EP1536111B1

Apparatus and method for removal of by-products from exhaust gases of a combustion engine

Abstract

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EP1536111B1, drawing sheet 1
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Expired 26 November 2023, 2.8 years ago.

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22 claims: 22 independent, 0 dependent

  1. 1
    An apparatus for the removal of methane, CH4, and nitrous oxide, N2O, from the exhaust gases during operation of a combustion engine (1), comprising:- means for parameter tuning of the engine, and- a NOx reduction catalyst including means for NOx reduction,characterized in that the apparatus further has - a first catalytic agent for oxidation of nitrous oxide leading into a reduction of the amount of nitrous oxide in the exhaust gases of the engine and a second catalytic agent for oxidation of methane leading into a reduction of the amount of methane in the exhaust gases of the engine. Appareil d'élimination de méthane, CH4, et d'oxyde nitreux, N2O, à partir des gaz d'échappement pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion (1), comportant : - des moyens pour régler les paramètres du moteur, et- un catalyseur de réduction de NOx incluant des moyens de réduction de NOx,caractérisé en ce que l'appareil a de plus - un premier agent catalytique pour l'oxydation d'oxyde nitreux entraînant une réduction de la quantité d'oxyde nitreux dans les gaz d'échappement du moteur et un second agent catalytique pour l'oxydation de méthane entraînant une réduction de la quantité de méthane dans les gaz d'échappement du moteur. Vorrichtung zum Entfernen von Methan, CH4, und Stickoxiden, N2O, aus den Abgasen während des Betriebs einer Brennkraftmaschine (1), mit: - Mitteln für die Parameterabstimmung der Maschine und- einem NOx-Reduzierungskatalysator, der Mittel für die NOx-Reduzierung enthält,dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner umfasst: - ein erstes katalytisches Mittel für die Oxidation von Stickoxiden, die zu einer Verringerung der Menge an Stickoxiden in den Abgasen der Maschine führt, und ein zweites katalytisches Mittel für die Oxidation von Methan, die zu einer Verringerung der Menge an Methan in den Abgasen der Maschine führt.
  2. 2
    Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit catalyseur de réduction de NOx est enfermé dans un catalyseur primaire (4a). The apparatus according to claim 1, wherein said NOx reduction catalyst is housed in a primary catalyst (4a). Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der NOx-Reduzierungskatalysator in einem primären Katalysator (4a) untergebracht ist.
  3. 3
    Appareil selon la revendication 2, dans lequel lesdits premier et second agents catalytiques destinés à réduire la quantité d'oxyde nitreux et de méthane sont enfermés dans une catalyseur secondaire (4b) en aval dudit catalyseur primaire. The apparatus according to claim 2, wherein said first and second catalytic agents for reducing the amount of nitrous oxide and methane are housed in a secondary catalyst (4b) downstream of said primary catalyst. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das erste und das zweite katalytische Mittel für die Verringerung der Menge an Stickoxiden bzw. an Methan in einem sekundären Katalysator (4b) stromabwärtig von dem primären Katalysator untergebracht sind.
  4. 4
    Appareil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit catalyseur de réduction de NOx est un catalyseur NSR (Réduction d'Azote au cours du Stockage). The apparatus according to claim 1 or 2, wherein said NOx reduction catalyst is an NSR (Nitrogen Storage Reduction) catalyst. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der NOx-Reduzierungskatalysator einen NSR-Katalysator (Stickstoffspeicherungs- und Stickstoffreduzierungskatalysator) ist.
  5. 5
    Appareil selon la revendication 1 ou 4, dans lequel lesdits moyens de réduction de NOx sont au moins l'un choisi parmi le groupe constitué de :des moyens de calage d'injection de carburant, des moyens de commande de longueur d'injection de carburant, des moyens de commande de pression d'injection de carburant, des moyens de calage de soupapes, des moyens d'étranglement, des moyens de commande de compresseur d'air moteur, des moyens de commande de température de gaz d'entrée du moteur. The apparatus according to claim 1 or 4, wherein said means for NOx reduction is at least one chosen from the group of: means for fuel injection timing, means for control of fuel injection length, means for control of fuel injection pressure, means for valve timing, means for throttling, means for controlling engine air compressor, means for control of engine inlet gas temperature. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, bei der die Mittel für die NOx-Reduzierung wenigstens eines aus der folgenden Gruppe sind: Mittel für die Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, Mittel für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzlänge, Mittel für die Steuerung des Kraftstoffeinspritzdrucks, Mittel für die Ventilzeitsteuerung, Mittel für die Drosselklappensteuerung, Mittel für die Steuerung des Maschinen-Luftkompressors und Mittel für die Steuerung der Maschineneinlassgas-Temperatur.
  6. 6
    Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, dans lequel ledit réglage de paramètres du moteur est commandé par au moins un des paramètres choisis parmi le groupe constitué de :couple moteur, vitesse du moteur, valeur de la teneur en NOx dans des gaz d'échappement, signal de sonde lambda. The apparatus according to any one of claims 1, 4 and 5, wherein said parameter tuning of the engine is controlled by at least one of the parameters chosen from the group of: engine torque, engine speed, value of content of NOx in exhaust gases, lambda probe signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, bei der die Parameterabstimmung der Maschine durch wenigstens einen der Parameter gesteuert wird, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Maschinendrehmoment, Maschinendrehzahl, Wert des Gehalts an NOx in den Abgasen, Lambdasonden-Signal.
  7. 7
    Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le second agent catalytique destiné à réduire la quantité de méthane est Pd. The apparatus according to any of the preceding claims, wherein the second catalytic agent for reducing the amount of methane is Pd. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das zweite katalytische Mittel für die Verringerung der Methanmenge Pd ist.
  8. 8
    Appareil selon la revendication 7, dans lequel un filtre à particules est un hôte pour le catalyseur de Pd. The apparatus according to claim 7, wherein a particle filter is a host for the Pd catalyst. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Partikelfilter ein Wirt für den Pd-Katalysator ist.
  9. 9
    Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier agent catalytique destiné à réduire la quantité d'oxyde nitreux est Fe-zéolite. The apparatus according to any of the preceding claims, wherein the first catalytic agent for reducing the amount of nitrous oxide is Fe-zeolite. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste katalytische Mittel für die Verringerung der Stickoxidmenge Fe-Zeolith ist.
  10. 10
    Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier agent catalytique et/ou le second agent catalytique sont agencés dans un monolithe séparé. The apparatus according to any of the preceding claims, wherein the first catalytic agent and/or the second catalytic agent is arranged in a separate monolith. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste katalytische Mittel und/oder das zweite katalytische Mittel in einem separaten Monolithen angeordnet sind.
  11. 11
    Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le second agent catalytique est agencé dans une première couche du catalyseur et le premier agent catalytique est agencé dans une seconde couche. The apparatus according to any of the preceding claims, wherein the second catalytic agent is arranged in a first layer of the catalyst and the first catalytic agent is arranged in a second layer. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der das zweite katalytische Mittel in einer ersten Schicht des Katalysators angeordnet ist und das erste katalytische Mittel in einer zweiten Schicht angeordnet ist.
  12. 12
    Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le premier agent catalytique et/ou le second agent catalytique sont agencés dans une poudre de catalyseur. The apparatus according to any of claims 1 to 10, wherein the first catalytic agent and/or the second catalytic agent is arranged in a catalyst powder. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das erste katalytische Mittel und/oder das zweite katalytische Mittel in einem Katalysatorpulver angeordnet sind.
  13. 13
    Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 5 et 6, dans lequel le premier agent catalytique et/ou le second agent catalytique sont agencés dans une poudre de catalyseur mélangée au catalyseur de réduction de NOx. The apparatus according to any one of claims 1, 2, 5 and 6, wherein the first catalytic agent and/or the second catalytic agent is arranged in a catalyst powder mixed with the NOx reduction catalyst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, bei der das erste katalytische Mittel und/oder das zweite katalytische Mittel in einem Katalysatorpulver angeordnet sind, das mit dem NOx-Reduzierungskatalysator gemischt ist.
  14. 14
    Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 5 et 6, dans lequel de l'air secondaire est alimenté pour accentuer la conversion de sous-produits. The apparatus according to any one of claims 1, 2, 5 and 6, wherein secondary air is supplied to enhance the by-product conversion. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, bei der Sekundärluft zugeführt wird, um die Nebenproduktumsetzung zu steigern.
  15. 15
    A method for the removal of methane, CH4, and nitrous oxide, N2O, from exhaust gases during operation of a combustion engine, particularly during rich operation of the engine, comprising the step:- reading at least one of the values in the group of engine torque, engine speed, exhaust mass flow, value of content of NOx in exhaust gases, lambda probe signal, and further characterized by the steps of:- modifying, as a function of said reading, engine parameters to control the engine to stay in a predetermined air fuel ratio to lower the content of at least one of NOx and CH4 in the exhaust gases,- reducing the amount of methane and nitrous oxides present in the exhaust gases utilizing a first catalytic agent for oxidizing nitrous oxide and a second catalytic agent for oxidizing methane. Procédé pour éliminer du méthane, CH4, et de l'oxyde nitreux, N2O, à partir de gaz d'échappement pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion , en particulier pendant l'opération riche du moteur, comportant les étapes consistant à : - lire au moins une des valeurs du groupe constitué du couple moteur, vitesse du moteur, écoulement massique d'échappement, valeur de teneur en NOx dans des gaz d'échappement, signal de sonde lambda, et caractérisé de plus par les étapes consistant à :- modifier, en fonction de ladite lecture, des paramètres moteur pour obliger le moteur à rester à un rapport air-carburant prédéterminé afin de diminuer la teneur en au moins l'un parmi NOx et CH4 dans les gaz d'échappement,- réduire la quantité de méthane et d'oxydes nitreux présents dans les gaz d'échappement en utilisant un premier agent catalytique pour oxyder l'oxyde nitreux et un second agent catalytique pour oxyder le méthane. Verfahren für die Entfernung von Methan, CH4 und von Stickoxiden, N2O aus den Abgasen während des Betriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere während eines fetten Betriebs der Maschine, das die folgenden Schritte umfasst: - Lesen wenigstens eines der Werte der folgenden Gruppe: Maschinendrehmoment, Maschinendrehzahl, Abgasmassendurchfluss, Wert des NOx-Gehaltes in den Abgasen, Lambdasonden-Signal, und ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:- Modifizieren von Maschinenparametern in Abhängigkeit von den Ablesungen, um die Maschine so zu steuern, dass sie in einem vorgegebenen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis bleibt, um den Gehalt von NOx und/oder von CH4 in den Abgasen zu senken,- Verringern der Menge an Methan und an Stickoxiden, die in den Abgasen vorhanden sind, unter Verwendung eines ersten katalytischen Mittels für die Oxidation der Stickoxide und eines zweiten katalytischen Mittels für die Oxidation von Methan.
  16. 16
    Procédé selon la revendication 15, comportant de plus l'étape consistant à :- modifier les paramètres moteur comportant la modification d'au moins un moins paramètre parmi le groupe constitué de : calage d'injection de carburant, longueur d'injection de carburant, pression d'injection de carburant, calage de soupapes, étranglement, commande de compresseur d'air, température de gaz d'entrée. The method according to claim 15, further comprising the step of: - said modifying of the engine parameters comprising modifying at least one parameter from the group of: fuel injection timing, fuel injection length, fuel injection pressure, valve timing, throttling, air compressor control, inlet gas temperature. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Modifizieren der Maschinenparameter, das das Modifizieren wenigstens eines der Parameter aus der folgenden Gruppe umfasst: Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzlänge, Kraftstoffeinspritzdruck, Ventilzeitsteuerung, Drosselklappensteuerung, Luftkompressorsteuerung, Einlassgastemperatur.
  17. 17
    Procédé selon la revendication 16, comportant de plus l'étape consistant à :- réduire lesdits NOx dans un catalyseur NSR (Réduction d'Azote au cours du Stockage). The method according to claim 16, further comprising the step of: - reducing said NOx in an NSR (Nitrogen Storage Reduction) catalyst. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Reduzieren von NOx in einem NSR-Katalysator (Stickstoffspeicherungs- und Stickstoffreduzierungskatalysator).
  18. 18
    Procédé selon la revendication 17, comportant de plus l'étape consistant à :- libérer lesdits NOx après une étape de stockage en choisissant au moins l'un des moyens du groupe constitué de : moyens de calage d'injection de carburant, moyens de commande de longueur d'injection de carburant, moyens de commande de pression d'injection de carburant, moyens de calage de soupapes, moyens d'étranglement, moyens de commande de compresseur d'air de moteur, moyens de commande de température de gaz d'entrée de moteur. The method according to claim 17, further comprising the step of: - releasing said NOx after a storage step by choosing at least one from the means in the group of: means for fuel injection timing, means for control of fuel injection length, means for control of fuel injection pressure, means for valve timing, means for throttling, means for controlling engine air compressor, means for control of engine inlet gas temperature. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Freisetzen von NOx nach einem Speicherungsschritt durch Wählen wenigstens eines der Mittel aus der folgenden Gruppe: Mittel für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzzeit, Mittel für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzlänge, Mittel für die Steuerung des Kraftstoffeinspritzdrucks, Mittel für die Ventilzeitsteuerung, Mittel für die Drosselklappensteuerung, Mittel für die Steuerung des Maschinen-Luftkompressors und Mittel für die Steuerung der Maschineneinlassgas-Temperatur.
  19. 19
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, comportant de plus l'étape consistant à :- enfermer ledit catalyseur de réduction de NOx dans un catalyseur primaire. The method according to any of claims 15 to 18, further comprising the step of: - housing said NOx reduction catalyst in a primary catalyst. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Unterbringen des NOx-Reduzierungskatalysators in einem primären Katalysator.
  20. 20
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, comportant de plus l'étape consistant à :- enfermer lesdits premier et second agents catalytiques dans un catalyseur secondaire. The method according to any of claims 15 to 19, further comprising the step of: - housing said first and said second catalytic agent in a secondary catalyst. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Unterbringen des ersten und des zweiten katalytischen Mittels in einem sekundären Katalysator.
  21. 21
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, comportant de plus l'étape consistant à :- utiliser des moyens pour maintenir les gaz d'échappement dans une plage de températures autre que celle proche d'un équilibre de N2O. The method according to any of claims 15 to 20, further comprising the step of: - utilizing means for keeping the exhaust gases within a temperature range other than close to N2O equilibrium. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Verwenden von Mitteln, um die Abgase in einem Temperaturbereich zu halten, der nicht in der Nähe des N2O-Gleichgewichts liegt.
  22. 22
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 21, comportant de plus l'étape consistant à :- concevoir le moteur pour rester dans un rapport air-carburant correct en commandant le moteur et la combustion de telle sorte que l'opération riche est effectuée pendant de courtes périodes. The method according to any of claims 15 to 21, further comprising the step of: - arranging the engine to remain in a correct air-fuel ratio by controlling the engine and the combustion in such a way that rich operation is accomplished during short periods. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, das ferner den folgenden Schritt umfasst: - Anordnen der Maschine in der Weise, dass er in einem korrekten Luft/Kraftstoff-Verhältnis bleibt, in dem die Maschine und die Verbrennung in der Weise gesteuert werden, dass während kurzer Perioden ein fetter Betrieb erzielt wird.
Independent claims22