EP1257736A1 - Entschwefelung eines speicherkatalysators durch aufheizen - Google Patents

Entschwefelung eines speicherkatalysators durch aufheizen

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EP1257736A1
EP1257736A1 EP01911381A EP01911381A EP1257736A1 EP 1257736 A1 EP1257736 A1 EP 1257736A1 EP 01911381 A EP01911381 A EP 01911381A EP 01911381 A EP01911381 A EP 01911381A EP 1257736 A1 EP1257736 A1 EP 1257736A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
catalytic converter
catalyst
heating
engine
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EP01911381A
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English (en)
French (fr)
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Eberhard Schnaibel
Oliver Wiemers
Matthias Dall
Andreas Kufferath
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Exhaust gas limit values require a so-called storage catalytic converter for the nitrogen oxides NO produced during combustion.
  • Sulfur oxides continue to be generated during combustion. Due to the high affinity of the active centers, ie the storage locations of the NCv storage catalytic converter with respect to the sulfur oxides (SO) generated during the combustion of the fuel, the active centers are primarily occupied by the S0 X. The resulting sulfates are so thermally stable that they are not released again during normal driving. As a result, the storage capacity of the catalyst for the nitrogen oxides decreases with increasing sulfur loading.
  • the storage catalytic converter At an elevated temperature in the catalyst (T> 600 ° C), with simultaneously reducing conditions ( ⁇ ⁇ 1), the sulfates are no longer thermodynamically stable and are released as hydrogen sulfide (H 2 S) and sulfur dioxide (S0 2 ).
  • the storage catalytic converter In order to maintain or restore the storage capacity, the storage catalytic converter must be operated briefly in bold at elevated temperatures at certain intervals. This is known for example from EP 580 389.
  • a late ignition angle can be set, which leads to an increase in the efficiency of the internal combustion engine to an increased exhaust gas temperature, which leads to heating of the storage catalyst.
  • the heating effect can be increased by generating a combustible mixture in front of the catalytic converter.
  • the fuel mixture is preferably produced by increasing the unburned raw HC emissions of the engine upstream of the catalytic converters in conjunction with an excess of oxygen in the exhaust gas.
  • the combustible mixture thus formed in front of the catalyst reacts exothermically in the catalyst and heats it up.
  • the pre-catalyst can be thermally heavily loaded. This can lead to an early deactivation of the catalyst.
  • the object of the invention is to enable heating of the storage catalytic converter, which avoids inadmissible heating of the precatalyst.
  • the essence of the invention is to provide unburned mixture by means of engine measures and at the same time to ensure that this cannot react or can only exotherm to a small extent in the pre-catalyst. This is achieved by temporally or spatially decoupling the emission of excess air in the exhaust gas and excess HC in the exhaust gas.
  • the required temperature can be set in the main catalytic converter.
  • the high thermal load on the pre-catalytic converter which occurs in the conventionally used methods and which can lead to deactivation is avoided.
  • Fig. 1 represents the prior art.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the invention and FIG. 2 shows a second exemplary embodiment.
  • FIG. 1 in FIG. 1 represents an internal combustion engine, which consists of an intake pipe 2 with air and one
  • Injector arrangement 3 is supplied with fuel.
  • the injection nozzle arrangement is controlled by a control unit 4 with injection peak widths.
  • the injection pulse widths are calculated on the basis of detected operating parameters of the internal combustion engine.
  • the control device controls the ignition device 8 in order to ignite the fuel / air mixture in the individual engine cylinders 9-12 at the right time.
  • the number 13 denotes a pre-catalytic converter and the number 14 a storage catalytic converter.
  • FIG. 2 shows two separate pre-catalysts, each with a pre-catalyst of a specific one
  • Cylinder group is assigned. The assignment is achieved by separating the exhaust pipes.
  • the separation of the exhaust gas routing of different cylinder groups enables a lean and a rich exhaust gas flow to be brought together in front of the storage catalytic converter.
  • the cylinder group the exhaust gas of which flows through the pre-catalytic converter 1 (V.Kat.l) is operated with a rich mixture without excess air (Lambdalb).
  • the exhaust gas from this cylinder group contains unburned fuel simultaneous lack of oxygen. Because of the lack of oxygen, the excess fuel in the pre-catalyst 1 cannot react exothermically. Pre-catalyst 1 is therefore not heated.
  • a merging of the excess air in the second cylinder group with the excess fuel in the first cylinder group to form an exhaust gas that corresponds to a lambda value Lambda3b takes place only behind the two
  • the exhaust gas with lambda 3 b thus contains both unburned fuel and the necessary reaction partner oxygen. Both components only react exothermically in the storage catalytic converter and thus heat it up as desired.
  • At least two pre-catalysts are necessary for implementation.
  • the two pre-catalysts are acted on with different lambdas ( ⁇ lb and ⁇ 2b).
  • Realization is easily possible through the bank method (bank 1 / bank 2) of different injection quantities of the fuel.
  • One lambda value must be greater than 1 (lean), the other less than 1 (rich).
  • the storage catalytic converter then converts the calorific value present in the exhaust gas, which mainly comes from the rich exhaust gas according to V. Kat., With the existing oxygen, which mainly comes from the lean exhaust gas according to V. Kat.
  • the temperature increase in the main catalyst results from the reaction of the not fully oxidized components with the oxygen.
  • Variants are also conceivable in which more than two pre-catalysts are used.
  • the collecting lambda in front of Sp. Cat. Is then reset to approximately 1 by the individual lambdas of the 5th Cat.
  • Use with other numbers of cylinders is also conceivable, whereby according to the invention there must always be at least one two-cylinder arrangement.
  • a mixing element (static mixer) is connected upstream of the main catalyst to be heated.
  • This consists, for example, of a cavity which is arranged at an angle to one another
  • Flow baffles is provided.
  • the flow baffles direct the individual flow volumes into each other and slow down the flow. Mixing of individual portions of exhaust gas is thereby achieved.
  • the core of the second exemplary embodiment is the mixing of the lean and rich portions of exhaust gas upstream of the storage catalytic converter, the lean and rich ones Exhaust gas portions are generated here separately from one another by engine.
  • the engine is always operated alternately rich ( ⁇ ⁇ 1) and lean ( ⁇ > 1) in the heating phase.
  • individual cylinders can be operated rich and lean due to a different injection quantity.
  • the resulting rich and lean exhaust gas packets are only partially mixed back in the pre-catalyst so that lean and rich exhaust gas packets are still present after the pre-catalyst.
  • the exhaust gas is then homogenized by the back mixing there (the behavior of the static mixer is similar to that of
  • the calorific value present in the exhaust gas which mainly comes from the rich exhaust gas packets, is then converted with the available oxygen, which mainly comes from the lean exhaust gas packets.
  • the temperature increase in the main catalyst results from the reaction of the not fully oxidized components with the oxygen.
  • the period of the rich and lean cycles depends on the conditions of the expected exhaust gas volume flow and the volume of the static mixer, or the required goodness of the jerk mixing.
  • the lowest possible oxygen storage capacity of the pre-catalytic converter should be aimed at, so that unnecessary dead time regarding the rich and lean exhaust gas packets is not introduced into the system.
  • the invention can also be used to heat a three-way catalytic converter which is arranged behind at least one pre-catalytic converter.
  • the term main catalyst in claim 1 is intended to cover these two alternatives.

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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Aufheizung eines hinter wenigstens einem Vorkatalysator angeordneten Hauptkatalysators durch Zufuhr von motorisch erzeugtem unverbrannten Kraftstoff im Abgas vor dem Hauptkatalysator bei gleichzeitigem Vorhandensein von Luftüberschuss vor dem Hauptkatalysator, bei dem die motorische Erzeugung von unverbranntem Kraftstoff zeitlich und/oder räumlich von der motorischen Erzeugung von Luftüberschuss im Abgas entkoppelt ist.

Description

Entschwefelung eines Speicherkatalysators durch Aufheizen
Stand der Technik
Bei Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen wird bei magerem Motorbetrieb (λ>l) zur Erfüllung gesetzlich vorgegebener
Abgasgrenzwerte ein sogenannter Speicherkatalysator für die bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide NO benotigt. Bei der Verbrennung entstehen weiterhin Schwefeloxide. Durch die große Affinitat der aktiven Zentren, d.h. der Speicherplatze des NCv -Speicherkatalysators gegenüber den bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Schwefeloxiden (SO) , werden primär die aktiven Zentren durch das S0X belegt. Diese dabei entstehenden Sulfate sind thermisch so stabil, daß sie im normalen Fahrbetrieb nicht wieder freigesetzt werden. Als Folge sinkt mit zunehmender Schwefelbeladung die Speicherfähigkeit des Katalysators für die Stickoxide. Bei einer erhöhten Temperatur im Katalysator (T > 600 °C) , bei gleichzeitig reduzierenden Bedingungen (λ < 1) sind die Sulfate thermodynamisch nicht mehr stabil und werden als Schwefelwasserstoff (H2S) und Schwefeldioxid (S02) freigesetzt. Um die Speicherfähigkeit zu erhalten, bzw. wieder herzustellen, muß in bestimmten Abstanden der Speicherkatalysator kurzzeitig fett bei erhöhten Temperaturen betrieben werden. Dies ist beispielsweise aus der EP 580 389 bekannt. Zur Aufheizung auf d e geforderte Temperatur zum Entschwefeln des Speicherkatalaysators kann ein spater Zundwinkel eingestellt werden, was über eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors zu einer erhöhten Abgastemperatur fuhrt, die zur Aufheizung des Speicherkatalysators fuhrt. Der Aufheizeffekt kann durch das Erzeugen von brennbarem Gemisch vor dem Katalysator verstärkt werden. Bevorzugt erfolgt das Erzeugen von brennnarem Gemisch durch eine Erhöhung der unverbrannten HC- Rohemissionen des Motors vor den Katalysatoren in Verbindung mit einem Sauerstoffuberschuß im Abgas . Das so vor dem Katalysator entstehende brennbare Gemisch reagiert im Katalysator exotherm und heizt diesen auf.
Moderne Abgasreinigungsanlagen weisen neben dem Speicherkatalysator weitere Katalysatoren, insbesondere einen motornah angeordneten Vorkatalysator auf.
Durch die konventionell eingesetzte Aufheizung des
Speicherkatalysators kann der Vorkatalysator thermisch stark belastet werden. Dies kann zu einer frühzeitigen Deaktivierung des Katalysators fuhren.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin eine Aufheizung des Speicherkatalysators zu ermöglichen, die eine unzulässige Aufheizung des Vorkatalysators vermeidet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
Der Kern der Erfindung liegt darin, unverbranntes Gemisch durch motorische Maßnahmen bereitzustellen und gleichzeitig dafür zu sorgen, daß dies nicht oder nur in geringem Umfang im Vorkatalysator exotherm reagieren kann. Dies wird durch eine zeitliche oder raumliche Entkopplung der Emission von Luftύberschuß im Abgas und HC-Uberschuß im Abgas erreicht.
Damit kann relativ unabhängig von den Temperaturen in den
Vorkatalysatoren und dem aktuellen Lastpunkt des Motors, die benotigte Temperatur im Hauptkatalysator eingestellt werden. Die bei den konventionell eingesetzten Methoden auftretende hohe thermische Belastung des Vorkatalysators, die zu einer Deaktivierung führen kann, wird vermieden.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind m den Figuren dargestellt und werden weiter unten beschrieben.
Fig. 1 repräsentiert den Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 2 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel .
Die 1 in der Fig. 1 stellt einen Verbrennungsmotor dar, der aus einem Ansaugrohr 2 mit Luft und aus einer
Einspritzdusenanordnung 3 mit Kraftstoff versorgt wird. Die Einspritzdusenanordnung wird von einem Steuergerat 4 mit Einspitzimpilsbreiten angesteuert. Dabei werden die Einspritzimpulsbreiten auf der Basis erfaßter Betriebsparameter des Verbrennungsmotors berechnet.
Beispiele solcher Betriebsparameter sind die Menge der angesaugten Luft, die von einem Sensor 5 erfaßt wird, die Drehzahl des Motors, die von einem Sensor 6 erfaßt wird und die Zusammensetzung des Abgases, bspw. dessen Sauerstoffgehalt, der von einem Sensor 7 erfaßt wird. Neben der Einspritzventilanordnung steuert das Steuergerat die Zündvorrichtung 8, um das Kraftstoff/Luftgemisch in den einzelnen Motorzylindern 9 - 12 jeweils zum richtigen Zeitpunkt zu zünden. Die Ziffer 13 bezeichnet einen Vorkatalysator und die Ziffer 14 einen Speicherkatalysator.
Bei der dargestellten Anordnung wird das Problem der Aufheizung des Speicherkatalysators durch motorische
Maßnahmen deutlich: Die Erhöhung der Abgastemperatur durch Spätzündung und die Erzeugung von brennbarem Gemisch mit einer Gemischzusammensetzung von Lambda la direkt hinter dem Verbrennungsmotor wirkt sich nicht nur im Speicherkatalysator aus, sondern unerwunschtermaßen bereits im Vorkatalysator.
Eine Abhilfe zeigt Fig. 2: Die Fig. 2 zeigt als wesentlichen Unterschied zu der Fig. 1 zwei getrennte Vorkatalysatoren, wobei jeweils ein Vorkatalysator einer bestimmten
Zylindergruppe zugeordnet ist. Die Zuordnung wird dabei durch eine Trennung der Abgasrohre erreicht.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier wie auch m der folgenden Fig. 3 die Peripherie der Sensorik und der Kraftstoff- sowie Luftzufuhrung aus der Fig. 1 nicht dargestellt. Diese Peripherie ist aber sowohl bei dem Gegenstand der Fig. 2 als auch bei dem Gegenstand der Fig. 3 vorhanden, so diese beiden Figuren insoweit in Verbindung mit der Fig. 1 zu betrachten sind.
Die Trennung der Abgasfuhrung verschiedener Zylindergruppen ermöglicht erfindungsgemaß eine Zusammenfuhrung eines mageren und eines fetten Abgasstromes vor dem Speicherkatalysator.
Dazu wird beispielsweise die Zylindergruppe, deren Abgas den Vorkatalysator 1 (V.Kat.l) durchströmt mit fettem Gemisc ohne Luftuberschuß (Lambdalb) betrieben. Als Folge enthalt das Abgas dieser Zylindergruppe unverbrannten Kraftstoff bei gleichzeitigem Mangel an Sauerstoff. Aufgrund des Sauerstoffmangels kann der überschüssige Kraftstoff in dem Vorkatalysator 1 nicht exotherm reagieren. Vorkatalysator 1 wird daher nicht aufgeheizt.
Weiterhin wird dann, wenn der Vorkatalysator 1 von Abgas mit Kraftstoffuberschuß durchströmt wird, die andere Zylindergruppe, deren Abgas den Vorkatalysator 2 (V.Kat.2) durchströmt, mit Kraftstoffmangel und damit mit Sauerstoffuberschuß (Lambda2b) betrieben. Daraus resultiert ein Sauerstoffuberschuß im Vorkatalysator 2, für den kein Kraftstoff als Reaktionspartner im Vorkatalysator 2 zur Verfugung steht. Damit findet auch im Vorkatalysator 2 keine exotherme Reaktion statt, so daß auch der Vorkatalysator 2 nicht aufgeheizt wird.
Eine Zusammenfuhrung des Luftuberschusses der zweiten Zylindergruppe mit dem Kraftstoffuberschuß der ersten Zylindergruppe zu einem Abgas, das einem Lambdawert Lambda3b entspricht, findet findet erst hinter den beiden
Vorkatalysatoren statt. Das Abgas mit Lambda 3 b enthalt damit sowohl unverbrannten Kraftstoff als auch den notwendigen Reaktionspartner Sauerstoff. Beide Bestandteile reagieren erst im Speicherkatalysator exotherm und heizen diesem damit erwunschtermaßen auf.
Mit anderen Worten: Für die in diesem Ausführungsbeispiel aufgezeigte Erfindung sind mindestens zwei Vorkatalysatoren zur Realisierung notwendig. In der Aufheizphase werden die beiden Vorkatalysatoren mit unterschiedlichen Lambdas (λlb und λ2b) beaufschlagt. Eine Realisierung ist durch die Bankweise (Bank 1 / Bank 2) unterschiedlichen Einspritzmengen des Kraftstoffs problemlos möglich. Ein Lambdawert muß hierbei größer 1 sein (mager) , der andere kleiner 1 (fett) sein. Das Gemischlambda (λ3b) sollte sich, resultierend aus den Einzellambdas (λlb und λ2b) und den Abgasmassenströmen, ό.uf einen Wert um λ3b = 1 einstellen. Im Speicherkatalysator erfolgt dann die Umsetzung des im Abgas vorliegenden Heizwertes, der hauptsächlich aus dem fetten Abgas nach V. Kat. stammt, mit dem vorhandenen Sauerstoff, der hauptsächlich dem mageren Abgas nach V. Kat. entstammt. Die Temperaturerhöhung im Hauptkatalysator resultiert aus der Umsetzung der nicht vollständig oxidierten Komponenten mit dem Sauerstoff.
Denkbar sind auch Varianten, bei denen mehr als zwei Vorkatalysatoren eingesetzt werden. Das Sammel-lambda vor Sp. Kat. wird dann durch die Einzellambdas der V. Kat. wieder auf ungefähr 1 eingestellt. Ein Einsatz ist auch bei anderen Zylinderzahlen denkbar, wobei erfindungsgemäß immer mindestens eine Zweizylinderanordnung vorliegen muß.
Bei dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel, das in der Fig. 3 dargestellt ist, findet ebenfalls eine Vermischung fetter und magerer Abgaspakete erst nach dem Vorkatalysator statt.
Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird dem aufzuheizenden Hauptkatalysator ein Mischelement (statischer Mischer) vorgeschaltet. Dieser besteht beispielsweise aus einem Hohlraum, der mit verwinkelt zueinander angeordneten
Stromungsleitblechen versehen ist. Die Stromungsleitbleche lenken die einzelnen Stromungsvolumina ineinander und verlangsamen die Strömung. Dadurch wird eine Durchmischung einzelner Abgasportionen erreicht.
Der Kern des 2. Ausfuhrungsbeispiels liegt in der Vermischung der mageren und fetten Abgasportionen vor dem Speicherkatalysator, wobei die mageren und fetten Abgasportionen hier zeitlich getrennt voneinander motorisch erzeugt werden.
Dazu wird der Motor in der Aufheizphase immer wechselnd fett (λ < 1) und mager (λ > 1) betrieben. Alternativ können auch einzelne Zylinder durch eine unterschiedliche Einspritzmenge fett und mager betrieben werden. Die damit entstehenden fetten und mageren Abgaspakete werden nur zum Teil im Vorkatalysator ruckvermischt so daß auch noch nach dem Vorkatalysator magere und fette Abgaspakete vorliegen.
In dem dem Vorkatalysator nachgeschalteten statischen Mischer erfolgt dann durch die dort erfolgende Ruckvermischung eine Homogenisierung des Abgases (das Verhalten des statischen Mischers ähnelt durch die
Verschmierung der Verweilzeit einem idealen Ruhrkessel mit kleinem Volumen) .
Im Speicherkatalysator erfolgt dann die Umsetzung des im Abgas vorliegenden Heizwertes, der hauptsachlich aus dem fetten Abgaspaketen stammt, mit dem vorhandenen Sauerstoff, der hauptsächlich aus den mageren Abgaspaketen stammt. Die Temperaturerhöhung im Hauptkatalysator resultiert aus der Umsetzung der nicht vollständig oxidierten Komponenten mit dem Sauerstoff.
Die Periodendauer der Fett- und Magerzyklen richtet sich nach den Verhaltnissen von zu erwartendem Abgasvolumenstrom und dem Volumen des statischen Mischers, bzw. der geforderten Gute der Ruckvermischung. Eine möglichst geringe SauerstoffSpeicherfähigkeit des Vorkatalysators ist anzustreben, damit nicht eine unnötige Totzeit bezuglich der fetten und mageren Abgaspakete in das System eingeführt wird. Alternativ zu der Aufheizung eines Speicherkatalysators kann die Erfindung auch zur Aufheizung eines Dreiwegekatalysators verwendet werden, der hinter wenigstens einem Vorkatalysator angeordnet ist. Der Begriff Hauptkatalysator im Anspruch 1 soll diese beiden Alternativen abdecken.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Aufheizung eines hinter wenigstens einem. Vorkatalyεator angeordneten Hauptkatalysators durch Zufuhr von motorisch erzeugtem unverbrannten Kraftstoff im Abgas vor dem Hauptkatalysator bei gleichzeitigem Vorhandensein von Luftüberschuß vor dem Hauptkatalysator, dadurch gekennzeichnet, daß die motorisch Erzeugung von unverbranntem Kraftstoff zeitlich und/oder räumlich von der motorischen Erzeugung von Luftüberschuß im Abgas entkoppelt ist .
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6467259B1 (en) * 2001-06-19 2002-10-22 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for operating dual-exhaust engine
DE10142669B4 (de) * 2001-08-31 2004-04-15 Bayerische Motoren Werke Ag Motorsteuerung und Verfahren zum Reinigen eines Katalysators in einer Abgasanlage einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine
US6925802B2 (en) 2002-03-07 2005-08-09 Honeywell International, Inc. System to improve after-treatment regeneration
DE10254683A1 (de) * 2002-11-22 2004-06-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einem NOx-Speicherkatalysator
DE10261911A1 (de) * 2002-12-30 2004-07-29 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Katalysators sowie Mehrzylindermotor mit lambdasplitfähiger Abgasreinigungsanlage
DE10349855B4 (de) * 2003-10-22 2013-09-05 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Katalysators
DE102004018676B4 (de) 2004-04-17 2013-11-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP1596046A1 (de) * 2004-05-14 2005-11-16 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Anordnung und Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters
JP4512080B2 (ja) * 2006-11-10 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
KR101619184B1 (ko) * 2010-11-03 2016-05-10 현대자동차 주식회사 산화촉매의 탈황장치 및 방법
JP5790419B2 (ja) * 2011-11-07 2015-10-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102013220117B3 (de) * 2013-10-04 2014-07-17 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP6183295B2 (ja) * 2014-05-30 2017-08-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05106430A (ja) * 1991-10-16 1993-04-27 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関の窒素酸化物低減装置
JP2605586B2 (ja) 1992-07-24 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP0861972B1 (de) * 1995-11-17 2006-08-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasemissionsregelungsvorrichtung für brennkraftmaschinen
US5758493A (en) * 1996-12-13 1998-06-02 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for desulfating a NOx trap
DE19827420A1 (de) * 1996-12-20 1999-12-23 Daimler Chrysler Ag Neue Regelstrategie für einen NOx-Speicher
JP3264226B2 (ja) * 1997-08-25 2002-03-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3436134B2 (ja) * 1998-06-03 2003-08-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2003100225A1 (en) * 2002-05-07 2003-12-04 Extengine Transport Systems Emission control system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0159271A1 *

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Publication number Publication date
US20030131588A1 (en) 2003-07-17
DE10005954A1 (de) 2001-08-16
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KR20020076289A (ko) 2002-10-09
JP2003522874A (ja) 2003-07-29
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