DE102011014718B4

DE102011014718B4 - Verfahren zum Betrieb von Dieselmotoren zur Vermeidung von Weißrauchbildung während der DPF-Regeneration

Info

Publication number: DE102011014718B4
Application number: DE102011014718A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Noack Hendrik-David; Dr. Spurk Paul; Dr. Pfeifer Marcus
Original assignee: Umicore AG and Co KG
Current assignee: Umicore AG and Co KG
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: WO2012126892A1; AR085525A1; DE102011014718A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgassystem eines mager betriebenen Verbrennungsmotors. Vor dem Partikelfilter ist ein so genannter Oxidationskatalysator angeordnet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Regeneration so geführt wird, dass die Desorption schwefelhaltige Verbindungen unternommen und anschließend die vollständige Regeneration des Partikelfilters durchgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgassystem eines mager betriebenen Verbrennungsmotors. Vor dem Partikelfilter ist ein so genannter Oxidationskatalysator angeordnet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Regeneration dergestalt durchgeführt wird, dass vor der vollständige Regeneration des Partikelfilters die Desorption schwefelhaltiger Verbindungen im Abgasstrang passiert.
Beim Betrieb von Dieselfahrzeugen in Ländern mit hohem Schwefelanteil im Dieselkraftstoff (> 50 ppm) kommt es über die Laufzeit zur Einlagerung schwefelhaltiger Komponenten im Dieseloxidationskatalysator (DOC) sowie im beschichteten Dieselpartikelfilter (DPF). Während der periodisch durchzuführenden DPF-Regeneration zum Abbrand des eingelagerten Rußes wird der akkumulierte Schwefel innerhalb kurzer Zeit aufgrund der hohen Temperatur des Abgases als Schwefeldioxid bzw. -trioxid (SOx) freigesetzt. In Verbindung mit dem im Verbrennungsabgas enthaltenen Wasserdampf kann es zur Bildung von Schwefelsäure kommen. Sinkt die Abgastemperatur infolge der Durchmischung und Verdünnung des Abgases mit der deutlich kühleren Umgebungsluft am Ende des Auspuffrohres unterhalb des Säuretaupunktes, bildet sich ein Aerosol aus Abgas und Schwefelsäuretröpfchen. Dieses Aerosol wird optisch als dichter, weißer Rauch („Weißrauch”) wahrgenommen. Bei entsprechenden Konzentrationen kann Weißrauch darüber hinaus unangenehm in der olfaktorischen Wahrnehmung sein.
Im Stand der Technik wird jedoch auch eine andere Ursache für die Weißrauchbildung propagiert. Die DE 10 2006 029 737 beschäftigt sich ebenfalls mit der Unterdrückung von Weißrauchbildung bei der Regeneration eines Partikelfilters. Allerdings geht diese Schrift von der Tatsache aus, dass die Weißrauchbildung durch unverbrannte Kohlenwasserstoffe hervorgerufen wird, die durch das System emittiert werden. Eine genaue Temperaturkontrolle soll die Weißrauchbildung verhindern helfen.
In der EP1905992 wird dargestellt, wie Weißrauch zu Beginn der thermischen Regeneration eines Abgasnachbehandlungssystems entstehen kann. Das Phänomen tritt auf, wenn die Abgastemperatur mittels Nacheinspritzung erhöht werden soll, um die benötigte Regenerationstemperatur zu erreichen, die Abgastemperatur am Eintritt des Nachbehandlungssystems aber zu niedrig ist. Das genannte Verfahren erhöht zunächst die Abgastemperatur auf bzw. über einen bestimmten Schwellwert nur durch Drosselung der Ansaugluft, d. h. ohne Nacheinspritzung von Kraftstoff. Nur wenn die Abgastemperatur über dem für die Weißrauchbildung kritischen Wert liegt, kommt neben der Drosselung auch eine Nacheinspritzung zum Einsatz, um die benötigte Zieltemperatur zu erreichen, Andere Offenbarungen gehen jedoch ebenfalls von der Bildung von Schwefelsäure als Ausgangspunkt für die Erzeugung weißen Rauches aus ( US20100107737 ). Gemäß der EP1752629 wird ein speziell adaptierter Partikelfilter als Lösung diesbezüglich vorgeschlagen.
Gerade vor dem Hintergrund der Tatsache, dass in manchen Ländern ausschließlich Kraftstoff angeboten wird, der entsprechend schwefelreich ist (meist > 50 ppm Schwefel), scheint es geboten, eine Strategie zur notwendigen Regeneration eines Partikelfilters anzugeben, welche im Stande ist, die Bildung von schwefelsäurehaltigem, weißen Rauch zu unterbinden.
Die DE 10 2008 047 126 offenbart einen elektrisch beheizbaren Partikelfilter. Das Regenerationsprozedere des Partikelfilters wird durch Anheben der Abgastemperatur auf eine erste Temperatur mithilfe der elektrischen Heizvorrichtung initiiert, während die Abgastemperatur über der ersten Temperatur liegt. Die erste Temperatur ist dabei höher als eine maximale Abgastemperatur an dem Partikelfilter während des Betriebs ohne Regeneration und niedriger als eine Oxidationstemperatur der Partikel.
Diese und weitere sich aus dem Stand der Technik ergebende Aufgaben werden durch ein Regenerationsverfahren gemäß des kennzeichnenden Teils des gegenständlichen Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen befinden sich in den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen.
Dadurch, dass man in einem Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgassystem eines mager betriebenen Verbrennungsmotors, bei dem der Partikelfilter stromabwärts eines Oxidationskatalysators angeordnet ist, vor der eigentlichen Regeneration des Partikelfilters die Temperatur des Abgases direkt vor dem Partikelfilter auf 300°C 500°C anhebt, bis die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile im Partikelfilter zu mindestens 80%, mehr bevorzugt 85%, besonders bevorzugt 90% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 95% vollendet ist, gelangt man äußerst elegant und einfach zur Lösung der gestellten Aufgabe. Durch die temporäre Anhebung der Abgastemperatur unterhalb der Temperatur, die im Mittel für die Verbrennung des im Partikelfilter gesammelten Rußes eingestellt wird, werden sowohl die im stromaufwärts befindlichen Oxidationskatalysator als auch die im Partikelfilter gesammelten schwefelhaltigen Bestandteile desorbiert. Unter diesen Bedingungen findet eine Weißrauchbildung offensichtlich nicht statt. Erst anschließend erfolgt dann die eigentliche Regeneration des Partikelfilters, bei dem die gesammelten kohlenstoffhaltigen Bestandteile verbrannt werden.
Unter dem Begriff des mager betriebenen Verbrennungsmotors wird erfindungsgemäß ein Motor verstanden, der in der überwiegenden Mehrzahl seiner Betriebspunkte bei einem λ-Wert von > 1 arbeitet. Infrage kommen insbesondere so genannte GDI-Motoren als auch Dieselmotoren, bevorzugt solche mit Common-Rail-Einspritzung. Insofern handelt es sich bei dem hier beschriebenen Partikelfilter bevorzugt um einen solchen, der Partikel auffängt, welche bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff entstehen.
Derartige Partikelfilter sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Der eben beschriebene Partikelfilter kommt in einem System zum Einsatz. Dieses System besitzt stromauf vom Partikelfilter einen so genannten Oxidationskatalysator, bevorzugt einen Dieseloxidationskatalysator. Dieser kann sich an jedweder Stelle im Abgasstrang vor dem Partikelfilter befinden. In der Regel wird der Oxidationskatalysator motornah eingesetzt. Besonders bevorzugt kann er sich sogar vor dem Turbolader befinden. Es können auch mehrere einzelne Oxidationskatalysatoren stromauf des Partikelfilters zur Anwendung kommen. Oxidationskatalysatoren, welche hier zum Einsatz kommen können, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt (Dr. Paul Tancell et al., Die nächste Generation von Diesel-Oxidationskatalysatoren für den Einsatz mit beschichteten Diesel Partikel Filtern bei Pkw Anwendungen, 14. Aachener Kolloqium, Aachen, 2005; EP2112339 sowie dort zitiert).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der eingesetzte Partikelfilter mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen. Bei so genannten bevorzugt einzusetzenden Wall-Flow-Filtern kann diese sowohl auf oder in den Wänden des Partikelfilters vorhanden sein. Die katalytisch aktive Beschichtung sorgt dafür, dass der im Filter gesammelte Ruß insgesamt bei einer niedrigeren Temperaturen abtrennt als ohne diese Beschichtung. Da dieser auf der Einströmseite des Filters gesammelt wird, ist die katalytisch aktive Beschichtung vorzugsweise ebenfalls auf dieser Seite auf den Wänden oder in den Wänden angebracht. Es sei jedoch angemerkt, dass auch eine Beschichtung auf den abströmseitig angeordneten Kanälen des bevorzugt einzusetzenden Wall-Flow-Filters für eine Erniedrigung der Russzündtemperaturen sorgen kann (SAE 860070, Catalytically Activated Diesel Particular Traps, Engler et al.). Dem Fachmann sind derartige katalytisch aktive Partikelfilter hinlänglich bekannt ( EP1309775 , EP 2112339 sowie dort zitiert). Besonders bevorzugt besteht die hier verwendete katalytisch aktive Beschichtung aus einem oxidativ aktiven Material. Die Beschichtung sorgt dafür, dass zum einen Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid sowie Stickoxide oxidiert zum anderen jedoch auch Rußpartikel bei niedrigerer Temperatur verbrannt werden können.
Wie schon angedeutet findet die Desorption von schwefelhaltigen Bestandteilen aus dem Oxidationskatalysator in dem Partikelfilter vor der eigentlichen Regeneration des Partikelfilters statt. Es wird wahrscheinlich der Fall sein, dass zu einem gewissen Grade auch schon während dieser Desorptionsphase Partikel verbrennen. Normalerweise jedoch wird die Regeneration des Partikelfilters im Hinblick auf den Abbrannt der eingefangenen Rußpartikel im Temperaturbereich von > 500°C durchgeführt (Kontakt und Studium Bd. 612, C. Hagelüken et al., Autoabgaskatalysatoren, Renningen: expert-Verlag, 2001, S. 92). Erst hier erfolgt die Regeneration ausreichend schnell und effizient. Vorzugsweise findet daher auch im vorliegenden Fall die eigentliche Regeneration des Partikelfilters zum Abbrannt der Rußpartikel in einem Temperaturbereich von > 500°C bis 700°C statt. Äußerst bevorzugt erfolgt die Regeneration bei Temperaturen im Bereich von ca. 600°C ±50°C.
Die Desorptionsphase zur Entfernung der schwefelhaltigen Bestandteile im Oxidationskatalysator und dem Partikelfilter wird demgemäß im Temperaturbereich von ≤ 500°C durchgeführt. Die untere Grenze bildet naturgemäß die Temperatur, bei der die Desorption vom ökonomischen und ökologischen Standpunkt aus gesehen ineffizient wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile daher im Temperaturbereich von 300°C bis 500°C, bevorzugt von 400°C bis 450°C.
Es hat sich gezeigt, dass die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile nicht zu 100% durchgeführt werden muss, bevor die eigentliche Regeneration des Partikelfilters eingeläutet wird. Vielmehr reicht es aus, dass 80% der schwefelhaltigen Bestandteile aus den beschriebenen Aggregaten entfernt werden, bevor die Regeneration des Partikelfilters angestoßen wird. Bevorzugt wartet man jedoch bis 90% der schwefelhaltigen Bestandteile, äußerst bevorzugt 95% davon desorbiert sind. Die hier angegebenen Prozentwerte beziehen sich jeweils auf das Gewicht des Schwefels in den schwefelhaltigen Bestandteilen.
Die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile sollte nicht übermäßig schnell verlaufen. Sofern diese zu schnell vonstatten geht, erscheint auch hier wieder das Phänomen der Weißrauchbildung. Eine Untergrenze bildet sicherlich ein Wert, der gerade noch für eine effiziente Desorption der schwefelhaltigen Verbindung herangezogen werden kann. Es sei angemerkt, dass je nachdem welche Umgebungsbedingungen (Schwefelanteil im Kraftstoff, Abgastemperatur, Adsorptionseigenschaften des Rußes und der Aggregate, Menge an adsorbierten Schwefelbestandteilen etc.) herrschen, die Desorption mehr oder weniger langsam von statten gehen kann. Auf Basis dieser Betrachtung sollte die Desorptionsphase in der Regel weniger als 10 min dauern. Die Abgastemperaturen werden daher vorzugsweise auf einen solchen Wert angehoben, bei dem die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile in einem Zeitraum von 0,5–10 min, bevorzugt 1–5 min durchgeführt werden kann. In der Regel gelten die dargestellten Zeiträume für eine Desorption von schwefelhaltigen Bestandteilen, die bei den einzustellenden Temperatur durchgeführt wird. Aus den hier dargestellten Zeitwerten und der vorhandenen Mengen an schwefelhaltigen Bestandteilen, welche desorbiert werden sollen, ergibt sich bei der Desorption eine SO₂-Konzentration im Abgas stromabwärts des letzten Bauteils der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche in Anlehnung an die oben dargelegten Eckpunkte angemessen eingestellt werden sollte. Vorzugsweise liegt die SO₂-Konzentration im Motorabgas unterhalb von 100 ppm, mehr bevorzugt unterhalb 50 ppm und ganz besonders bevorzugt unterhalb 30 ppm.
Es sei angemerkt, dass das vorliegende Verfahren sowohl durch sensorgestützte Messungen über die Bordelektronik als auch ohne Sensoren allein durch in der Motorelektronik hinterlegte Datensätze rechnergestützt gesteuert werden kann. Die exakten Eckpunkte für die Regelung, welche von den genannten Umgebungsvariablen abhängen, lassen sich vorab durch Optimierungsexperimente ermitteln und in der Motorelektronik speichern. Damit stehen diese für die Regelung des vorliegenden Verfahrens zur Verfügung.
Die Regeneration des Partikelfilters erfolgt wie hier beschrieben durch Anheben der Temperaturen des Abgases. Wie dies erfolgen kann, ist dem Fachmann hinlänglich bekannt (van Basshuysen/Schäfer (Hrsg), Lexikon Motorentechnik, 2., verb., akt. und erw. Aufl., Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, 2006, S. 818). Bevorzugt erfolgt die Anhebung der Abgastemperatur durch Maßnahmen der so genannten Luftdrosselung, Spätzündung, spezielle Brenner, Nacheinspritzung von Kraftstoff in den Aushub des Zylinderkolbens oder durch Einspritzung von Kraftstoff in die Abgasleitung wahlweise stromauf und/oder stromab des Oxidationskatalysators.
Das hier vorgestellte System kann darüberhinaus Bestandteil eines größeren Abgassystems sein. Beispielsweise kann zusätzlich zu dem System aus Oxidationskatalysator und Partikelfilter ein oder mehrere weitere Aggregate ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SCR-Katalysator, LNT, Hydrolysekatalysator, Ammoniaksperrkatalysator vorhanden sein.
Weiterhin bevorzugt ist eine Anordnung, bei dem nach dem System aus Oxidationskatalysator und gegebenenfalls katalytisch aktiven Partikelfilter ein SCR-Katalysator angeordnet ist. In einem solchen Fall befindet sich zwischen dem Partikelfilter und dem SCR Katalysator in einer äußerst bevorzugten Ausführungsform eine Einspritzvorrichtung zur Injektion von Ammoniak oder eine Ammoniak erzeugende Vorläuferverbindung.
Wie aus dem angeführten Stand der Technik hervorgeht, schreibt man die so genannte Weißrauchbildung bei der DPF-Regeneration entweder der übermäßigen Bildung und Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) oder aber der Entstehung von Schwefelsäure aus auf den Abgasreinigungsvorrichtungen absorbierten schwefelhaltigen Bestandteilen zu. Für beide Arten der Weißrauchbildung sind verschiedene Methoden beschrieben worden, wie dieses unangenehme Phänomen verhindert werden kann. In Bezug auf den Einsatz schwefelhaltiger Kraftstoffe beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, mit dem in effizienter Weise die Weißrauchbildung unterdrückt werden kann. Indem man vor der eigentlichen Regeneration des Partikelfilters, bei dem die im Partikelfilter gesammelten Rußpartikel abgebrannt werden, eine Temperaturanhebung des Abgases in einem bestimmten Umfang herbeiführt, wird das Auftreten des unerwünschten weißen Rauches im Abgas derartiger Fahrzeuge sicher vermieden. Dass eine solche Maßnahme erfolgreich sein würde, war auf Basis des bekannten Standes der Technik nicht zu vermuten gewesen.
Bezugszeichenliste
Figuren:Fig. 1: Versuchsaufbau

1: Motor
2: DOC (Dieseloxidationskatalysator)
3: DPF (Dieselpartikelfilter)
4: Abgaskühler
5: Temperaturmessung
6: Messung HC (Kohlenwasserstoffe)
7: Messung Opazität

10: Referenzsystem
11: Vergleichssystem
12: Verschwefelung
13: Konditionierung
14: DPF-Regeneration
15: Desorption schwefelhaltiger Bestandteile (sogenannte DeSOx) 10 und 11 sind identisch

16: Durchströmungsrichtung
17: Gehäuse
18: Eintritt Kühlluft
19: Austritt Kühlluft
20: Mit Abgas durchströmte Rohre

Beispiele:
Versuchsaufbau: Die Untersuchungen werden an einem Motorprüfstand durchgeführt, auf dem der reale Motorbetrieb reproduzierbar simuliert werden kann. Der Versuchträger ist ein turboaufgeladener 6-Zylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung und EU5 Kalibrierung (van Basshuysen/Schäfer (Hrsg), Lexikon Motorentechnik, 2., verb., akt. und erw. Aufl., Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, 2006). Der Versuchsaufbau ist in 1 zu sehen. Direkt hinter dem Turbolader ist die Abgasnachbehandlungseinheit angeordnet, welche aus dem DOC mit einem Volumen von 2 L und einer platin- und palladiumhaltigen Beschichtung von 160 g/ft³ und dem dahinter angeordneten katalytisch beschichteten DPF mit einem Volumen von 4 L und einer platin- und palladiumhaltigen Beschichtung von 30 g/ft³ besteht. Die Abkühlung des Abgases im realen Fahrbetrieb beim Austritt aus dem Abgasrohr wird mittelsluftgekühlten Wärmetauscher (5) nachgestellt, welcher hinter dem Abgasnachbehandlungssystem angeordnet ist.
Messgrößen:

– gasförmige Abgasbestandteile: THC vor und nach DPF
– Abgastrübung mittels Opazimeter nach Abgaskühler
– Abgastemperaturen vor DOC, zwischen DOC und DPF, nach DPF, nach Abgaskühler

Durchführung:
Es werden zwei identische Katalysatorsysteme eingesetzt, wobei eines als Referenz, das andere als Vergleichssystem zur Evaluierung der Maßnahme zur Weißrauchunterdrückung dient. Der schematische Ablauf ist in 2 dargestellt. Zunächst werden beide Systeme mit jeweils der gleichen Menge an Schwefel am Motorprüfstand beladen. Das Referenzsystem wird dann konditioniert und einer aktiven DPF-Regeneration unterzogen. Im Gegensatz dazu durchläuft das Vergleichssystem nach der Verschwefelung zunächst eine erfindungsgemäße DeSOx-Prozedur und wird erst danach unter denselben Bedingungen wie das Referenzsystem regeneriert. Durch Messung der Opazität, d. h. die Abnahme der Intensität eines Lichtsignals bei der Durchstrahlung des Abgases, werden die Unterschiede in der Weißrauchbildung beurteilt (4). Geräte zur Opazitäsmessung in der Abgasanalytik sind seit Jahren bewährt und dem Fachmann vertraut (Konrad Reif (Hrsg), Dieselmotor-Management im Überblick: einschließlich Abgastechnik, Vieweg + Teubner, 2010, S. 181).
Alle Abschnitte – Verschwefelung, Regeneration und ggf. DeSOx – werden in einem stationären Motorbetriebspunkt durchgeführt, wodurch die Vergleichbarkeit der Versuche optimiert wird.
Verschwefelung:
Zur effizienten Nachbildung der Verschwefelung des Katalysatorsystems im realen Fahrbetrieb wird ein dynamisches Lastprofil unter der Verwendung von Dieselkraftstoff mit hohem Schwefelanteil gefahren. Das Lastprofil ist so gewählt, dass die Abgastemperatur am DOC-DPF-System in einem Bereich liegt, in dem die Aktivität des Katalysators ausreichend hohe Schwefeloxidationsraten zulässt (hier 220–280°C). Andererseits bleibt die Abgastemperatur deutlich unter der katalysatorspezifischen Entschwefelungstemperatur (hier beginnt diese bei ca. 400°C). Auf diese Weise kann in 1 h der Schwefeleintrag äquivalent zu einer Fahrstrecke von ca. 1.000 km simuliert werden. Bei dieser Prozedur kommt es zwangsläufig auch zur Einspeicherung einer geringen Menge Ruß aus der motorischen Verbrennung.
Konditionierung:
Um die Bildung von Weißrauch durch unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu unterbinden, wird die Abgasnachbehandlungseinrichtung vor Beginn der eigentlichen Regeneration durch Wahl eines geeigneten Motorbetriebspunktes auf ca. 350°C erwärmt. Bei dieser Temperatur werden die vom Motor vor und während der Regeneration emittierten Kohlenwasserstoffe nahezu vollständig konvertiert.
Desorption
Das Ziel dieser Prozedur ist es, die im DOC-DPF-System eingelagerten Schwefelverbindungen thermisch vollständig zu desorbieren, damit in der folgenden Regeneration keine Bildung von Schwefelsäure erfolgen kann. Generell kann es während der Desorption ebenfalls zur Bildung eines Schwefelsäureaerosols nach dem beschriebenen Prinzip kommen. Um das zu vermeiden, muss der Gradient der Abgastemperatur so eingestellt werden, dass die Desorptionsgeschwindigkeit auf ein Maß begrenzt wird, bei der die SOx-Konzentration im Abgas gering ist. Dies geschieht durch die gezielte Änderung geeigneter Parameter in der elektronischen Motorsteuerung.
Regeneration:
Die aktive Regeneration kann über das Motorsteuergerät ausgelöst werden. Wie im realen Fahrbetrieb wird dabei durch gezielte Anpassung motorischer Parameter die Abgastemperatur am Zylinderaustritt erhöht (siehe vorne). Zusätzlich verlässt ein Teil des Kraftstoffes den Zylinder unverbrannt. Durch Oxidation letzterer auf dem DOC wird dem Abgas weitere thermische Energie zugeführt. Durch die Kombination beider Maßnahmen wird die Abgastemperatur vor dem DPF auf die benötigten 650°C angehoben.
Abgaskühler:
Die Abgastemperatur wird mithilfe eines luftgekühlten Wärmetauschers nach dem Gegenstromprinzip auf ein Niveau geregelt, welches unter dem Taupunkt von Schwefelsäure, aber oberhalb des Taupunktes von Wasser bei den gegebenen Druckverhältnissen liegt. Dadurch wird das Auskondensieren des Wasserdampfes verhindert, was die Messung der Opazität stark beeinflusst.
Ergebnisse
Die aktive DPF-Regeneration des schwefelbeladenen Referenzsystems bewirkt eine intensive Trübung des Abgases am Ausgang des Kühlers (4). Dies lässt sich mit der hohen Konzentration flüssiger Schwefelsäure im Abgas begründen. Die Ursache dafür liegt im schnellen Aufheizen des Abgases zu Beginn der Regeneration, wobei die Grenze der thermischen Entschwefelung des DOC-DPF-Systems innerhalb kurzer Zeit deutlich überschritten wird. Dies bedingt eine hohe Desorptionsgeschwindigkeit der eingelagerten Schwefelverbindungen und führt so zur Anreicherung von SOx im Abgas. Diese reagieren teilweise mit dem hauptsächlich aus der motorischen Verbrennung stammenden Wasser zu Schwefelsäure, welche anschließend im Abgaskühler kondensiert. Das so gebildete, konzentrierte Aerosol, welches als Weißrauch sichtbar wird, ist in hohem Maße lichtundurchlässig und erzeugt daher ein ausgeprägtes Signal am Opazimeter. Sobald der Schwefel desorbiert ist, nimmt auch die Trübung rasch ab, da keine Schwefelsäure mehr entstehen kann.
Die Desorption am Vergleichssystem wurde bei 500°C beendet. Die Abgastemperatur nach Kühler ist währenddessen vergleichbar mit den Temperaturen während der Regeneration. Es konnte keine Trübung gemessen werden (3). Erwartungsgemäß ist auch keine Weißrauchbildung in der nachfolgenden Regeneration zu beobachten (4), da der Schwefel während der Desorptionsphase entfernt wurde.
Anmerkung: Die Rußbeladung des DPF während der Verschwefelungszyklen fällt sehr gering aus. Deshalb kommt es während der DPF-Regeneration zu keinem messbaren Temperaturanstieg über dieses Bauteil.

Claims

Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgassystem eines mager betriebenen Verbrennungsmotors, wobei der Partikelfilter stromabwärts eines Oxidationskatalysators angeordnet ist und man vor der eigentlichen Regeneration des Partikelfilters die Temperatur des Abgases direkt vor dem Partikelfilter auf 300°C bis 500°C anhebt dadurch gekennzeichnet, dass dies erfolgt, bis die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile im Oxidationskatalysator und im Partikelfilter zu mindestens 80% vollendet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen katalytisch beschichteten Partikelfilter verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Regeneration des Partikelfilters im Temperaturbereich von > 500°C bis 700°C durchführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile im Temperaturbereich von 400°C bis 450°C durchführt,
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile für einen Zeitraum von 0,5 min bis 10 min durchführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man während der Desorption der schwefelhaltigen Bestandteile eine SO₂-Konzentration im Abgas stromabwärts des letzten Bauteils der Abgasnachbehandlungseinrichtung unter 100 ppm einstellt.