DE19604318A1

DE19604318A1 - Regenerating nitrogen dioxide adsorption catalyst

Info

Publication number: DE19604318A1
Application number: DE1996104318
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Held
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-14

Abstract

Regenerating a NOx (nitrogen oxides) storage catalyst comprises: (i) removing NOx from the exhaust fumes in a first adsorption phase, onto a storage medium; and (ii) releasing the NOx by heating the medium whilst reducing to nitrogen, rendering them harmless. The heating is effected by a burner with the combustion air ratio set at lambda less or equal to 1. Preferably, two catalysts are used, so that the exhaust can be passed through either, whilst the other is regenerated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regenerierung eines NO_x-Speicher katalysators gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for regenerating a NO _x storage catalyst according to the preamble of claim 1.

Zur Reduzierung des NO_x-Gehaltes von Abgasen einer Brennkraftmaschine ist es be kannt, das Abgas in einer ersten Phase über ein Speichermedium zu leiten, welches die Eigenschaft besitzt, das NO_x zu adsorbieren. Diese Adsorption erfolgt nur dann, wenn das Abgas relativ kalt ist - beispielsweise zwischen 150°C und 350°C . In einer zweiten Phase, wenn das Abgas eine höhere Temperatur aufweist, wird NO_x aus dem Speichermedium wieder ausgetrieben. Zur Reduktion wird das ausgetriebene NO_x wieder in die Ansaugluft der Brennkraftmaschine zurückgeführt. Ein derartiges Ver fahren ist nur dann sinnvoll, wenn die Brennkraftmaschine nicht zu lange im Teillast bereich, also mit niedriger Abgastemperatur gefahren wird, da dann keine Regenerie rung des Speichermediums möglich ist und NO_x ungehindert in die Umgebung ent weicht. Sehr nachteilig ist dieses Verfahren besonders bei Dieselmotoren, wo eine in nermotorische Reduktion des NO_x wegen des hohen Sauerstoffüberschusses in weiten Betriebsbereichen äußerst problematisch ist.To reduce the NO _x content of exhaust gases from an internal combustion engine, it is known to conduct the exhaust gas in a first phase via a storage medium which has the property of adsorbing the NO _x . This adsorption only occurs when the exhaust gas is relatively cold - for example between 150 ° C and 350 ° C. In a second phase, when the exhaust gas has a higher temperature, NO _{x is driven} out of the storage medium again. For reduction, the expelled NO _{x is} returned to the intake air of the internal combustion engine. Such a method is only useful if the internal combustion engine is not operated for too long in the partial load range, i.e. with a low exhaust gas temperature, since then regeneration of the storage medium is not possible and NO _x escapes unhindered into the environment. This process is particularly disadvantageous in diesel engines, where a reduction in NO _x in the engine is extremely problematic in wide operating ranges because of the high excess of oxygen.

Ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Regenerierung des Speichermediums und die Reduktion von ausgetriebenen NO_x so zu gestalten, daß das Verfahren insbesondere für Dieselmotoren anwendbar und man vom Betriebszyklus der Brennkraftmaschine weitgehend unabhängig ist.Based on a method according to the preamble of claim 1, the invention has for its object to design the regeneration of the storage medium and the reduction of driven NO _x so that the method is particularly applicable to diesel engines and one is largely independent of the operating cycle of the internal combustion engine.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspru ches 1.This object is achieved by the characterizing features of the patent claim ches 1.

Durch die Verwendung eines Brenners kann das Speichermedium jederzeit regeneriert werden, unabhängig von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine. Da der Brenner erfindungsgemäß stets mit einem Luftverhältnis von λ ≦ 1 betrieben wird, ist auch die Reduktion des NO_x zu N₂ gesichert, ebenfalls unabhängig von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine.By using a burner, the storage medium can be regenerated at any time, regardless of the operating mode of the internal combustion engine. Since the burner is always operated according to the invention with an air ratio of λ ≦ 1, the reduction of NO _x to N₂ is also ensured, also regardless of the operating mode of the internal combustion engine.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruches 2 aus. Durch die Verwendung zweiter Katalysatoren (Duplex- Ver fahren) kann kontinuierlich adsorbiert und regeneriert werden.An advantageous development of the method is characterized by the features of Claim 2 from. By using two catalysts (duplex ver driving) can be continuously adsorbed and regenerated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Adsorption von NO_x bzw. die Regenerierung des Speichermediums und die Reduktion des NO_x zu N₂ wechselweise, jedoch kontinuierlich möglich ist, losgelöst von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine. Bei längeren Phasen im Teillastbereich, in denen nach dem Stand der Technik keine Regenerierung des Speichermediums durch die Abgastemperatur möglich ist, kann erfindungsgemaß mittels eines Brenners das NO_x aus dem Spei chermedium ausgetrieben werden. Der Brenner wird dabei stets mit einem Luft verhältnis von λ ≦ 1 betrieben, so daß das durch Aufheizung mit dem Brenner ausgetretene NO_x unmittelbar durch die Abgase des Brenners zu N₂ reduziert wird.The inventive method is characterized in that the adsorption of NO _x or the regeneration of the storage medium and the reduction of NO _x to N₂ is alternately, but continuously possible, detached from the operation of the internal combustion engine. For longer phases in the partial load range, in which, according to the prior art, no regeneration of the storage medium by the exhaust gas temperature is possible, the NO _{x can be} expelled from the storage medium by means of a burner. The burner is always operated with an air ratio of λ ≦ 1, so that the NO _x leaked by heating with the burner is reduced directly to N₂ by the exhaust gases of the burner.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei Dieselmotoren anwend bar, welche in allen Lastbereichen mit Luftüberschuß arbeiten, wodurch eine Re duktion von NO_x auf innermotorischem Wege nur sehr unvollkommen gelingt.The method according to the invention is particularly advantageous in the case of diesel engines which operate with excess air in all load ranges, as a result of which reduction of NO _x by internal engine means is very incomplete.

Durch die Verwendung zweier Katalysatoren ist es möglich, vollkommen kontinuier lich zu arbeiten. Während einer der Katalysatoren NO_x adsorbiert, kann der andere durch Aufheizung mittels des kleinen Brenners regeneriert werden, oder umgekehrt.By using two catalysts, it is possible to work completely continuously. While one of the catalysts is adsorbing NO _x , the other can be regenerated by heating using the small burner, or vice versa.

Claims

1. Verfahren zur Regenerierung eines NO_x-Speicherkatalysators, bei dem NO_x in einer ersten Phase dem Abgas durch Adsorption an ein Speicher medium entzogen wird und bei dem in einer zweiter Phase das NO_x durch Aufheizen des Speichermediums wieder freigesetzt und durch Reduktion zu N₂ unschädlich gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen durch einen Brenner erfolgt, und daß dieser Brenner zum Zwecke der Reduk tion mit einem Luftverhältnis λ ≦ 1 betrieben wird.1. A method for the regeneration of a NO _x storage catalyst, in which NO _{x is} removed from the exhaust gas by adsorption in a storage medium in a first phase and in which the NO _x is released again in a second phase by heating the storage medium and by reduction to N₂ is rendered harmless, characterized in that the heating is carried out by a burner, and that this burner is operated for the purpose of reduction with an air ratio λ ≦ 1.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Katalysatoren vorgesehen sind, so daß das Abgas wahlweise dem einen, oder dem anderen Katalysator zugeführt werden kann, derart, daß ein erster Katalysator der Absorption dient, während ein zweiter Katalysator mit dem Brenner regeneriert wird, oder umgekehrt.2. The method according to claim 1, characterized in that two catalysts are provided so that the exhaust gas either one or the other Catalyst can be supplied such that a first catalyst Absorption is used while a second catalyst regenerates with the burner or vice versa.