wenn die Temperatur der Auspuffgase in einem Bereich liegt, wo der Umwandlungsgrad des De-NO_x-Katalysators unterhalb der Schwelle C_min liegt und wo der NO_x Adsorber 4 aktiv ist, werden alle Auspuffgase auf der Leitung 5 umgeleitet, die den NO_x-Adsorber 4 enthält: dies erfolgt gemäß der 2 zwischen T_st1 und T_st2; zwischen T₂ und T₃ und zwischen T₄ und T_st2.
In Abhängigkeit bestimmter Parameter, wie dem die Falle 4 durchquerenden Gasdurchsatz, dem NO_x-Gehalt dieser Gase, der Adsorptionseffizienz der Falle, kann man die bei der Falle 4 adsorbierte NO_x-Menge abschätzen und bestimmen, wann sie gesättigt ist. Es wäre gleichfalls möglich, mittels einer NO_x-Sonde direkt festzustellen, wenn die Falle gesättigt ist.
Entlagerungsphase der NO_x
Die Desorption der bei dem NO_x-Adsorber 4 gefangenen Gase geschieht thermisch. Die für diese Desorption notwendige thermische Energie wird entweder durch die Auspuffgase selbst oder wenn die thermische Energie der Auspuffgase nicht ausreichend ist durch ein Zusatzheizsystem wie das Mittel 7 zugeführt.
Wenn man entscheidet, die auf der Falle 4 angesammelten NO_x zu entlagern, weil diese gesättigt ist oder weil die Entlagerungsbedingungen optimal sind und da die Auspuffgase den De-NO_x Katalysator 3 durchqueren auf einer Temperatur sind, die einen ausreichenden Umwandlungsgrad der NO_x sicherstellt, läuft ein Teil oder die Gesamtheit des Durchsatzes der Auspuffgase durch den Bypass. Wenn die Temperatur der Auspuffgase auf dem Niveau der NO_x-Falle 4 nicht ausreichend ist, um das Entlagern der NO_x sicherzustellen, ermöglicht es das Heizmittel 7 so, ein zum Entlagern ausreichendes Temperaturniveau zu erreichen. Das Ventil 6 regelt so den durch den Bypass 5 laufenden Durchsatz, damit ein Teil lediglich der Gase wieder erwärmt wird. Man ermöglicht es so, die für das Heizmittel 7 notwendige Energie zu begrenzen, indem dennoch ein Entlagern der in dem Mittel 4 eingefangenen NO_x sichergestellt wird.
Reduktionsphase der NO_x
Die Reduktion der NO_x auf dem De-NO_x-Katalysator 3 hängt von bestimmten Parametern wie der Temperatur, der VVH (Verhältnis zwischen dem Katalysator durchquerenden Gasvolumendurchsatz und diesem Katalysatorvolumen), dem Verhältnis HC/NO_x ab. Wenn die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) aus der Verbrennung des Motors nicht ausreichend ist, kann eine Zusatzverbrennung von Kohlenwasserstoffen derart durchgeführt werden, dass man sich unter den optimalen Reduktionsbedingungen der NO_x befindet.
In einem Verbrennungsmotor können mehrere Injektionszonen geplant werden:

– vor dem Einlassventil derart, dass die Gesamtheit oder ein Teil dieser eingespritzten Kohlenwasserstoffe sich beim Auspuff in Form von unverbrannten Kohlenwasserstoffen befindet.
– In der Verbrennungskammer vor oder nach Haupteinspritzung, derart, dass die Gesamtheit oder ein Teil dieser Kohlenwasserstoffe sich in Form von unverbrannten Kohlenwasserstoffen beim Auspuff befindet.
– in der Auspuffleitung vor dem De-NO_x-Katalysator 3.

Bei den Reduktionsphasen der NO_x auf dem De-NO_x-Katalysator 3 läuft die Gesamtheit oder ein Teil der Gase in der Hauptleitung 2, bevor sie den De-NO_x-Katalysator 3 durchquert.
Die Reduktionsphase der NO_x ist eine ergänzende Behandlung, die zur Entfernung der NO_x direkt aus dem Motor und/oder aus der NO_x-Falle 4 notwendig ist.
Eine vereinfachte oben beschriebene Verwaltung des Systems wird jetzt erklärt werden.
Der Rechner 9 bestimmt in Abhängigkeit der gemessenen oder berechneten Werte, wann der Umwandlungsgrad C des De-NO_x-Katalysators 3 oberhalb von C_min ist oder nicht.
Wenn der Umwandlungsgrad oberhalb von C_min ist, wird das HC/NO_x-Verhältnis (wenn nötig) über eine Zusatzinjektion von Kohlenwasserstoffen eingestellt, um den Umwandlungsgrad C der Stickoxide zu optimieren. Gleichzeitig entscheidet man ggf. vor allem in Abhängigkeit vom Sättigungszustand der Falle, die NO_x zu entlagern, die vorher bei der NO_x-Falle 4 gelagert worden sind.
Im Rahmen einer Entlagerung managt der Rechner 9 das Ventil 6 sowie das Heizmittel 7, um eine Temperatur T₁₀ vor der Falle zu erhalten, die über T_dest ist sowie eine Gemischtemperatur T₈, die in einem Aktivitätsbereich des oder der De-NO_x-Katalysatoren gelegen ist.
Wenn der Umwandlungsgrad C unter dem Grad C_min ist und so, dass die (geschätzte oder gemessene) Temperatur der Gase auf dem Niveau der NO_x-Falle zwischen T_st1 und T_st2 liegt, läuft der gesamte Durchsatz der Auspuffgase in der Umleitung 5 auf der NO_x Falle. Unterschiedlich, wenn diese Temperatur über T_st2 liegt und so, dass der Umwandlungsgrad C unter C_min ist, läuft der gesamte Auspuffgasdurchsatz durch die Hauptleitung 2.

Claims

Anordnung zur Entfernung von Stickoxiden (NO_x), die in Auspuffgasen aus einem Dieselmotor oder Motor mit gesteuerter Zündung, der mit Magergemisch arbeitet, vorliegen, wobei die Anordnung Teil der Auspuffleitung ist, die den Motor verlässt und umfassend: – eine Mehrzahl von Katalysatoren (3) zur Umwandlung der Stickoxide, angeordnet in der Hauptauspuffleitung (2) wobei die Katalysatoren nicht verbundene Temperaturumwandlungsbereiche (T1, T2; T3, T4) aufweisen, für die die Umwandlung der NO_x bei einem bestimmten Umwandlungsgrad (C_min) liegt, – wenigstens ein Mittel (4), das vor den Umwandlungskatalysatoren (3) angeordnet ist und vorgesehen ist, um die Stickoxide einzufangen und dann zu befreien, – wenigstens eine Leitung (5), die als Umleitung der Hauptauspuffleitung (2) angeordnet ist, in welcher wenigstens eines der Einfangmittel der NO_x (4) angeordnet ist, – wenigstens ein Ventil (6), das zum Modulieren des Gasdurchsatzes zwischen der Umleitungsleitung (5) und der Hauptauspuffleitung (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Übrigen umfasst – ein Mittel wie einen Rechner (9), vorgesehen, um wenigstens das Ventil (6) zu regeln, damit das Einfangmittel (4) die Stickoxide einfangen kann, vor allem wenn der oder die Umwandlungskatalysatoren (3) einen Umwandlungsgrad unter dem vorbestimmten Wert (C_min) aufweisen und derart, dass das Einfangmittel die Stickoxide simultan zu einer Umwandlung abladen kann.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Übrigen ein Heizmittel (7) verbunden mit wenigstens einem Einfangmittel der NO_x (4) umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Übrigen wenigstens einen ersten Temperatursensor (8) umfasst, der vor den Katalysatoren (3) angeordnet ist, wobei der erste Sensor (8) mit dem Mittel zur Regelung (9) verbunden ist, an das er die Temperaturwerte übermittelt.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Übrigen wenigstens einen zweiten Temperatursensor (10) umfasst, der vor dem Mittel zum Einfangen der Stickoxide (4) angeordnet ist, wobei der Sensor (10) mit dem Mittel zum Regeln (9) verbunden ist, welchem er Temperaturwerte sendet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (9) im Übrigen mit dem Heizmittel (7) verbunden ist, um es in Abhängigkeit von vor allem Temperaturwerten, die er empfängt, oder vom Sättigungszustand des Einfangens für NO_x in Betrieb zu setzen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (9) in Abhängigkeit der Temperaturen reagiert, die er empfängt und in Abhängigkeit von vorbestimmten gespeicherten Werten und folglich das Verteilerventil des Durchsatzes (6) in Betrieb setzt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Übrigen ein Mittel (11) umfasst, das vorgesehen ist, um Kohlenwasserstoffe in die Auspuffleitung (2) vor den Umwandlungskatalysatoren (3), gesteuert durch den Rechner (9) einzuspritzen.
Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden, die in den Auspuffgasen aus einem Dieselverbrennungsmotor oder Verbrennungsmotor mit gesteuerter Selbstzündung, der mit Magergemisch arbeitet vorliegen, wobei das Verfahren darin besteht: – die Stickoxide in wenigstens zwei Umwandlungstemperaturbereichen (T1, T2; T3, T4), die nicht verbunden sind, für welche die Umwandlung oberhalb eines gewissen Umwandlungsgrades (C_min) dank mehrerer Umwandlungskatalysatoren (3) liegt, umzuwandeln, – die Stickoxide auf wenigstens einem spezifischen Einfangmittel (4) mit einer Adsorptionstemperatur unter der Minimaltemperatur des ersten Umwandlungstemperaturbereichs (T1, T2) zu adsorbieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorption der Stickoxide für wenigstens einen Temperaturbereich der Auspuffgase durchgeführt wird, in welchem der katalytische Umwandlungsgrad unterhalb des vorbestimmten Wertes (C_min) liegt und dadurch, dass die Desorption der Stickoxide simultan zur Umwandlung dieser Stickoxide durchgeführt werden kann.
Verfahren zur Entfernung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, die Stickoxide auf dem Einfangmittel in einem Adsorptionstemperaturbereich (T4, Tst2) oberhalb der Maximalumwandlungstemperatur des letzten Temperaturumwandlungsbereichs (T3, T4) zu adsorbieren.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die adsorbierten. Stickoxide dersorbiert, indem man sie erhitzt und/oder indem man die Auspuffgase über das spezifische Einfangmittel (4) passieren lässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die adsorbierten NO_x desorbiert, indem man sie durch ein spezifisches Heizmittel erwärmt, das dem Mittel (4) zum Einfangen der Stickoxide zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorption/Desorption in einer Leitung (5) als Umleitung der Hauptauspuffleitung (2) durchgeführt wird und dadurch, dass man den Durchsatz der Auspuffgase zwischen der Umleitungsleitung (5) und der Hauptleitung (2) in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter moduliert, der mit der Temperatur der Gase in der Auspuffleitung und/oder dem Sättigungszustand der Falle an NO_x verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperatur der Gase an wenigstens einem Punkt (8; 10) der Auspuffleitung misst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperatur vor der katalytischen Umwandlung misst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperatur vor der Adsorption der Stickoxide misst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Rechner (9) verwendet, der Temperaturen empfängt, die an wenigstens einem Punkt der Auspuffleitung gemessen sind.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (9) Temperaturen empfängt, die vor der katalytischen Umwandlung um vor der Adsorption der Stickoxide gemessen sind, und dadurch, dass der Rechner (9) folglich ein Element (6) zur Modulation des Stromes zwischen der Hauptauspuffleitung (2) und Umleitungsleitung (5) steuert.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (9) das Mittel (7) zum Heizen der Auspuffgase steuert, das dem Mittel (4) zum Einfangen der Stickoxide zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass man im Übrigen Kohlenwasserstoffe einspritzt, wenn das Verhältnis HC/NO_x, das in den Auspuffgasen enthalten ist, vor der katalytischen Umwandlung (3) nicht in einem vorbestimmten Bereich liegt.