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Dokumentenidentifikation DE602005000927T2 30.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001674682
Titel Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Anmelder Honda Motor Co., Ltd., Tokyo, JP
Erfinder Morita, Tomoko, Wako-shi Saitama, JP;
Wada, Katsuji, Wako-shi Saitama, JP;
Suzuki, Norio, Wako-shi Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 602005000927
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.12.2005
EP-Aktenzeichen 050275296
EP-Offenlegungsdatum 28.06.2006
EP date of grant 18.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse F01N 3/08(2006.01)A, F, I, 20060530, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F02D 41/02(2006.01)A, L, I, 20060530, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine Abgasreinigungsvorrichtung, welche eine NOx-Entfernungseinrichtung zum Entfernen von NOx aus den Abgasen aufweist.

Beschreibung des betreffenden Fachgebiets

Ein Mager-NOx-Katalysator absorbiert NOx in Abgasen, wenn sich die Abgase in einem Oxidationszustand befinden. In einem Oxidationszustand ist die Konzentration von Sauerstoff in den Abgasen relativ hoch im Vergleich zur Konzentration von Reduktionskomponenten (HC, CO). Der Mager-NOx-Katalysator reduziert außerdem absorbiertes NOx, wenn sich die Abgase in einem Reduktionszustand befinden. In einem Reduktionszustand ist die Konzentration von Reduktionskomponenten in den Abgasen relativ hoch im Vergleich zur Konzentration von Sauerstoff.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-140630 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung, welche einen Ammoniakerzeugungskatalysator und einen NOx-Entfernungskatalysator umfasst. Der Ammoniakerzeugungskatalysatorerzeugt Ammoniak, wenn sich die Abgase in dem Reduktionszustand befinden. Der NOx-Entfernungskatalysator reduziert NOx unter Verwendung des durch den Ammoniakerzeugungskatalysator erzeugten Ammoniaks als Reduziermittel. Der oben beschriebene Mager-NOx-Katalysator ist ein Beispiel des NOx-Entfernungskatalysators in der Abgasreinigungsvorrichtung. In der Abgasreinigungsvorrichtung der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-140630 werden der stöchiometrisch-fette Betrieb und der magere Betrieb abwechselnd ausgeführt, um die Zeitdauer zu erhöhen, während der Ammoniak und NOx koexistieren, wodurch NOx entfernt wird. In dem stöchiometrisch-fetten Betrieb wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert auf der fetten Seite in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis oder auf einen Wert gleich dem stöchiometrischen Verhältnis eingestellt. Im Mager-Verbrennungsbetrieb wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert auf der mageren Seite in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt.

Die Druckschrift EP-A-0723805 zeigt eine Vorrichtung zur Auflösung von NOx-Komponenten in einem Abgas einer Brennkraftmaschine, umfassend: einen NH3-Synthetisierungskatalysator (3), der an einem Abgaskanal der Maschine angeordnet ist, wobei der NH3-Synthetisierungskatalysator NOx-Komponenten in dem von der Maschine aus gelassenen Abgas, wenn das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Maschine niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, in NH3- und N2-Komponenten umwandelt, sowie einen NH3-Zersetzungskatalysator (7), der am Abgaskanal stromabwärts des NH3-Synthetisierungskatalysators angeordnet ist, wobei der NH3-Zersetzungskatalysator NOx-Komponenten in dem von der Maschine aus gelassenen Abgas absorbiert und durch den NH3-Synthetisierungskatalysator hindurch führt, wenn das Betriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Maschine höher ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und wobei der NH3-Zersetzungskatalysator die absorbierten NOx-Komponenten reduziert, und zwar durch eine Reaktion der NOx-Komponenten mit der durch den NH3-Synthetisierungskatalysatorerzeugten NH3-Komponente, wenn das Maschinenbetriebs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (siehe 1).

In der oben beschriebenen herkömmlichen Abgasreinigungsvorrichtung wird die Zeitdauer des stöchiometrisch-fetten Betriebs relativ lang, um eine ausreichende Menge an Ammoniak für die Reduzierung von NOx zu erzeugen, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Abgasreinigungsvorrichtung bereit, welche die Zeitdauer reduziert, während der sich Abgase in dem reduzierenden Zustand befinden, indem eine Ammoniakerzeugung und eine NOx-Reduzierung effektiv ausgeführt werden, um eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchsrate zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung wurde durch Bereitstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine erzielt, welche umfasst: eine Ammoniakerzeugungseinrichtung (3), welche in einem Abgassystem der Maschine vorgesehen ist, sowie eine NOx-Entfernungseinrichtung (4), welche stromabwärts der Ammoniakerzeugungseinrichtung (3) vorgesehen ist. Die Ammoniakerzeugungseinrichtung erzeugt Ammoniak durch eine Reaktion von NOx und Reduktionskomponenten in Abgasen, wenn die Abgase sich in einem Reduktionszustand befinden. Die NOx-Entfernungseinrichtung adsorbiert NOx in den Abgasen, wenn sich die Abgase in einem Oxidationszustand befinden, reduziert das adsorbierte NOx, um Ammoniak zu erzeugen, und speichert das erzeugte Ammoniak, wenn sich die Abgase in dem Reduktionszustand befinden.

Mit dieser Konfiguration wird NOx in den Abgasen durch die NOx-Entfernungseinrichtung adsorbiert, wenn sich die Abgase in dem Oxidationszustand befinden. Wenn sich die Abgase in dem Reduktionszustand befinden, so reduziert das durch die Ammoniakerzeugungseinrichtung und die NOx-Entfernungseinrichtung erzeugte Ammoniak das durch die NOx-Entfernungseinrichtung adsorbierte NOx und ein Teil des erzeugten Ammoniaks wird durch die NOx-Entfernungseinrichtung gespeichert. Ferner wird das gespeicherte Ammoniak zur Reduktion von NOx verwendet, wenn die Abgase in den Oxidationszustand eintreten. Somit eliminiert die vorliegende Erfindung die Notwendigkeit, abwechselnd einen Mager-Verbrennungsbetrieb, in welchem sich die Abgase in dem Oxidationszustand befinden, und einen fetten Betrieb, in welchem sich die Abgase in dem Reduktionszustand befinden, auszuführen, wie in einem herkömmlichen System. Die NOx-Entfernungsfähigkeit kann aufrechterhalten werden durch Fortsetzen des Mager-Verbrennungsbetriebs bis der Betrag an ausgestoßenem NOx den Maximalbetrag an NOx überschreitet, den die NOx-Entfernungseinrichtung adsorbieren kann, sowie durch anschließendes Ausführen des fetten Betriebs oder Zuführung von Reduktionskomponenten zu dem Abgassystem für eine kurze Zeitdauer. Das heißt, die Ammoniakerzeugungskapazität der Ammoniakerzeugungseinrichtung und die Ammoniakspeicherkapazität der NOx-Entfernungseinrichtung werden vollständig ausgenutzt. Auf diese Weise werden die Erzeugung von Ammoniak und die Reduktion von NOx effizient ausgeführt, wodurch eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchsrate vermieden wird.

In der Ammoniakerzeugungseinrichtung ist die Ammoniakerzeugungskapazität hoch, wenn die Temperatur derselben vergleichsweise hoch ist. In der NOx-Entfernungseinrichtung ist die Ammoniakspeicherkapazität hoch, wenn die Temperatur derselben vergleichsweise niedrig ist. Eine Anordnung der NOx-Entfernungseinrichtung stromabwärts der Ammoniakerzeugungseinrichtung trägt somit effektiv zur effizienten Erzeugung und Speicherung von Ammoniak bei. In der Folge kann die Reduktion von NOx durch Ammoniak gefördert werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Abgasreinigungsvorrichtung ferner eine Reduktionskomponenten-Zuführeinrichtung zum Zuführen von Reduktionskomponenten zu einer stromaufwärtigen Seite der Ammoniakerzeugungseinrichtung. Mit dieser Konfiguration werden Reduktionskomponenten der Ammoniakerzeugungseinrichtung zugeführt, wodurch die Reduktion von NOx und die Erzeugung von Ammoniak gefördert werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt die Reduktionskomponenten-Zuführungseinrichtung Reduktionskomponenten durch Anreichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Verbrennungskammer der Maschine zu.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Ammoniakerzeugungseinrichtung einen wärmebeständigen porösen Träger und ein oder mehrere durch den Träger getragene Edelmetalle, wie etwa Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru) und Iridium (Ir).

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Darstellung, welche eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine und einer Abgasreinigungsvorrichtung für diese nach Maßgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

2A2C illustrieren die in 1 illustrierte NOx-Entfernungseinrichtung;

3 ist eine graphische Darstellung, welche einen Effekt einer Anordnung eines Ammoniakerzeugungskatalysators stromaufwärts der NOx-Entfernungseinrichtung illustriert, und

4 ist eine graphische Darstellung, welche einen weiteren Effekt der Anordnung eines Ammoniakerzeugungskatalysators stromaufwärts der NOx-Entfernungseinrichtung illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Darstellung, welche eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine (hier im Folgenden als „Maschine" bezeichnet) und einer Abgasreinigungsvorrichtung der Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Maschine 1 kann eine Dieselmaschine sein, in welcher Kraftstoff direkt in Zylinder eingespritzt wird und jeder Zylinder mit einem Kraftstoffeinspritzventil 6 ausgestattet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 6 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuer-/Regeleinheit 7 (im Folgenden als „ECU" bezeichnet) verbunden. Ein Ventilöffnungszeitpunkt und eine Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 6 werden durch die ECU 7 gesteuert/geregelt.

Ein Abgasrohr 2 der Maschine 1 ist mit einer NOx-Entfernungseinrichtung 4 ausgestattet. Ein Ammoniakerzeugungskatalysator 3 ist stromaufwärts der NOx-Entfernungseinrichtung 4 vorgesehen. Der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 reduziert Stickstoffdioxide (NO2), um durch die durch die folgenden chemischen Gleichungen (1) und (2) ausgedrückte chemische Reaktion Stickstoff (N2) und Ammoniak (NH3) zu erzeugen, wenn die Abgase sich in dem Reduktionszustand befinden. 2NO2 + 4H2 → N2 + 4H2O(1) 2NO2 + 7H2 → 2NH3 + 4H2O(2)

Der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 umfasst einen wärmebeständigen porösen Träger und ein oder mehrere durch den Träger getragene Edelmetalle, wie etwa Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru) und Iridium (Ir).

Die NOx-Entfernungseinrichtung 4 umfasst Platin (Pt) als Katalysator, Zer(IV)-oxid mit NOx-Adsorptionskapazität und Zeolith zum Speichern von Ammoniak (NH3) in den Abgasen als Ammoniumion (NH4 +). Das Platin ist durch einen Aluminiumoxid-(Al2O3)-Träger getragen.

Wenn der durch die NOx-Entfernungseinrichtung 4 adsorbierte Betrag an NOx die Grenze der NOx-Adsorptionskapazität derselben erreicht, d.h. den maximalen NOx-Adsorptionsbetrag, so kann die NOx-Entfernungseinrichtung 4 kein weiteres NOx adsorbieren. Um das adsorbierte NOx rechtzeitig zu reduzieren, werden dementsprechend Reduktionskomponenten der NOx-Entfernungseinrichtung 4 zugeführt. In dieser Ausführungsform können Reduktionskomponenten durch Einstellen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer zu einer fetten Seite hin in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis zugeführt werden, und zwar in Steigerungen eines Betrags an von dem Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzten Kraftstoff und durch Reduzieren einer Ansaugluftmenge unter Verwendung einer Drosselklappe (nicht gezeigt). Das heißt, dass Reduktionskomponenten durch Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zugeführt werden können. Durch Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird eine Konzentration von Reduktionskomponenten in den Abgasen, die in die NOx-Entfernungseinrichtung 4 strömen, höher als eine Konzentration von Sauerstoff und Reduktionskomponenten können der NOx-Entfernungseinrichtung 4 zugeführt werden.

2A2C illustrieren die NOx-Entfernung in der NOx-Entfernungseinrichtung 4. Zuerst, wenn in dem Anfangszustand das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs, welches in der Maschine 1 verbrennt, auf einen Wert auf der mageren Seite in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist (d.h. wenn ein Mager-Verbrennungsbetrieb durchgeführt wird), so sinkt die Konzentration der Reduktionskomponenten in den Abgasen, die in die NOx-Entfernungseinrichtung 4 strömen, unter die Konzentration von Sauerstoff ab. Das heißt, die Abgase treten in den Oxidationszustand ein. In diesem Zustand reagieren Stickoxide (NO) und Sauerstoff (O2) in den Abgasen durch die Wirkung des Katalysators, um durch das Zer(IV)-oxid als Stickstoffdioxid (NO2) adsorbiert zu werden, wie in 2A gezeigt ist. Ferner wird auch Stickoxid, das nicht mit Sauerstoff reagiert hat, ebenfalls durch das Zer(IV)-oxid adsorbiert.

Wenn als nächstes die Konzentration der Reduktionskomponenten in den Abgasen durch Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als die Konzentration von Sauerstoff ansteigen gelassen wird, so treten die Abgase in den Reduktionszustand ein. Es werden dann Wasserstoff und Kohlenmonoxid durch die durch die folgende Gleichung (3) gezeigte Dampfreformierungsreaktion erzeugt. Ferner werden Kohlendioxide und Wasserstoff aus Kohlenmonoxid und Wasser durch die durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückte Wassergasreaktion erzeugt. CnHm + nH2O → nCO + (n + m/2)H2 (3) CO + H2O → CO2 + H2 (4)

Wie ferner in 2B gezeigt ist, reagieren in den Abgasen enthaltenes NOx und durch das Zer(IV)-oxid und das Platin adsorbiertes NOx (NO, NO2) durch die Wirkung des Katalysators mit dem in dem Reformierungskatalysator 3 erzeugten Wasserstoff und dem in der NOx-Entfernungseinrichtung 4 erzeugten Wasserstoff, um Ammoniak (NH3) und Wasser zu erzeugen. Diese Reaktionen werden durch die folgenden chemischen Gleichungen (5) und (6) ausgedrückt. 2NO2 + 7H2 → 2NH3 + 4H2O(5) 2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O(6)

Das erzeugte Ammoniak wird durch das Zeolith in Form eines Ammoniumions (NH4 +) adsorbiert.

Wenn als nächstes das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert auf der mageren Seite in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt wird, um den Mager-Verbrennungsbetrieb durchzuführen, und die Konzentration der Reduktionskomponenten in den Abgasen, die in die NOx-Entfernungseinrichtung 4 strömen, auf einen Wert auf der niedrigen Seite der Konzentration von Sauerstoff eingestellt wird, so treten die Abgase in den Oxidationszustand ein. Das NOx wird dann durch das Zer(IV)-oxid adsorbiert, wie in 2C – ähnlich 2A – gezeigt ist. Wenn ferner Ammoniumionen durch das Zeolith adsorbiert werden, so reagieren NOx und Sauerstoff in den Abgasen mit Ammoniak, um Stickstoff (N2) zu erzeugen, wie durch die folgenden Gleichungen (7) und (8) ausgedrückt wird. 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O(7) 2NH3 + NO + NO2 → 2N2 + 3H2O(8)

Wie oben beschrieben, wird in der NOx-Entfernungseinrichtung 4 das Ammoniak, welches erzeugt wird, wenn Reduktionskomponenten zugeführt werden, durch das Zeolith adsorbiert und das adsorbierte Ammoniak reagiert während des Mager-Verbrennungsbetriebs mit NOx. Dementsprechend kann NOx effizient entfernt werden.

Ein Beschleunigungssensor 11 zum Erfassen eines Betätigungsbetrags AP eines Beschleunigungspedals des durch die Maschine 1 betriebenen Fahrzeugs (im Folgenden als „Beschleunigungsbetätigungsbetrag AP" bezeichnet) und ein Maschinendrehzahlsensor 12 zum Erfassen einer Maschinendrehzahl NE sind mit der ECU 7 verbunden. Die Erfassungssignale dieser Sensoren werden der ECU 7 zugeführt.

Die ECU 7 berechnet eine Kraftstoffeinspritzzeitdauer, welche eine Ventilöffnungszeitdauer für das Kraftstoffeinspritzventil 6 ist, sowie einen Ausführungszeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung gemäß den Erfassungssignale dieser Sensoren. Ferner führt die ECU 7 eine Ansteuerungs-Steuerung/Regelung des Kraftstoffeinspritzventils 6 nach Maßgabe des Berechnungsergebnisses aus. Insbesondere wird eine Menge an durch die NOx-Entfernungseinrichtung 4 adsorbiertem NOx abgeschätzt und eine Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird durchgeführt, um die Abgase in den Reduktionszustand eintreten zu lassen, wenn die abgeschätzte Menge an adsorbiertem NOx einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.

3 ist ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung, einer Reduktionskomponentenmenge QRED und einer NOx-Menge QNOx in den Abgasen illustriert. In 3 entspricht die durchgezogene Linie dieser Ausführungsform und die gestrichelte Linie entspricht einem Beispiel, in welchem der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 nicht bereitgestellt ist. Ferner zeigt die Reduktionskomponentenmenge QRED eine Menge an Reduktionskomponenten an, die aus der Maschine 1 ausgegeben werden, beispielsweise eine Menge an Reduktionskomponenten, die in den Ammoniakerzeugungskatalysator 3 strömen. Die NOx-Menge QNOx zeigt eine Menge an NOx an, die an die stromabwärtige Seite der NOx-Entfernungseinrichtung 4 ausgegeben wird, insbesondere eine NOx-Menge nachdem die Menge an in der NOx-Entfernungseinrichtung 4 adsorbiertem NOx gesättigt ist.

Im Normalfall wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert auf der mageren Seite in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt, um den Mager-Verbrennungsbetrieb durchzuführen. Eine Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird vom Zeitpunkt t1 an begonnen, wenn die geschätzte Menge an adsorbiertem NOx einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Die Anreicherung endet zum Zeitpunkt t2. Zu dieser Zeit nimmt die Reduktionskomponentenmenge QRED schnell zu und die Abgase treten in den Reduktionszustand ein. Da in dieser Ausführungsform Ammoniak durch den Ammoniakerzeugungskatalysator 3 erzeugt und der NOx-Entfernungseinrichtung 4 zugeführt wird, kann der Grad der Anreicherung kleiner gemacht werden, um die Reduktionskomponentenmenge QRED im Vergleich zu einer Abgasreinigungsvorrichtung, in welcher der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 nicht vorgesehen ist, zu reduzieren. Ferner wird der Betrag an Ammoniak, der in der NOx-Entfernungseinrichtung 4 in dem Reduktionszustand gespeichert wird, durch den durch den Ammoniakerzeugungskatalysator 3 erzeugten Ammoniak vergrößert und die Menge an während des Mager-Verbrennungsbetriebs reduziertem NOx nimmt zu. Daher wird der Zeitpunkt, zu welchem die durch die NOx-Entfernungseinrichtung 4 adsorbierte Menge an NOx eine Sättigung erreicht, vom Zeitpunkt t3 zum Zeitpunkt t4 verzögert, wodurch es ermöglicht wird, die Ausführungshäufigkeit der Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur Reduzierung von NOx zu verringern.

In 4 zeigt die Kurve L1 eine Beziehung zwischen einer Temperatur T4 der NOx-Entfernungseinrichtung 4 und einer Menge QNH3A von adsorbiertem Ammoniak. Die Kurve L2 zeigt eine Beziehung zwischen einer Temperatur T3 des Ammoniakerzeugungskatalysators 3 und einer Menge QNH3G an erzeugtem Ammoniak. Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird, während eine Adsorption von Ammoniak in der NOx-Entfernungseinrichtung 4 in einem Niedrigtemperaturbereich, in welchem Temperaturen gleich oder kleiner sind als 230°C sind, gefördert wird, eine Erzeugung von Ammoniak in dem Ammoniakerzeugungskatalysator 3 in einem Hochtemperaturbereich gefördert, in welchem die Temperaturen gleich oder größer sind als 270°C.

Durch Bereitstellen des Ammoniakerzeugungskatalysators 3 stromaufwärts der NOx-Entfernungseinrichtung 4 kann dementsprechend die Temperatur T3 des Ammoniakerzeugungskatalysators 3 vergleichsweise hoch sein und die Temperatur T4 der NOx-Entfernungseinrichtung 4 kann vergleichsweise niedrig sein. Unter Ausnutzung beider Charakteristiken des Ammoniakerzeugungskatalysators 3 und der NOx-Entfernungseinrichtung 4 kann somit eine effiziente Erzeugung und Adsorption (Speicherung) des Ammoniaks durchgeführt werden. Stärker bevorzugt kann der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 an einer Position angeordnet werden, an welcher die Temperatur T3 300°C oder mehr beträgt, und die NOx-Entfernungseinrichtung 4 kann an einer Position angeordnet werden, an welcher die Temperatur T4 200°C oder mehr beträgt.

Da, wie oben beschrieben, der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 stromaufwärts der NOx-Entfernungseinrichtung 4 angeordnet ist, welche Ammoniakspeicherkapazität aufweist, wird Ammoniak von dem Ammoniakerzeugungskatalysator 3 zu der NOx-Entfernungseinrichtung 4 zugeführt. Im Ergebnis wird die Menge an in der NOx-Entfernungseinrichtung 4 gespeichertem Ammoniak erhöht, wenn sich die Abgase in dem Reduktionszustand befinden.

Zur selben Zeit kann ein Grad der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anreicherung im Vergleich zur herkömmlichen Vorrichtung verringert werden. Da ferner die Menge an erzeugtem und gespeichertem Ammoniak zunimmt, nimmt die Menge an durch Ammoniak während des Mager-Verbrennungsbetriebs reduziertem NOx zu, wodurch die Ausführungshäufigkeit der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anreicherung zum Reduzieren von durch die NOx-Entfernungseinrichtung 4 adsorbiertem NOx reduziert wird. Dementsprechend kann die Kraftstoffverbrauchsrate im Vergleich zur herkömmlichen Vorrichtung verbessert werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht die NOx-Entfernungseinrichtung 4 den NOx-Entfernungsmitteln und der Ammoniakerzeugungskatalysator 3 entspricht den Ammoniakentfernungsmitteln. Ferner umfassen das Kraftstoffeinspritzventil 6 und die ECU 7 die Reduktionskomponenten-Zuführungsmittel. Insbesondere entspricht die Vergrößerung der Kraftstoffeinspritzmenge durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anreicherung der Zuführung von Reduktionskomponenten.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und es können verschiedene Modifikationen ausgeführt werden. Beispielsweise wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die Zuführung von Reduktionskomponenten durch Vergrößerung eines Betrags der Hauptkraftstoffeinspritzung ausgeführt, wobei eine Haupteinspritzung pro Zylinder durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 durchgeführt wird. Alternativ kann die Zuführung von Reduktionskomponenten durch Ausführen einer oder mehrerer Nacheinspritzungen durchgeführt werden, wobei eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung nach der Haupteinspritzung ausgeführt wird. Alternativ kann ein Mechanismus zur direkten Zuführung von Kraftstoff zu dem Abgasrohr 2 als das Reduktionskomponenten-Zuführungsmittel vorgesehen sein.

Ferner kann in der oben beschriebenen Ausführungsform Zer(IV)-oxid als NOx-Adsorptionsmittel verwendet werden. Alternativ können anstelle von Zer(IV)-oxid andere Materialien verwendet werden, welche NOx adsorbieren oder absorbieren.

Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel gezeigt, in welchem die vorliegende Erfindung auf die Abgasreinigung der Dieselbrennkraftmaschine angewendet ist. Die vorliegende Erfindung kann auf die Abgasreinigung einer Benzinbrennkraftmaschine angewendet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch auf die Abgasreinigung einer Wasserfahrzeug-Antriebsmaschine, wie etwa eines Außenbordmotors mit einer vertikal verlaufenden Kurbelwelle, angewendet werden.

Die vorliegende Erfindung kann in anderen speziellen Formen ausgeführt werden, ohne die Idee oder die wesentlichen Charakteristiken derselben zu verlassen. die vorliegend offenbarten Ausführungsformen werden daher in jeglicher Hinsicht als illustrativ und nicht als beschränkend angesehen, wobei der Inhalt der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche anstatt durch die vorstehende Beschreibung bezeichnet ist und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, daher in diese eingeschlossen sein sollen.


Anspruch[de]
Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1), umfassend:

Ammoniakerzeugungsmittel (3), welche in einem Abgassystem (2) der Maschine (1) vorgesehen sind, um durch eine Reaktion von NOx und reduzierenden Komponenten in Abgasen Ammoniak zu erzeugen, wenn sich die Abgase in einem Reduktionszustand befinden; und

NOx-Entfernungsmittel (4), welche stromabwärts der Ammoniakerzeugungsmittel (3) vorgesehen sind, zum Adsorbieren von NOx in den Abgasen, wenn sich die Abgase in einem Oxidationszustand befinden,

dadurch gekennzeichnet, dass die NOx-Entfernungsmittel (4) das adsorbierte NOx reduzieren, um Ammoniak zu erzeugen, und das erzeugte Ammoniak speichern, wenn sich die Abgase in dem Reduktionszustand befinden.
Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend Reduktionskomponenten-Zuführungsmittel (6) zum Zuführen von Reduktionskomponenten zu einer stromaufwärtigen Seite der Ammoniakerzeugungsmittel. Abgasreinigungvorrichtung nach Anspruch 2, in welcher die Reduktionskomponenten-Zuführungsmittel (6) Reduktionskomponenten durch Anreichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Verbrennungskammer der Maschine zuführen. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Ammoniakerzeugungsmittel (3) einen wärmebeständigen porösen Träger und ein oder mehrere durch den Träger getragene Edelmetalle, wie etwa Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru) und Iridium (Ir), aufweisen.






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